Exponenta Banner

Four-Quadrant Chopper

Управляемый контроллерами четыре квадрантных прерывателя DC-DC

расширьте все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape / Электрический / Semiconductors & Converters / Конвертеры

Описание

Блок Four-Quadrant Chopper представляет управляемый прерыватель с четырьмя квадрантами для преобразования фиксированного входа DC к переменной DC выход. Блок содержит два плеча мостовой схемы. Каждое плечо мостовой схемы у каждого есть два переключающихся устройства. Опции для типа переключающихся устройств:

  • GTO — Пропустите запираемый тиристор. Для получения информации о характеристике I-V устройства смотрите GTO.

  • Идеальный полупроводниковый переключатель — для получения информации о характеристике I-V устройства, смотрите Ideal Semiconductor Switch.

  • IGBT — Биполярный транзистор с изолированным затвором. Для получения информации о характеристике I-V устройства смотрите IGBT (Ideal, Switching).

  • MOSFET — Полевой транзистор металлооксидного полупроводника N-канала. Для получения информации о характеристике I-V устройства смотрите MOSFET (Ideal, Switching).

  • Тиристор — для получения информации о характеристике I-V устройства, смотрите Thyristor (Piecewise Linear).

  • Усредненный переключатель.

Рисунки показывают эквивалентную схему и операцию для блока.

Защита

Блок содержит интегральный защитный диод для каждого устройства переключения. Интегральный диод защищает полупроводниковое устройство путем обеспечения пути к проводимости для противоположного тока. Индуктивная нагрузка может произвести высокий скачок противоположного напряжения, когда полупроводниковое устройство внезапно выключает предоставление напряжения к загрузке.

Чтобы сконфигурировать внутренний блок защитного диода, используйте параметры Diode. Эта таблица показывает, как установить параметр Model dynamics на основе ваших целей.

ЦелиЗначение, чтобы выбратьИнтегральный защитный диод
Приоритизируйте скорость симуляции.Diode with no dynamicsБлок Diode
Приоритизируйте точность модели путем точного определения динамики заряда реверсного режима.Diode with charge dynamicsДинамическая модель блока Diode

Можно также включать схему демпфера для каждого устройства переключения. Схемы демпфера содержат подключенный последовательно резистор и конденсатор. Они защищают переключающиеся устройства от высоких напряжений, которые производят индуктивные нагрузки, когда устройство выключает предоставление напряжения к загрузке. Схемы демпфера также предотвращают чрезмерные уровни текущего изменения, когда включение устройства поворачивается.

Чтобы включать и сконфигурировать схему демпфера для каждого устройства переключения, используйте параметры Snubbers.

Контрольно-пропускная служба

Соединять сигналы напряжения контрольно-пропускной службы Simulink® с портами логического элемента внутренних устройств переключения:

  1. Преобразуйте каждый сигнал напряжения использование блока Simulink-PS Converter.

  2. Мультиплексируйте конвертированные сигналы логического элемента в один вектор с помощью блока Four-Pulse Gate Multiplexer.

  3. Соедините векторный сигнал с портом G.

Порты

Сохранение

развернуть все

Электрический порт сохранения сопоставлен с выводами затвора переключающихся устройств.

Типы данных: double

Электрический порт сохранения сопоставлен с положительным терминалом первого напряжения постоянного тока.

Типы данных: double

Электрический порт сохранения сопоставлен с отрицательным терминалом первого напряжения постоянного тока.

Типы данных: double

Электрический порт сохранения сопоставлен с положительным терминалом второго напряжения постоянного тока.

Типы данных: double

Электрический порт сохранения сопоставлен с отрицательным терминалом второго напряжения постоянного тока.

Типы данных: double

Параметры

развернуть все

Переключение устройств

Эта таблица показывает, как видимость параметров Switching Devices зависит от Switching device, который вы выбираете. Чтобы изучить, как считать таблицу, смотрите Зависимости от Параметра.

