小信号分析
计算电力电子模型的线性近似
小信号分析用线性时不变(LTI)模型近似非线性电力电子系统的行为,如开关模式电源,该模型在感兴趣的工作点附近有效。小信号分析是将经典控制理论应用于电力电子系统的一个有利步骤,它需要LTI表示,如系统的传递函数或状态空间模型。
对于众所周知的简单拓扑结构,如升压或降压转换器,可以解析推导出它们的等效LTI系统。然而,对于非标准的变换器拓扑和集成在复杂的电力电子系统中的变换器,解析推导变得非常耗时和容易出错。
业界公认的小信号分析方法是建立电力电子系统的仿真模型,然后使用频率响应估计。频率响应估计首先将一个幅度和频率确定的小扰动信号叠加到工作点周围的电力电子系统输入端,并测量系统对该扰动的响应。然后使用扰动信号和测量的输出信号来计算频率响应或传递函数,该函数表示工作点附近的系统动力学。
你可以将不同类型的输入信号注入到模型中来计算频率响应:
- 正弦流,一系列正弦摄动的叠加。
- 啁啾,一种扫频信号,它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。
一旦计算了系统的频率响应或传递函数,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来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、交流电机等负载的精确仿真模型。
- 选择几种扰动输入信号,对电力电子模型进行小信号分析。
- 利用自动PID整定或根轨迹和波德图交互回路成形等技术,设计并调整所得到的线性模型的补偿器。
- 设计一种增益调度补偿器来控制电力电子系统在不同工况下的工作状态。
- 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。
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