使用 Simulink 进行电力电子控制设计

 

Simulink 用于电力电子控制设计

设计和实现电机、功率变流器和电池系统的数字控制

电力电子工程师使用 MATLAB® 和 Simulink® 开发电机、功率变流器和电池系统的数字控制系统。

  • 使用 Simulink 对调度和闭环控制算法进行仿真并生成代码,与传统手工编码和在硬件上测试相比,缩短项目时间 50%
  • 访问成千上万随时可用的电气建模元件和用于桌面仿真的例程。
  • 使用附加工具箱进行控制设计、定点设计、信号处理和认证
  • 获得对 Speedgoat 和其他实时硬件平台的实时仿真支持。
  • 主流微控制器、FPGA 和 SoC 生成 ANSI C 和处理器优化的 C 和 HDL 代码

“我们在设计电力变流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™ 创建电源的三相 AC/DC 变流器和斩波器的被控对象模型。然后,我们建立包含控制器和受控对象的完整系统模型。”

Yoshinori Kurimoto, High Energy Accelerator Research Organization (KEK)

使用 Simulink
进行电力电子控制设计

构建和优化电机控制算法

使用 MATLAB 和 Simulink,利用电机、电力电子、传感器和负载的库构建精确系统模型。利用经典的线性控制设计技术,如波特图和根轨迹。您可以使用自动 PID 调优,对逆变器输出电压幅值和频率进行控制。

在 Simulink 中,您可以对电流和转速控制器在正常和故障状态下进行仿真。设计模型启动、并设计降额和保护逻辑来确保电机安全运转。

使用 Simulink 更快地设计电力变流器的数字控制器

使用 Simulink,您可以在同一个仿真环境中对模拟元件和数字元件建模。通过功率电路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电压模式控制和电流模式控制等模式的选择。

在不同的逼真程度上对电力变流器进行建模:以平均模型验证系统动态特性,以行为模型验证开关特性,以及以详细非线性模型验证寄生参数和其他细节特性。通过使用 AC 频率扫描和系统辨识对开关变换器模型进行小信号分析来获得线性模型。然后可以使用经典控制理论进行模型分析与控制,比如使用波特图和根轨迹图的交互回路成形。

使用 Simulink 开发电池管理系统软件

对电子电路和集中参数电池组模型进行仿真。建立包含等价RC电路的电池组模型、电力电子器件以及各种负载与环境的模型。使用 Simulink 来设计、调优并测试调度、闭环和故障检测算法。

使用测试数据校准电池模型参数,并捕获电池化学反应、发热、老化和其他非线性特征。为荷电状态 (SoC) 设计了状态观测器,进行电量平衡和健康状态在线评估。在模型上运行 Monte Carlo 实验,使用蒙特卡洛方法对控制算法进行仿真,模拟所有操作条件和故障情形。

通过浏览交互式示例和教程,从基本任务向更高级演练进阶。

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