Форум » Модели » А есть ли под микрокап модели контроллеров ККМ? » Ответить

А есть ли под микрокап модели контроллеров ККМ?

pwn: Hi All! Решил немного разобраться с MC9 с подачи одного фигуранта являющегося его фанатом и кроме как в нем не желающем работать При этом я в моделировании не новичок и давно освоил и активно использую SwCAD. Для меня лучший способ освоить новый симулятор - это портировать в него уже рабочую модель из SwCAD и заставить ее работать. Первое с чем столкнулся - нет ни одной модели ККМ контроллеров. Я не говорю уже по ОСС контроллеры IR1150/1155, модели которых вааще в природе не существует, а хотя бы что нибудь стандартное, типа UC3854 или еще какого нить построенного на основе умножителя? В SwCAD-е тоже с этим не густо, но хотя бы есть малость пришибленная модель LT1248, которая хоть как то но работает. А как с этим дело обстоит в MicroCAP ? Есть ли смысл "курить бамбук" изучая еще один симуль, или нужной элементной базы в ем нет и никогда не будет?

Ответов - 38, стр: 1 2 All

Aml: В Micro-Cap вообще очень мало контроллеров. Приходится самому делать по функциональной схеме. Контроллер ККМ Марина делала, сейчас спрошу. Есть ли смысл "курить бамбук" изучая еще один симуль, или нужной элементной базы в ем нет и никогда не будет? Однозначного ответа нет. ИМХО, Микрокап удобнее в использовании, но это, скорее, дело вкуса. По поводу перспектив - тоже очень неоднозначно. С одной стороны, PSPICE (на котором основаны модели Micro-cap) более распространен, чем LTSPICE и модели под него делают многие производители. Плюс PSPICE это основа серьезного ORCAd. А под него очень много моделей делают. Но проблема в том, что в последнее время в этих моделях используются шифрованные модули последней версии PSPICE, которые не совместимы с Микрокап. Сталкивался с этим как раз на контроллерах (в частности смотрел такую модель ШИМ-контроллера с фазовым управлением). Не исключено, что совместимость восстановят в старших версиях, а пока это проблема.

pwn: В Micro-Cap вообще очень мало контроллеров. Приходится самому делать по функциональной схеме. Понятно, в общем тоже самое и под LTSpice, разве что на этой тусе http://tech.groups.yahoo.com/group/LTspice/ сидит толпа энтузиастов, которые лепят модели иной раз быстрее чем сами производители и я нередко там нахожу что либо полезное для себя Контроллер ККМ Марина делала, сейчас спрошу. Было бы интересно глянуть. Глядишь получится на нем что либо собрать. Например ККМ в топологии SEPIC Однозначного ответа нет. ИМХО, Микрокап удобнее в использовании, но это, скорее, дело вкуса. Тоже самое тока наоборот можно сказать за LTSpice, он и быстрее считает благодаря поддержке многоядерности и лично по мне удобнее в использовании. Один недостаток только - редактор схем отстойный и задалбывает перерисовками экрана при редактивроании, но и это лечится на раз два - рисуем большой квадрат вокруг схемы модели и он сразу перестает бузить. Но проблема в том, что в последнее время в этих моделях используются шифрованные модули последней версии PSPICE Эти идиоты ничего лучшего не смогли придумать кроме как модели шифровать Им бы наоборот быстрее чем презентуется какой либо чип на него модель выкладывать, чтобы любой желающий мог бы повертеть в симуле... но увы не здравый смысл правит миром :( Не исключено, что совместимость восстановят в старших версиях, а пока это проблема. Понятно, но ждать у моря погоды это последнее чего хотелось бы. Спасибо за ответ. Вы я так понимаю в том числе и студентов учите? Вот тут http://shyza.ru/forum/viewforum.php?f=21&sid=0e990332ca4c6061a9eaeaff6c16e381 на моем забавном форуме по силовой электронике я выкладывал ряд моделей ККМ, в том числе и реализующие метод управления ОСС. Они на идеализированных компонентах (для скорости счета) и в LTSpice но для того чтобы понять принцип как оно работает вполне годятся. Если вдруг найдете для себя что нибудь полезное - можете использовать без ограничений ;)