Переключение зависимостей от параметра устройств

Параметры и опции
Переключение устройства
Ideal Semiconductor SwitchGTOIGBTMOSFETThyristorAveraged Switch
Сопротивление на состоянииПередайте напряжениеПередайте напряжениеИсточник дренажа на сопротивленииПередайте напряжениеСопротивление на состоянии
Проводимость несостоянияСопротивление на состоянииСопротивление на состоянииПроводимость несостоянияСопротивление на состоянии
Пороговое напряжениеПроводимость несостоянияПроводимость несостоянияПороговое напряжениеПроводимость несостояния
Пропустите триггерное напряжение, VgtПороговое напряжениеПропустите триггерное напряжение, Vgt
Логический элемент выключает напряжение, Вгт_оффЛогический элемент выключает напряжение, Вгт_офф
Текущее содержаниеТекущее содержание

Переключение типа устройства для конвертера.

Зависимости

См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.

Для различных типов устройства переключения Forward voltage взят как:

  • GTO — Минимальное напряжение потребовало через порты блока анода и катода для градиента устройства, чтобы характеристика I-V была 1/Ron, где Ron является значением On-state resistance

  • IGBT — Минимальное напряжение потребовало через коллектор и эмиттерные порты блока для градиента диода, чтобы характеристика I-V была 1/Ron, где Ron является значением On-state resistance

  • Тиристор — Минимальное напряжение, требуемое для устройства включать

Зависимости

См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.

Для различных типов устройства переключения On-state resistance взят как:

  • GTO — Скорость изменения напряжения по сравнению с током выше прямого напряжения

  • Идеальный полупроводниковый переключатель — сопротивление Анодного катода, когда устройство работает

  • IGBT — Сопротивление эмиттера коллектора, когда устройство работает

  • Тиристор — сопротивление Анодного катода, когда устройство работает

  • Усредненный переключатель — сопротивление Анодного катода, когда устройство работает

Зависимости

См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.

Сопротивление между дренажом и источником, который также зависит от напряжения логического элемента к источнику.

Зависимости

См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.

Проводимость, когда устройство выключено. Значение должно быть меньше 1/R, где R является значением On-state resistance.

Для различных типов устройства переключения On-state resistance взят как:

  • GTO — Проводимость анодного катода

  • Идеальный полупроводниковый переключатель — проводимость Анодного катода

  • IGBT — Эмиттерная коллектором проводимость

  • MOSFET — Проводимость источника дренажа

  • Тиристор — проводимость Анодного катода

Зависимости

См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.

Порог напряжения затвора. Устройство включает, когда напряжение затвора выше этого значения. Для различных типов устройства переключения напряжение устройства интереса:

  • Идеальный полупроводниковый переключатель — Эмиттерное логическим элементом напряжение

  • IGBT — Напряжение катода логического элемента

  • MOSFET — Напряжение источника логического элемента

Зависимости

См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.

Порог напряжения катода логического элемента. Устройство включает, когда напряжение катода логического элемента выше этого значения.

Зависимости

См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.

Порог напряжения катода логического элемента. Устройство выключает, когда напряжение катода логического элемента ниже этого значения.

Зависимости

См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.

Порог тока затвора. Устройство остается, когда ток выше этого значения, даже когда напряжение катода логического элемента падает ниже триггерного напряжения логического элемента.

Зависимости

См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.

Защитный диод

Видимость параметров Diode зависит от того, как вы конфигурируете защитный диод параметры Reverse recovery time parameterization и Model dynamics. Чтобы изучить, как считать эту таблицу, смотрите Зависимости от Параметра.

Зависимости от параметра защитного диода

Параметры и опции
Динамика модели
'none'Диод без динамикиДиод с динамикой заряда
Передайте напряжениеПередайте напряжение
На сопротивленииНа сопротивлении
От проводимостиОт проводимости
Емкость перехода
Пиковый противоположный ток, iRM
Начальная буква, вперед текущая при измерении iRM
Скорость изменения тока при измерении iRM
Противоположная параметризация времени восстановления
Specify stretch factorSpecify reverse recovery time directlySpecify reverse recovery charge
Противоположное время восстановления расширяет факторПротивоположное время восстановления, trrПротивоположный обратный заряд, Qrr

Диодный тип. Опции:

  • None.

