MATLAB und Simulink für Leistungswandlersteuerungen
Entwurf digitaler Steuerungen für Leistungswandler
Verwenden Sie Simulink und Simscape Electrical für die Modellierung analoger elektronischer Komponenten und digitaler Regelungsalgorithmen in derselben Simulationsumgebung. Mit einer Regelkreissimulation der Endstufe und der Steuerung können Sie Entwurfsentscheidungen vor der Implementierung bewerten und verifizieren.
Verwenden Sie Simulationen, um
- die Endstufe mithilfe von Schaltkreiskomponenten oder mit einem vordefinierten Leistungswandlerblock zu modellieren
- das Leistungswandlermodell für unterschiedliche Stufen des Schaltverhaltens der Leistungselektronik zu simulieren: gemittelt, ideal oder detailliert nichtlinear
- Entwickeln, simulieren und vergleichen Sie verschiedene Regelungsarchitekturen, einschließlich der Steuerung des Spannungs- und Strommodus
- Wenden Sie klassische Regelungstechniken an und entwickeln Sie Überwachungssteuerlogik für Schaltmodi
- Optimieren Sie Regler-Verstärkungsfaktoren automatisch in einer oder mehreren Feedbackschleifen mithilfe automatischer Optimierungstools
„Eines unserer Ziele bei der Entwicklung des Leistungswandler-Controllers war die Verifizierung unseres Entwurfs anhand von Simulationen vor der Durchführung der Hardware-Tests. Wir erstellten zuerst ein Anlagenmodell des dreiphasigen AC/DC-Wandlers und Choppers mithilfe von Simulink, Simscape™ und Simscape Electrical™. Anschließend erstellten wir ein komplettes Systemmodell des Controllers und der Anlage.“
Yoshinori Kurimoto, High Energy Accelerator Research Organization (KEK)
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Weitere Informationen
- 10 Möglichkeiten zur Beschleunigung des Regeldesigns für die Stromumwandlung mit Simulink – Whitepaper
- Entwurf effizienter Leistungselektronik (Umrichter) mit MATLAB und Simulink – E-Book
- Verwendung von Simulink und Simscape mit detaillierten SPICE-Unterschaltkreisen – Artikel
- Schätzen des Frequenzgangs eines Leistungselektronikmodells – Artikel
Videos
- Entwickeln einer Regelung für DC-DC-Wandler in Simulink – Videoreihe
- EE Journal-Vortrag: Simulationsbasierte Optimierung von Leistungselektroniksteuerungen (21:43)
- Entwickeln einer Regelung für Solarwechselrichter mit Simulink – Videoreihe
- Verwendung von Simulink zur Entwicklung von Regelungen für netzgekoppelte Solar-Wechselrichter (26:46)
- Optimierung von PID-Reglern für einen Abwärtswandler (6:31)
Beispiele
Niederstromwandler:
- Modellierungsmethoden für Leistungswandler
- Abwärtswandler mit Thermodynamik
- Stromregelung für zweiphasige DC-DC-Wandler
Hochstromwandler:
Weitere Leistungswandler- und Wechselrichterbeispiele
Simulink beschleunigt das Testen und Verifizieren des Steuerungs- und Regelungsentwurfs von Leistungswandlern.
- Generieren Sie Steuercode für Leistungswandler für Echtzeit-Hardware-in-the-loop (HIL)-Simulationen
- Testen Sie die Echtzeitausführung Ihrer Leistungswandlersteuerungen, bevor Sie sie auf einem Hardware-Prototyp verifizieren.
- Identifizieren und beheben Sie gängige Fehler des Steuerungs- und Regelungsentwurfs, indem Sie Testfälle mit Simulink Design Verifier generieren und potenzielle Schäden an kostspieligen Hardware-Prototypen vermeiden.
- Prüfen Sie die Modell- und die Code-Abdeckung mit Simulink Coverage, um die Vollständigkeit der Tests sicherzustellen und die Rückverfolgbarkeit der Anforderungen zu gewährleisten.
„Der Übergang vom Entwurfsmodell zur Echtzeit-Software war äußerst schnell, da MATLAB, Simulink und Speedgoat vollständig miteinander kompatibel sind.“
Piotr Dworakowski, SuperGrid
Weitere Informationen
- Entwickeln effizienter DC-DC-Wandler – MATLAB EXPO
Videos
- HIL-Tests für Leistungselektronik mithilfe der Konvertierung von Simscape in HDL (30:00)
- So verwenden Sie Rapid Control Prototyping zur Validierung von Elektromotoren und Leistungswandlern – Videoreihe
- Implementierung und Echtzeittests eines Reglers für einen netzgekoppelten Solar-Wechselrichter (23:53)
- Hardware-in-the-Loop-Tests von Regelungsalgorithmen für Mehrstufen-Wechselrichter (25:54)
- FPGA-basierte Hardware-In-the-Loop (HIL) Simulation für die Leistungselektronik (49:14)
Mit Simulink und Embedded Coder können Sie den manuellen Codierungsaufwand senken und eliminieren.
- Verwenden Sie Fixed-Point Designer für die Modellierung, Optimierung und die Codegenerierung von Festkomma- und Gleitkomma-Algorithmen für kostengünstige, energiesparende Anwendungen für Leistungswandler
- Generieren Sie optimierten und stabilen C/C++ Steuercode für die Implementierung auf Mikrokontrollern oder synthetisierbaren HDL-Code für die FPGA-Programmierung oder das ASIC-Prototyping.
- Lassen Sie neuen, aktualisierten Code automatisch neu generieren, um Änderungen des Steuerungs- und Regelungsentwurfs des Leistungswandlers widerzuspiegeln.
Der gesamte C/C++ und HDL-Code ist komplett portabel, lässt sich mit zahlreichen Optionen optimieren, ist bidirektional auf das Simulink-Modell zurückverfolgbar und mit Zertifizierungskits zertifizierbar.
„Der Code, den wir mit Embedded Coder generiert haben, tut genau, was er tun soll. Code mit neun PI-Reglern von Hand zu schreiben und auf Hardware zu Debuggen hätte unseren Zeitplan um sechs Monate oder mehr zurückgeworfen.“
Brad Landseadel, Stem
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Ressourcen und Support
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