Marina: Вот что я когда то давно делала MC34262 http://zalil.ru/32460227 . Получилось не очень - считает медленно, иногда вообще отказывается. Вообще моделирование полных имитационных ККМ имеет трудно разрешимую проблему - отличие на несколько порядков частоты сети и частоты коммутации силового ключа. Это порождает большие расчетные проблемы - слишком много периодов коммутации надо рассчитать за один период сетевого напряжения. В имитационных моделях ККМ фирмы Linear Technology даже специально повышают частоту сети в 10 раз (LT1248, LT1249), чтобы обеспечить приемлемое время моделирования. Сейчас у меня принципиально другой подход к моделированию ККМ - с помощью усредненных моделей преобразователей постоянного напряжения. При этом весь аналоговый тракт ШИМ-контроллера повторяется в модели, но воздействие происходит не на коэффицинт заполнения силового ключа регулятора (скажем повышающего), а на специфическую переменную D (Duty Factor - также изменяющуюся в диапазоне от 0 до 1) в составе непрерывной модели ШИМ и регулятора. Если интересно, могу прислать схемный пример в микрокапе и нашу статью на эту тему.

pwn: Вот что я когда то давно делала MC34262 http://zalil.ru/32460227 . Получилось не очень - считает медленно, иногда вообще отказывается. Спасибо, попробую на досуге на ней что нибудь собрать. Жаль тока каникулы как-то быстро кончились :( Вообще моделирование полных имитационных ККМ имеет трудно разрешимую проблему - отличие на несколько порядков частоты сети и частоты коммутации силового ключа. Это порождает большие расчетные проблемы - слишком много периодов коммутации надо рассчитать за один период сетевого напряжения. :) Частота сети и частота коммутации по сути влияют только на одно - какая индуктивность будет у дросселя и из какого материала будет его сердечник. ну и разве что еще какие параметры будут у EMI фильтра. Все, на этом их влияние, тем более взаимное, заканчивается. Далее на 1-е место выходит метод управления. Их на данный момент придумали два - 1. Умножитель+ПИ регулятор 2. One Cycle Control или OCC. Первый используется практически во всех серийных контроллерах, основан на том что сигнал о мгновенном входном напряжении и усилителя ошибки перемножается и подается на ПИ регулятор, который осуществляет собственно модуляцию D таким образом, что средний ток дросселя (подразумевается что у нас непрерывный режим дросселя или CCM) повторяет форму входного напряжения, а амплитуда тока задается усилителем ошибки. И именно от того насколько параметры этого ПИ регулятора соответствуют частоте сети и индуктивности примененного дросселя зависит получите вы "синус тока" или нет. А также от емкости выходного фильтра и от того насколько правильно настроен усилитель ошибки будет зависеть итоговый КМ на переходных процессах и выбросы/провалы напряжения на выходе. Частота коммутации тут ни на что не влияет, она отфильтровывается как в ПИ регуляторе так и в усилителе ошибки. Второй метод в корне отличен от первого, я не буду описывать как он работает ибо выйдет слишком длинно (у меня на форуме я описывал детально, как это работает). В кратце суть сводится к тому, что мгновенное входное напряжение не учитывается вааще, а сам дроссель ведет себя при таком управлении подобно резистору - то есть на рост напряжения откликается ростом тока и наоборот, и если на входе допустим не синус а треугольник напряжения, то таким будет и ток. Тут также есть усилитель ошибки, который настраивается аналогично первому методу, и точно также он ничего не знает про частоту коммутации. Серийно представлен только один контроллер IR1150 и его усовершенствованная версия IR1155. Моделей которого насколько я знаю нет ни под один симулятор. В имитационных моделях ККМ фирмы Linear Technology даже специально повышают частоту сети в 10 раз (LT1248, LT1249), чтобы обеспечить приемлемое время моделирования. Прием знакомый но порочный по сути, так как под задранную в 10 раз частоту сети приходится пересчитывать постоянные ПИ регулятора и усилителя ошибки, что может привести потом к тому, что на 500Гц все ОК а на 50-и как то не очень, а это не очень как раз таки через симулятор и не прогонялось. Я любитель и силовая электроника мое хобби, так что моделирование чего либо имеет практический интерес: очень часто прямо по модели паяется макет и уже в реале смотрится что же получилось. Поэтому я моделирую всегда только реальные параметры входной сети, хотя это и дольше. Сейчас у меня принципиально другой подход к моделированию ККМ - с помощью усредненных моделей преобразователей постоянного напряжения. При этом весь аналоговый тракт ШИМ-контроллера повторяется в модели, но воздействие происходит не на коэффицинт заполнения силового ключа регулятора (скажем повышающего), а на специфическую переменную D (Duty Factor - также изменяющуюся в диапазоне от 0 до 1) в составе непрерывной модели ШИМ и регулятора. Совсем не понял как это, и в чем разница - ведь все равно задача контроллера вычислить в какой момент открыть а в какой закрыть ключ. Но все равно интересно :) Если интересно, могу прислать схемный пример в микрокапе и нашу статью на эту тему. Пришлите, я в микрокапе новичок и почти что нуль (разве что по профессии программист и мне не привыкать ковырять очередной программный продукт), и любая модель по теме только поможет его освоить.

