电气化

MATLAB 和 Simulink 在电力变换控制中的应用

为电力变换器设计数字控制器

电力变换

开发电力变换控制算法

使用 Simulink 和 Simscape Electrical 在同一仿真环境中进行模拟电子元件和数字控制算法建模。通过功率级和控制器的闭环仿真,您可以在实现控制器之前评估和验证各种设计方案。

使用仿真可以:

  • 使用电路元件或预置的电力变换器模块进行功率级建模
  • 在不同水平的电力电子开关保真度(平均值、理想或详细非线性)下仿真变换器模型。
  • 设计、仿真和比较不同控制器架构,包括电压模式控制和电流模式控制
  • 为模式切换应用经典控制方法和设计监督控制逻辑
  • 使用自动调节工具在单个或多个反馈回路中自动调节控制器增益

“我们在设计电力变换器控制器时的目标之一是在实际硬件上执行测试前通过仿真来验证我们的设计。我们首先使用 Simulink、Simscape™ 和 Simscape Electrical™ 创建了电源的三相 AC/DC 变换器和斩波器的被控对象模型。然后,我们创建了控制器和被控对象的完整系统模型。”

Yoshinori Kurimoto,高能加速器研究组织 (KEK)

尝试示例


测试和验证控制算法

Simulink 加速电力变换器控制设计的测试和验证过程。

  • 为电力变换器生成控制代码以用于实时硬件在环 (HIL) 仿真
  • 在硬件原型上验证电力变换器控制的实时执行之前对其进行测试
  • 通过使用 Simulink Design Verifier 生成测试用例识别并更正控制设计中的常见错误,并预防可对成本高昂的硬件原型造成的潜在损坏
  • 使用 Simulink Coverage 检查模型和代码覆盖率,以确保测试的完整性并支持需求的可追溯性

“从设计模型到实时软件的过渡非常快,这要归功于 MATLAB 和 Simulink 与 Speedgoat 之间的完全兼容。”

Piotr Dworakowski,SuperGrid

生成产品级代码

使用 Simulink 和 Embedded Coder,您可以减少甚至消除手动编码。

  • 使用 Fixed-Point Designer 为低成本、低功率变换器应用中的定点和浮点算法进行建模、优化和生成代码
  • 生成用于微控制器上实现的优化且稳定的 C/C++ 控制代码,或者生成用于 FPGA 编程或 ASIC 原型开发的可综合的 HDL 代码
  • 自动重新生成新的、更新的代码,以反映电力变换器的控制设计的变化

所有生成的 C/C++ 和 HDL 代码都完全可移植,提供一系列优化选项,支持 Simulink 模型与代码之间的双向可追溯性,并可通过认证套件进行认证。

“我们用 Embedded Coder 生成的代码完全按预期工作。如果手动编写包含 9 个 PI 循环的代码,然后在硬件上进行调试,会使工期延长至少 6 个月。”

Brad Landseadel,Stem