提高转炉模型

此示例使用Boost转换器模型作为电力电子系统的示例。升压转换器电路通过控制斩波或切换源电压来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)

在这个模型中，一个由脉宽调制(PWM)信号驱动的MOSFET用于开关。输出电压是否应该规范到参考值．数字PID控制器调节PWM占空比，，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．

Simscape电气软件包含许多电力电子系统的预定义模块。该模型包含了boost转换器模型的两个版本的变体子系统:

查找模型操作点

为了设计升压变换器的控制器，你必须首先确定想要变换器工作的稳态工作点。有关查找操作点的更多信息，请参见寻找Simscape模型的稳态操作点．对于本例，使用从模拟快照估算的操作点。

要找到操作点，使用模型线性化电路．打开模型线性化电路的Simulink金宝app模型窗口中应用程序选项卡上,单击模型线性化电路．

在模型线性化电路,在线性分析标签，在操作点下拉列表中,选择采取模拟快照．

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，进入0.045，使得闭环系统有足够的时间达到稳定状态。

点击采取快照．

该软件模拟模型，并创建一个操作点，该操作点包含指定快照时间的模型的输入和状态值。这个工作点，op_snapshot1.，添加到线性分析工作区．

要使用计算的操作点初始化模型，双击op_snapshot1.．

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,然后单击好的．该软件将工作点导出到MATLAB®工作空间，并使用工作点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，必须首先指定想要找到频率响应的模型部分。对于这个例子，模型包含开环输入和输出线性分析点在PID控制器块的输出和输入。

要收集频率响应数据，还必须指定输入信号。对于这个例子，使用固定步长正弦流信号。有关定义正弦流输入信号的更多信息，请参见SINESTREAM输入信号．

在估计标签，在输入信号下拉列表，单击固定采样时间Sinestream．

在“指定固定采样时间”对话框中指定一个样品时间的5 e-6秒。Sinestream输入信号的采样时间必须与输入线性分析点的采样时间匹配。

点击好的．

在Create sinstream input with fixed sample time对话框中，配置sinstream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。在模拟订单下拉列表中，选择默认选项所有频率的单一模拟．如果您有并行计算工具箱™软件，则可以通过选择加速频率响应估计每个模拟一个频率并启用并行池进行估算。要启用并行池，请在估计选项卡上,单击更多的选择，然后在对话框中选择估计期间使用并行池．

若要指定估计植物响应的频率，请单击+图标。

在“添加频率”对话框中指定15对数间隔的频率范围50 Hz.来5 kHz．

点击好的

为了确保系统得到适当的激励，将振幅设置在所有频率。如果输入幅度太大，升压变换器将在断续电流模式下工作。如果输入幅度太小，正弦流将难以与电力电子电路中的波纹区分开来。这两种情况都会产生不准确的频率响应估计结果。

要设置振幅，首先选择绘图区域中的所有频率。然后,在振幅字段,类型0.01．

所有其他sinstream设置保持默认值。

要创建正弦流信号，请单击好的．

该模型有时变线和负载扰动建模为阶跃函数，将干扰频率响应估计。为了在模拟过程中保持这些干扰恒定，点击更多的选择．然后，在“频率响应估计的选项”对话框中，单击时间不同的来源选项卡上,单击查找并自动添加时间变化源块．

估计和绘制频率响应，在估计选项卡上,单击b．

软件估计频率响应，并显示结果波德图1．频率响应使用离散点绘制，并显示了在1200到1600 rad/s之间的峰值响应。

要调整PID控制器，您必须将频率响应导出到MATLAB®工作区。在数据浏览器， 拖estsys1从线性分析工作区到MATLAB的工作区．

指定控制器的结构

在PID控制器块调优之前使用PID调谐器，必须先指定控制器结构。为此，双击PID Controller块。然后，指定以下控制器参数:

对于本例，使用当前控制器配置;即，一个离散时间的并行形式的PID控制器，没有抗绕组。

使用PID调谐器，可以调整以下控制器块的参数:

如果你的模型使用Simscape Electrical离散PI控制器(Simscape电气)块或离散PI控制器与积分抗缠绕(Simscape电气)块，你必须替换这个块与PID控制器块之前，调整。

调谐控制器

打开PID调谐器,点击调优．当PID调谐器首先打开，它试图线性化模型。由于PWM组件，模型解析线性到零。

对于此示例，您将控制器使用估计的频率响应数据作为工厂模型。导入频率响应数据，在PID调谐器选项卡上,单击植物，然后，下创建一个新工厂,点击进口．

在获得植物模型对话框，选择导入LTI系统，并在表中选择estsys1．

点击好的．

既然你使用的是估计的频率响应，PID调谐器无法绘制步骤响应。单击查看频率响应添加图画,在b,点击开环．

关闭平板图文档。

博德图显示了块响应(虚线)和调优响应(实线)。块响应是当前PID增益在PID控制器块的开环响应。调谐响应是使用调谐PID增益的开环响应PID调谐器．

为了根据带宽和相位裕度来调整控制器，需要在频域内设计控制器。在域下拉列表中,选择频率．

对于本例，设置带宽和阶段保证金至9425 rad/s (1.5 kHz)和60℃，根据[1]规定的设计标准。

PID调谐器选择满足这些设计规范的控制器参数。

要查看调谐控制器参数和性能指标，包括增益和阶段边距，请单击显示参数．调谐结果有一个无限的增益裕度和65度相位裕度在约9425 rad/s。

要更新PID控制器块与调谐增益，单击更新块．

验证控制器

您可以使用带有线路和负载扰动的模拟来检查调整的控制器性能。为了检测控制器的动态性能，Simulink模型使用了以下扰动:金宝app

模拟模型。

该控制器能很好地抑制线路和负载干扰。

参考

[1] Lee，S. W。“电压模式升压转换器的实用反馈回路分析。”申请报告编号SLVA633。德州仪器。2014年1月。www.ti.com/lit/an/slva633/slva633.pdf.

bdclose (mdl)