說明：本文仿真環境基于 Simlpis 8.0
前幾天對VMC移相全橋的PWM發波，理論小信號模型和反饋控制器分別做了分析，有興趣可以點下面鏈接過去看，下文將提供一種以環路仿真來應對沒有功率級傳遞函數時的設計方法。
實際工作中還是會遇到沒有準確的功率級傳遞函數，但是你又要做好環路設計的情況。根據前面幾篇文章我們知道有了功率級傳遞函數后，可以在matlab里面用siso工具來自動設計反饋控制器參數。當我們遇到沒有明確的功率級傳遞函數時，可以利用仿真軟件的AC分析工具來幫助設計。可以掃描出功率級的控制變量到輸出信號的Bode圖，通常仿真軟件不會直接把傳遞函數告訴你，他們只會輸出Bode圖。但是如果你有了高精確度的Bode圖，就能把頻率，增益，相位這三種數據導出為ASCLL格式的文件。再把這些數據導入到matlab，使用它的系統識別功能來擬合相似度極高的傳遞函數，通常準確度能達到99%左右，這樣就完全具有了可用性。通過上訴這些操作，我們又有了功率級的控制到輸出的傳遞函數，就又能很方便的設計補償器。開心吧~
第一步 利用黑盒思想在仿真軟件中掃描功率級傳遞函數
比如一個拓撲，它的控制變量是頻率，在某個我們設定的穩態工作點的工作頻率是75KHz。我們可以在仿真軟件里面設定擾動變量疊加在75KHz的穩態常量上。然后不管變頻驅動的產生原理，不管開關管，電感，變壓器，電容等器件的具體存在，而是把PWM發生器和功率級當作一個黑匣子，可見下圖示意。我們只關心黑匣子的輸入和輸出結果，通過仿真軟件的數據處理，把黑匣子的輸入和輸出整理成Bode圖輸出。就是利用仿真軟件掃描環路的核心觀點，當然你要求細化分析也可以，在一些文獻中VCO的增益也需要獨立建模出來，這里只是為了簡化，就打包在一起分析了。
根據上面的思想，我也可以把移動相全橋的PWM部分和功率級當成一個黑匣子，移相角度控制變量設定為0~1.0，在控制變量為1時移相角度為最大值。只需找到我們關心的功率級的穩態工作點，利用黑匣子的辦法即可掃描得到控制變量到輸出信號的Bode圖。下圖是在Simlpis環境中建立的移相全橋PWM和功率級部分，穩態工作點為移相角度95%，擾動變量疊加在移相調節部分，輸出信號取全橋的輸出電壓，可見黃色星形標注。
掃描得到相位調整到輸出電壓的波形可見：
移相驅動波形：
第二步 根據Bode圖數據得到控制到輸出傳遞函數
我常用的兩個仿真軟件（Plecs和Simlpis）都能將Bode圖波形數據導出為ACSLL文件。下圖是Simlpis的操作方法，Plecs環境以前有寫過，這里不再累述。
點復制數據。
到Ecxel文件里面粘貼數據，然后轉為角頻率和幅度，準備導入到Maltab。
導入成功后：
打開system Identification工具，導入freq domain data，選擇Amp/phase，連續域把采樣時間設0。
對于簡單的模型，使用3P2Z擬合就能得到非常好的效果，下圖是接近程度為99.8%的傳遞函數，到此我們已經得到了想要的東西。
第三步 使用SISO工具自動設置控制器參數
具體實現可以參考以前發過的：《利用maltab的system identification獲取系統的傳遞函數加速你的環路設計》。
在上文得到的s域傳遞函數：
Gvd =
5.221e04 s^2 + 4.151e10 s + 6.062e15
------------------------------------------
s^3+ 5.051e05 s^2 + 1.062e10 s + 4.672e14
使用采樣到PWM更新延遲1.5控制周期將S域傳遞函數離散到Z域，如果你是模擬控制就無需這一步操作。備注：控制到輸出的傳遞函數離散的方法可參考這篇文章：《理解數字控制系統的環路設計 - 入門級》。
然后調用siso工具，選擇合適的帶寬和相位余量后，就結束了設計。下圖是一組閉環控制參數，開環增益Bode和根軌跡顯示都是處于穩定區域。各位可以自行把玩一番，加深了解。
最后感謝觀看，謝謝。
推書環節：對移相全橋感興趣的同學們可以看一下阮教授這本書，可以說相當全面，非常棒了，國內找不到第二本了。絕對沒有違反廣告法，哈哈。