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金宝app®Control Design™PID整定工具基于线性化的工厂模型来设计PID增益。为了获得不能线性化的电力电子模型的这样一个模型，可以:

估计在此示例中所示的频率范围内的植物频率响应。
使用系统识别工具箱™软件估计植物线性模型的参数。有关示例，请参见，基于仿真I/O数据的电力电子模型控制器设计．

提高转炉模型

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。输出电压电压输出美元应以参考值规范吗 $Vref$ ．数字PID控制器调节PWM占空比，责任美元，基于电压误差信号。对于这个例子，你估计从PWM占空比到负载电压的频率响应．

Simscape电气软件包含用于许多电力电子系统的预定义模块。该模型包含一个变型子系统，带有升压变换器模型的两个版本:

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(Simscape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。

要找到操作点，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,在线性分析选项卡，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”对话框中模拟快照时间字段，输入0.045，有足够的时间使闭环系统达到稳态。

点击采取快照．

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，被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_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，使用固定步长正弦流信号。有关定义正弦流输入信号的更多信息，请参见正弦流输入信号．

在估计选项卡，在输入信号在下拉列表中，单击固定的样本时间sinstream．

在“指定固定采样时间”对话框中，指定样品时间属于5 e-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“创建固定采样时间的正弦流输入”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。在模拟订单下拉列表，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，在估计选项卡上,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。