  • Diode with no dynamics — Выберите эту опцию, чтобы приоритизировать скорость симуляции с помощью блока Diode.

  • Diode with charge dynamics — Выберите эту опцию, чтобы приоритизировать точность модели в терминах динамики заряда реверсного режима с помощью коммутационной модели блока Diode.

Примечание

Если вы выбираете Averaged Switch для параметра Switching Device в установке Switching Devices этот параметр не отображается и Diode with no dynamics автоматически выбран.

Зависимости

См. таблицу Protection Diode Parameter Dependencies.

Минимальное напряжение потребовало через положительные и отрицательные порты блока для градиента диода, чтобы характеристика I-V была 1/Ron, где Ron является значением On resistance.

Скорость изменения напряжения по сравнению с током выше Forward voltage.

Проводимость обратно-смещенного диода.

Диодная емкость перехода.

Зависимости

См. таблицу Protection Diode Parameter Dependencies.

Пиковый противоположный ток измеряется внешней схемой тестирования.

Зависимости

См. таблицу Protection Diode Parameter Dependencies.

Начальная буква, вперед текущая при измерении пикового противоположного тока. Это значение должно быть больше нуля.

Зависимости

См. таблицу Protection Diode Parameter Dependencies.

Скорость изменения тока при измерении пикового противоположного тока.

Зависимости

См. таблицу Protection Diode Parameter Dependencies.

Модель для параметризации времени восстановления. Когда вы выбираете Specify stretch factor или Specify reverse recovery charge, можно задать значение что использование блока, чтобы вывести противоположное время восстановления. Для получения дополнительной информации об этих опциях смотрите, Как Блок Вычисляет TM и Tau.

Зависимости

См. таблицу Protection Diode Parameter Dependencies.

Значение, что использование блока, чтобы вычислить Reverse recovery time, trr. Определение фактора фрагмента является более легким способом параметрировать противоположное время восстановления, чем определение противоположного обратного заряда. Чем больше значение фактора фрагмента, тем дольше это берет для противоположного восстановления, текущего, чтобы рассеяться.

Зависимости

См. таблицу Protection Diode Parameter Dependencies.

Интервал между временем, когда ток первоначально переходит к нулю (когда диод выключает), и время, когда текущие падения меньше чем к 10 процентам пикового противоположного тока.

Значение параметра Reverse recovery time, trr должно быть больше значения параметра Peak reverse current, iRM, разделенного на значение параметра Rate of change of current when measuring iRM.

Зависимости

См. таблицу Protection Diode Parameter Dependencies.

Значение, что использование блока, чтобы вычислить Reverse recovery time, trr. Используйте этот параметр, если таблица данных для вашего диодного устройства задает значение для противоположного обратного заряда вместо значения в течение противоположного времени восстановления.

Противоположный обратный заряд является общим зарядом, который продолжает рассеиваться, когда диод выключает. Значение должно быть меньше −i2RM2a,

где:

  • iRM является значением, заданным для Peak reverse current, iRM.

  • a является значением, заданным для Rate of change of current when measuring iRM.

Зависимости

См. таблицу Protection Diode Parameter Dependencies.

Демпферы

Вкладка параметров Snubbers не отображается, если вы устанавливаете Switching device на Averaged Switch.

Таблица суммирует зависимости от параметра Snubbers. Чтобы изучить, как считать таблицу, смотрите Зависимости от Параметра.

Зависимости от параметра демпферов

Зависимости от параметра демпферов
Демпфер
NoneRC Snubber
Сопротивление демпфера
Емкость демпфера

Переключение демпфера устройства.

Зависимости

См. таблицу Snubbers Parameter Dependencies.

Сопротивление переключающегося демпфера устройства.

Зависимости

См. таблицу Snubbers Parameter Dependencies.

Емкость переключающегося демпфера устройства.

Зависимости

См. таблицу Snubbers Parameter Dependencies.

