关于电力电子仿真软件PLECS的基本了解

今天对PLECS软件进行一点了解，这方面的高手可以忽略之。

图1 PLECS软件的基本来由

PLECS软件是源于瑞士Plexim GmnH公司开发的一个电路和控制相结合的仿真软件。目前有嵌套版本PLECS Blockset版本，和PLECS Standalone独立版本。

图2 PLECS的热仿真功能

PLECS可以进行热仿真，用热电阻和电容元件来模拟热的行为，可以定义热传导及定义半导体器件的开关损耗能量分布。

图3 理想开关的特性

PLECS中的开关具有理想开关特性，理想短路特性，理想开路特性，开关动作瞬间完成。

图4 灵活添加寄生参数

不关注寄生效应时，PLECS可以当作理想开关去执行，但是需要精确化模型时，可以加入寄生效应器件，正向导通电压或者电感。

图5 PLECS的鲁棒性

PLECS忽略了吸收电路，从而可以选择Simulink的各种恒定步长和变步长的解析算法，在嵌套版本中。

图6 PLECS仿真的快速性

PLECS仿真中开关的瞬态过程比较快，因为是理想开关，因此仿真速度比较快。

图7 嵌套版本说明

PLECS的嵌套版本是以MATLAB/Simulink为运行环境，作为Simulink下面的工具箱，结合Simulink的控制元件库和自己的电路元件库仿真。

图8 PLECS比单纯Simulink的优势

在Simulink环境中，PLECS可以以网络表形式建立电路模型，可以使用Simulink的工具箱完成控制部分。PLECS比单纯Simulink仿真离散电路模型时仿真步长的约束要低一些。

图9 PLECS的独立版本

PLECS除了有嵌套版本，还有独立版本，在2010年开发出来，它可以脱离MATLAB独立运行，具有自己的电路元件和控制元件库，仿真速度比嵌套版快2.5倍。

图10 元件库说明

PLECS元件库中提供基础的,如电压电流源之类的元件库，或者一些电力电子特殊元件库等。

图11 PLECS的控制元件库

PLECS可以快速模拟连续的和离散的信号处理模块，可以实现数字控制的仿真。

图12 PLECS的典型功能

PLECS主要提供如图12所示的功能，包括热仿真功能，包含对C语言的控制，及丰富的元件库等。

图13 PIL的功能介绍

PIL的功能可以使得工程师在开发嵌入式算法时，能够通过电路仿真来测试控制代码。

图14 嵌入式仿真的示例

图15 嵌入式仿真的过程

通过软件仿真时，模拟数值会传给处理器硬件，而运行控制算法后输出值也可以驱动虚拟环境，这个过程可以揭示控制代码的缺陷，如溢出等。也可以监测多进程控制算法的潜在问题。

图16 PIL的功能及接口

专用的PIL模块是仿真和真实的嵌入式控制硬件的接口，同时，PLECS还可以建模高精度处理器外设，如模数转换器，PWM发生器单元，和捕获单元等。

PIL的功能包括PIL框架库，可以支持不同的嵌入式处理器，也可以支持不同的通信连接接口，以连接控制硬件和电气回路仿真。

以上，简单了解一下PLECS及PIL模块的主要功能，为后续必要时使用PLECS奠定一些基础。

参考文献：Processor-in-the-Loop (PIL) | Plexim