电力电子仿真

通过仿真来设计电力电子数字控制器

电力变换需要对 IGBT、功率 MOSFET 和其他固态电力电子器件进行控制。通过仿真设计数字控制器有助于确保稳定性、提升电能质量、优化动态性能和处理故障情况。在开发的早期阶段、硬件测试开始之前,可通过电力电子器件仿真深入了解数字控制算法的交互、功率半导体以及电气系统的平衡。对于电池管理系统和基于电力电子的系统(例如电机驱动设备、电力变换器和逆变器),电力电子工程师可以使用快速闭环仿真,在实现控制器之前评估和验证其各个设计方案。

对于下列任务,应考虑电力电子仿真:

  • 设计和确认全新的拓扑和控制策略
  • 通过能源、功率半导体、无源电路器件和电机(例如,PMSM 和感应电机)的模型库优化系统行为
  • 分析故障和异常情况的系统响应
  • 在着手实现之前解决通过仿真发现的设计问题
  • 重用模型以加快设计迭代以及新一代项目的进度

Boost 变换器数字控制的 Simulink 模型

在 Simulink® 中进行电力电子仿真时,您可以使用标准电路组件对具有多个开关器件的复杂拓扑进行建模。您可以采用平均值模型或理想开关行为运行快速仿真,也可以针对寄生参数和细节设计建立详细的非线性开关模型。与 SPICE 等通用电路仿真器不同,使用 Simulink 进行的电力电子仿真提供下列功能,可帮助您实现控制设计、优化研究和仿真模型的自动代码生成:

  • 设计、仿真和比较控制器架构。
  • 通过交流频率扫描和系统辨识等方法,对包含开关效应的非线性系统模型应用经典控制技术(例如使用波特图和根轨迹图的交互回路成形)。
  • 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。使用滑动模式控制或增益调度等技术设计非线性控制器。
  • 设计并全面测试故障保护电路和逻辑。
  • 使用优化和分析工具来优化系统参数并进行敏感性分析。
  • 加快需要多个仿真的研究速度,方法是在多核处理器和计算集群上并行运行这些仿真。
  • 生成控制算法的 C 或 HDL 代码,以使用实时目标计算机进行快速原型,或在微处理器或 FPGA 上进行实现。
  • 针对具有多核 CPU 和 FPGA 的实时目标计算机生成电路和电机模型的 C 或 HDL 代码,以通过硬件在环确认控制器。
  • 应用形式化验证功能以开发嵌入式软件,使其符合政府法规和标准,例如针对太阳能发电系统反孤岛等应用场景的 UL 1741。

使用 Simulink 加快直流-直流变换器的数字控制设计

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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