Exponenta Banner

Buck-Boost Converter

Управляемое контроллерами инвертирование DC-DC или повышение с четырьмя переключателями или регулятор напряжения понижения

расширьте все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape / Электрический / Semiconductors & Converters / Конвертеры

  • Buck-Boost Converter block

Описание

Блок Buck-Boost Converter представляет конвертер DC-DC, который может или подойти или понизить напряжение постоянного тока с одной стороны конвертера к другому, как управлял присоединенный контроллер и генератор сигнала логическим элементом. Конвертеры повышения маркера также известны step-up/step-down регуляторы напряжения, потому что они могут увеличить или уменьшить величину напряжения.

Блок может также инвертировать напряжение так, чтобы полярность выходного напряжения была противоположностью полярности входного напряжения. Величина выходного напряжения зависит от рабочего цикла.

Блок Buck-Boost Converter позволяет вам моделировать конвертер повышения маркера инвертирования с одним устройством переключения или конвертер повышения маркера с четырьмя переключающимися устройствами. 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.

Модель

Существует три 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 — Инвертирование конвертера повышения маркера с портом физического сигнала. Этим выбором блока является значение по умолчанию.

  • Электрические порты управления — Инвертирование конвертера повышения маркера с одним положительным и отрицательными электрическими портами сохранения. Чтобы управлять переключающимися затворами устройства с помощью блоков Simscape™ Electrical™, выберите эту опцию.

  • Конвертер с четырьмя переключателями — конвертер повышения маркера С четырьмя переключателями с электрическим портом сохранения.

Модели конвертера инвертирования содержат переключающееся устройство, диод, индуктор и выходной конденсатор.

Модель конвертера с четырьмя переключателями содержит четыре переключающихся устройства, индуктор и выходной конденсатор.

В каждом случае конденсатор приглаживает выходное напряжение.

Защита

Можно 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 с портами логического элемента переключающихся устройств, для:

  • Модель 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.

  • Электрическая модель 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-.

  • Синхронная модель конвертера:

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

    2. Мультиплексируйте конвертированные сигналы контрольно-пропускной службы в один вектор с помощью Four-Pulse Gate Multiplexer

    3. Соедините векторный сигнал с портом G.

Переменные

Используйте настройки Variables, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках.

Допущения и ограничения

Только PWM-управляемый усредненный конвертер переключателя получает и непрерывный режим проводимости (CCM) и прерывистый режим проводимости (DCM). Управляемый рабочим циклом усредненный конвертер переключателя получает CCM только.

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

Электрический порт сохранения сопоставлен с выводами затвора переключающихся устройств.

Зависимости

Этот порт включен только для Four-switch converter блокируйте выбор.

Типы данных: double

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

Параметры и опции
Переключение устройства
Ideal Semiconductor SwitchGTOIGBTMOSFETThyristorAveraged Switch
Сопротивление на состоянииПередайте напряжениеПередайте напряжениеИсточник дренажа на сопротивленииПередайте напряжениеСопротивление на состоянии
Проводимость состояния OffСопротивление на состоянииСопротивление на состоянииПроводимость состояния OffСопротивление на состоянии
Пороговое напряжениеПроводимость состояния OffПроводимость состояния OffПороговое напряжениеПроводимость состояния Off
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. Для модели с четырьмя переключателями переключатели идентичны.

модель.

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

Эта таблица показывает, как видимость параметров Diode зависит от того, как вы конфигурируете параметры Reverse recovery time parameterization и Model dynamics. Чтобы изучить, как считать эту таблицу, смотрите Зависимости от Параметра.

Диодные зависимости от параметра

Параметры и опции
Динамика модели
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
Specify stretch factorSpecify reverse recovery time directlySpecify reverse recovery charge
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 диодной 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.

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.

Параметры LC

Индуктивность.

Серийное сопротивление индуктора.

Емкость.

Серийное сопротивление конденсатора.

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

Inverting Topology Buck-Boost Converter Control

Инвертирование управления конвертером повышения маркера топологии

Управляйте выходным напряжением конвертера повышения маркера топологии инвертирования. Конвертер повышения маркера топологии инвертирования использует только один переключатель, и выходное напряжение имеет противоположную полярность, чем вход. Чтобы настроить рабочий цикл, подсистема Управления использует основанный на PI алгоритм управления. Входное напряжение и системная нагрузка рассматриваются постоянными в течение симуляции. Общее время симуляции (t) составляет 0,25 секунды. В t = 0,15 секунды, ссылка напряжения изменяется и системные переключатели от режима маркера, чтобы повысить режим.

Four-Switch Buck-Boost Converter Control

Управление конвертером повышения маркера с четырьмя переключателями

Управляйте выходным напряжением конвертера повышения маркера с четырьмя переключателями. Чтобы настроить рабочий цикл, подсистема Управления использует основанный на PI алгоритм управления. В обоих повышение и режимы маркера, один переключатель управляет рабочим циклом, каждый управляется обратно пропорционально, и другие два удерживаются, фиксируют положения. Входное напряжение и системная нагрузка рассматриваются постоянными в течение симуляции. Общее время симуляции (t) составляет 0,25 секунды. В t = 0,15 секунды, ссылка напряжения изменяется и системные переключатели от режима маркера, чтобы повысить режим.

Inverting Topology Buck-Boost Converter Control

Инвертирование управления конвертером повышения маркера топологии

Управляйте выходным напряжением конвертера повышения маркера топологии инвертирования. Конвертер повышения маркера топологии инвертирования использует только один переключатель, и выходное напряжение имеет противоположную полярность, чем вход. Чтобы настроить рабочий цикл, подсистема Управления использует основанный на PI алгоритм управления. Входное напряжение и системная нагрузка рассматриваются постоянными в течение симуляции. Общее время симуляции (t) составляет 0,25 секунды. В t = 0,15 секунды, ссылка напряжения изменяется и системные переключатели от режима маркера, чтобы повысить режим.

Ссылки

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

[2] Xiaoyong, R., З. Тан, С. Жуань, Цз. Вэй и Г. Хуа. Четыре Конвертера Повышения Маркера Переключателя для Телекоммуникаций приложения предоставления DC-DC. Двадцать третий Ежегодный IEEE Прикладная Конференция по Силовой электронике и Выставка. Остин, TX: 2008, стр 1527-1530.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

| | | | | | | | | | | | |

Темы

Введенный в R2018a

Документация Simscape Electrical

Поддержка