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Hey zusammen,

ich bastle gerade im Rahmen eines Schulprojekts an einer Simulation in PSpice for TI. Ziel ist, ein PWM-Signal im Bereich von 200?Hz bis 120?kHz zu erzeugen +-1200V und später mit einer Fourier-Analyse die Oberwellen rauszuziehen. Damit will ich abschätzen, wie viel Verlustleistung in Drosseln eines LCL-Filters bzw. Tiefsetzstellers anfällt – am Ende geht's um die Wärmeentwicklung und Lüfterauslegung. Ich weiß, man könnte einfach überdimensionieren, aber hier soll's eine halbwegs realistische Annahme sein

Was ich bisher gemacht habe:
Ich hab ein PWM-Signal über einen OPV (LF156) erzeugt, indem ich eine Sinus- mit einer PULSE-Spannung vergleiche ? das klappt soweit gut Jetzt zum Problem:
Am Ausgang kommt kein sauberes PWM-Signal mit ±1200?V raus

Die MOSFETs schalten nicht richtig – vermutlich liegt's daran, dass die Gates nur 0–5?V kriegen, aber die Source z.?B. auf ?1200?V liegt ? also völlig falsches Bezugspotenzial
Ich hab das Gefühl, mein kompletter Ansatz funktioniert so nicht wirklich – zumindest nicht in PSpice ohne weitere Tricks

Der OPV läuft mit ±5?V Versorgung
Hinter dem OPV hängen zwei MOSFETs (MbreakN) in Halbbrücke, gespeist von zwei DC-Quellen mit ±1200?V
Ich hab die OPV-Schaltung einmal kopiert und invertiert, damit die MOSFETs gegenphasig geschaltet werden ? also eigentlich alles okay vom Aufbau her (dachte ich)

Meine Frage an euch:
Wie kann ich ein sauberes PWM-Signal mit ±1200?V in PSpice simulieren, ohne dass ich die komplette High-Side/Low-Side-Treiberlogik realistisch nachbilden muss?
Mir geht's nicht darum, die realistische Ansteuerung umzusetzen – ich will einfach eine idealisierte PWM-Spannung erzeugen, die dann in die Fourier-Analyse wandert, um die Verluste im Filter zu berechnen.
Falls jemand schon mal sowas gemacht hat oder einen cleveren Workaround kennt wär ich super dankbar.

Ich vermute, dass mein aktueller Aufbau nicht ganz der richtige Weg ist – vielleicht sogar meilenweit daneben. Umso mehr würde ich mich freuen, wenn mir jemand helfen kann, das Ganze auf Kurs zu bringen.

Freundlich Grüße
Lemonde

Du hast die Masse der Ansteuerung des High-Side MOSFET nicht auf dessen Source gelegt.

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» Was ich bisher gemacht habe:
» Ich hab ein PWM-Signal über einen OPV (LF156) erzeugt, indem ich eine
» Sinus- mit einer PULSE-Spannung vergleiche ? das klappt soweit gut Jetzt
» zum Problem:
» Am Ausgang kommt kein sauberes PWM-Signal mit ±1200?V raus
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Vielleicht denke ich in die falsche Richtung, aber nach meiner Einschätzung wird der Vergleich zwischen Rechteck und Sinus eher zu einer Art Amplituden-Modulation führen. Vorgesehen ist offenbar, dass der Sinus den Rechteck-Puls verkürzen soll. Beim Anstieg der Sinuskurve, soweit der Sinus im gleichen Takt wie das Rechteck ankommt, wird das Rechteck aber zuerst in der Amplitude reduziert und dann ggf. ganz unterdrückt.
Das Rechteck wird demnach im Oszillogramm niedriger sein und ein eingedelltes "Dach" haben. Aber selbst dann wäre es keine saubere PWM. Eventuell könnte sogar eine Frequenzverdopplung stattfinden, mit einer Art umgekehrtem Sägezahn. Sehe ich das richtig?

» Meine Frage an euch:
» Wie kann ich ein sauberes PWM-Signal mit ±1200?V in PSpice simulieren,
» ohne dass ich die komplette High-Side/Low-Side-Treiberlogik realistisch
» nachbilden muss?
Den wichtigsten Punkt hat xy schon genannt.
Weshalb machst du es überhaupt so kompliziert?
Schalte doch einfach die Puls-Quelle direkt (nur über einen Gate-Widerstand) an den jeweiligen MOSFET, ohne OPV oder sonst was.

Was ist das überhaupt für eine Anwendung mit +/-1,2kV und einem 100Ohm Lastwiderstand (entsprechend etwa 60kW)

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» » Was ich bisher gemacht habe:
» » Ich hab ein PWM-Signal über einen OPV (LF156) erzeugt, indem ich eine
» » Sinus- mit einer PULSE-Spannung vergleiche ? das klappt soweit gut
» Jetzt
» » zum Problem:
» » Am Ausgang kommt kein sauberes PWM-Signal mit ±1200?V raus
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» Vielleicht denke ich in die falsche Richtung, aber nach meiner
» Einschätzung wird der Vergleich zwischen Rechteck und Sinus eher zu einer
» Art Amplituden-Modulation führen. Vorgesehen ist offenbar, dass der Sinus
» den Rechteck-Puls verkürzen soll. Beim Anstieg der Sinuskurve, soweit der
» Sinus im gleichen Takt wie das Rechteck ankommt, wird das Rechteck aber
» zuerst in der Amplitude reduziert und dann ggf. ganz unterdrückt.
» Das Rechteck wird demnach im Oszillogramm niedriger sein und ein
» eingedelltes "Dach" haben. Aber selbst dann wäre es keine saubere PWM.
» Eventuell könnte sogar eine Frequenzverdopplung stattfinden, mit einer Art
» umgekehrtem Sägezahn. Sehe ich das richtig?


