Modular Multilevel Converter Leg
Модульная многоуровневая ветвь конвертера с последовательно подключенными подмодулями степени
- Библиотека:
Simscape/Электрический/Полупроводники и конвертеры/Конвертеры
Описание
Блок Modular Multilevel Converter Leg моделирует модульную многоуровневую ветвь преобразователя как две ветви, которые реализованы с рядом последовательно соединенных степеней подмодулей.
Half-Bridge Topology
Full-Bridge Topology
Эти блоки позволяют вам выбрать уровень точности модели путем выбора между подробной моделью с переключающими устройствами или эквивалентной моделью. Можно выбрать следующие коммутационные устройства:
GTO - тиристор выключения затвора. Для получения информации о характеристике I-V устройства см. 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 см. IGBT (Ideal, Switching).
МОП - N-канальный металлооксидно-полупроводниковый полевой транзистор. Для получения информации о характеристике I-V устройства см. MOSFET (Ideal, Switching).
Тиристор - Информацию о характеристике I-V устройства см. в Thyristor (Piecewise Linear).
Среднее значение параметра Switch.
Переменные
Используйте настройки Variables, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.
Порты
Вход
G - Управление ключами подмодуля
вектор физических сигналов
Порт физического сигнала, сопоставленный с сигналом управления ключами для всех подмодулей ветви модульного многоуровневого преобразователя, задается как вектор физических сигналов.
Если вы устанавливаете параметр Converter topology равным Half-bridge, выходной параметр является вектором длины 4 * Nsm, где Nsm является Number of power submodules.
Если вы устанавливаете параметр Converter topology равным Full-bridge, выход является вектором длины 8 * Nsm.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите Fidelity level равным Detailed model - switching devices или Equivalent model - PWM-controlled.
ref - Опорный сигнал подмодулей
вектор физических сигналов
Порт физического сигнала, сопоставленный с формами сигналов ссылки, задается как вектор физических сигналов длины 2.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите Fidelity level равным Equivalent model - waveform-controlled.
Выход
vc - Напряжения конденсатора
вектор физических сигналов
Порт физического сигнала, сопоставленный с напряжениями конденсатора для каждого подмодуля в ветви модульного многоуровневого преобразователя, заданный как вектор физических сигналов.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите Capacitor voltages равным Instrumented.
Сохранение
+ - Положительный терминал
электрический
Электрический порт сопоставлен с положительным выводом ветви модульного многоуровневого преобразователя.
- - Отрицательный терминал
электрический
Электрический порт сопоставлен с отрицательным выводом ветви модульного многоуровневого преобразователя.
a - Терминал a фазы
электрический
Электрический порт сопоставлен с однофазным выводом ветви модульного многоуровневого преобразователя.
Параметры
Главный
Converter topology - Топология конвертера
Half-bridge (по умолчанию) | Full-bridge
Топология модульного многоуровневого преобразователя.
Fidelity level - Моделирование точности
Detailed model - switching devices (по умолчанию) | Equivalent model - PWM-controlled | Equivalent model - waveform-controlled
Уровень точности модели.
Capacitor voltages - Измерение напряжения конденсатора
Instrumented (по умолчанию) | Uninstrumented
Измеряет ли напряжение конденсатора.
Number of power submodules - Количество подмодулей
1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина
Количество степени подмодулей модульного многоуровневого конвертера.
Capacitance - Емкость подмодуля
1e-7
F (по умолчанию) | скалярный вектор |
Емкость подмодуля. Если вы вводите вектор, вектор должен иметь длину 2 * Nsm, где Nsm является Number of power submodules.
Capacitor effective series resistance - Эффективное последовательное сопротивление конденсатора
1e-6
Ohm (по умолчанию) | скалярный вектор |
Эффективное последовательное сопротивление конденсатора. Если вы вводите вектор, вектор должен иметь длину 2 * Nsm, где Nsm является Number of power submodules.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Fidelity level равным Detailed model - switching devices.