pwn: Посмотрел датшит на MC34262 - это вааще оказывается контроллер для граничного режим дросселя, а все ККМ с граничным, прерывистым током дросселя хоть и просты в управлении, но есть "свиристелки" на сотню-другую ватт. А у меня речь идет о киловаттных мощностях, и тут режим непрерывного тока дросселя безальтернативен. Правда история знает о героях http://www.electrik.org/forum/index.php?showtopic=11837&mode=linear построивших ККМ с граничным режимом дросселя работающий на киловаттных мощностях, но что при этом творится в сети и какой EMI фильтр нужен чтобы это дело погасить автора никогда не волновало. Кроме того, такой режим всегда приводит к неэффективному использованию ключа по току, и если на малых мощностях этим можно пренебречь, то на больших это уже прорастает махровым цветом. PS В силу вышесказанного мне не подходит модель такого контроллера. Нада что нить похожее на UC3854. Хотя бы по сути заложенного метода управления.

Marina: Именно UC3854 я сделала усредненную модель, которая хорошо и быстро моделируется в микрокапе. Однако используя такую модель, Вы не будете знать, что творится с силовым ключом, поскольку такового в этой модели не имеется. Однако величины токов и напряжений, усредненных за период коммутации СК и их динамика в переходных режимах будет видна. Если (как вы пишите) по сути заложенного метода управления, то думаю Вам подойдет, поскольку модель глубоко происследована - я даже одно время студентам-магистрантам про нее рассказывала. Все характеристики тракта управления имеются, можно снимать динамические характеристики пуска, реакции на скачки сети, нагрузки и прочее - прочее. Где -нибудь к вечеру подготовлю архив и передам.

Marina: Вот архив http://zalil.ru/32462252 . Если что-то в микрокапе не пойдет (что маловероятно) - напишите (импортирую модели) . В архиве - моделирование ККМ с усредненными моделями на основе UC3854 и LT1248-49 в MC9, статья на тему построения усредненных моделей ККМ и фрагмент из моих лекций магистрам по UC3854.

pwn: Спасибо большое! Пошел читать :)

Marina: Есть одно "но" по усредненным моделям ККМ. Если как в стандартной ситуации ККМ строится на основе повышающего (BOOST)-регулятора, то нужна усредненная модель повышающего регулятора, если на основе другого, то соответственно другого - понижающего (BUCK), инвертирующего (FLYBACK), SEPIC, CUK. Однако такие модели в стандартной библиотеке программы микрокап имеются. Другое дело, что они могут быть не оптимальными для использования в конкретном ККМ, и часто приходится строить свою упрощенную модель. Так, например для UC3854 я построила свою упрощенную модель BOOST для режима непрерывных токов дросселя. Встроенные усредненные модели обобщенные - автоматически переключаются в зависимости от текущих средних значений переменных состояния и от параметров регулятора в конфигурацию для нужного режима - непрерывных или прерывистых токов дросселя. Могут сильно замедлить расчет при использовании в составе ККМ или вызвать проблемы с расчетной сходимостью. Однако пробовать можно.

Aml: Глянул усредненную модельку. В ней не реализован плавный пуск, поэтому при включении имеется большой заброс (до киловольта), что, естественно, недопустимо (и такого не будет) в реальных устройствах. Поэтому выход на режим при включении с использованием этой модельки смотреть нельзя.

Aml: Добавил плавный пуск. Модель - http://zalil.ru/32464778

pwn: Есть одно "но" по усредненным моделям ККМ. Если как в стандартной ситуации ККМ строится на основе повышающего (BOOST)-регулятора, то нужна усредненная модель повышающего регулятора, если на основе другого, то соответственно другого - понижающего (BUCK), инвертирующего (FLYBACK), SEPIC, CUK Интересный подход... то есть получается симулируется работа самог контроллера без подключения его к модели силы? Но тогда по любому мне придется как-то "выводить наружу" этот самый сигнал D чтобы им можно было рулить реальным ключом. ККМ это все в целом, и сила и контроллер который ей рулит, по отдельности это не живет, по крайней мере в реале Хотя в любом случае надо с этим разобраться прежде чем выводы делать, а это дня через три как минимум, не раньше. Спасибо за помощь и модели.

Aml: pwn, если ККМ не связан дополнительным каналом управления с основным преобразователем, то никаких проблем не вижу. ККМ обеспечивает на выходе 400В при непрерывном токе синусоидальной формы. А из этих 400В основной преобразователь пусть делает все, что ему надо.

