单相逆变器建模

电力电子系统建模及控制简介

本书重点介绍电力电子系统的动态模型建立方法和控制系统设计方法。电力电子系统建模与控制涉及功率变换、电工电子、自动控制等多个学科，是应用性较强的技术。

书中包含多种电力电子系统建模方法，如状态空间平均、平均开关网络模型、统一电路模型等。讨论电流峰值控制的稳定性问题以及提高稳定性的方法。深入分析DC/DC变换器反馈控制设计，涉及三相PWM整流器和逆变器动态模型的建立。同时，书中详细阐述三相PWM交流器的解耦控制和空间矢量调制SVM方法。此外，还涵盖了DC/DC变换器并联系统动态模型及均流控制、逆变器并联系统动态模型及均流控制等内容。

本书为电力电子与电力传动专业及其他相关专业的研究生提供教材，同时也可作为从事电力电子装置、变频器、电子电源等开发、设计工程技术人员的参考书。其内容丰富，理论与实践相结合，对电力电子系统建模与控制领域的学习与研究具有重要指导意义。

盘点6种电路仿真软件，总有一款适合你

在电路设计的世界里，选择合适的仿真软件如同挑选合适的工具，能让你的工作事半功倍。今天，电路仿真专家杨帅锅将带领我们深入探讨六款备受推崇的电源仿真软件，帮你了解它们各自的优缺点，以便找到最适合你的那一款。

1. 六大仿真软件的对比与特性

PSPICE与SABER: 作为模拟领域的代表，它们的精度无人能及，但代价是运行速度极慢，不适合实时仿真。由于PSPICE嵌套于Cadence之中，专业芯片设计者更倾向于使用它。然而，它们无法直接进行环路分析，需要依赖平均模型，上手难度较高。

PSIM: 这款软件兼容连续和离散系统，运行快速，建模能力强，是许多国内工程师的首选。然而，它在开关与环路仿真上的能力有限。

SIMLIPS: 作为SPICE的简化版，它更稳定，收敛速度快，特别适合分析开关器件和系统级仿真。虽然与PSPICE类似，但SIMLIPS的性能更佳，减少了崩溃风险。

SIMULINK与PLECS: 两者操作相似，但PLECS凭借优化的算法和求解器，速度比SIMULINK快约3倍。它们专长于连续和离散系统，尤其是离散建模和代码实现，环路分析采用独特的暴力求解方法。SIMULINK的上手难度相对较低，而PLECS适合有一定基础的用户。

易用性对比: PSPICE和SABER的挑战性较大，SIMULINK和PLECS则稍显友好。PSIM以其简单易学，成为初学者的首选。对于新手，PSIM是快速入门的理想选择，而对深入研究者，SIMULINK或PLECS则提供了更丰富的功能。

2. PLECS搭建逆变器仿真模型实战

让我们通过实际操作，了解如何在PLECS中构建逆变器模型。点击回看，跟随步骤搭建闭环控制的离网逆变器模型，为硬件实现提供理论依据。以下是关键步骤：

搭建功率级模型: 从零开始，选择器件并连接，注意区分电气属性与信号控制的线缆。

PWM方波生成: 设计单极性倍频调制的PWM波形，将其与IGBT桥臂相连，观察波形。

仿真调试: 设置求解器参数，仿真时间和间隔，调整正弦波幅度和频率，观察开环状态下的输出。

闭环设计: 将开环占空比转为闭环输出，手动切换开环与闭环状态，观察负载电流、输出电压等参数。

通过以上介绍，希望你对电路仿真软件有了更深的理解，选择最适合的工具，你的电路设计之路将更加顺畅。当然，电路设计的旅程远不止于此，嵌入式物联网的世界里，持续学习和实践是提升技能的关键。祝你在仿真软件的世界中探索无尽的可能！

MBD实战之电机控制 第01期：永磁无刷电机基础

欢迎来到MBD实战系列的电机控制教程第一期，深入理解永磁无刷电机的奥秘。让我们先来揭开PMSM（永磁同步电机）和BLDC（无刷直流电机）的神秘面纱，它们各自在伺服系统和强负载应用中占据着独特地位。电机世界本质上是交流驱动的，但为了实现精确控制，我们需要借助逆变电路的力量，尤其是对于PMSM，矢量控制策略如FOC（Field Oriented Control）是关键所在。

原理探索: FOC的魅力在于通过SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）技术，将空间矢量由六个非零和零矢量巧妙合成，实现对电机性能的精细控制。控制策略的核心在于电压矢量控制和坐标变换，而FOC又细分为有传感器（编码器或霍尔传感器）和无传感器控制，后者虽简化成本，但算法挑战不小。

对于永磁无刷电机，六步换相控制是基础，利用霍尔传感器，我们能轻松进行电流采样和控制，但这种控制方法存在电压调制率低和转矩波动的问题。控制算法是MBD电机控制的灵魂，R. Krishnan和袁雷的著作提供了深入的原理和建模指导。

