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摘要
PWM控制技术一直是变频技术的核心技术之一。从最初采用模拟电路完成三角调制波和参考正弦波比较,产生正弦脉宽调制SPWM信号以控制功率器件的开关开始,到目前采用全数字化方案,完成优化的实时在线的PWM信号输出,可以说直到目前为止,PWM在各种应用场合仍占主导地位,并一直是人们研究的热点。SIMULINK是结合了框图界面和交互仿真能力的非线性动态系统仿真工具。它以MATLAB的核心数学、图形和语言为基础。利用SIMULINK实现对PWM波形的仿真可以得到PWM的标准波形,对于PWM波形的分析及老师教学都有重要用途。
关键字: PWM; 脉宽调制; 仿真; SIMULINK; Matlab
第一章 前言
第一节 仿真技术
仿真技术是以相似原理,系统技术,信息技术以及仿真应用领域的有关技术为基础,以计算机系统,与应用有关的物理效应设备及仿真器为工具,利用模型对系统(已有的或设想的)进行研究的一门多学科的综合的技术。
仿真本质上是一种知识处理的过程。典型的系统仿真过程包括:系统模型建立、仿真模型建立、仿真程序设计、模型确认、仿真试验和数据处理等,它涉及很多领域的知识和经验。系统仿真可以有很多种分类方法。
按模型的类型,可以分为连续系统仿真、离散系统仿真、连续/离散(时间)混合系统仿真和定性系统仿真;按仿真的实现方法和手段,可以分为物理仿真、计算机仿真、硬件在回路中的仿真、半实物仿真和人在回路中的仿真;根据人和设备的真实程度,可以分为实况仿真、虚拟仿真和构造仿真。
仿真技术是模型(物理的、数学的和非数学的)建立、验证和试验运行技术。现代仿真技术的特点可以归纳为以下几点:
(1) 它是一门通用的支撑性技术,它能以其他方法无法替代的特殊功能,为决策者们在面对一些重大的、棘手的问题时,提供关键性的见解和创新的观点。
(2) 仿真技术学科的发展具有相对的独立性,同时又与光、电、声,特别是信息等众多专业技术领域的发展互为促进。因此,仿真技术具有学科广,综合性强,应用领域宽,五破坏性,可多次使用,安全、经济、可控、不受气候条件和场地空间的限制等独特优点,这是其他技术所无法比拟的。
(3) 仿真技术的发展与应用紧密相关。应用需求是推动仿真技术发展的原动力。仿真技术应用效果的体现,既与其技术水平的高低有关,还与应用领域的发展密切相关。因此,必须处理好应用需求牵引,系统带技术,技术促系统机系统服务于应用的辩证关系。
(4) 基于仿真技术的发展,仿真技术应用正向仿真系统的“全系统”、“系统全生命周期”及“系统全方位管理”发展。
近年来,随着现代信息技术的高速发展以及军用和民用领域对仿真技术的迫切需求,系统仿真及其应用得到了飞速的发展。其发展趋势是:
(1) 系统建模理论与方法的研究范围从定量系统向定性系统拓宽,系统模型的较核、仿真模型的验证以及仿真结果的认可技术已成为仿真系统建模与仿真技术中的重要课题,它正从局部、分散的研究向实用化、自动化、规范化与集成化的系统发展。
(2) 仿真算法经历了从串行算法到并行算法的发展过程。目前研究的重点实施是连续系统算法、各类系统的并行算法和定性系统算法。
(3) 仿真软件的研究包括采用新的建模仿真方法,人工智能等新技术改善建模仿真功能;增强对建模仿真生命周期活动的支持功能;基于标准、基于软总线的开放式的体系结构;注重面向专业领域。面向用户,扩大应用领域;开发完善支持分布仿真工程的支撑框架。
(4) 基于RISC(精简命令系统计算机)技术及并行计算机技术的飞速发展,配有面向问题仿真软件的通用高性能微机、工作站及并行机已成为仿真机的主流。基于高速、宽带、异步、多媒体网络通信及分布计算机技术的发展,使分布计算环境成为仿真计算机平台的重要发展方向。高性能仿真计算机的重要课题包括处理机技术与节点结构,并行程序设计模型与并行化编译器,支持自动化并行化的新的框架与概念。