PWM Generator (2-Level)

Сгенерируйте импульсы для управляемого ШИМ 2-уровневого преобразователя

Библиотека

Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Силовая электроника / Контроль за Силовой электроникой

Описание

Блок PWM Generator (2-Level) генерирует импульсы для преобразователей модуляции ширины импульса на основе несущей (PWM), используя двухуровневую топологию. Блок может управлять коммутационными устройствами (FETs, GTO, или IGBTs) трех различных типов конвертеров: однофазный полумост (1 рычаг), однофазный полный мост (2 рычага) или трехфазный мост (3 рычага).

Опорный сигнал (вход Урефа), также называемый модулирующим сигналом, сравнивается с симметричной несущей треугольника. Когда опорный сигнал больше несущей, импульс для верхнего переключающего устройства высок (1), и импульс для нижнего устройства низкий (0).

Чтобы управлять однофазным полномостовым устройством, можно выбрать однополярную или биполярную ШИМ-модуляцию. Используя униполярную модуляцию, каждая рука управляется независимо. Второй опорный сигнал генерируется внутренне путем сдвига фазы исходного опорного сигнала на 180 степени. Используя биполярную модуляцию, состояние нижнего переключающего устройства второго рычага совпадает с состоянием верхнего переключателя первого рычага, а состояние верхнего переключателя второго рычага совпадает с состоянием нижнего переключателя первого рычага. Униполярная модуляция производит лучшую форму сигнала переменного тока, но биполярная модуляция производит очень низкое изменение напряжения в общем режиме.

Рисунок описывает три метода для выборки опорного сигнала Uref. Природный метод дискретизации моделирует поведение аналоговой реализации генератора PWM. Используя два метода регулярной выборки, Uref может быть дискретизирован дважды как в овраге, так и на пике носителя или только один раз в овраге носителя. Первый упоминается как асимметричный метод дискретизации или двухсторонний метод. Последний называется симметричным методом дискретизации или с одним ребром.

Методы дискретизации опорного сигнала

Параметры

Generator type

Задайте количество импульсов для генерации. Количество импульсов, генерируемых блоком, пропорционально количеству мостовых рычагов для стрельбы.

Выберите Single-phase half-bridge (2 pulses) для запуска самокоммутируемых устройств однофазного полумостового преобразователя. Импульс 1 запускает верхнее устройство, а импульс 2 запускает нижнее устройство.

Выберите Single-phase full-bridge (4 pulses) для запуска самокоммутируемых устройств однофазного полномостового преобразователя. Затем генерируются четыре импульса. Импульсы 1 и 3 запускают верхние устройства первого и второго рычагов. Импульсы 2 и 4 запускают нижние устройства.

Выберите Single-phase full-bridge - Bipolar modulation (4 pulses) для запуска самокоммутируемых устройств однофазного полномостового преобразователя. Затем генерируются четыре импульса. Импульсы 1 и 3 запускают верхние устройства первого и второго рычагов. Импульсы 2 и 4 запускают нижние устройства. Импульсы 1 и 4 идентичны. Импульсы 2 и 3 идентичны.

Выберите Three-phase bridge (6 pulses) (по умолчанию) для запуска самокоммутируемых устройств трехфазного мостового преобразователя. Импульсы 1, 3 и 5 запускают верхние устройства первого, второго и третьего рычагов. Импульсы 2, 4 и 6 запускают нижние устройства.

Carrier: Mode of operation

Когда установлено значение Unsynchronized (по умолчанию), частота несущего сигнала без синхронизации определяется параметром Frequency.

Когда установлено значение Synchronizedсигнал несущей синхронизируется с внешним опорным сигналом (вход wt), и частота несущей определяется параметром Switching ratio.

Carrier: Frequency (Hz)

Задайте частоту в герце несущего треугольного сигнала. По умолчанию это 27*60. Этот параметр доступен, только если для параметра Mode of operation задано значение Unsynchronized.

Carrier: Initial phase (degrees)

Задайте начальную фазу несущей в степенях. По умолчанию это 90. Значение 90 степеней означает, что начальное положение несущей треугольника установлено на середину между его минимальным и максимальным значением, и наклон положительный.

Этот параметр доступен, только если для параметра Mode of operation задано значение Unsynchronized.

Carrier: Minimum and maximum values

Задайте минимальное (овраг) и максимальное (пик) значения несущего треугольного сигнала. По умолчанию это [ -1 1 ].