Gute Frage !
Ich denke, es handelt sich nicht um echte Amplitudenmodulation, weil ich ja keine Trägerfrequenz amplitudenmoduliere. Stattdessen will ich mit einem OPV einen klassischen PWM-Vergleich machen:
Sinus (50?Hz) vs. Sägezahn (z.?B. 25?kHz), um daraus ein Rechtecksignal mit variabler Pulsbreite zu bekommen.

Jetzt geht es schon ganz schön in die Tiefe wo ich an meine grenzen komm und mir nicht sicher bin ob das was ich wiedergebe überhaupt richtig ist. Ich kann mal ein Bild Hochladen was ich grob erwarte und brauch für die FFA am Ende um meine Verlustleistung an den Harmonischen Oberwellen aus zu werten.

» » Meine Frage an euch:
» » Wie kann ich ein sauberes PWM-Signal mit ±1200?V in PSpice simulieren,
» » ohne dass ich die komplette High-Side/Low-Side-Treiberlogik realistisch
» » nachbilden muss?
» Den wichtigsten Punkt hat xy schon genannt.
» Weshalb machst du es überhaupt so kompliziert?
» Schalte doch einfach die Puls-Quelle direkt (nur über einen
» Gate-Widerstand) an den jeweiligen MOSFET, ohne OPV oder sonst was.
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» Was ist das überhaupt für eine Anwendung mit +/-1,2kV und einem 100Ohm
» Lastwiderstand (entsprechend etwa 60kW)



Danke dir für den Hinweis – du hast absolut recht, das lässt sich vermutlich deutlich einfacher lösen. Die Ansteuerung direkt über eine VPULSE-Quelle (mit Gate-Widerstand) an den MOSFET klingt vernünftig, gerade wenn's um die reine PWM-Simulation geht.

Ich hatte erst versucht, das Ganze über eine OPV-Schaltung aufzubauen, weil ich den PWM-Vergleich mit Sinus und Dreieck „von Grund auf“ verstehen und simulieren wollte – aber für die eigentliche Anwendung (Fourieranalyse & Verlustberechnung) ist das wahrscheinlich wirklich Overkill. Ich teste das mal mit einer vereinfachten Schaltung!

Und zu den Werten: Die 1?k?-Lastwiderstand sind noch Platzhalterwerte – die endgültigen Größen stehen noch nicht fest. Ich wollte erstmal grundsätzlich die Signalverläufe und das Verhalten vom LCL-Filter bei hochfrequenter Ansteuerung analysieren. Am Ende soll’s natürlich eine sinnvolle und realistische Dimensionierung geben – keine 60?kW im Labor ???? Umrichter für Motoren

Danke jedenfalls für den Denkanstoß!

» Ich denke, es handelt sich nicht um echte Amplitudenmodulation, weil ich ja
» keine Trägerfrequenz amplitudenmoduliere. Stattdessen will ich mit einem
» OPV einen klassischen PWM-Vergleich machen:
» Sinus (50?Hz) vs. Sägezahn (z.?B. 25?kHz), um daraus ein Rechtecksignal
» mit variabler Pulsbreite zu bekommen.

An sich wäre es schon eine Art Amplitudenmodulation, weil in dem von mir beschriebenen Fall die Amplitude des Rechtecks verändert würde, im Grund nicht anders als beim AM-Rundfunk, nur dass es dort halt hochfrequente Sinuswellen sind. Aber egal: Offroad-GTI hat wohl schon recht, einfacher wäre es, den MOSFET direkt mit einem variablen Pulsgenerator anzusteuern. Das eigentliche Ziel wäre einfacher zu erreichen.
Vielleicht müsste man an der Stelle das Kürzel PWM definieren: Üblicherweise versteht man darunter variable Längen und Abstände von Pulsen und Pulspausen, die in ihrem Spannungspegel gleichbleiben. Eine Veränderung der Amplitude (Impulsspannung / -höhe) wäre in dem Sinne keine PWM, sondern tatsächlich AM. Kann man natürlich auch machen, ist zumindest nicht verboten. Kommt einfach drauf an, auf was man hinauswill.

» Du hast die Masse der Ansteuerung des High-Side MOSFET nicht auf dessen
» Source gelegt.


Ausserdem muss U11 die Steuerspannung für den M2 bezogen auf dessen
Source-Potential liefern, also auf -1200V.

Grüße
Altgeselle

» » Du hast die Masse der Ansteuerung des High-Side MOSFET nicht auf dessen
» » Source gelegt.
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» Ausserdem muss U11 die Steuerspannung für den M2 bezogen auf dessen
» Source-Potential liefern, also auf -1200V.

Stimmt, die Spannungsquelle hat sich dort gut versteckt.