Реализуйте биполярный транзистор с изолированным ключом (IGBT)
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Силовая электроника
Блок IGBT реализует полупроводниковое устройство, управляемое сигналом управления ключом. IGBT моделируется как последовательная комбинация резистора Ron, индуктора Lon и источника постоянного напряжения Vf последовательно с ключом, управляемым логическим сигналом (g > 0 или g = 0).
IGBT включается, когда напряжение коллектора-эмиттера положительное 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. Обратите внимание, что многие коммерческие IGBT не имеют возможности обратной блокировки. Поэтому их обычно используют с антипараллельным диодом.
Блок IGBT содержит последовательную сглаживающую схему Rs-Cs, которая соединяется параллельно с устройством IGBT (между клеммами C и E).
Характеристика разворота модели IGBT аппроксимируется двумя сегментами. Когда сигнал управления ключами падает до 0, ток коллектора уменьшается с Imax до 0,1 Imax во время спада (Tf), а затем с 0,1 Imax до 0 в течение хвостового времени (Tt).
Внутреннее сопротивление Рон, в омах (В). По умолчанию это 0.001. Параметр Resistance Ron не может быть установлен на 0 если для параметра Inductance Lon задано значение 0.
Внутренняя индуктивность Lon, у генри (H). По умолчанию это 0. Параметр Inductance Lon обычно устанавливается на 0 кроме тех случаев, когда параметру Resistance Ron задано значение 0.
Прямое напряжение устройства IGBT, в вольтах (V). По умолчанию это 1.
Можно задать начальный ток, протекающий в IGBT. По умолчанию это 0. Обычно для него задано значение 0 чтобы начать симуляцию с блокированным устройством.
Если для параметра Initial Current IC задано значение, больше 0, статический расчет рассматривает начальный статус IGBT как закрытый. Инициализация всех состояний силового электронного преобразователя является сложной задачей. Поэтому эта опция полезна только с простыми схемами.
Сопротивление снюббера, в омах (И). По умолчанию это 1e5. Установите параметр сопротивления Snubber Rs равным inf чтобы исключить snubber из модели.
Демпфирующая емкость в фарадах (F). По умолчанию это inf. Установите параметр Емкость Snubber Cs равным 0 чтобы устранить snubber, или чтобы inf чтобы получить сопротивление snubber.
Если выбран, добавьте Simulink® выход на блок, возвращающий диод IGBT тока и напряжения. Выбран параметр по умолчанию.
gСигнал Simulink для управления открытием и закрытием IGBT.
mВыход Simulink блока является вектором, содержащим два сигнала. Можно демультиплексировать эти сигналы с помощью блока Bus Selector, предоставленного в библиотеке Simulink.
Сигнал | Определение | Модули |
|---|---|---|
1 | Ток IGBT | A |
2 | Напряжение IGBT | V |
Блок IGBT реализует макро- модель реального устройства IGBT. Он не учитывает ни геометрию устройства, ни сложные физические процессы [1].
В зависимости от значения индуктивности Lon, IGBT моделируется или как источник тока (Lon > 0) или как переменная топологическая схема (Lon = 0). Блок IGBT не может быть соединен последовательно с индуктором, источником тока или разомкнутой схемой, если не используется его сглаживающая схема.
Индуктивность Lon вынуждена к 0, если вы принимаете решение дискретизировать свою схему.
The power_igbtconv пример иллюстрирует использование блока IGBT в усиливающем 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 коэффициента заполнения (α) IGBT-переключателя:
[1] Mohan, N., T.M. Undeland, and W.P. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк, 1995 год.