Компьютерное моделирование импульсных схем

[Alik]

powerZ, а что вы знаете о гиперкомплексных числах? А вот два ученых, родом кстати из СССР, сумели применить их к анализу импульсных преобразователей:
Yefim Berkovich and Arie Shenkman, "A Generalized analysis of electrical circuits by using hypernion matrixes," 2007

[powerZ]

Yefim Berkovich and Arie Shenkman, "A Generalized analysis of electrical circuits by using hypernion matrixes," 2007:

Цитата:

Now, the method has been extended to the analysis of electronic/switching circuits in which the sources and/or the parameters are step-wisely changed as a result of switching. Such circuits are common in different kinds of DC-DC converters (such as Buck, Boost, Cuk, etc. converters)

А где там примеры применения этого метода для преобразователей? Для переключающих схем там только разобран случай с резисторами. Так там нет энерго-запасающих элементов! Решения на интервалах не зависимы друг от друга. ИМХО ничего они не сумели, а только декларировали это в абстракте, может быть для того, чтобы выступить в специализированной конференции.

[Alik]

Согласен, что статья на конференции это не то же самое, что статья в журнале, когда есть серьезное review. Примеров применения этого метода для преобразователей там действительно нет, зато есть theoretical presentation accompanied by numerical examples. Поэтому утверждать что "ничего они не сумели" по крайней мере преждевременно, тем более что если чуть напрячься и поискать в IEEE, то можно найти и примеры:
Berkovich, Y.; Shenkman, A.; Ioinovici; Axelrod, B.; "Algebraic Representation of DC-DC Converters and Symbolic Method of their Analysis," 2006

[powerZ]

Alik писал(а):

Согласен, что статья на конференции это не то же самое, что статья в журнале, когда есть серьезное review

Не в этом дело, а в том что в абстракте декларируется одно, а в тексте статьи находим совсем другое. Это очень странно, и наводит на некоторые подозрения. И потом вы же сами предложили обсудить то как они "сумели применить их к анализу импульсных преобразователей"? И дали мне ссылку на статью. В статье я этого применения не нашел, откуда я делаю вывод что либо они подправили абстракт, вписав то чего нет, либо наоборот это "применение" исчезло из текста статьи. Ну ладно, в конце концов это не важно. А по сути дела могу сказать следующее. Вот вы далее приводите более раннюю статью. Там есть это самое "применение". Но вы то сами будете это использовать? Какой тут полезный результат? Это же по сути повтор метода усреднения для самых идеализированных двух-интервальных топологий! Только совокупность интервалов зачем-то названа гиперкомплексным числом. Интервалы предполагаются постоянными и заранее известными. В результате получены всем известные соотношения для вольт-секундных площадей. И всё! Для каких более сложных классов схем это можно использовать? Какие более сложные задачи анализа можно решать? А если цель работы была построение новых преобразователей на базе выдвигаемой теории (как они пишут в заключении), так надо было это и показать, а не выводить уже известные.

[Alik]

Я думаю, что здесь, как и в предыдущих статьях была цель продемонстрировать новый взляд на стандартный анализ. Возможно, что слишком заумное название отпугивает "клиента", на зато дает формальный подход, в связи с этим лучше процитировать Editor’s Note:
This letter proposes an alternative method for analysis of electric circuits with discontinuous functions. The letter is being published hoping that a discussion will be initiated about the value of such a technique and to allow the user community to contribute further insights that may result in breakthroughs similar to that initiated by Steinmetz’s early phasor contribution.

[powerZ]

Alik, а нет ли у вас ссылок на англоязычную литературу по поводу применения метода разностных уравнений (difference equations method) для анализа преобразователей?

[Alik]

Наиболее релевантный источник, который могу предложить это
Arthur Shoihet, "Accurate analytical analysis of processes in basic DC to DC converters using difference equations and its experimental verification," M.Sc. thesis, BGU 2006. Несмотря на английское название эта работа написана на иврите, расчеты в ней сделаны в MathCad для трех преобразователей: boost, buck и buck-boost, в двух режимах CCM и DCM. Я могу поговорить с автором на предмет предоставления какого-либо файла для примера.

[powerZ]

Спасибо, не стоит. Я владею предметом вполне. Меня интересовали только ссылки на статьи и монографии на английском. Давно не возвращался к динамике. Просто хотелось сопоставить современные результаты с тем, что было у меня. Хотя возможно список литературы (но только не на иврите ) и аннотация на английском мне были бы интересны.

P.S. Впрочем я уже и сам кое что нашел на IEEE, например Richard P. Tymerski сделал много публикаций по этой тематике в 90-х годах.

[Alik]

Цитата:

Просто хотелось сопоставить современные результаты с тем, что было у меня.

