在PSIM中进行VHDL的联合仿真

冬至子 2023-05-23 3281

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目前市面上能支持HDL语言联合仿真的电源仿真软件并不多，能支持VHDL联合仿真的就更少了，PSIM软件支持VHDL及verilogHDL联合仿真，这样对于快速验证HDL实现的新想法是十分便捷的。

PSIM中VHDL代码仿真，是通过调用QuestaSim/ModelSim，两款软件协同完成的，本质属于不同软件的联合仿真。

下图是PSIM软件自带的例子，运行此例子需要安装QuestaSim/ModelSim软件。

HDL语言

VHDL例子有3个，Tutorial1是3相两电平逆变器，Tutorial2是同步buck，Tutorial3是单相全桥逆变器。

HDL语言

一，

打开Tutorial1文件夹，内容如下，下级vhdl文件夹中是8个.vhd源文件和1个compile.bat（调用VHDL编译及仿真），下级work文件夹就是vhdl的工作文件夹(work库)。

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简单分析下此例子vhdl代码的构成，采用自顶向下的设计方法，顶层entity是Top_Inversor，7输入6输出，输入分别是3相电压、3相电流、直流母线电压、角频率、有功和无功给定、电感量，输出分别是6个管驱动。

Top_Inversor由5个子元件h1_filter、abc_dqo、ruta_datos1、ruta_datos2、dqo_abc构成（其中Ruta_Datos2下层会调用h2_filter），使用4个进程P_WT、P_BIEST、CMP、GEN并行运行。（vhdl文件夹中还有一个ModCouplerTemporaryFile.vhd，此文件与该例子运行无关。）

HDL语言

打开PSIM模型文件inverter.psimsch后，显示如下

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VHDL模块在左下角，控制部分全VHDL实现，电流环为dq0坐标下带耦合的配置，其需要的输入参数角频率和电感量，由右上角File提供。

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该例子是有点特殊的，无ADC，浮点类型的模拟量直接作为输入经过一阶数字滤波器h1_filter后直接参与控制运算，数据类型均为浮点。 这在仿真中是无问题的。

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双击打开VHDL模块，得到如下窗口，HDL file是指定顶层实体.vhd文件，Wave file 是指定wave.do文件（在例子文件夹内），右侧需要设置ModelSim仿真步长。

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双击PSIM模型界面右上角的钟表图标，得到如下窗口，仿真参数设置。

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保持原有参数及设置不变，接下来看下运行过程及结果。点击PSIM运行图标后，稍等几秒，会自动调用QuestaSim/ModelSim软件

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需要在QuestaSim/ModelSim命令行输入run -all启动ModelSim仿真，同时PSIM也开始真正运行。ModelSim环境下各输入输出变量中间量是自动添加的，运行完后可在ModelSim窗口进行波形操作和变量查看，操作和ModelSim完全一样。

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仿真时间200ms，得到如下PSIM结果

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二，

现在打开Tutorial2文件夹，看下同步buck的例子，使用了PSIM自带的ADC模块，vhdl代码结构为顶层实体top_controller，由ADC_controller、regulador、DPWM子元件构成。

此例是真正的数字控制。ADC_controllerwei ADC模块的时序控制器，regulador（文件名compensator）是控制计算单元，包含误差项计算、环路补偿计算等，DPWM是发波单元，输出同步buck的上下管驱动信号。compensator_pack.vhd是用户程序包，里面是用户数据类型定义和一些常数定义。

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