Arm inductance - Индуктивность руки
1e-6
H (по умолчанию) | скаляром
Индуктивность руки.
Arm inductance series resistance - Сопротивление ряда индуктивности рычага
0
Ohm (по умолчанию) | скаляром
Сопротивление ряда индуктивности рычага.
Capacitor initial voltage - Начальное напряжение конденсатора
500
V (по умолчанию) | скалярный вектор |
Начальное напряжение конденсатора. Если вы вводите вектор, вектор должен иметь длину 2 * Nsm, где Nsm является Number of power submodules.
Коммутационные устройства
В этой таблице показано, как включенные параметры в настройках Switching Devices зависят от Switching device, которую вы выбираете. Чтобы узнать, как считать таблицу, см. «Параметры». Чтобы включить эти настройки, установите Fidelity level равным Detailed model - switching devices.
Зависимости параметров устройств коммутации
| Параметры и опции | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Коммутационное устройство | |||||
Ideal Semiconductor Switch | GTO | IGBT | MOSFET | Thyristor | Averaged Switch |
| On-state resistance | Forward voltage | Forward voltage | Drain-source on resistance | Forward voltage | On-state resistance |
| Off-state conductance | On-state resistance | On-state resistance | Off-state conductance | On-state resistance | |
| Threshold voltage | Off-state conductance | Off-state conductance | Threshold voltage | Off-state conductance | |
| Gate trigger voltage, Vgt | Threshold voltage | Gate trigger voltage, Vgt | |||
| Gate turn-off voltage, Vgt_off | Holding current | ||||
| Holding current | |||||
Switching device - Тип переключателя
Ideal Semiconductor Switch (по умолчанию) | GTO | IGBT | MOSFET | Thyristor | Averaged Switch
Тип коммутационного устройства для конвертера.
Зависимости
Смотрите таблицу Зависимости параметров устройств коммутации.
Forward voltage - Напряжение
0.8
V (по умолчанию) | скаляром
Для различных типов коммутационных устройств Forward voltage является:
GTO - Минимальное напряжение, необходимое для портов анода и блока катода, для градиента характеристики I-V устройства, равного 1/ Ron, где Ron значение On-state resistance
IGBT - Минимальное напряжение, требуемое на портах коллектора и блока эмиттера, для градиента характеристики диода I-V, равного 1/ Ron, где Ron значение On-state resistance
Тиристор - Минимальное напряжение, необходимое для включения устройства
Зависимости
Смотрите таблицу Зависимости параметров устройств коммутации.
On-state resistance - Сопротивление
0.001
Ohm (по умолчанию) | скаляром
Для различных типов коммутационных устройств On-state resistance является:
GTO - Скорость изменения напряжения от тока выше прямого напряжения
Идеальный полупроводниковый переключатель - сопротивление анода-катода, когда устройство включено
IGBT - Сопротивление коллектора-эмиттера, когда устройство включено
Тиристор - сопротивление анода-катода, когда устройство включено
Усредненный переключатель - сопротивление анода-катода, когда устройство включено
Зависимости
Смотрите таблицу Зависимости параметров устройств коммутации.
Drain-source on resistance - Сопротивление
0.001
Ohm (по умолчанию) | скаляром
Сопротивление между дренажем и источником. Напряжение от затвора до источника также влияет на параметр Drain-source on resistance.
Зависимости
Смотрите таблицу Зависимости параметров устройств коммутации.
Off-state conductance - Проводимость, когда устройство выключено
1e-5
1/Ohm (по умолчанию) | скаляром
Проводимость, когда устройство отключено. Значение должно быть меньше 1/ R, где R значение On-state resistance.
Для различных типов коммутационных устройств On-state resistance является:
GTO - проводимость анода-катода
Идеальный полупроводниковый переключатель - Анодно-катодная проводимость
IGBT - Коллекторно-эмиттерная проводимость
MOSFET - Проводимость дренажного источника
Тиристор - Анодно-катодная проводимость
Зависимости
Смотрите таблицу Зависимости параметров устройств коммутации.
