PLECS TI C2000嵌入式代码生成 应用范例 6(115):LLC谐振变换器 (LLC Resonant Converter)

如题所述

嵌入式智能在DC/DC转换器设计中占据核心地位,尤其是半桥LLC谐振变换器,它凭借ZVS技术展现出卓越的能效和低损耗特性。TI C2000系列MCU,如F28377S和F28379D LaunchPad Development Kit,是这类高效拓扑的理想控制器,通过PLECS软件生成的高效代码进行精准控制。让我们深入探讨一个基于300 W评估模块的实战应用,该模型经过HIL测试和时间缩放,以确保性能的精确评估。

在设计过程中,模型被分解为两个关键子系统:控制器和工厂模型。控制器通过集成的PLECS编码器生成智能代码,实现精确的方波调制和串联谐振控制。工作原理中的增益与频率和负载电阻密切相关,如图3所示,Qe=0.41,f0=138.5 kHz,其中MOSFET、谐振槽、变压器和整流器协同工作,通过模拟理想或受控电流源来模拟实际系统。

图4展示了控制器逻辑的概览,而图5和图6分别描绘了软启动机制和2P2Z补偿器的离散实现。控制器设计中,PWM模块负责感测MCU信号,计算电感电流,同时通过电压控制电流源模拟可变负载,引入延迟。ADC通过PWM触发,接收控制器指令,监控电压,并调整输出电压。控制回路以1/10实时速度执行,集成补偿器和软启动策略,以提高稳定性。

配置组件中,PWM生成ADC触发信号,定时器定时触发控制任务,确保一致性。通过DIP开关DI-29,用户可以精细调整PWM信号,从而控制“En_i”输入,进而影响MCU的有限状态机行为。时间尺度概念在RT Box中起着关键作用,帮助平衡实时仿真计算需求和处理器负载。

图7和图8展示了无时间缩放的启动过程和控制器性能,而在图9中,我们对比了不同时间步长模型的效果,这些模型在"Simulation parameters"的"Initialization"中进行设置。离散1.2微秒模型虽然有6.7%的偏差,但通过调整比例,每个模拟步可缩短至4微秒,从而降低处理器压力。

部署到RT Box时,从"Coder + Coder options"的"System"选项中选择"Plant"作为目标设备,构建并部署。连接后,"External Mode"允许实时测试,"DO-31" LED的闪烁验证了程序的正确编程。通过DI-29控制信号,可以观察到"DO-29" LED的实时响应,同时在"External Mode"下调整MCU参数以优化性能。

在观察启动序列时,实时调整固定频率的选项为调试提供了灵活的手段。总结来说,这个应用实例展示了如何利用TI C2000 MCU驱动的半桥LLC谐振变换器,实现闭环控制模型,支持离线和实时模式,集成软启动和补偿功能,确保了仿真结果的精确性和系统性能的高效提升。
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