从系列中:如何在Simulink中开发DC-DC变换器控制万博1manbetx
瓦斯科·伦齐,马修斯
学习如何使用Simscape Electrical™ 用于生成热损失图的函数,您可以将其嵌入专用模型中,以快速模拟冷却系统的热行为和尺寸。请参阅使用Simscape Electrical中建模的SEPIC以及电压源、电阻器、电感器和电容器等组件的示例。在设计探索的第一阶段,工程师对效率和转换损耗感兴趣,以便更好地了解系统架构和其他要求,如所需的传感器类型或冷却系统的尺寸。
因此,工程师根据制造商数据表使用高保真MOSFET和二极管模块并对其进行参数化。使用额外的MATLAB®Simscape Electrical中包含的功能,用于检索开关设备在不同操作点产生的热量。使用并行计算工具箱™ 通过在多个核上分布独立的模拟来减少创建热图所花费的计算时间。使用生成的热图作为快速模拟模型的一部分来设计冷却系统,您可以在几秒钟内模拟数小时的热行为。
我们可以使用非常类似的方法来确定功率损耗和转换器的热行为。你可能已经注意到,当我运行脚本时,第二个情节出现了。在这个图中,我显示了MOSFET的平均功率损耗,以瓦特为单位,在我用功率损耗模拟模拟的不同工作区域,以及二极管的平均功率损耗。你可以看到MOSFET的损耗更大一些,高电压和大电流几乎损失了16瓦。
二极管有点难。我们可以看到,实际上,功率损耗很大程度上取决于电流,而不是电压。
我们可以在软件中重复使用这些表格,以便在热刺激的特定模型构建中使用。你可以看到这里我把电压和电流作为一个期望的工作区域,我用一个查找表重新计算功率损耗,我把它们输入一个物理网络,这个物理网络复制了我的被动冷却系统——我的热流,MOSFET产生的瓦特。由于结的质量,我有一些热质量。我和箱子有一个连接--箱子和一些热物质,它们和散热器有一个连接。然后,我的被动散热片与环境温度进行对流。
没有主动冷却。这只是一个基于环境温度的被动系统。我可以快速切换到我的工作区域,比如18伏和1安培,然后我可以模拟一整天。我们可以在24小时内看到3600秒。
我可以运行--模拟将是瞬时的。这是一个非常简单的模型。但是,对于正在为功率转换器创建、评估或确定冷却系统大小的工程师来说,这是一项非常强大的技术。我们可以看到我们预期的工作区域——MOSFET的温度大约为318开尔文,二极管的温度大约为328开尔文,这是可以接受的。差不多47度。当然,这是一整天,有很多电流。但是它不会加热太多,所以我们可以使用被动冷却系统。
我用了一个新的探针块来测量温度。您可以将其用于任何类型的物理系统。双击,拾取一个块,然后可以访问插入该块中的所有变量。所以,这是一种非常方便的技术,可以让你建立一个网络,避免用传感器检测任何东西。这已在2020a版中引入。
现在,当然,如果被动冷却还不够,你的同事们可能需要寻找一个风扇,开始在散热器上主动吹气。也许你也需要一些热交换器。
因此,我们提供了许多这样的模块,使您的团队能够真正地在整个工程方面工作——不仅在电力电子方面,而且在冷却方面——确定冷却的大小,以及冷却控制。因此,当我们说我们为多学科团队提供真正的多领域仿真环境时,我们就是这么想的。
作为一个总结,我们看到了如何使用函数getpowerlossSummary创建MOSFET和二极管的功率损耗表。您可以使用不同工作点的功耗,快速实现冷却系统。我们有一个叫做热开关电源的例子,如果你想看看的话。
实际上,我们还有一个新功能来隐藏开关设备的保真度。我们添加了MOSFET,并根据数据表对MOSFET进行了参数化。但是,越来越多的情况下,您可以使用功能子电路2SSC将SPICE中的现有模型直接导入Simscape。这将从网络列表中自动创建基于SPICE网络列表的Simscape组件。
我们推动了这一点,现在,我们为我们的开关引入了SPICE模型,如SPICE进口MOSFET,并且我们为某些类型的MOSFET(如英飞凌的MOSFET)提供了一些现成的选择。这对你来说也是可以重复的工作。所以我们提供了转化援助。当然,您可以通过生成特征并与LTspice进行比较来验证这种转换。
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