Simscape Electronics, Simscape Power Systemsにおい​てDC-DCコンバー​タのボード線図が直線​になってしまう

MathWorks社Webセミナー「モデルを活用したパワーエレクトロニクス制御開発」でDC-DCコンバータの周波数応答をSimulink Control Designを使って推定できるとありますが，実際Webセミナーで使用したデモ回路(サンプルモデル)で同様に周波数特性を推定してみると，周波数が1~10[rad/s]の間に直線が出るボード線図となってしまいます．この結果から線形近似できていないと思います．どうしてでしょうか？よろしくおねがいします．

[Ken Inoue]

分からない場所を詳しく説明すると，Webセミナーのビデオの場所で言うと10:02あたりからです．Webセミナー(Webからダウンロードできる)で使ったスライドで言うならp12です．デモ回路はスライドp6のURLからダウンロードできます． あとSimscape Electronicsを使っています．

Answer 1

[Norihiro Kobayashi]

Sinestreamでは計算時間がかかりますので、少々お待ちいただく必要があるかも知れません、また、周波数区切りも細かくしすぎないようにご注意ください。

また、振幅によってゲイン曲線が変わってくるのは線形化の中心点と、周辺では周波数応答の特性が異なることが原因と考えられます。 プラントの特性によって非線形性は様々であるため、一概に振幅の推奨値を述べることはできませんが、線形化の意図からは振幅は小さくとるのが良いかと思われます。

また線形化の中心点(操作点)の変更に関する設定方法もいくつかございますので、特性の違いを把握しながら制御設計をする用途にお使いいただけます。 デフォルトではシミュレーションの開始点(0s)が操作点として設定されているかと思います。

http://jp.mathworks.com/help/releases/R2016a/slcontrol/steady-state-operating-points.html

[Ken Inoue]

返信が遅れてすいません．本当にありがとうございました．

Answer 2

[Norihiro Kobayashi]

よくある線形化ができない原因に、 Conrolled PWM VoltageブロックのSimulation modeの設定があります。 PWMモードでは、線形化ができず、Averagedのみで有効なようです。 もしかするとそのほかにも原因があるかも知れませんが、まずはこちらをお試しください。

[Ken Inoue]

ご返答ありがとうございます．貴殿と下の方の意見を組み合わせてほぼ解決しました．Averagedにして入力信号をSinestreamにしないとできないんですね．Averagedにして入力信号を何も指定しないと確かにボード線図に直線でない波形が出てきますが，求めているものと全く違う波形が出てきました． 最後，疑問に思ったのは入力信号の振幅を変えることによってゲイン曲線が変わってくるところです．

Answer 3

[Katsuaki Arai]

ご質問されている線形解析の結果は、解析されようとしている対象にPWM出力などの非線形なコンポーネントが含まれていることが原因と思われます。モデルの平均化で対処することも対処方法の一つですが、非線形要素が含まれたまま周波数特性を確認したい場合にはSimulink Control Designを用いて、SINストリーム信号(正弦波信号の周波数を切り替えていく信号)もしくはチャープ信号（連続的に正弦波の周波数を変えていく信号）を解析対象に入力、そのシステム応答特性を確認する方法があります。 本機能については、下記リンクを参照しながらお試し下さい。

◇線形解析ツールを使用した周波数応答の推定

http://www.mathworks.com/help/releases/R2016a/slcontrol/ug/estimate-frequency-response-using-linear-analysis-tool.html

◇推定用の入力信号

http://www.mathworks.com/help/releases/R2016a/slcontrol/ug/creating-input-signals-for-estimation.html

[Ken Inoue]

ご返答ありがとうございます．ほぼ解決しました．補足ですが入力信号をSinestreamにしてもPWMブロックをAveragedにしないと計算に時間がかかるのか，ずっと待ち状態でボード線図を示してくれませんでした．最後にですが入力信号の振幅を変えることによってゲイン曲線が変わってくるのですが，入力信号の振幅はどのくらいにしたらよいのでしょうか？