逆变器与模型: 逆变器的搭建并非易事，自定义设计可能需要模拟下桥臂电流采样，而现成模块可能无法满足全部需求。SVPWM生成则依赖于Simulink的专门模块，配置成SVM模式，可产出ModWave和g端口信号。

采样时间的选择至关重要，为了保证至少0.5%的占空比分辨率，确保仿真结果准确无误（如在20kHz PWM下，采样时间需小于10^-9秒）。

精度与仿真挑战: 通常，0.5%的PWM精度已经足够，但追求更高精度可能带来仿真复杂度的提升，对控制性能的影响不可忽视。

MBD的价值在于，通过仿真我们能发现高效控制策略，尽管与实际应用间可能存在差距，但它仍是理论学习和模型构建的强大工具。接下来，我们即将探索MBD电机控制模型的搭建，从Stateflow状态机开始，为你揭示更多技术细节。

后续预告: 下期，我们将带领你步入模型搭建的实战阶段，敬请期待。

资源索引: 想要深入学习，除了参考书籍，还可以查阅往期文章，获取更丰富的理论知识和实践资源。

PLECS 应用示例（77）：三相T型逆变器（Three-Phase T-Type Inverter）

本文展示了一款用于并网应用的三相T型逆变器，采用Wolfspeed SiC MOSFET。图1显示了电路图，演示了如何选择器件、控制器参数和调制方法以影响逆变器的热性能。模型研究了逆变器在不同运行条件下的性能，确保系统安全高效运行。

T型逆变器类似于三电平中点箝位（NPC）逆变器，提供改进的谐波性能，同时减少零件数量和外部开关器件的导通损耗。本示例展示了一个22 kVA额定功率的T型逆变器，将800 V直流母线转换为三相60 Hz、480 V（线路，rms）配电。

模型配置了三种不同开关类型的SiC MOSFET，分别具有不同的额定电压、额定电流和RdsOn值，用于评估其热性能。每个器件都被建模为具有定制掩模配置的子系统，包括MOSFET和体二极管，以及热模型。组件掩模参数包括导通电阻和体二极管正向电压，以确定电流流过路径，影响开关损耗。

控制器采用解耦的同步参考系电流控制器，用于生成dq电压参考，通过独立的PI调节器将逆变器输出电流调节至设定点。PI控制器包括去耦前馈项，使用简单的同步参考帧锁相环（PLL）测量电压参考相位角，然后转换为三相电压参考，馈送到调制器，用户可选择不同的调制方案。

调制器组件实现不同的调制方法，如SPWM、SVPWM、THIPWM、THZSPWM和DPWM，以比较其对半导体损耗的影响。例如，DPWM在单位功率因数下的损耗最低，但当功率因数角接近0.5时，SPWM和SVPWM方法显示出较高的损耗。

通过操纵控制器设置、调制方案、开关频率、死区时间、控制器增益以及分析设备类型、并联设备数量和外部冷却或散热器的影响，可以试验控制器设置并分析系统级电气规格。参数扫描是确定设计决策如何在一系列操作条件下影响转换器性能的有效方法。

该模型突出显示了PLECS的热建模能力，并可以作为研究控制器设计对其他拓扑结构效率影响的例子。

大数据建模一般有哪些步骤?

数据建模是数据科学项目核心环节之一，它在数据分析中扮演着至关重要的角色。下面详细介绍大数据建模的几个主要步骤：

1. 数据测量：

数据测量涉及多个层面，包括但不限于ECU内部数据的抓取、车内总线数据的捕获以及模拟量数据的获取。特别地，对于新能源汽车中电机、逆变器和整流器等设备产生的高达100KHz的信号，ETAS提供了完善的解决方案。

2. 大数据管理与分析：

在当前的汽车嵌入式控制系统开发环境中，开发人员可以通过多种途径（如真实物体、仿真环境、模拟计算等）收集到描述目标系统行为和性能的巨量数据。

3. 虚拟模型建模与校准：

基于大数据管理与分析阶段对数据的深入分析，我们能够提炼出参数间的相互影响关系，以及相关物理变量的特性曲线。这为建立虚拟模型并对其进行校准提供了依据。

4. 测试与验证（XiL）：

测试与验证阶段涉及多个层面，包括模型在环验证（MiL）、软件在环验证（SiL）、虚拟测试系统验证（VTS）以及硬件在环验证（HiL）。ETAS的COSYM平台能够支持在这些环节中开展仿真验证工作，实现同一软件平台的一体化仿真。

关于数据建模的更深入内容，可以参考CDA数据分析师课程。CDA证书已得到中国成人教育协会和工业与信息化部的认可。通过CDA认证的考生不仅可以获得CDA数据分析师中文证书，还有机会获得CDA INSTITUTE英文证书以及额外的工信部数据分析师证书，为就业提供强有力的支持。点击此处预约免费试听课，开启职业发展新篇章。

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