基于频率响应数据的电力电子模型控制器设计

开放脚本

这个例子展示了如何使用Simscape™Electrical™组件为在Simulink®中建模的电力电子系统设计PID控制器。金宝app

通常，电力电子系统不能线性化，因为它们使用高频开关元件，如脉宽调制（PWM）发生器。然而，大多数Simulink®控制设计™ PID调节工具基于线性化对象模型设计PID增益。要获得无法线性化的电力电子模型的此类模型，您可以：金宝app

如本例所示，在一个频率范围内估计电厂频率响应。
使用系统辨识工具箱估计设备线性模型的参数™ 软件例如，请参见，基于仿真I/O数据的电力电子模型控制器设计．

Boost变换器模型

本例使用升压变换器模型作为电力电子系统的示例。升压变换器电路通过控制电源电压的斩波或开关，将一个直流电压转换为另一个，通常更高的直流电压。

mdl=“scdboostconverter”；open_system (mdl)

在该模型中，由脉宽调制（PWM）信号驱动的MOSFET用于开关。输出电压 $Vout$ 应调节至参考值 $Vref$ . 数字PID控制器调整PWM占空比，责任美元，基于电压误差信号。对于本例，您估计从PWM占空比到负载电压的频率响应 $Vout$ ．

Simscape电气软件包含许多电力电子系统的预定义模块。该型号包含一个变型子系统，具有两个版本的升压转换器型号：

升压变换器电路构造使用电力元件。电路元件的参数以[1]为基础。
增压转换器块配置为具有与增压转换器电路相同的参数。有关此块的详细信息，请参见升压变换器（西姆斯开普电气）．

查找模型工作点

要为升压变换器设计控制器，必须首先确定要使变换器运行的稳态工作点。有关查找操作点的更多信息，请参见查找Simscape模型的稳态工作点．对于本例，使用从模拟快照估计的工作点。

要找到工作点，请使用模型线性化电路.打开模型线性化电路，在Simulin金宝appk模型窗口中的应用程序选项卡，单击模型线性化电路．

在模型线性化电路，在线性分析选项卡，在操作点下拉列表中，选择拍摄模拟快照．

在“输入要线性化的快照时间”对话框中，在模拟快照时间字段，输入0.045，这是闭环系统达到稳定状态的足够时间。

点击拍快照．

软件模拟模型并创建一个操作点，其中包含指定快照时间内模型的输入值和状态值。此操作点，op_快照1，将添加到线性分析工作空间．

要使用计算的工作点初始化模型，请双击op_快照1．

在“编辑”对话框中单击初始化模型．

在“初始化模型”对话框中，选择MATLAB的工作区，然后单击好啊．该软件将工作点导出到MATLAB®工作空间，并使用工作点中的输入和状态初始化模型。

收集频率响应数据

在收集频率响应数据之前，必须首先指定要查找频率响应的模型部分。对于本例，该模型在PID控制器块的输出和输入处包含开环输入和输出线性分析点。

要收集频率响应数据，还必须指定输入信号。对于本例，使用固定步长的正弦流信号。有关定义正弦流输入信号的更多信息，请参阅正弦流输入信号．

上估计选项卡，在输入信号在下拉列表中，单击固定采样时间正弦流．

在“指定固定采样时间”对话框中，指定采样时间属于5e-6秒。sinstream输入信号的采样时间必须与输入线性分析点的采样时间相匹配。

点击好啊．

在“使用固定采样时间创建正弦流输入”对话框中，配置正弦流信号的参数。

指定用于估计的频率单位。在频率的单位下拉列表中，选择赫兹．

对于本例，频率响应估计既可以对每个频率使用一个模拟，也可以对所有频率使用一个模拟。在模拟顺序下拉列表中，选择默认选项所有频率的单一模拟.如果你有并行计算工具箱™ 软件，您可以通过选择每个模拟一个频率并启用并行池进行估计。要启用并行池，在估计选项卡，单击更多的选择，然后在对话框中选择在估算期间使用并行池．

要指定估计植物响应的频率，请单击+图标。