Threshold voltage - Порог напряжения
6
V (по умолчанию) | скаляром
Порог напряжения затвора. Устройство включается, когда напряжение затвора выше этого значения. Пороговое напряжение применяется к различным устройствам в зависимости от используемого коммутационного устройства:
Идеальный полупроводниковый переключатель - Напряжение затвора-излучателя
IGBT - напряжение затвора-катода
MOSFET - Напряжение затвора-источника
Зависимости
Смотрите таблицу Зависимости параметров устройств коммутации.
Gate trigger voltage, Vgt - Порог напряжения активации затвора-катода
1
V (по умолчанию) | скаляром
Порог напряжения затвора-катода. Устройство включается, когда напряжение затвора-катода выше этого значения.
Зависимости
Смотрите таблицу Зависимости параметров устройств коммутации.
Gate turn-off voltage, Vgt_off - Порог напряжения отключения затвора-катода
-1
V (по умолчанию) | скаляром
Порог напряжения затвора-катода. Устройство выключается, когда напряжение затвора-катода ниже этого значения.
Зависимости
Смотрите таблицу Зависимости параметров устройств коммутации.
Holding current - Текущий порог
1
A (по умолчанию) | скаляром
Порог тока затвора. Устройство остается включенным, когда ток выше этого значения, даже когда напряжение затвора-катода падает ниже триггерного напряжения затвора.
Зависимости
Смотрите таблицу Зависимости параметров устройств коммутации.
Диоды защиты
Для получения дополнительной информации об этих параметрах см. Diode.
Model dynamics - Модель диода
Diode with no dynamics (по умолчанию) | Diode with charge dynamics | None
Тип диода. Опции:
None- Блок не моделирует динамику диодов.Diode with no dynamics- Выберите эту опцию, чтобы расставить приоритеты скорости симуляции с помощью блока Diode.Diode with charge dynamics- Выберите эту опцию, чтобы расставить приоритеты точности модели с точки зрения динамики заряда в обратном режиме с помощью коммутационной диодной модели блока Diode.
Примечание
Если вы задаете Switching device Averaged Switch в настройках Switching Device, Diode with no dynamics настройка выбирается автоматически.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Switching device равным GTO, Ideal Semiconductor Switch, IGBT, MOFSET, или Thyristor.
Forward voltage - Прямое напряжение
0.8
V (по умолчанию) | скаляром
Минимальное напряжение, необходимое для + и - Блок порты для градиента характеристики I-V диода равным 1/ Ron, где Ron значение On resistance.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics равным Diode with no dynamics или Diode with charge dynamics.
On resistance - На сопротивлении
0.001
Ohm (по умолчанию) | скаляром
Скорость изменения напряжения от тока выше Forward voltage.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics равным Diode with no dynamics или Diode with charge dynamics.
Off conductance - Отключенная проводимость
1e-5
1/Ohm (по умолчанию) | скаляром
Проводимость реверс-смещенного диода.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics равным Diode with no dynamics или Diode with charge dynamics.
Junction capacitance - Соединительная емкость
50
nF (по умолчанию) | скаляром
Емкость диодного соединения.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics равным Diode with charge dynamics.
Peak reverse current, iRM - Пик обратного тока
-235
A (по умолчанию) | отрицательный скаляр
Пиковый обратный ток, измеренный внешней тестовой схемой. Это значение должно быть меньше нуля.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics равным Diode with charge dynamics.
Initial forward current when measuring iRM - Начальный прямой ток при измерении iRM
300
A (по умолчанию) | положительная скалярная величина
Начальный прямой ток при измерении пикового обратного тока. Это значение должно быть больше нуля.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics равным Diode with charge dynamics.
Rate of change of current when measuring iRM - Скорость изменения тока при измерении iRM
-50
A/μs (по умолчанию) | отрицательный скаляр
Скорость изменения тока при измерении пикового обратного тока. Это значение должно быть меньше нуля.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics равным Diode with charge dynamics.