Switching ratio (carrier frequency/output frequency)

Задайте частоту (_Fc) несущего треугольного сигнала.

$F_{c} = S w i t c h i n g R a t i o \times O u t p u t V o l t a g e F r e q u e n c y$

По умолчанию это 27. Этот параметр доступен, только если для параметра Mode of operation задано значение Synchronized.

Reference signal: Sampling technique

Укажите, как выполняется выборка опорного сигнала: Natural (по умолчанию), Asymmetrical regular (double edge), или Symmetrical regular (single edge).

Если вы выбираете регулярный метод дискретизации, параметр Sample time должен быть целочисленным подмножеством периода дискретизации. Период дискретизации равен 1/ Carrier Frequency/2 для асимметричной выборки и 1/ Carrier Frequency для симметричной выборки.

Reference signal: Internal generation of reference signal

Когда выбран, опорный сигнал генерируется блоком. Значение по умолчанию сброшено.

Когда не выбран, внешние опорные сигналы используются для генерации импульсов.

Этот параметр доступен, только если для параметра Mode of operation задано значение Unsynchronized.

Reference signal: Modulation index

Задайте индекс модуляции, чтобы контролировать амплитуду основного компонента выходного напряжения преобразователя. Индекс модуляции должен быть больше 0 и меньше чем или равно 1. По умолчанию это 0.8. Этот параметр доступен только, когда выбран параметр Internal generation of reference signal.

Reference signal: Frequency (Hz)

Задайте частоту выхода напряжения, используемую для управления частотой основного компонента выхода напряжения конвертера. По умолчанию это 60. Этот параметр доступен только, когда выбран параметр Internal generation of modulating signal (s).

Reference signal: Phase (degrees)

Задайте этот параметр, чтобы управлять фазой основного компонента выходного напряжения конвертера. По умолчанию это 0. Этот параметр доступен только, когда выбран параметр Internal generation of modulating signal (s).

Sample time

Задайте шаг расчета блока в секундах. Установите значение 0 для реализации непрерывного блока. По умолчанию это 0. Если вы выбираете регулярный метод дискретизации, параметр Sample time должен быть целочисленным подмножеством периода дискретизации. Период дискретизации равен 1/ Carrier Frequency/2 для асимметричной выборки и 1/ Carrier Frequency для симметричной выборки.

Show measurement port

Установите этот флажок, чтобы добавить Simulink^®выход в блок. Выход возвращает сигнал несущей, который используется для определения выходных импульсов и дискретизированного опорного сигнала. Значение по умолчанию сброшено.

Входы и выходы

Uref: Векторизованный опорный сигнал, используемый для генерации выхода импульсов. Вход видим только, когда Internal generation of modulating signal (s) не выбран. Соедините этот вход с однофазным синусоидальным сигналом, когда блок используется для управления однофазным полу- или полномостовым преобразователем, или с трехфазным синусоидальным сигналом, когда блок PWM Generator управляет трехфазным мостовым преобразователем. Для линейной операции этого блока величина Uref должна быть между − 1 и + 1.
wt: Внешний опорный сигнал, используемый для синхронизации несущей. Этот входной порт Simulink отсутствует, когда Carrier: Mode of operation задано значение Unsynchronized.
P: Выход содержит два, четыре или шесть импульсных сигналов, используемых для запуска самокоммутируемых устройств (MOSFET, GTO или IGBT) одно-, двух- или трехстороннего преобразователя.
m: Выход измерения, который возвращает сигнал несущей, используемый для определения выходных импульсов и дискретизированного опорного сигнала. Этот порт присутствует только при выборе Show measurement port.

Особенности

Шаг расчета	Задан в параметре Sample Time Непрерывный, если Sample Time = 0
Скалярное расширение	Нет
Определенный размерность	Нет

Примеры

The power_PWMGenerator2Level модель использует простую схему, чтобы проиллюстрировать операцию генератора PWM (2-уровневый). Запустите симуляцию и используйте инструмент FFT Analysis блока Powergui, чтобы увидеть гармоники и значение THD напряжений, создаваемых трехфазным двухуровневым преобразователем.

Шаг расчета модели параметризован переменной Ts, установленной на значение по умолчанию 50e-6 с. Установите Ts на 0 в командном окне и измените параметр Simulation type блока Powergui на Continuous для симуляции модели в непрерывном режиме.

Модель power_BipolarPWMGenerator показывает сравнение между однополярными PWM и биполярными методами PWM.

Введенный в R2013a

Документация