提高转炉模型

Boost Converter电路通过控制源电压的斩波或开关，将一个直流电压转换为另一个直流电压。对一定负载电压的要求转化为对晶体管占空比的相应要求。占空比调制通常比开关频率慢几个数量级，产生的平均电压波动相对较小，如下图所示。

在实际应用中，源电压中也存在干扰还有电阻负载影响实际负载电压．

打开Simulink®模型。

mdl =“BoostConverterExampleModel”；open_system (mdl)

模型中的电路以高频开关为特征。该模型使用25纳斯的采样时间。模型中使用的Boost Converter块是一个可变子系统，它实现了转换器动态的两个不同版本。该模型以占空比值为唯一输入，产生电感电流、负载电流和负载电压三种输出。

由于切换频率高，采样时间短，模型模拟速度慢。

批量修剪和线性化

在许多应用中，响应某个占空比剖面的平均电压是令人感兴趣的。这种行为是在比电路的基本采样时间大几十年的时间尺度上研究的。这些平均模型对于电路，是由基于特定时间段的功率动态平均值的分析考虑推导出来的。的BoostConverterExampleModel模型实现了这样一个电路的平均模型作为它的第一个变体，称为AVG电压模型。此变体通常比低级别模型变体执行得更快。

平均模型不是线性系统。它与占空比和负载变化呈非线性关系。为了产生更快的仿真并帮助电压稳定控制器设计，您可以在不同的占空比和负载值下线性化模型。

对于本例，使用基于快照的修剪和线性化。调度参数为占空比d和电阻负载R．您可以修剪并线性化调度参数的几个值的模型。

对于本例，对于占空比变化选择10-60%的跨度，对于负载变化选择4-15欧姆的跨度。在这些范围内为每个调度变量选择5个值，并在这些值的所有可能组合下进行线性化处理。

nD = 5;nR = 5;dspace = linspace (0.1, 0.6, nD);d的取值范围为10% ~ 60%Rspace = linspace (nR) 4, 15日;% Rin 4-15欧姆范围内的值[dgrid, Rgrid] = ndgrid (dspace Rspace);所有d和R值的组合

为调度参数创建一个参数结构数组。

参数(1)。Name =' d '；参数(1)。值= dgrid;参数(2)。Name =“R”；参数(2)。值= Rgrid;

指定模型输入、输出和状态的数量。

纽约= 3;ν= 1;nx = 2;ArraySize =大小(dgrid);

对模型在不同条件下的仿真结果表明，在0.01 s之前，模型的输出稳定下来。因此，使用t = 0.01s作为快照时间。

计算快照时刻的平衡工作点findop函数。该操作耗时数分钟。

op = findop (mdl, 0.01, params);

为了使模型线性化，首先从模型中获得线性化的输入和输出点。

io = getlinio (mdl);

配置线性化选项以存储线性化偏移量。

选择= linearizeOptions (“StoreOffsets”,真正的);

将模型在数组的操作点处线性化人事处．

[linsys ~,信息]=线性化(mdl、人事处、io、参数选择);

从线性化结果中提取偏移量。

偏移量= getOffsetsForLPV(信息);yoff = offsets.y;发送葡开= offsets.x;uoff = offsets.u;

绘制线性系统阵列。

bodemag (linsys)网格在

LPV模拟

linsys是一个由25个线性状态空间模型组成的数组，每个模型具有1个输入、3个输出和2个状态。模型是离散时间的，采样时间为25纳斯。波德图显示调度参数网格上的动态变化显著。

您可以使用线性系统阵列和相应的偏移量数据(uoff，yoff,发送葡开)．得到的LPV模型作为平均动力学的线性系统阵列近似。的BoostConverterLPVModel模型使用这样的LPV近似。

lpvmdl =“BoostConverterLPVModel”；open_system (lpvmdl)

为了模拟该模型，对占空比使用大致覆盖其调度范围的输入剖面。另外，改变电阻负载来模拟负载扰动。

生成占空比剖面喧嚣．

t = linspace (0 . 05 1 e3) ';喧嚣= 0.25 * sin(2 *π* t * 100) + 0.25;din(500年底):= din(500:结束)+ 1。;

生成阻性负载剖面rin．

rin = linspace(4、12、长度(t)) ';rin(500:结束)= rin(500:结束)+ 3;rin (100:200) = 6.6;

绘制调度参数概要。

yyaxis左情节(t, din)包含(“时间(s)”) ylabel (的工作周期) yyaxis正确的情节(t, rin) ylabel (的电阻负载(欧姆))标题(“模拟调度参数配置文件”）

生成上述信号的代码已添加到模型中PreLoadFcn回调函数用于独立的加载和执行。要覆盖这些设置并尝试您自己的设置，请在MATLAB®工作区中覆盖这些数据。

模拟LPV模型并查看结果输出。

sim (lpvmdl“StopTime”，“0.004”）;open_system (“BoostConverterLPVModel /输出”）

LPV模型的模拟速度明显快于原始模型BoostConverterExampleModel模型。

要将这些仿真结果与原来的升压转换器模型仿真进行比较，请使用BoostConverterResponseComparison模型。该模型使用配置为使用高保真低电平模型变体的Boost转换器块。它还包含LPV System块。您可以在模型作用域中查看这两个系统的响应。

linsysd =汇集(e4 linsys, Ts * 1);mdl =“BoostConverterResponseComparison”；open_system (mdl)

模拟模型。由于高保真模型的快速切换动力学，使得仿真运行速度较慢。取消对以下代码的注释以模拟模型。

% sim (mdl);

下图显示了电感电流、负载电流和负载电压的示例仿真结果。

虽然LPV模型比高保真模型消耗更少的内存，模拟速度明显更快，但它能够模拟升压转换器的平均行为。