В режиме CCM ШИМ модулятор имеет линейную регулировочную характеристику и равномерную частотную характеристику в интересуемом нас диапазоне: от 0 до Fs/5. Fs/5 потому, что после выпрямителя частота пульсаций удваивается.
Можно считать, что в этом диапазоне ШИМ модулятор ведет себя как линейное звено и может моделироваться ИНУН (источник напряжения, управляемый напряжением). Коэффициент передачи ШИМ модулятора
Kpwm, для случая полумостового преобразователя, находится по формуле:
Kpwm = 0.5 * Vin * Ktr / Vramp (2)
Так как нас интересует самая высокая ЛАЧХ (несет наибольший риск неустойчивости), то найдем максимальный коэффициент передачи
Kpwm.max, соответствующий максимальному напряжению питания
Vin.max = 340 В:
Kpwm.max = 0.5 * Vin.max * Ktr / Vramp = 0.5 * 340 * 0.1906 / 3.2 = 8.33875Модель преобразователя для случая регулировка тока:
Здесь приведены малосигнальные модели преобразователя (в рамке Converter) и усилителя ошибки микросхемы TL494 (в рамке Error Amplifier).
Именно такие модели используются в процессе синтеза линейной системы автоматического управления!
Почему малосигнальные? Потому, что испытательный сигнал с бесконечно маленькой амплитудой позволяет измерить характеристику объекта управления (ОУ), исключив возможную нелинейность ОУ.
В случае преобразователя, нас интересует его наиболее высокая ЛАЧХ для режима управления по среднему току. Эта характеристика соответствует случаю, когда сопротивление нагрузки
Rload преобразователя равно нулю (режим КЗ на выходе). Выходной сигнал снимается с сопротивления шунта
Rshunt. Моделирование показывает, что в этом случае, преобразователь представляет из себя фильтр низкой частоты первого порядка. В области низких частот (ниже частоты единственного полюса) этот фильтр имеет коэффициент передачи -15.384 дБ. Частота полюса:
Fp = (Rshunt + R)/ (2 * pi * L) = (0.01 + 0.035)/ (2 * pi * 0.000178) = 40 Гц (3)
Ниже частоты полюса, ЛАЧХ имеет наклон -20 дБ/окт.
Driba писал(а):
2. Выходное напряжение
Vout = 1-30 V
...
7. Данные силового трансформатора -
первичная обмотка
170 V- амплитуда напряжения на первичной обмотке трансформатора.
вторичная обмотка со средней точкой
Vtrans = 32,4 V – амплитуда вторичного напряжения силового трансформатора (на одной половине обмотки).
Ktr = N_S/N_P = V_trans/V_IN = 32,4/170 = 0.1906. - коэффициент трансформации.
Не хватает напряжения на вторичной обмотке трансформатора! Нужно учитывать множество факторов. Напряжение сети может снизится до 200 Vrms. Также необходимо учесть снижение напряжения за счет 10% пульсации на конденсаторах фильтра. Кроме этого, надо учесть влияние индуктивности рассеяния, а также снижение заполнения импульса из-за мертвого времени (максимальное заполнение цикла для TL494 45% на канал). В результате, влияния индуктивности рассеяния заполнение снизится до 40% (ориентировочно). Рассчитаем минимально необходимое амплитудное напряжение на вторичной обмотке трансформатора:
V2min = (Vout.max + R * Pout / Vout.max) / (2 * (Dmax - 5) * 0.01 * 0.9) = (30 + 0.035 * 200 / 30) / (2 * (45 - 5) * 0.01 * 0.9 = 42 В
И это при минимально входном напряжении сети. При номинальном будет 46.2В, а при максимальном 50.8 В!
Надо перематывать трансформатор!
Про моделирование усилителя ошибки TL494 можно почитать в статье
Пополнение библиотеки схемных элементов симулятора LTspice. Создание модели ШИМ-контроллера TL494, опубликованной в журнале
Компоненты и технологии №4 за 2009 год.
Примечание: Компоненты
L и
C в LTspice содержат в себе паразитные составляющие. Использование этих составляющих ускоряет процесс моделирования, а также разгружает внешний вид схемы.