如何让电力电子仿真更接近真实


      首先,一个完整的项目步骤,应该是明确问题、文献调研、提出方案,理论建模、设计参数,仿真验证,设计硬件,实验验证几步。好的仿真模型,可以给实验提供参考,例如控制参数、代码bug等等。如果你的仿真模型和硬件十分接近,可能你设计的控制参数就能直接套用,而不需要花很多时间试凑参数。
  1.入门步骤:离散化。这个是基本的。现在的控制大多是数字控制,模拟控制多数应用在较简单,或者对速度要求较高的系统中。数字控制一般都用的是DSP或者FPGA实现,DSP的控制过程是这样的:我们一般把控制写到EPWM中断中,每一个开关周期执行一次中断。同时,采样也是写在PWM中断里面了,每次中断,读一次ADC。因此,你的仿真也需要这样做。简单的做法是,用Z变换把所有关于控制的模块离散化。但是power stage的所有模块,模拟的是实际的物理模型,因此,power stage的模块需要和你的仿真步长一致,越小越好。当然,步长小仿真就慢,还是要看你的电脑性能了。Geek做法就是用S-function写,以前我们实验室的德国PhD就是这么干的,需要你对硬件和编程的理解比较高,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写成编程语言,简单的可以写成C,更牛的直接用MEX。S-function和硬件一样的运行原理,都是初始化过后,就进入死循环,然后不停地更新变量、输出循环,还可以自定义离散变量或者连续变量。另外,MEX格式的S-function不需要电脑再编译一次,因此,相对较快。用代码写控制算法的好处是:可以直接把你的DSP代码放进去,这样容易发现程序中的Bug,另外,换个人多半看不懂你的代码,易于保密。但是坏处就是不好调,编程语言肯定不像控制模块那么易懂。
  2.中级步骤:PLECS和PSIM。PLECS相比于Simulink,对于电力电子更专业,PLECS专门针对电力电子变流器做了算法上的优化,可以让仿真更快一点,另外,PLECS可以让你选择开关的一些寄生参数。重要的是,PLECS提供热仿真,你可以看到开关管的温度,同时可以看到开关管的参数随着温度变化的过程。当然,需要模拟更准确,例如考虑冷却,ANSYS应该更好,但是ANSYS不能做电路仿真。PLECS提供blockset和stand-alone版本,blockset直接集成到simulink里面,stand-alone是单独的,比blockset更快,但是需要你自己搭建一些基础模块,毕竟PLECS的toolbox不如Simulink那么多,但是也足够用了。
  3.土豪方案:硬件在环HIL。需要硬件支撑的。电脑做仿真,基本都是离线的仿真,一般来说,如果是开关频率级别的仿真,用电脑跑,一秒可能都需要三四分钟,甚至几个小时。

 

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