Progettazione di sistemi di controllo dell’elettronica di potenza con Simulink

Simulazione di convertitori buck

Progettare controller digitali per convertitori buck utilizzando la simulazione

Progettare un controller digitale con la simulazione può aiutare ad accertarsi che un convertitore buck CC-CC regoli adeguatamente la tensione al variare della corrente di carico e della tensione di origine. Grazie alla simulazione riuscirai a scegliere i componenti degli stadi di potenza più adatti per ridurre al minimo l’ondulazione della tensione in uscita e ottenere perdite di energia accettabili. La simulazione a circuito chiuso dello stadio di potenza e del controller consente ai progettisti dell’elettronica di potenza di valutare e verificare le loro scelte progettuali prima di implementare un controller e di realizzare un hardware.

In fase di progettazione di un convertitore di potenza, dovresti prendere in considerazione la simulazione per le seguenti attività:

Progettazione di un controller di feedback per la regolazione della tensione

  • Ottimizzazione dei componenti RLC insieme alla progettazione del controller
  • Stima delle caratteristiche dinamiche e stazionarie degli interruttori a semiconduttore
  • Analisi delle prestazioni dinamiche e della qualità dell’energia
  • Prototipazione e implementazione del controller digitale su un microprocessore embedded o un FPGA

La progettazione dei sistemi di controllo usando la simulazione con Simulink® ti permette di progettare, convalidare e implementare il tuo convertitore sapendo che funzionerà proprio come volevi quando inizierai i test dell’hardware. È possibile:

  • Modellare lo stadio di potenza utilizzando componenti di circuito standard o un blocco di convertitore buck predefinito.
  • Simulare il modello di convertitore a vari livelli di fedeltà: modelli medi per la dinamica del sistema, modelli comportamentali per le caratteristiche di commutazione e modelli dettagliati di commutazione non lineare per la progettazione dettagliata e parassita.
  • Progettare, simulare e confrontare diverse architetture di controller, tra cui il controllo della modalità di tensione e il controllo della modalità di corrente.
  • Applicare tecniche di controllo classiche come il loop shaping interattivo con diagrammi di Bode e root-locus su modelli di convertitori non lineari che includono effetti di commutazione che utilizzano metodi come gli sweep di frequenza CA e identificazione del sistema.
  • Regolare automaticamente (autotune) i guadagni dei controller in cicli di feedback singoli o multipli utilizzando strumenti di regolazione automatizzati. Progettare controller gain-scheduled per tenere conto delle variazioni dei punti operativi.
  • Modellare e valutare l’impatto delle tolleranze dei componenti e degli errori sul funzionamento di un alimentatore a commutazione.
  • Valutare la qualità dell’energia dei convertitori buck simulandola come parte di un sistema più ampio in cui un convertitore di potenza CC-CC costituisce uno dei componenti (ad esempio, un raddrizzatore o un generatore di avviamento).
  • Generare codice C o HDL da algoritmi di controllo per la prototipazione rapida utilizzando un computer target in tempo reale o per l’implementazione su un microcontroller o FPGA.
  • Generare codice C o HDL da modelli di circuito a computer target in tempo reale per convalidare un controller utilizzando la simulazione hardware-in-the-loop.

Accelerare la progettazione di controllo digitale dei convertitori CC-CC con Simulink

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