Документация Engee

Controlled PWM Voltage

Источник напряжения с широтно-импульсной модуляцией.

controlled pwm voltage

Описание

Блок Controlled PWM Voltage представляет источник напряжения с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Вы можете моделировать электрические порты или входной сигнал, установив для параметра Modeling option одно из двух значений:

  • Electrical input ports — блок рассчитывает рабочий цикл на основе опорного напряжения на портах ref+ и ref−. Этот параметр используется по умолчанию.

  • Signal input — задание значения скважности непосредственно с помощью входного управляющего сигнала.

При установке для параметра Modeling option значения Electrical input ports скважность составляет:

где:

  • — входное напряжение на портах ref+ и ref−.

  • — минимальное опорное напряжение.

  • — максимальное опорное напряжение.

Значение параметра Output voltage amplitude определяет амплитуду выходного напряжения.

В начальный момент времени импульс инициализируется высоким значением, если только параметр Pulse delay time не больше нуля или заданная скважность не равна нулю.

С помощью параметров Pulse delay time и Pulse width offset можно добавить небольшую задержку включения и небольшое опережение выключения. Это может быть полезно при точной настройке времени переключения с целью минимизации коммутационных потерь.

В режиме ШИМ блок работает в асинхронном режиме - моменты переключения ШИМ генерируют события, поэтому время переключения всегда определяется точно, независимо от максимального размера шага моделирования.

Допущения и ограничения

Модель основана на следующих допущениях:

  • Выход REF этого блока — плавающий, он не привязан к электрической земле. Следствием этого является то, что при подключении электрических портов PWM и REF непосредственно к электрическим портам PWM и REF блока H-Bridge или драйвера затвора необходимо подключить к линии подключения REF блок Electrical Reference.

  • Не подключайте блок управляемой ШИМ непосредственно к полупроводниковому затвору, поскольку в этом случае отсутствует выходное сопротивление драйвера затвора, определяющее динамику переключения. Для установки напряжения затвор-исток или затвор-эмиттер используйте блок драйвера затвора или полумостового драйвера.

  • Не используйте блок управляемой ШИМ для непосредственного управления блоком двигателя. В промежутках между импульсами ШИМ-драйвер двигателя переходит в разомкнутое состояние. Для управления двигателем используйте блок H-Bridge.

  • При управлении двигателем через блок H-Bridge установите для параметра Simulation mode значение Averaged, чтобы ускорить моделирование. Параметр Simulation mode блока H-Bridge также должен быть установлен в режим Averaged. В этом случае к двигателю применяется среднее значение требуемого ШИМ-напряжения. В режиме Averaged предполагается, что импеданс индуктивного элемента двигателя мал на частоте ШИМ. Для проверки этого предположения запустите моделирование в режиме ШИМ и сравните результаты с результатами, полученными в режиме Averaged.

Если вы линеаризуете модель, установите для параметра Simulation mode значение Averaged и убедитесь, что вы правильно указали рабочую точку блока. Линеаризация блока возможна только для входов, соответствующих рабочему циклу больше нуля и меньше 100%.

Порты

Вход

u — управляющий сигнал
скаляр

Входной сигнал, задающий скважность.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Modeling option значение Signal input.

Ненаправленные

ref+ — положительная клемма
электричество

Электрический порт, связанный с положительным контактом опорного напряжения.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Modeling option значение Electrical input ports.

ref− — отрицательная клемма
электричество

Электрический порт, связанный с отрицательным контактом опорного напряжения.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Modeling option значение Electrical input ports.

PWM — широтно-импульсный модулированный сигнал (ШИМ-сигнал)
электричество

Порт электрического напряжения, связанный с ШИМ-модулированным выходным сигналом.

REF — порт плавающего заземления
электричество

Электрический порт, связанный с плавающим заземлением.

Параметры

Modeling option — скважность на основе электрических портов или управляющего сигнала
Electrical input ports (по умолчанию) | Signal input

Опция для указания типа портов блока.

