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如何讓電力電子仿真更接近真實

發(fā)布時間：

2021-09-01 15:56

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首先，一個完整的項目步驟，應(yīng)該是明確問題、文獻(xiàn)調(diào)研、提出方案，理論建模、設(shè)計參數(shù)，仿真驗證，設(shè)計硬件，實驗驗證幾步。好的仿真模型，可以給實驗提供參考，例如控制參數(shù)、代碼bug等等。如果你的仿真模型和硬件十分接近，可能你設(shè)計的控制參數(shù)就能直接套用，而不需要花很多時間試湊參數(shù)。
　　1.入門步驟：離散化。這個是基本的?，F(xiàn)在的控制大多是數(shù)字控制，模擬控制多數(shù)應(yīng)用在較簡單，或者對速度要求較高的系統(tǒng)中。數(shù)字控制一般都用的是DSP或者FPGA實現(xiàn)，DSP的控制過程是這樣的：我們一般把控制寫到EPWM中斷中，每一個開關(guān)周期執(zhí)行一次中斷。同時，采樣也是寫在PWM中斷里面了，每次中斷，讀一次ADC。因此，你的仿真也需要這樣做。簡單的做法是，用Z變換把所有關(guān)于控制的模塊離散化。但是power stage的所有模塊，模擬的是實際的物理模型，因此，power stage的模塊需要和你的仿真步長一致，越小越好。當(dāng)然，步長小仿真就慢，還是要看你的電腦性能了。Geek做法就是用S-function寫，以前我們實驗室的德國PhD就是這么干的，需要你對硬件和編程的理解比較高，而且工作量大。S-function可以做到和DSP程序接近，你需要把你的算法全部寫成編程語言，簡單的可以寫成C，更牛的直接用MEX。S-function和硬件一樣的運(yùn)行原理，都是初始化過后，就進(jìn)入死循環(huán)，然后不停地更新變量、輸出循環(huán)，還可以自定義離散變量或者連續(xù)變量。另外，MEX格式的S-function不需要電腦再編譯一次，因此，相對較快。用代碼寫控制算法的好處是：可以直接把你的DSP代碼放進(jìn)去，這樣容易發(fā)現(xiàn)程序中的Bug，另外，換個人多半看不懂你的代碼，易于保密。但是壞處就是不好調(diào)，編程語言肯定不像控制模塊那么易懂。
　　2.中級步驟：PLECS和PSIM。PLECS相比于Simulink，對于電力電子更專業(yè)，PLECS專門針對電力電子變流器做了算法上的優(yōu)化，可以讓仿真更快一點，另外，PLECS可以讓你選擇開關(guān)的一些寄生參數(shù)。重要的是，PLECS提供熱仿真，你可以看到開關(guān)管的溫度，同時可以看到開關(guān)管的參數(shù)隨著溫度變化的過程。當(dāng)然，需要模擬更準(zhǔn)確，例如考慮冷卻，ANSYS應(yīng)該更好，但是ANSYS不能做電路仿真。PLECS提供blockset和stand-alone版本，blockset直接集成到simulink里面，stand-alone是單獨的，比blockset更快，但是需要你自己搭建一些基礎(chǔ)模塊，畢竟PLECS的toolbox不如Simulink那么多，但是也足夠用了。
　　3.土豪方案：硬件在環(huán)HIL。需要硬件支撐的。電腦做仿真，基本都是離線的仿真，一般來說，如果是開關(guān)頻率級別的仿真，用電腦跑，一秒可能都需要三四分鐘，甚至幾個小時。

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