Reverse recovery time parameterization - Вариант обратного восстановления
Specify stretch factor (по умолчанию) | Specify reverse recovery time directly | Specify reverse recovery charge
Определяет, как вы задаете время обратного восстановления.
Если вы выбираете Specify stretch factor или Specify reverse recovery charge, вы задаете значение, которое используется блоком для вывода времени обратного восстановления. Для получения дополнительной информации об этих опциях см. Раздел «Как блок вычисляет TM и Tau».
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics равным Diode with charge dynamics.
Reverse recovery time, trr - Время обратного восстановления
15
μs (по умолчанию) | скаляром
Интервал между временем, когда ток первоначально переходит к нулю (когда диод выключается) и временем, когда ток падает до менее чем 10% от 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
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics равным Diode with charge dynamics и Reverse recovery time parameterization к Specify reverse recovery time directly.
Reverse recovery time stretch factor - Обратный коэффициент растяжения времени восстановления
3 (по умолчанию) | скаляром
Значение, которое блок использует для вычисления Reverse recovery time, trr. Это значение должно быть больше 1. Установка коэффициента растяжения является более простым способом параметризации времени обратного восстановления, чем установка коэффициента обратного восстановления. Чем больше значение коэффициента растяжения, тем больше времени требуется для рассеивания обратного тока восстановления.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics равным Diode with charge dynamics и Reverse recovery time parameterization к Specify stretch factor.
Reverse recovery charge, Qrr - Обратная плата за восстановление
1500
s*μA (по умолчанию) | скаляром
Значение, которое блок использует для вычисления Reverse recovery time, trr. Используйте этот параметр, если в табличных данных для вашего диода задано значение для обратной платы за восстановление вместо значения для обратного времени восстановления.
Обратная плата за восстановление - это общая сумма, которая продолжает рассеиваться, когда диод поворачивается. Значение должно быть меньше, чем где:
iRM - значение, заданное для Peak reverse current, iRM.
a - значение, заданное для Rate of change of current when measuring iRM.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics равным Diode with charge dynamics и Reverse recovery time parameterization к Specify reverse recovery charge.
Демпферы
Чтобы включить настройки Snubbers, установите Fidelity level равным Detailed model - switching devices и Switching device к GTO, Ideal Semiconductor Switch, IGBT, MOFSET, или Thyristor.
Snubber - Snubber
None (по умолчанию) | RC snubber
Snubber для каждого коммутационного устройства:
NoneRC snubber
Snubber resistance - Сопротивление Snubber
0.1
Ohm (по умолчанию) | скаляром
Сопротивление Snubber.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Snubber равным RC snubber.
Snubber capacitance - Емкость Snubber
1e-7
F (по умолчанию) | скаляром
Емкость Snubber.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Snubber равным RC snubber.
Ссылки
[1] Saad, Hani, Sebastien Dennetiere, and Jean Mahseredjian. «По моделированию ГМК в программе EMT-Type». 2016 IEEE 17th Workship on Control and Modeling for Power Electronics (COMPEL), 1-7. Тронхейм, Норвегия: IEEE, 2016. https://doi.org/10.1109/COMPEL.2016.7556717.
Расширенные возможности
Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®
.См. также
Average-Value DC-DC Converter | Bidirectional DC-DC Converter | Усиление конвертера | Buck Converter | Buck-Boost Converter | Converter (Three-Phase) | GTO | Ideal Semiconductor Switch | IGBT (Ideal, Switching) | Модульный многоуровневый преобразователь (трехфазный) | Модульная многоуровневая ветвь преобразователя | MOSFET (Ideal, Switching) | PWM Generator | Генератор ШИМ (многоуровневый) | PWM Generator (Three-phase, Two-level) | Three-Level Converter (Three-Phase) | Thyristor (Piecewise Linear)