Aml: чтобы им можно было рулить реальным ключом. Каким ключом? Основного преобразователя? Хочу обратить внимание, что модель, которую сделала Марина, это не модель контроллера ККМ. Это модель ККМ в целом, построенная на выбранном контроллере. Т.е. можно считать, что ключ ККМ сидит внутри модели (хотя на самом деле его там нет :)). Эта модель предназначена для исследования характеристик ККМ (устойчивости, динамических характеристик). Процессы на частоте коммутации ключа при этом вообще игнорируются. Но модель построена так, что по входным и выходных характеристикам она идентична ККМ с ключом. И ООС действует по тем же законам.

Aml: Чтобы было понятнее, отметил на схеме, что именно входит в усредненную модель ККМ. На данный момент контроль напряжения питания контроллера не реализован, но сделать это не представляет никаких проблем. С реализацией питания от обмотки дросселя дело сложнее, но решаемо. Да, забыл указать, что частота коммутации и индуктивность дросселя, это параметры модели.

pwn: Каким ключом? Основного преобразователя? Нет, то что есть нагрузка ККМ для него выглядит как резистор и как нагрузка и моделится. Тое бишь как обычный резистор. И ККМ ничего не знает что там в нем происходит - его дело десятое, этот резистор кормить, а там хоть трава не расти

Aml: Резистор - это эквивалент нагрузки. Вместо него надо основной преобразователь включать, естественно. Просто здесь моделируется ККМ как преконвертер. Перерисовал модель. Возможно, так она понятнее будет. Схемный файл - http://zalil.ru/32468390

Aml: Нагрузил ККМ на стабилизатор напряжения (полумост) Схемный файл - http://zalil.ru/32468634

pwn: Благодарю, так более менее понятно. Думаю как только руки дойдут вполне смогу переточить модель и вывести наружу сигнал управления ключом. Моделирование отдельно стоящего дросселя и ключа отнимает не так уж и много ресурсов, гораздо большее съедает модель самого контроллера. Зачем это нужно? Не все можно подложить в стандартную модель какой либо топологии, бывают разного рода "фенечки" либо то что не предусмотрено. Кроме того, всегда интересно что происходит с ключом, что происходит с диодом (а это наиболее нагруженный элемент), что дает тот или иной вид снаббера и т.п. То есть интерес все же больше практический и его получить можно только моделируя в том числе и топологию, а не ее эквивалент.

Aml: Думаю как только руки дойдут вполне смогу переточить модель и вывести наружу сигнал управления ключом. Судя по цитате, принцип построения этой модели Вы не поняли. Нет там ключа. И, соответственно, нет сигнала управления ключом. И ШИМ там нет. А на выходе все так, как будто все это есть. :) Особенность этой модели в том, что она непрерывная. Поэтому скорость расчетов в десятки (а то и сотни) раз больше, чем в ключевой модели. Кроме того, в этой модели легко получить АЧХ и ФЧХ системы и сделать выводы об устойчивости и динамических характеристиках. Ну и, естественно, проверить эти характеристики (рассмотреть влияние скачков напряжения сети и скачков тока нагрузки). И если что не так рассчитать или подобрать цепи коррекции. Моделирование отдельно стоящего дросселя и ключа отнимает не так уж и много ресурсов, гораздо большее съедает модель самого контроллера. Это не так. Очень сильно не так. Не все можно подложить в стандартную модель какой либо топологии Вообще-то возможных топологий не так уж много. Для каждой из них созданы и отлажены усредненные модели, которые гарантировано адекватны ключевым. К тому же никто не мешает сделать непрерывную модель для любой топологии. Кроме того, всегда интересно что происходит с ключом, что происходит с диодом (а это наиболее нагруженный элемент), что дает тот или иной вид снаббера и т.п. А вот это бесспорно. Но есть проблемы - при наличии полной (ключевой) модели ККМ и полной (ключевой) модели основного преобразователя очень трудно обеспечить приемлемое время расчета и часто просто сходимость расчета (матрица сингулярна и привет...) По моему мнению, в идеале должно быть так: 1. Проверка ККМ по непрерывной модели. 2. Проверка силового преобразователя по непрерывной модели. 3. Проверка их совместной работы по непрерывной модели 5. Проверка работы ключей силового преобразователя: модель ККМ непрерывная, основного преобразователя - ключевая. 6. Проверка ключей ККМ и тока сети (на предмет коммутационных помех): модель ККМ ключевая, основного преобразователя - непрерывная. 7. Макетирование Такой подход должен существенно сокращать время отладки преобразователя. Но для этого нудны как непрерывные, так и ключевые модели. Попробую сделать ключевую модель UC3854. Часть ее структуры уже реализована в непрерывной модели, нужно только добавить ШИМ. Ну и сервисные функции (если не лень будет :))



полная версия страницы