目前市面上能支持HDL語言聯(lián)合仿真的電源仿真軟件并不多，能支持VHDL聯(lián)合仿真的就更少了，PSIM軟件支持VHDL及verilogHDL聯(lián)合仿真，這樣對于快速驗(yàn)證HDL實(shí)現(xiàn)的新想法是十分便捷的。

PSIM中VHDL代碼仿真，是通過調(diào)用QuestaSim/ModelSim，兩款軟件協(xié)同完成的，本質(zhì)屬于不同軟件的聯(lián)合仿真。

下圖是PSIM軟件自帶的例子，運(yùn)行此例子需要安裝QuestaSim/ModelSim軟件。

VHDL例子有3個(gè)，Tutorial1是3相兩電平逆變器，Tutorial2是同步buck，Tutorial3是單相全橋逆變器。

一，

打開Tutorial1文件夾，內(nèi)容如下，下級vhdl文件夾中是8個(gè).vhd源文件和1個(gè)compile.bat（調(diào)用VHDL編譯及仿真），下級work文件夾就是vhdl的工作文件夾(work庫)。

簡單分析下此例子vhdl代碼的構(gòu)成，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，頂層entity是Top_Inversor，7輸入6輸出，輸入分別是3相電壓、3相電流、直流母線電壓、角頻率、有功和無功給定、電感量，輸出分別是6個(gè)管驅(qū)動(dòng)。

Top_Inversor由5個(gè)子元件h1_filter、abc_dqo、ruta_datos1、ruta_datos2、dqo_abc構(gòu)成（其中Ruta_Datos2下層會調(diào)用h2_filter），使用4個(gè)進(jìn)程P_WT、P_BIEST、CMP、GEN并行運(yùn)行。（vhdl文件夾中還有一個(gè)ModCouplerTemporaryFile.vhd，此文件與該例子運(yùn)行無關(guān)。）

打開PSIM模型文件inverter.psimsch后，顯示如下

VHDL模塊在左下角，控制部分全VHDL實(shí)現(xiàn)，電流環(huán)為dq0坐標(biāo)下帶耦合的配置，其需要的輸入?yún)?shù)角頻率和電感量，由右上角File提供。

該例子是有點(diǎn)特殊的，無ADC，浮點(diǎn)類型的模擬量直接作為輸入經(jīng)過一階數(shù)字濾波器h1_filter后直接參與控制運(yùn)算，數(shù)據(jù)類型均為浮點(diǎn)。 這在仿真中是無問題的。

雙擊打開VHDL模塊，得到如下窗口，HDL file是指定頂層實(shí)體.vhd文件，Wave file 是指定wave.do文件（在例子文件夾內(nèi)），右側(cè)需要設(shè)置ModelSim仿真步長。

雙擊PSIM模型界面右上角的鐘表圖標(biāo)，得到如下窗口，仿真參數(shù)設(shè)置。

保持原有參數(shù)及設(shè)置不變，接下來看下運(yùn)行過程及結(jié)果。點(diǎn)擊PSIM運(yùn)行圖標(biāo)后，稍等幾秒，會自動(dòng)調(diào)用QuestaSim/ModelSim軟件

需要在QuestaSim/ModelSim命令行輸入run -all啟動(dòng)ModelSim仿真，同時(shí)PSIM也開始真正運(yùn)行。ModelSim環(huán)境下各輸入輸出變量中間量是自動(dòng)添加的，運(yùn)行完后可在ModelSim窗口進(jìn)行波形操作和變量查看，操作和ModelSim完全一樣。

仿真時(shí)間200ms，得到如下PSIM結(jié)果

二，

現(xiàn)在打開Tutorial2文件夾，看下同步buck的例子，使用了PSIM自帶的ADC模塊，vhdl代碼結(jié)構(gòu)為頂層實(shí)體top_controller，由ADC_controller、regulador、DPWM子元件構(gòu)成。

此例是真正的數(shù)字控制。ADC_controllerwei ADC模塊的時(shí)序控制器，regulador（文件名compensator）是控制計(jì)算單元，包含誤差項(xiàng)計(jì)算、環(huán)路補(bǔ)償計(jì)算等，DPWM是發(fā)波單元，輸出同步buck的上下管驅(qū)動(dòng)信號。compensator_pack.vhd是用戶程序包，里面是用戶數(shù)據(jù)類型定義和一些常數(shù)定義。

三，

再來看下verlogHDL例子，軟件自帶一個(gè)buck，文件夾內(nèi)容如下

雙擊打開buck_iL_verilog_vs_analog.psimsch，其中包含兩個(gè)buck，上部分為模擬實(shí)現(xiàn)的，下半部分是verilogHDL實(shí)現(xiàn)的。

點(diǎn)擊PSIM運(yùn)行按鈕后，同樣是調(diào)用ModelSim，此例的ModelSim是自動(dòng)運(yùn)行的，仿真完成后結(jié)果如下

紅色線（后綴2）是verilog實(shí)現(xiàn)的結(jié)果

四，PSIM的其他功能

1，C2000 DSP的聯(lián)合仿真及代碼自動(dòng)生成，PSIM提供可在圖形界面下交互參數(shù)的DSP外設(shè)模塊，同時(shí)支持這些外設(shè)模塊及完整工程的C代碼自動(dòng)生成。

C2000 DSP外設(shè)模塊的位置

F280049的ADC用戶界面

2，Utilities菜單

s2z轉(zhuǎn)換工具，提供了常用濾波器/補(bǔ)償器的s2z轉(zhuǎn)換功能，z系數(shù)14位小數(shù)，雙線性和后向差分兩種變換方法

SimCoupler目錄設(shè)置工具，雙擊打開時(shí)PSIM自動(dòng)檢測其他安裝環(huán)境，打開后可選擇其他環(huán)境的安裝目錄。

PSIM目前支持JMAG（電磁有限元軟件）、matlab/simulink、SPICE仿真器聯(lián)合仿真。需要注意的是上述HDL聯(lián)合仿真中QuestaSim/ModelSim不需要在此處設(shè)置，調(diào)用ModelSim仿真器是通過運(yùn)行compile.bat批處理來實(shí)現(xiàn)的。

DSP示波器工具

功率管參數(shù)編輯工具，PSIM支持功率器件參數(shù)編輯及新增，此模型支持功率管的結(jié)溫仿真，基于Eon、Eoff的查表，結(jié)合功率管的熱阻網(wǎng)絡(luò)模型，可在時(shí)域仿真的同時(shí)得到損耗和結(jié)溫結(jié)果。

也支持電感損耗

圖片曲線捕獲工具，提取元器件規(guī)格書中曲線上的數(shù)據(jù)，可配合功率管參數(shù)編輯工具使用

BH曲線編輯工具，對磁芯損耗進(jìn)行建模，可配合功率管參數(shù)編輯工具中電感模型使用

光伏板模擬工具，可配合PSIM仿真

超級電容模擬工具，，可配合PSIM仿真

單位轉(zhuǎn)換工具

計(jì)算器