Exponenta Banner

One-Quadrant Chopper

Управляемый контроллерами прерыватель с одним квадрантом

расширьте все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape / Электрический / Semiconductors & Converters / Конвертеры

Описание

Блок One-Quadrant Chopper представляет управляемый прерыватель одного квадранта для преобразования фиксированного входа DC к переменной DC выход.

Топология схемы и квадрант зависят от класса прерывателя, который вы задаете.

Прерыватель первого квадранта или класса A содержит выключатель питания и диод.

Прерыватель второго квадранта или класса B также содержит выключатель питания и диод.

Или для топологии, переключатель S может быть полностью управляемым устройством переключения (например, IGBT или для GTO) или частично управляемым устройством переключения (например, тиристор).

Опции для переключающегося типа устройства:

  • 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.

Модель

Существует два варианта модели для блока. Чтобы получить доступ к вариантам модели, в окне модели, щелкают правой кнопкой по блоку. Из контекстного меню выберите Simscape> Block choices.

Варианты модели:

  • Порт управления PS — Прерыватель с портом физического сигнала. Этим выбором блока является значение по умолчанию.

  • Электрические порты управления — Прерыватель с одним положительным и одним отрицательным электрическим портом сохранения. Чтобы управлять переключающимися затворами устройства с помощью блоков Simscape™ Electrical™, выберите эту опцию.

Защита

Индуктивная нагрузка может произвести высокий скачок противоположного напряжения, когда полупроводниковое устройство внезапно выключает предоставление напряжения к загрузке. Чтобы защитить полупроводниковое устройство, интегральный защитный диод обеспечивает путь к проводимости для противоположного тока.

Чтобы включать и сконфигурировать внутренний блок защитного диода для устройства переключения S, используйте параметры Diode. Эта таблица показывает, как установить параметр Model dynamics на основе ваших целей.

ЦелиЗначение, чтобы выбратьИнтегральный защитный диод
Не включайте защиту.None'none'
Включайте защиту.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

Можно соединить сигналы напряжения контрольно-пропускной службы с портами логического элемента переключающихся устройств.

  • Для модели порта управления PS:

    1. Преобразуйте сигнал напряжения контрольно-пропускной службы Simulink® в физический сигнал с помощью блока Simulink-PS Converter.

    2. Соедините блок Simulink-PS Converter с портом G.

  • Для электрической модели портов управления:

    1. Соедините электрическую область Simscape положительный сигнал напряжения постоянного тока с портом G+.

    2. Соедините электрическую область Simscape отрицательный сигнал напряжения постоянного тока с портом G-.

Порты

Входной параметр

развернуть все

Порт физического сигнала сопоставлен с выводами затвора переключающегося устройства.

Зависимости

Этот порт включен только для PS control port блокируйте выбор.

Типы данных: double

Сохранение

развернуть все

Положительный электрический порт сохранения сопоставлен с положительным выводом затвора переключающегося устройства.

Зависимости

Этот порт включен только для Electrical control ports блокируйте выбор.

Типы данных: double

Отрицательный электрический порт сохранения сопоставлен с отрицательным выводом затвора переключающегося устройства.

Зависимости

Этот порт включен только для Electrical control ports блокируйте выбор.

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

Переключение устройства
Тип прерывателя — Выбирает Class A - first quadrant или Class B - second quadrant.
Переключение устройства — Выбирает Ideal Semiconductor Switch, GTO, IGBT, MOSFET, Thyristor, или Averaged Switch.
Идеальный полупроводниковый переключательGTOIGBTМОП-транзисторТиристорУсредненный переключатель
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

Класс прерывателя.

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.

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.

Диодные зависимости от параметра

Диод
Динамика модели — Выбирает Diode with no dynamics или Diode with charge dynamics.
Diode with no dynamicsDiode with charge dynamics
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 — Выбирает Specify stretch factor, Specify reverse recovery time directly, или Specify reverse recovery charge.
Задайте фактор фрагментаЗадайте противоположное время восстановления непосредственноЗадайте противоположный обратный заряд
Противоположное время восстановления расширяет факторПротивоположное время восстановления, trrПротивоположный обратный заряд, Qrr

Диодный тип. Опции:

  • 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 Device этот параметр не отображается и Diode with no dynamics автоматически выбран.

Зависимости

См. таблицу 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 Diode Parameter Dependencies.

Пиковый противоположный ток измеряется внешней схемой тестирования.

Зависимости

См. таблицу Diode Parameter Dependencies.

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

Зависимости

См. таблицу Diode Parameter Dependencies.

Скорость изменения тока при измерении пикового противоположного тока.

Зависимости

См. таблицу 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 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 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 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 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

Демпферы
Демпфер — выбирает None или RC Snubber.
'none'Демпфер RC
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

One-Quadrant Chopper Control

Управление прерывателем с одним квадрантом

Управляйте прерывателем с одним квадрантом. Подсистема Управления реализует простой основанный на PI алгоритм управления для управления текущим выходом.

Открытая модель

Ссылки

[1] Трзынадловский, утра введение в современную силовую электронику. 2-й Эд. 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 R2018b

Документация Simscape Electrical
Поддержка