Problema de diseño del convertidor CUK ideal en LTSpice

Estoy tratando de simular un convertidor Cuk ideado. Los parámetros del circuito se toman de Power Electronics , DWHart, página 230. Configuré el siguiente circuito:

Convertidor cuk

Trato de hacer un análisis transitorio. También trato de cambiar el valor de T_on y observo el cambio en el voltaje de salida. Pero el gráfico de simulación muestra lo siguiente para el voltaje de salida:

Gráfico de salida

¿Qué está mal con la configuración de la simulación?

Respuestas (2)

Al usar un pulso, debe especificar los tiempos de subida/bajada; de lo contrario, LTspice usará 10%el ONtiempo para los bordes cero. Esto hará que su Tonmás grande. Esto no significa que debas exagerar al hacer Trise/Tfall=1p, o algo similar, simplemente puedes mantenerte dentro de límites razonables. Por ejemplo: Trise=Tfall=Ton/1000es una elección suficientemente buena. No olvide que, si necesita tiempos precisos, (Trise+Tfall)/2debe restarlos de Ton. Para su caso, suponga que necesita Trise=0.1uy Tfall=0.5u, => Ton=12-(0.1+0.5)/2=11.7u.

Para su SW, es mejor que use la notación nativa de LTspice, es decir Vty Vh, deja muy claro dónde está el umbral y cuánta histéresis hay. Para su caso, y contando el ejemplo menor con los tiempos de la fuente, arriba, es mejor usar Vt=2.5 Vh=-2.5. La histéresis negativa significa que no cambiará abruptamente entre estados, sino suavemente, reduciendo así el riesgo de discontinuidades (errores "Tiempo demasiado pequeño", etc.).

Su diodo también podría usar una configuración más detallada. Si desea mantener la versión idealizada, agregue esto a su esquema: .model d d ron=1m roff=1meg vfwd=0.4 vrev=1k epsilon=50m revepsilon=10m. O simplemente puede agregar .model d d is=1fpara hacer que LTspice use el modelo genérico Berkeley SPICE.

Por último, para mejorar la convergencia y hacer que el circuito actúe más como una aproximación casi real, puede agregar Rser=1ma su fuente de suministro (esto hará que LTspice la convierta, internamente, en una fuente de corriente, mejorando así la convergencia sobre las fuentes de voltaje), podría agregue algunos parásitos a su Ls y Cs. Por ejemplo, Rser=10mpara C(para limitar las corrientes de conmutación, manteniendo así los valores dentro de límites razonables), y algo más grande Rpar=100kpara L(que agregaría algo de amortiguación para las oscilaciones no deseadas). Tenga en cuenta que Rserel valor predeterminado es 1mfor L, si no se especifica y/o se usa con el acoplamiento.

Pude reproducir su problema en CircuitLab. Lo arreglé configurando el umbral del interruptor a 2.5V en lugar de 5V. Parece que hacer que el umbral del interruptor controlado por voltaje sea igual al voltaje de entrada máximo evita que el interruptor se encienda. Probablemente también deba corregir el umbral bajo.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Revisé tu simulación. Estoy de acuerdo. Cuando cambié el interruptor Von a 2.5V en lugar de 5V, obtengo la forma de onda del voltaje de salida. Sin embargo, obtengo resultados ligeramente erróneos. Por ejemplo, cuando puse el ciclo de trabajo en 0,5 (como en su simulación) en LTSpice, el voltaje de salida promedio en estado estable es -15 V. ¡ Debería haber sido -12 V! La situación es la misma cuando pruebo otros valores de ciclo de trabajo. ¿Por qué LTSpice se comporta de esta manera?
Comportarse de esta manera... ¿opuesto a qué, al cálculo oa los resultados del Sr. Hart? Una cosa es que D1 no tiene un modelo definido para él, por lo que está utilizando un modelo de diodo muy básico. Sugiero agregar componentes del mundo real (clic derecho, elegir modelo) para obtener un resultado más realista. Tenga en cuenta que, por supuesto, LTspice no modelará nada particular a un diseño físico real, como parásitos de trazas de PCB.
@friedrich Verifique el voltaje en el nodo del interruptor para asegurarse de que su ciclo de trabajo sea correcto. Si no, ¿ha intentado configurar Voff a 2.5V también? Asegúrese de establecer tiempos válidos de subida/bajada como se menciona en la otra respuesta.
@rdtsc Opuesto a los cálculos del modelo ideal para el convertidor Cuk. Vsal = Vin * (-D/(1-D)). Y LTSpice se opone a esta fórmula dando Vout= -15V para D = 0.5 cuando Vin = 12V.
@AdamHaun Sí, establecer tiempos válidos para subir/bajar lo resolvió.