說明：本文仿真環(huán)境基于 Simlpis 8.0
前幾天對(duì)VMC移相全橋的PWM發(fā)波，理論小信號(hào)模型和反饋控制器分別做了分析，有興趣可以點(diǎn)下面鏈接過去看，下文將提供一種以環(huán)路仿真來應(yīng)對(duì)沒有功率級(jí)傳遞函數(shù)時(shí)的設(shè)計(jì)方法。
2，VMC移相全橋反饋控制參數(shù)設(shè)計(jì) 第二節(jié)
實(shí)際工作中還是會(huì)遇到?jīng)]有準(zhǔn)確的功率級(jí)傳遞函數(shù)，但是你又要做好環(huán)路設(shè)計(jì)的情況。根據(jù)前面幾篇文章我們知道有了功率級(jí)傳遞函數(shù)后，可以在matlab里面用siso工具來自動(dòng)設(shè)計(jì)反饋控制器參數(shù)。當(dāng)我們遇到?jīng)]有明確的功率級(jí)傳遞函數(shù)時(shí)，可以利用仿真軟件的AC分析工具來幫助設(shè)計(jì)。可以掃描出功率級(jí)的控制變量到輸出信號(hào)的Bode圖，通常仿真軟件不會(huì)直接把傳遞函數(shù)告訴你，他們只會(huì)輸出Bode圖。但是如果你有了高精確度的Bode圖，就能把頻率，增益，相位這三種數(shù)據(jù)導(dǎo)出為ASCLL格式的文件。再把這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入到matlab，使用它的系統(tǒng)識(shí)別功能來擬合相似度極高的傳遞函數(shù)，通常準(zhǔn)確度能達(dá)到99%左右，這樣就完全具有了可用性。通過上訴這些操作，我們又有了功率級(jí)的控制到輸出的傳遞函數(shù)，就又能很方便的設(shè)計(jì)補(bǔ)償器。開心吧~
第一步 利用黑盒思想在仿真軟件中掃描功率級(jí)傳遞函數(shù)
比如一個(gè)拓?fù)?，它的控制變量是頻率，在某個(gè)我們?cè)O(shè)定的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)的工作頻率是75KHz。我們可以在仿真軟件里面設(shè)定擾動(dòng)變量疊加在75KHz的穩(wěn)態(tài)常量上。然后不管變頻驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)生原理，不管開關(guān)管，電感，變壓器，電容等器件的具體存在，而是把PWM發(fā)生器和功率級(jí)當(dāng)作一個(gè)黑匣子，可見下圖示意。我們只關(guān)心黑匣子的輸入和輸出結(jié)果，通過仿真軟件的數(shù)據(jù)處理，把黑匣子的輸入和輸出整理成Bode圖輸出。就是利用仿真軟件掃描環(huán)路的核心觀點(diǎn)，當(dāng)然你要求細(xì)化分析也可以，在一些文獻(xiàn)中VCO的增益也需要獨(dú)立建模出來，這里只是為了簡(jiǎn)化，就打包在一起分析了。
根據(jù)上面的思想，我也可以把移動(dòng)相全橋的PWM部分和功率級(jí)當(dāng)成一個(gè)黑匣子，移相角度控制變量設(shè)定為0~1.0，在控制變量為1時(shí)移相角度為最大值。只需找到我們關(guān)心的功率級(jí)的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，利用黑匣子的辦法即可掃描得到控制變量到輸出信號(hào)的Bode圖。下圖是在Simlpis環(huán)境中建立的移相全橋PWM和功率級(jí)部分，穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)為移相角度95%，擾動(dòng)變量疊加在移相調(diào)節(jié)部分，輸出信號(hào)取全橋的輸出電壓，可見黃色星形標(biāo)注。
掃描得到相位調(diào)整到輸出電壓的波形可見：
移相驅(qū)動(dòng)波形：
第二步 根據(jù)Bode圖數(shù)據(jù)得到控制到輸出傳遞函數(shù)
我常用的兩個(gè)仿真軟件（Plecs和Simlpis）都能將Bode圖波形數(shù)據(jù)導(dǎo)出為ACSLL文件。下圖是Simlpis的操作方法，Plecs環(huán)境以前有寫過，這里不再累述。
點(diǎn)復(fù)制數(shù)據(jù)。
到Ecxel文件里面粘貼數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)為角頻率和幅度，準(zhǔn)備導(dǎo)入到Maltab。
導(dǎo)入成功后：
打開system Identification工具，導(dǎo)入freq domain data，選擇Amp/phase，連續(xù)域把采樣時(shí)間設(shè)0。
對(duì)于簡(jiǎn)單的模型，使用3P2Z擬合就能得到非常好的效果，下圖是接近程度為99.8%的傳遞函數(shù)，到此我們已經(jīng)得到了想要的東西。
第三步 使用SISO工具自動(dòng)設(shè)置控制器參數(shù)
具體實(shí)現(xiàn)可以參考以前發(fā)過的：《利用maltab的system identification獲取系統(tǒng)的傳遞函數(shù)加速你的環(huán)路設(shè)計(jì)》。
在上文得到的s域傳遞函數(shù)：
Gvd =
5.221e04 s^2 + 4.151e10 s + 6.062e15
------------------------------------------
s^3+ 5.051e05 s^2 + 1.062e10 s + 4.672e14
使用采樣到PWM更新延遲1.5控制周期將S域傳遞函數(shù)離散到Z域，如果你是模擬控制就無需這一步操作。備注：控制到輸出的傳遞函數(shù)離散的方法可參考這篇文章：《理解數(shù)字控制系統(tǒng)的環(huán)路設(shè)計(jì) - 入門級(jí)》。
然后調(diào)用siso工具，選擇合適的帶寬和相位余量后，就結(jié)束了設(shè)計(jì)。下圖是一組閉環(huán)控制參數(shù)，開環(huán)增益Bode和根軌跡顯示都是處于穩(wěn)定區(qū)域。各位可以自行把玩一番，加深了解。
最后感謝觀看，謝謝。
推書環(huán)節(jié)：對(duì)移相全橋感興趣的同學(xué)們可以看一下阮教授這本書，可以說相當(dāng)全面，非常棒了，國(guó)內(nèi)找不到第二本了。絕對(duì)沒有違反廣告法，哈哈。