MATLAB e Simulink per il controllo della conversione di potenza
Progettazione di controller digitali per convertitori di potenza
Utilizza Simulink® e Simscape Electrical™ per modellare componenti elettronici analogici e algoritmi di controllo digitale nello stesso ambiente di simulazione. La simulazione a ciclo chiuso dello stadio di potenza e del controller consente di valutare e verificare le scelte di progettazione prima di implementare il controller.
Utilizza la simulazione per:
- Modellare uno stadio di potenza utilizzando i componenti di circuito o un blocco di convertitori di potenza predefiniti
- Simulare il modello di convertitore a diversi livelli di fedeltà di commutazione dell'elettronica di potenza: media, ideale o non lineare dettagliata
- Progettare, simulare e confrontare diverse architetture di controller, tra cui il controllo in modalità tensione e il controllo in modalità corrente
- Applicare le tecniche di controllo classico e progettare la logica di controllo di supervisione per la commutazione di modalità
- Regolare automaticamente i guadagni dei controller in uno o più cicli di feedback utilizzando strumenti di regolazione automatizzati.
“Uno dei nostri obiettivi nella progettazione del controller del convertitore di potenza era verificare il progetto attraverso la simulazione prima di eseguire i test sull'hardware reale. Siamo partiti dalla creazione di un modello di impianto del convertitore CA/CC trifase e del chopper dell'alimentatore utilizzando Simulink, Simscape™ e Simscape Electrical™. Successivamente abbiamo creato un modello di sistema completo del controller e dell’impianto.”
Yoshinori Kurimoto, High Energy Accelerator Research Organization (KEK)
Prova gli esempi
Ulteriori informazioni
- 10 modi per velocizzare la progettazione dei controlli della conversione di potenza con Simulink – Whitepaper
- Progettazione di convertitori di elettronica di potenza efficienti con MATLAB e Simulink – ebook
- Utilizzo di Simulink e Simscape con circuiti secondari SPICE dettagliati – Articolo
- Stima della risposta in frequenza di un modello di elettronica di potenza – Articolo
Video
- Come sviluppare un sistema di controllo per un convertitore CC-CC in Simulink – Serie di video
- Chalk talk di EE Journal: regolazione basata sulla simulazione di controller dell’elettronica di potenza (21:43)
- Sviluppo di un sistema di controllo per un inverter solare con Simulink – Serie di video
- Utilizzo di Simulink per lo sviluppo di un sistema di controllo per un inverter solare collegato alla rete (26:46)
- Regolazione di un controller PID per un convertitore buck (6:31)
Esempi
Convertitore a bassa potenza:
- Tecniche di modellazione di convertitori di potenza
- Convertitore buck con dinamica termica
- Controllo della corrente di un convertitore CC-CC bifase
Convertitore ad alta potenza:
- Controllo di un convertitore lato carico
- Microgrid con supporto V2G (Vehicle-to-Grid) per veicoli elettrici
Altri esempi di convertitori di potenza ed esempi di inverter di potenza
Simulink accelera il processo di test e verifica della progettazione dei controlli dei convertitori di potenza.
- Genera codice di controllo per il convertitore di potenza per la simulazione Hardware-In-the-Loop (HIL) in tempo reale
- Testa l'esecuzione in tempo reale dei sistemi di controllo dei convertitori di potenza prima di verificarla su un prototipo hardware
- Identifica e correggi gli errori più comuni nella progettazione dei controlli generando casi di test con Simulink Design Verifier™ per prevenire potenziali danni ai costosi prototipi hardware
- Verifica la coverage del modello e del codice con Simulink Coverage™ per garantire la completezza dei test e supportare la tracciabilità dei requisiti
“La transizione dal modello di progettazione al software in tempo reale è stata molto rapida grazie alla completa compatibilità tra MATLAB e Simulink e Speedgoat.”
Piotr Dworakowski, SuperGrid
Ulteriori informazioni
Video
- Test HIL dell'elettronica di potenza mediante la conversione da Simscape a HDL (30:00)
- Come usare la prototipazione rapida dei controlli per convalidare motori elettrici e convertitori di potenza – Serie di video
- Implementazione e test in tempo reale di un controller di un inverter solare collegato alla rete (23:53)
- Test Hardware-In-the-Loop di algoritmi di controllo per convertitori multilivello modulari (25:54)
- Simulazione Hardware-In-the-Loop (HIL) basata su FPGA per l’elettronica di potenza (49:14)
Con Simulink ed Embedded Coder®, è possibile ridurre ed eliminare la necessità di codifica manuale.
- Utilizza Fixed-Point Designer™ per modellare, ottimizzare e generare codice per algoritmi a virgola fissa e a virgola mobile in applicazioni di convertitori a basso costo e a basso consumo
- Genera codice di controllo C/C++ ottimizzato e stabile per l'implementazione su microcontroller o HDL codice sintetizzabile per la programmazione FPGA o la prototipazione ASIC
- Rigenera automaticamente nuovo codice aggiornato per applicare le modifiche apportate alla progettazione dei controlli del convertitore di potenza
Tutto il codice C/C++ e HDL generato è completamente portabile, ottimizzabile con una serie di opzioni, tracciabile bidirezionalmente al modello Simulink e certificabile con kit di certificazione.
“Il codice generato con Embedded Coder fa esattamente il suo lavoro. Scrivere manualmente il codice con nove cicli PI e poi eseguirne il debug sull'hardware avrebbe richiesto altri sei mesi o più.”
Brad Landseadel, Stem
Casi dei clienti
- Alstom genera il codice di produzione per sistemi di controllo di convertitori di potenza fondamentali per la sicurezza
- Sviluppo di un software di controllo di convertitori di potenza per l'acceleratore di particelle J-PARC
- ITK Engineering sviluppa un controller conforme a IEC 62304 per il motore di trapani odontoiatrici con la progettazione Model-Based
Risorse e assistenza
Documentazione
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