SABER 与控制系统仿真1. 应用背景2. 基本方法.PDFVIP

SABER 与控制系统仿真 1. 应用背景 1．1 为什么要使用控制系统仿真 对于SABER强大的电路仿真功能我们已经有所了解，在模块电 路中，我们的反馈控制方法通常比较简单，一般就是一些电阻和电容的组合，但 是对更为复杂的控制模式，控制参数的定义难以用模拟电路组合实现，指标间的 对应关系也不直观，应用控制系统仿真，便于直观理解以便优化指标，便于转化 到数字实现（DSP），而且可以实现一些复杂的控制方式（例如三相系统中常用的 静止和旋转的坐标变换） 1．2 SABER 在控制系统仿真的优势和制约 优势： SABER 作为混合仿真系统，可以兼容模拟，数字，控制量 的混合仿真，便于在不同层面上分析和解决问题，其他仿真软件不具备 这样的功能。 制约：不支持离散系统的频域分析，以及状态方程的分析方法。 1．3 控制系统仿真应用范围 主要应用在变频器，UPS，以及未来的数字化电源系统的控制算法设计 部分。 2. 基本方法 2 ．1 控制流原则 在控制系统仿真中用到的模型有两个特点： 1、 它们都是无量纲的数值，不论电流，电压，速度，角度， 在进行控制系统仿真之前都必须转化为无量纲的数字，因 为对于控制处理机构而言，它只关心分析对象的数学行 为，这是为了进行统一的分析。 2 、 信号流向是单相的，必须从一个模型的输出（out ）口流入 到另外一个模型的输入端口，不能颠倒。而模拟电路器件 的端口是不区分类别的，信号可以从断口流出也可以流 入，只有正负号不同。为了解释这个问题，我们看一个例 子如下。 上图中左边和右边分别是一个RC 并联电路在电路仿真和控制系统仿 真中的描述，在控制系统中用一个积分环节表示电容，对于电路中的电容 模型，我们可以以电压或者电流任何一个作为输入量求解另外一个，而在 控制系统一旦确定模型方式，输入量就唯一确定，在该例子中选用积分环 节，则输入只能是电流才能够描述电容行为，输入如果是电压量，则描述 的就是一个电感了。这也说明控制系统的模型具有普遍的应用性。 2 ．2 基本模型类别 首先我们以一个例子来看看控制系统中常用的有哪些模型： 这是一个双环控制的半桥 PFC 的控制模型仿真图，图中用虚线框住的 部分为主电路等效，下面部分为控制电路等效。其中包含模型如下： 2 ．2 ．1 信号源模型： 如图所示 控制系统仿真中的信号源类型（例如正弦，三角） 以及赋值方法与电路仿真中一样，不同的是两点： 它只有一个输出端口，必须接到其他模型的输入 端口， 它无量纲，可以描述各种同样数学行为的物理量， 比如正弦信号可以是电压也可以是电流。 2 ．2 ．2 信号结合模型： 控制系统中最常见的就是对于信号进行比较，并对比较结果进行处 理。在这个例子中有以下模型 左边的信号比较，右边的是信号相乘，这可能是控制系统分析中用 的最多的两种型号结合方式，信号比较用于误差信号生成（和基准信号比 较），信号相乘用于调制（PFC 中的乘法器），SABER 还提供了用于坐标 变换的正弦信号结合，以后会介绍。 2 ．2 ．3 误差信号处理模型： 这是 SABER 控制系统仿真中的核心部分，对于连续系统，和离散系统有 不同类别，后面将以实例逐步介绍，这里先由下图简单说明一下