Реализовать биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Силовая электроника
Блок БТИЗ реализует полупроводниковый прибор, управляемый сигналом затвора. IGBT моделируется как последовательная комбинация резистора Ron, индуктора Lon и источника напряжения постоянного тока Vf последовательно с переключателем, управляемым логическим сигналом (g > 0 или g = 0).
IGBT включается, когда напряжение коллектора-эмиттера является положительным и больше Vf, и положительный сигнал подается на вход затвора (g > 0). Он выключается, когда напряжение коллектора-эмиттера положительное, и на вход затвора подается сигнал 0 (g = 0).
Устройство IGBT находится в выключенном состоянии, когда напряжение коллектора-эмиттера отрицательное. Следует отметить, что многие коммерческие IGBT не имеют возможности обратной блокировки. Поэтому их обычно используют с антипараллельным диодом.
Блок IGBT содержит последовательную шнуровую схему Rs-C, которая подключена параллельно устройству IGBT (между клеммами C и E).
Характеристика отката модели IGBT аппроксимируется двумя сегментами. Когда сигнал затвора падает до 0, ток коллектора уменьшается от Imax до 0.1 Imax в течение времени падения (Tf), а затем от 0.1 Imax до 0 в течение времени окончания (Tt).
Внутреннее сопротивление Ron, в Ом. По умолчанию: 0.001. Параметр Ron сопротивления не может быть установлен в значение 0 если параметр «Индуктивность Lon» имеет значение 0.
Внутренняя индуктивность Lon, в хенриях (H). По умолчанию: 0. Обычно для параметра индуктивности Lon установлено значение 0 за исключением случаев, когда для параметра Resistance Ron установлено значение 0.
Напряжение прямого направления устройства IGBT в вольтах (В). По умолчанию: 1.
Можно указать начальный ток, протекающий в IGBT. По умолчанию: 0. Обычно устанавливается значение 0 для запуска моделирования с заблокированным устройством.
Если для параметра Initial Current IC установлено значение больше 0при расчете установившегося состояния начальный статус БТИЗ рассматривается как закрытый. Инициализация всех состояний силового электронного преобразователя является сложной задачей. Поэтому эта опция полезна только с простыми цепями.
Сопротивление snubber, в Ом. По умолчанию: 1e5. Задайте для параметра Rs сопротивления Snubber значение inf для исключения привязки из модели.
Поглощающая емкость в фарадах (F). По умолчанию: inf. Задайте для параметра емкости Cs Snubber значение 0 для устранения привязки или для inf чтобы получить резистивный шуббер.
Если выбрано, добавьте выход Simulink ® к блоку, возвращающему ток и напряжение диода IGBT. Выбрано значение по умолчанию.
gСигнал симулятора для управления открытием и закрытием БТИЗ.
mВыход Simulink блока представляет собой вектор, содержащий два сигнала. Демультиплексировать эти сигналы можно с помощью блока выбора шины, предоставленного в библиотеке Simulink.
Сигнал | Определение | Единицы |
|---|---|---|
1 | Ток IGBT | A |
2 | Напряжение IGBT | V |
Блок IGBT реализует макромодель реального устройства IGBT. Он не учитывает ни геометрию устройства, ни сложные физические процессы [1].
В зависимости от значения индуктивности Lon IGBT моделируется либо как источник тока (Lon > 0), либо как схема переменной топологии (Lon = 0). Блок IGBT не может быть соединен последовательно с индуктором, источником тока или разомкнутой цепью, если не используется его схема snubber.
Индуктивность Lon принудительно устанавливается в 0, если выбрана дискретизация цепи.
power_igbtconv Пример иллюстрирует использование блока IGBT в повышающем преобразователе DC-DC. IGBT включается и выключается на частоте 10 кГц для передачи энергии от источника постоянного тока к нагрузке (RC). Среднее выходное напряжение (VR) является функцией рабочего цикла (α) БТИЗ-переключателя:
αVdc
[1] Мохан, Н., Т. М. Унделанд и В. П. Роббинс, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк, 1995.