Из современных результатов, если конечно называть это результатами есть несколько программ, которые которые делают преобразование Лапласа по нарисованной схеме, большинство из них упомянуто выше. Один общий недостаток - они не учитывают начальные условия, то есть просто дают передатoчную функцию в символьном виде. Не интересовался что сделал Tymerski, но трудность метода заключается в том чтобы по-человечески упростить выражения путем введения осмысленных констант. Несмотря на то, что MathCad успешно делает как обратное Лапласа так и Z-преобразование, формулы после этого занимают по странице и упрощать их нужно вручную.
А какие результаты есть у Вас? Список литературы отправил в PM.

[powerZ]

Спасибо за список.

Alik писал(а):

но трудность метода заключается в том чтобы по-человечески упростить выражения путем введения осмысленных констант. Несмотря на то, что MathCad успешно делает как обратное Лапласа так и Z-преобразование, формулы после этого занимают по странице и упрощать их нужно вручную.

Думаю что это совсем не обязательно делать (в смысле находить решение через преобразование Лапласа). Есть простое аналитическое решение с матричным экспоненциалом. Некоторые трудности могут возникнуть в случае наличия нулевых и кратных корней. Тогда аналитика усложняется, придется рассматривать решение в канонической форме. Вот что можно например посмотреть для ознакомления на русском:

Мелешин В.И. Динамические свойства преобразователей с ШИМ-2 в  режимах прерывистого и непрерывного токов. - ЭТВА / Под ред. Ю.И.Конева. - М.: Радио и связь, 1986, вып. 17, с. 35-58.

Соболев Л.Б.  О возможности применения метода ЛЧХ к анализу преобразователей с переменной структурой.  - ЭТВА / Под ред. Ю.И.Конева. - М.: Радио и связь, 1986, вып. 17, с. 88-95.

Alik писал(а):

А какие результаты есть у Вас?

Ну так я ж говорю, метод разностных уравнений знаю

[Alik]

Еще немного поискав в интернете, наткнулся на российский симулятор МАРС, разработанный в кузнице сибирских электронщиков ТИАСУР
демо-версия http://revicom.ru/content.php?id=202
Эта же фирма предлагает ЛАРМ - нечто похожее на виртуальную лабораторию PXI with LabView, более простую но в меру упитанную.

Метод разностных уравнений, на мой взгляд, хотя и точный, но громоздкий, программ снижающих трудозатраты инженера пока нет, поэтому стоит обсудить другие методы. Очень любопытные книжки по этому поводу:
С. Г. Герман-Галкин "Широтно-импульсные преобразователи." - Л. Энергия 1979
В. С. Руденко, В. Я. Жуйков, И.Е. Коротеев "Расчет устройств преобразовательной техники."- К.: Технiка, 1980
В. С. Руденко, В. Я. Жуйков, В. Е. Сучик "Анализ и синтез преобразователей с постоянной и переменной структурой" Киев ИЭД 1983
В. С. Руденко, В. Я. Жуйков, В. Е. Сучик "Методы анализа для автоматизированного проектирования вентильных преобразователей." - К.: Знание, 1983
В. С. Руденко, В. Я. Жуйков, В. Е. Сучик "Методы расчета преобразовательных схем:" Учеб. пособие/КПИ 1985. -83 с.
С. Г. Герман-Галкин "Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0." - СПб.: Корона Принт, 2001.

P.S. Приведенные выше символьно-лапласовские симуляторы совместно с MathCad можно с успехом применить для маленькой, но гордой задачи: расчёт выходного фильтра ШИМ при заданном коэффициенте гармоник

[Alik]

Из современной литературы стоит взглянуть на
Fang Lin Luo , Hong Ye, Muhammad H. Rashid, "Digital Power Electronics and Applications," 2005
Sira-Ramirez, Hebertt J., Silva-Ortigoza, Ramón "Control Design Techniques in Power Electronics Devices," 2006

[Snejok]

Для получения аналитических откликов электронных схем использую ESolver for Maple http://pspicelib.narod.ru/shoping_ESOLVER.htm. Это транслятор с графического интерфейса редакторов схем MicroCAP и OrCAD, который затем составляет уравнения и решает их, выдавая список доступных решений для последующего анализа средствами Maple.
Также он читает NET-листинги в формате PSpice, которые генирируют практически все электронные САПР.
Весьма мощно, поскольку Maple может всё, если в него завести формулу без ошибок, что при ручном решении проблематично. Схему для Esolver можно сначало помоделировать скажем в MicroCAP и потом сравнить результаты. Тогда ошибки исключены.

[Alik]

Вообще-то изначально говорилось о проблемах сходимости при симуляции импульсных схем в SPICE-программах. Честно говоря все никак не могу сесть и разобраться с Esolver, посмотреть насколько он хорош для метода разностных уравнений. Допустим если рассмотреть классический инвертор MAX660 и получить для него формулу выходного напряжения, ну и конечно решение разностного уравнения со всеми вытекающими из этого графиками.

[Alexei Smirnov]

Возвращаясь к началу обсуждений (Чт Фев 28, 2008), довожу до сведения что NL5 наконец-то "releas"-ована. Теперь для полно-функциональной работы будет нужна лицензия. Посмотрим как пойдут дела, и можно будет двигаться дальше.