Entwurf von Reglern und Steuerungslogiken für elektronische Umrichter

Simulation von Abwärtswandlern

Entwerfen digitaler Steuerungen für Abwärtswandler mithilfe von Simulationen

Der Entwurf einer digitalen Steuerung mithilfe einer Simulation kann dazu beitragen, dass ein DC/DC-Abwärtswandler die Spannung korrekt regelt, wenn Laststrom und Quellspannung sich ändern. Die Simulation ist die Grundlage für die richtige Auswahl der Komponenten der Leistungsendstufe, um eine minimale Welligkeit der Ausgangsspannung und akzeptable Leistungsverluste sicherzustellen. Die geschlossene Simulation von Leistungsendstufe und Steuerung ermöglicht es den Leistungselektronikern, ihre Designentscheidungen zu bewerten und zu verifizieren, bevor eine Steuerung implementiert und Hardware gebaut wird.

Beim Entwurf eines Stromrichters kann die Simulation für die folgenden Aufgaben hilfreich sein:

Entwurf einer Feedbacksteuerung zur Spannungsregulierung

  • Optimierung von RLC-Komponenten parallel zum Steuerungsdesign
  • Schätzung der stationären und dynamischen Eigenschaften der Halbleiterschalter
  • Analyse der dynamischen Leistung und der Stromqualität
  • Prototyping und Implementierung der digitalen Steuerung auf einem integrierten Mikroprozessor oder einem FPGA

Wenn Sie Steuerungssysteme mithilfe von Simulationen in Simulink® entwickeln, können Sie Ihren Stromrichter in dem Wissen entwerfen, validieren und implementieren, dass er zu Beginn der Hardwaretests wie vorgesehen funktioniert. Folgendes ist möglich:

  • Modellieren Sie die Leistungsendstufe mithilfe standardmäßiger Schaltungskomponenten, oder verwenden Sie einen vorgefertigten Buck Converter-Block.
  • Simulieren Sie das Modell für Ihren Stromrichter mit verschiedenen Genauigkeitsgraden: Durchschnittsmodelle für die Systemdynamik, Verhaltensmodelle für Schaltungsmerkmale und detaillierte Schaltungsmodelle für die Untersuchung parasitärer Effekte und den detaillierten Entwurf.
  • Entwerfen, simulieren und vergleichen Sie verschiedene Steuerungsarchitekturen, einschließlich Steuerung des Spannungs- und Strommodus.
  • Wenden Sie klassische Steuerungstechniken wie ein interaktives Loop-Shaping mit Bode-Diagrammen und Wurzelortskurven auf nichtlineare Stromrichter-Modelle an, die Schalteffekte umfassen, indem Sie Methoden wie AC-Frequenzgänge oder die Systemidentifikation nutzen.
  • Stimmen Sie Reglerverstärkungen mithilfe automatisierter Optimierungstools in einer oder mehreren Feedback-Schleifen ab. Entwerfen Sie Regler mit Gain-Scheduling, um Variationen des Betriebspunkts zu berücksichtigen.
  • Modellieren und bewerten Sie die Auswirkungen von Bauteiltoleranzen und Fehlerereignissen auf den Betrieb eines Schaltnetzteils.
  • Bewerten Sie die Stromqualität eines Abwärtswandlers, indem Sie ihn als Teil eines größeren Systems simulieren, das einen DC/DC-Wandler als Komponente enthält, z. B. eines Gleichrichters oder eines Startergenerators.
  • Generieren Sie C- oder HDL-Code aus Steuerungsalgorithmen für das Rapid Prototyping mit einem Echtzeit-Zielcomputer oder für die Implementierung auf einem Microcontroller oder FPGA.
  • Generieren Sie C- oder HDL-Code aus Schaltungsmodellen für einen Echtzeit-Zielcomputer zur Validierung einer Steuerung mittels Hardware-in-the-Loop-Simulation.

Schnellerer Entwurf digitaler Regelungen für DC/DC-Wandler mit Simulink

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