Примеры модели

DC Motor Control

Управление двигателем постоянного тока

Каскадная структура регулировки скорости для двигателя постоянного тока. Управляемый Прерыватель PWM с четырьмя квадрантами используется, чтобы питать двигатель постоянного тока. Подсистема Управления включает внешний контур регулировки скорости, внутренний контур управления током и генерацию PWM. Общее время симуляции (t) составляет 4 секунды. В t = 1,5 секунды, увеличения крутящего момента загрузки. В t = 2,5 секунды, ссылочная скорость изменяется с 1 000 об/мин до 2 000 об/мин.

Открытая модель
Four-Quadrant Chopper Control

Управление прерывателем с четырьмя квадрантами

Управляйте прерывателем с четырьмя квадрантами. Подсистема Управления реализует простой основанный на PI алгоритм управления для управления текущим выходом. Симуляция использует и положительные и отрицательные ссылки. Общее время симуляции (t) составляет 1 секунду. В t = 0,5 секунды, изменяется полярность источника постоянного тока загрузки E.

Открытая модель
HESM Torque Control

Управление крутящим моментом HESM

Управляйте крутящим моментом в основанном на гибридном возбуждении синхронной машине (HESM) диске электрической тяги. Постоянные магниты и обмотка возбуждения волнуют HESM. Высоковольтная батарея питает SM через управляемый трехфазный конвертер для обмоток статора и через управляемые четыре квадрантных прерывателя для обмотки ротора. Идеальный источник скорости вращения обеспечивает загрузку. Подсистема Управления использует подход разомкнутого цикла, чтобы управлять крутящим моментом и подходом с обратной связью, чтобы управлять током. В каждый демонстрационный момент запрос крутящего момента преобразован в соответствующие текущие ссылки. Текущее управление основано на PI. Симуляция использует несколько шагов крутящего момента и в режимах двигателя и в генератора. Подсистема Визуализации содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Открытая модель
HESM Velocity Control

Скоростное управление HESM

Управляйте скоростью вращения ротора в основанном на гибридном возбуждении синхронной машине (HESM) диске электрической тяги. Постоянные магниты и обмотка возбуждения волнуют HESM. Высоковольтная батарея питает HESM через управляемый трехфазный конвертер для обмоток статора и через управляемые четыре квадрантных прерывателя для обмотки ротора. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает загрузку. Подсистема Управления включает многоскоростную основанную на PI структуру каскадного регулирования. Управляющая структура имеет внешний цикл управления скорости вращения и три внутренних контура управления током. Подсистема Визуализации содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Открытая модель
SM Torque Control

Управление крутящим моментом SM

Управляйте крутящим моментом в основанном на синхронной машине (SM) диске электрической тяги. Высоковольтная батарея питает SM через управляемый трехфазный конвертер для обмоток статора и управляемые четыре квадрантных прерывателя для обмотки ротора. Идеальный источник скорости вращения обеспечивает загрузку. Подсистема Управления использует подход разомкнутого цикла, чтобы управлять крутящим моментом и подходом с обратной связью, чтобы управлять током. В каждый демонстрационный момент запрос крутящего момента преобразован в соответствующие текущие ссылки. Текущее управление основано на PI. Симуляция использует несколько шагов крутящего момента и в режимах двигателя и в генератора. Планирование задач реализовано как конечный автомат Stateflow®. Подсистема Визуализации содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Открытая модель
SM Velocity Control

Скоростное управление SM

Управляйте скоростью вращения ротора в основанном на синхронной машине (SM) диске электрической тяги. Высоковольтная батарея питает SM через управляемый трехфазный конвертер для обмоток статора и управляемые четыре квадрантных прерывателя для обмотки ротора. Идеальный источник крутящего момента обеспечивает загрузку. Подсистема Управления включает многоскоростную основанную на PI структуру каскадного регулирования, которая имеет внешний цикл управления скорости вращения и три внутренних контура управления током. Планирование задач в подсистеме Управления реализовано как конечный автомат Stateflow®. Подсистема Визуализации содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

Открытая модель

Ссылки

[1] Трзынадловский, утра введение в современную силовую электронику, 2-й выпуск. Хобокен, NJ: John Wiley & Sons Inc., 2010.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

| | |

Введенный в R2018a

Документация Simscape Electrical
Поддержка