小信号分析

计算电力电子模型的线性近似

小信号分析近似非线性电力电子系统的行为,如开关电源,与线性时不变(LTI)模型是有效的围绕一个工作点的兴趣。小信号分析是将经典控制理论应用于电力电子系统的可行步骤,这需要LTI表示,如传递函数或系统的状态空间模型。

对于众所周知的简单拓扑,如升压或降压转换器,您可以通过分析推导出它们的等效LTI系统。然而,对于非标准变换器拓扑和集成在基于电力电子的复杂系统中的变换器,解析推导变得非常耗时和容易出错。

建立电力电子系统的仿真模型,然后利用频响估计进行小信号分析,是一种业界普遍接受的方法。频率响应估计首先在工作点附近的电力电子系统输入中叠加一个具有确定幅度和频率内容的小扰动信号,并测量系统对该扰动的响应。然后使用摄动信号和测量的输出信号来计算频率响应或传递函数,它代表了工作点附近的系统动力学。

升压变换器的小信号分析。升压变换器在Simscape Electrical和Simulink中建模(上)。金宝app金宝app利用Simulink控制设计(Simulink Control Design)将正弦流扰动信号注入模型(左下)并计算频率响应(右下)。

你可以将不同类型的输入信号注入到一个模型中来计算频率响应:

  • 一个接一个施加的一系列正弦微扰。
  • 啁啾,一种扫频信号,在一定频率范围内激励系统,使输入频率瞬间改变。
  • 随机输入信号。
  • 阶跃输入信号。

一旦你计算了系统的频率响应或传递函数,你就可以设计一个补偿器,并根据线性模型对其进行评估。通过对不同的工作条件(例如,不同的期望输出电压水平或不同的占空比)重复小信号分析,您可以开发一个增益调度控制器,以在期望的工作范围内操作电力电子系统。

使用Simu金宝applink,你可以:

  • 建立配电系统中开关电源、交流电机和其他负载的精确仿真模型。
  • 对电力电子模型进行小信号分析,选择若干扰动输入信号。
  • 设计和调整一个补偿器得到的线性模型使用技术,如自动PID整定或交互式环路形成的根轨迹和波德图。
  • 设计一个增益调度补偿器来控制电力电子系统在整个工作状态范围内。
  • 通过对电力电子系统的非线性模型进行仿真,验证和测试控制器的设计。
  • 自动生成ANSI, ISO,或处理器优化的C代码和HDL快速原型和生产实现的控制器。

通过交互式示例和教程,从基本任务到更高级的操作。

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