Повысьте модель конвертера

Этот пример использует модель конвертера повышения в качестве системы силовой электроники. Схема конвертера повышения преобразует одно напряжение постоянного тока в другого, обычно выше, напряжение постоянного тока управляемым прерыванием или переключением исходного напряжения.

mdl = 'scdboostconverter';
open_system(mdl)

Эта модель использует MOSFET, управляемый сигналом PWM для переключения. Выходное напряжение отрегулировано к ссылочному значению. Цифровой ПИД-регулятор настраивает рабочий цикл PWM, на основе сигнала ошибки напряжения. В данном примере вы оцениваете частотную характеристику от рабочего цикла PWM до напряжения загрузки.

Программное обеспечение Simscape Electrical содержит предопределенные блоки для многих систем силовой электроники. Эта модель содержит различную подсистему с двумя версиями модели конвертера повышения:

Чтобы использовать версию блока Boost Converter подсистемы, в модели, нажимают Boost Converter Block или используют следующую команду.

set_param([bdroot '/Simscape Power Systems Boost Converter'],...
    'LabelModeActiveChoice','block_boost_converter');

Найдите рабочую точку модели

Чтобы оценить частотную характеристику для конвертера повышения, необходимо сначала определить установившуюся рабочую точку, в которой вы хотите, чтобы конвертер действовал. Для получения дополнительной информации о нахождении рабочих точек смотрите, Находят Установившиеся Рабочие точки для Моделей Simscape. В данном примере используйте рабочую точку, оцененную из снимка состояния симуляции в 0,045 секунды.

opini = findop(mdl,0.045);

Инициализируйте модель вычисленной рабочей точкой.

set_param(mdl,'LoadInitialState','on','InitialState','getstatestruct(opini)');

Создайте псевдослучайный двоичный сигнал

Псевдослучайный двоичный сигнал (PRBS) является периодическим, детерминированным сигналом со свойствами "белый шум как", который переключает между двумя значениями. PRBS является по сути периодической длиной периода имеющей сигнала, где порядок PRBS. Для получения дополнительной информации см. Входные сигналы PRBS.

Создайте PRBS со следующей настройкой.

in_PRBS = frest.PRBS('Order',14,'NumPeriods',1,'Amplitude',0.05,'Ts',5e-6);

Соберите данные о частотной характеристике

Чтобы собрать данные о частотной характеристике, можно оценить частотную характеристику объекта в командной строке. Для этого сначала получите ввод и вывод линейные аналитические точки из модели.

io = getlinio(mdl);

Задайте рабочую точку с помощью начальных условий модели.

op = operpoint(mdl);

Найдите все исходные блоки в путях прохождения сигнала линеаризации выходными параметрами, которые генерируют изменяющиеся во времени сигналы. Такие изменяющиеся во времени сигналы могут вмешаться в сигнал в выходных точках линеаризации и привести к неточным результатам оценки.

srcblks = frest.findSources(mdl,io);

Чтобы отключить изменяющиеся во времени исходные блоки, создайте frestimateOptions набор опции и задает BlocksToHoldConstant опция.

opts = frestimateOptions;
opts.BlocksToHoldConstant = srcblks;

Оцените частотную характеристику с помощью входного сигнала PRBS.

sysest_prbs = frestimate(mdl,io,op,in_PRBS,opts);

Сравните данные о частотной характеристике с результатами Sinestream FRE

Сравните результаты оценки при использовании сигнала PRBS к найденным использованием sinestream входного сигнала. Сравните сигналы через 15 логарифмически распределенные частоты используются для sinestream в пределах от от 50 Гц до 5 кГц.

load frdSinestream
wbode = estsysSinestream.Frequency;
bode(sysest_prbs,'b-');
hold on
bode(estsysSinestream,'ro--',wbode(1:end-2));
legend('PRBS estimation result','Sinestream estimation result',...
    'Location','northeast')
grid on

Чтобы найти время симуляции взятым для оценки частотной характеристики входным сигналом, можно использовать getSimulationTime функция.

tfinal_sinestream = in_sine1.getSimulationTime
tfinal_prbs = in_PRBS.getSimulationTime

tfinal_sinestream =

    0.2833


tfinal_prbs =

    0.0819

Время симуляции с in_PRBS приблизительно 30% времени, потраченного in_sine1 оценить частотную характеристику модели. Это указывает, что оценка частотной характеристики с входным сигналом PRBS намного быстрее, чем sinestream входной сигнал.

Предполагаемый результат частотной характеристики, sysest_prbs, тесно соответствия estsysSinestream. Поскольку входной сигнал PRBS оценивает частотные характеристики с большим количеством точек частоты, результат оценки предоставляет больше информации о резонирующих характеристиках системы. Чтобы получить подобные результаты с помощью sinestream входной сигнал, вы можете должны быть увеличить число точек частоты, которое приводит к увеличению во время оценки. Можно использовать этот подход, чтобы получить точные результаты оценки частотной характеристики в более коротком времени симуляции по сравнению с оценкой с сигналами sinestream.

Улучшите результат частотной характеристики в низких частотах

Чтобы улучшить оценку частотной характеристики заканчиваются на более низких частотах, можно использовать шаг расчета медленнее, чем шаг расчета в исходной модели конвертера повышения. Для этого измените модель, чтобы использовать блок Constant во входной аналитической точке и блок Rate Transition в выходной аналитической точке.

И для блока Constant и для блока Rate Transition, используйте шаг расчета 5e-5 секунды, который в десять раз медленнее, чем исходный шаг расчета 5e-6 секунды.

Создайте входной сигнал PRBS с помощью нового шага расчета с порядком 12.

in_PRBS = frest.PRBS('Order',12,'NumPeriods',1,'Amplitude',0.05,'Ts',5e-5);

С новым входным сигналом PRBS можно получить частотную характеристику, которая расширяет, чтобы понизить частоты.

Способность изменить шаг расчета времени входного сигнала PRBS обеспечивает дополнительную степень свободы в процессе оценки частотной характеристики. Используя больший шаг расчета, чем в исходной модели, можно получить более высокий результат оценки частотной характеристики разрешения в низкочастотной области значений с коротким временем симуляции. Кроме того, рабочая оценка на более низкой частоте дискретизации уменьшает требования к обработке при развертывании к оборудованию.

Закройте модель.

close_system(mdl,0)

Ссылки

[1] Ли, Анализ Обратной связи С. В. Прэктикэла для Конвертера Повышения Режима Напряжения. Отчет SLVA633 приложения. Texas Instruments, 2014. https://www.ti.com/lit/an/slva633/slva633.pdf.