理想情况下，开发过程参考熟悉的V模型（图1），其中设计和实现遵循自上而下的方法，验证遵循自下而上的方法。在每个级别，开发的组件在被集成到更大的系统之前，都会使用适当的测试工具和程序进行验证。
图1：电力电子系统开发过程的V模型
对于验证，重要的是使用与设计相同的规范。尽管设计和验证工具可能使用具有不同细节级别的模型，但确保模型产生可比较的结果很重要。本文解释了为什么单个模型不足以满足所有应用程序，以及如何确保多个模型尽管实现和用例不同，但仍能提供一致的结果。
电路概念
仿真软件PLECS从一开始就设计用于电力电子系统的仿真。一个显着特点是它能够将功率半导体建模为真正的理想开关，这允许对大型电路进行快速而稳健的仿真，而无需调整求解器设置。
元件选择
使用损耗表在开关期间模拟电压和电流瞬变的优势在于可以保持理想的开关并因此保持高模拟速度。热域的计算只是为基于理想组件的电气仿真增加了一些额外的工作。
机械设计
下一阶段进行的机械设计包括组件的放置、电气布局、冷却系统的设计以及与外壳的集成。
使用来自机械设计的空间布局信息，开发人员可以确定电气仿真中寄生电感和EMI效应的影响。这只有在使用准确再现开关瞬态的详细半导体模型时才有可能。由于这些模型的计算量非常大，它们只能在几个开关周期内进行仿真，因此不适用于系统仿真。
由于在使用空间信息和获得详细的半导体模型方面付出了巨大的努力，而且新见解的获得有限，因此经常省略这种低级模拟。
控制器实现
在电力电子应用中，控制的开发通常比功率级的设计需要更多的努力，尤其是在使用微控制器的情况下。因此，控制器的开发应在概念阶段完成后立即开始，在实际电源硬件构建之前。
为了确保概念阶段的实现控制代码和功能框图产生相同的结果，可在PLECS中使用可配置子系统，其中一个实现包含框图，另一个包含代码。模拟相同功能的多个实现并将结果叠加在PLECSScope中是模型连续性的关键测试。
在PLECS中，通过从特定MCU或RTBox切换到通用目标，可以在离线仿真中使用生成的代码代替原始框图。此功能允许通过覆盖仿真结果快速验证生成的代码。
控制器测试
不仅要测试控制代码，还要测试整个控制硬件，包括MCU外围设备，通常都需要将实际功率级连接到控制器。然而，这通常是不切实际的，因为在最终调试之前功率级及其保护可能没有得到充分开发，某些错误的操作条件甚至可能损坏功率级。
为了独立于功率级测试控制硬件，控制器可以连接到模拟功率级行为的实时模拟器。这种方法被称为硬件在环（HIL）仿真，因为实际控制硬件是闭环仿真的一部分。用实时仿真代替功率级的优点是可以在大量正常和故障条件下广泛测试控制器的行为。
图3：通过离线模拟验证实时结果
PLECSRT盒
RTBox的真正优势在于它与PLECS仿真软件的端到端互操作性。只需按一下按钮，PLECS模型就会转换为实时C代码，编译、上传并在RTBox上启动。使用外部模式，来自RTBox的实时仿真数据可以显示在PLECSScopes中，并与离线仿真的结果进行比较。
表1：新RTBox变体之间的比较
结论
审核编辑：郭婷
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