  • Electrical input ports — блок рассчитывает скважность на основе опорного напряжения на портах ref+ и ref−. Этот параметр используется по умолчанию.

  • Signal input — задание скважности непосредственно с помощью порта входного сигнала.

PWM frequency — частота ШИМ
1000 Гц (по умолчанию)

Частота выходного ШИМ-сигнала.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Simulation mode установлено значение PWM.

Pulse delay time — задержка включения
0 (по умолчанию)

Последовательность импульсов не запускается до тех пор, пока время моделирования не станет равным значению этого параметра.

Вы можете задать небольшое значение Pulse delay time для точной настройки времени переключения и обеспечения полного выключения выключенного устройства перед включением включенного устройства. Можно использовать и большие значения времени задержки, например, если требуется, чтобы импульсная последовательность запускалась только через несколько циклов. Указанное значение должно быть больше или равно нулю.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Simulation mode установлено значение PWM.

Pulse width offset — удлиняет или укорачивает импульс
0 (по умолчанию)

Требуемая ширина импульса, определяемая произведением скважности и частоты импульсов, может быть смещена на величину, заданную для параметра Pulse width offset. Положительное значение удлиняет импульс на фиксированную величину. Отрицательное значение укорачивает импульс. Этот параметр вместе с параметром Pulse delay time можно использовать для точной настройки времени переключения с целью минимизации потерь на переключение в некоторых схемах.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Simulation mode установлено значение PWM.

Minimum pulse width — минимальная длина импульса
0 (по умолчанию)

Минимальная длина импульса, основанная на внутреннем тактовом генераторе или заданная программно, для защиты управляемого устройства. Задаваемое значение должно быть больше или равно нулю.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Simulation mode установлено значение PWM.

Simulation mode — режим моделирования
PWM (по умолчанию) | Averaged

Выберите один из следующих вариантов типа выходного напряжения:

  • PWM — выходное напряжение представляет собой сигнал с широтно-импульсной модуляцией. Это вариант по умолчанию.

  • Averaged — выходное напряжение представляет собой усредненное значение ШИМ-сигнала.

Switching event type — тип события переключения
Asynchronous – Best for variable-step solvers (по умолчанию) | Discrete-time – Best for fixed-step solvers

  • Asynchronous – Best for variable-step solvers — Этот вариант более эффективен для настольного моделирования с использованием решателей с переменным шагом, так как требует меньшего количества шагов моделирования для достижения того же уровня точности.

  • Discrete—time – Best for fixed-step solvers — Используется с решателями с фиксированным шагом, включая локальный решатель.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Simulation mode установлено значение PWM.

Sample time — интервал между шагами расчета
1e-6 (по умолчанию)

Время между обновлениями состояния выхода блока. Интервал между шагами расчета должен быть кратен размеру шага моделирования. Для того чтобы ШИМ-управление имело достаточное разрешение, интервал между шагами расчета должен быть меньше одной сотой периода ШИМ. (Период ШИМ на единицу больше частоты ШИМ).

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Switching event type установлено значение Discrete-time — Best for fixed-step solvers

Input voltage for 0% duty cycle — Vmin
0 (по умолчанию)

Значение входного напряжения, В, при котором ШИМ-сигнал имеет скважность 0%.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Modeling option значение Electrical input ports.

Input voltage for 100% duty cycle — Vmax
5 В (по умолчанию)

Значение входного напряжения, при котором скважность ШИМ-сигнала составляет 100%.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Modeling option значение Electrical input ports.

Input value for 0% duty cycle — минимальное значение сигнала
0 (по умолчанию)

Значение входного сигнала, при котором ШИМ-сигнал имеет скважность 0%.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Modeling option значение Signal input.

Input value for 100% duty cycle — максимальное значение сигнала
1 (по умолчанию)

Значение входного сигнала, при котором скважность ШИМ-сигнала составляет 100%.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Modeling option значение Signal input.

Output voltage amplitude — амплитуда сигнала для высокого уровня выходного сигнала
5 В (по умолчанию)

Амплитуда ШИМ-сигнала на выходе.

Примеры