前言
由于實際因素的影響，功率變換器的輸入輸出電壓往往是在一個范圍內變化。在新能源應用中，這種現象尤為明顯，比如太陽能發電的不穩定性、電池電壓充放電的波動性等，這要求變換器能適應較寬的電壓范圍，而通常情況下，簡單的仿真模型只對應單一輸入參數，無法做到較寬的適應性，PSIM為輸入輸出電壓寬范圍工作提供了可能。這里將采用“Lookup Table”查表法實現寬電壓工作范圍變換器的仿真分析。
目錄
1、“Lookup Table”一維查表法
2、一維查表法在LLC變換器中的應用
1、“Lookup Table”一維查表法
在PSIM中“Lookup Table”元件怎么找到？
方法：Elements→Other→Function Blocks→Lookup Table，一維查表元件如圖1所示。
圖1 “Lookup Table”元件
File Name：“One-dimensional lookup table”一維查表。
一維查表有兩個數據數組：一個輸入數組和一個輸出數組。查表的輸出根據輸入數組和實際輸入從輸出數組中獲取相對應的值。
查表的定義方法有兩種，一是：直接在“Lookup Table”選項卡的對話框窗口中輸入數據；二是：用文本編輯器在外部準備查找表，并在對話框窗口中定義文件。
在對話框窗口中直接輸入數據，需要先定義行數，然后單擊“Set”。在“輸入”和“輸出”列中輸入值，并單擊“Redraw”繪制輸出與輸入的關系圖。
若在外部以文本文件的形式準備數據，用以下格式定義數據文件：
數據點可以用逗號或空格分隔，例如：
Vin(1) Vo(1)
Vin(2) Vo(2)
外部文本文件準備好，點擊“Open File …”加載文件，如果文件在加載后被修改，則單擊“Reload Data”，點擊“Save as …”將數據保存到外部文件。
Note：外部文本文件可選擇。當沒有定義外部文本文件時，將使用內部數據。
若定義了外部文本文件，則外部文本文件優先，并將內部數據覆蓋。需要注意的是，如果對話框窗口關閉，外部文件將在關閉對話框窗口時自動保存。此外，外部文本文件的副本被保存到原理圖文件中。在原理圖文件移動到另一臺計算機并且外部文本文件不存在的情況下，PSIM將重新創建上次的文本文件。
查找的數據對應原則：輸入數組Vin必須是單調遞增。在兩點之間，使用線性插值來獲得輸出。例如，若輸入Vin大于Vin(k)但小于Vin(k+1)，則輸出將等于：
如果輸入小于Vin(1)或大于Vin(n)，則輸出將鉗位到Vo(1)或Vo(n)。
Note：查表可用于電源電路和控制電路。
示例：
2、一維查表法在LLC變換器中的應用
下面以PSIM中的“Examples”LLC諧振變換器為例，談談“Lookup Table”元件的使用方法。變換器模型如圖2所示。關于LLC的原理在星球號中已詳細講述。
（a） 功率模型
（b）控制模型
圖2 LLC變換器模型
仿真參數：輸入電壓20～40V，輸出電壓420V/320W，諧振頻率fs=200kHz
步長：1e-8s，時間：0.02s
當t=0.015s時，增加負載（由半載切換至滿載）。
仿真模型中，電壓源、諧振元件參數、變壓器參數及控制環路參數均在“File”中進行定義，如圖3所示。
圖3 “File”參數文件配置
“Lookup Table”一維查表數據如圖4所示，圖中右側為繪制的曲線。
圖4 “Lookup Table”一維數組
從圖4可以看出，當輸入電壓小于Vnom時，工作頻率下降，增益增大，當輸入電壓大于Vnom時，工作頻率上升，增益減小，通過以上方法實現寬輸入電壓范圍輸出電壓的穩定，符合LLC變換器的增益特性。圖2b中，Vnon=30V，Vdc為實際輸入電壓，當Vdc=20V時，仿真結果如圖5所示；當Vdc=40V時，仿真結果如圖6所示。
仿真結果：
（a）輸出電壓
（b）電流波形
（c） 圖（b）的放大波形
圖5 Vin=20V時仿真波形
（a）輸出電壓
（b）電流波形
（c） 圖（b）的放大波形
圖6 Vin=40V時仿真波形
從圖5a和圖6a可以看出，其他條件相同條件下，輸入電壓不同對用的輸出電壓輸出結果不相同，當Vin=20V時，輸出電壓處于欠阻尼狀態，經過一段時候后達到穩定輸出420V，電壓峰值為450V，由半載突變為滿載時，再次達到穩定的過渡時間約為3ms；當Vin=40V時，輸出電壓處于過阻尼狀態，經過一段時候后達到穩定輸出450V，由半載突變為滿載時，再次達到穩定的過渡時間小于3ms，最后穩態電壓為420V；從圖5c和圖6c可以看出，不同輸入電壓條件下，電流波形不同，當Vin=20V時，變換器工作在下諧振區，開關頻率小于諧振頻率，增益大于1；當Vin=40V時，變換器工作在上諧振區，開關頻率大于諧振頻率，增益小于1。
PSIM教程
[1]“File”參數文件在LLC變換器中的應用（PSIM教程）
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