One-Quadrant Chopper

Управляемый контроллером одноквадрантный измельчитель

Библиотека:
Simscape/Электрический/Полупроводники и конвертеры/Конвертеры

Описание

Блок One-Quadrant Chopper представляет одноквадрантный управляемый измельчитель для преобразования постоянного входа в переменный выход постоянного тока.

Топология цепи и квадрант зависят от заданного класса шоппера.

Первый квадрант или измельчитель класса A содержит переключатель степени и диод.

Второй квадрант или измельчитель класса B также содержит переключатель степени и диод.

Для любой топологии S switch могут быть полностью управляемым устройством коммутации (для примера, IGBT или GTO) или частично управляемым устройством коммутации (для примера, тиристором).

Опции для типа коммутационного 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.

Модель

Существует два варианта модели для блока. Чтобы получить доступ к вариантам модели, в окне модели щелкните правой кнопкой мыши блок. В контекстном меню выберите Simscape > Block choices.

Варианты модели:

Порт управления PS - Chopper с портом физического сигнала. Этот выбор блока является выбором по умолчанию.
Электрические порты управления - Chopper с одним положительным и одним отрицательным электрическим портом. Чтобы управлять ключами коммутационного устройства, используя блоки Simscape™ Electrical™, выберите эту опцию.

Защита

Индуктивная нагрузка может создавать высокий всплеск обратного напряжения, когда полупроводниковое устройство внезапно отключает подачу напряжения на нагрузку. Чтобы защитить полупроводниковое устройство, интегральный защитный диод обеспечивает путь проводимости для обратного тока.

Чтобы включить и сконфигурировать блок диода внутренней защиты для S коммутационного устройства, используйте параметры Diode. В этой таблице показано, как задать параметр Model dynamics на основе ваших целей.

Цели		Значение, которое нужно выбрать	Интегральный диод защиты
Не включать защиту.		`None`	Ничего
Включите защиту.	Приоритезируйте скорость симуляции.	`Diode with no dynamics`	Блок Diode
Включите защиту.	Приоритизируйте верность модели путем точного определения динамики заряда в обратном режиме.	`Diode with charge dynamics`	Динамическая модель блока Diode

Для каждого коммутационного устройства можно также включать разомкнутую схему. Цепи Snubber содержат последовательно соединенные резистор и конденсатор. Они защищают переключающие устройства от высоких напряжений, которые индуктивные нагрузки создают, когда устройство отключает подачу напряжения на нагрузку. Цепи Snubber также предотвращают чрезмерные скорости изменения тока при включении коммутационного устройства.

Чтобы включить и сконфигурировать сглаживающую схему для каждого коммутационного устройства, используйте параметры Snubbers.

Управление ключами

Можно подключить сигналы напряжения управления ключами к портам ключей.

Для модели порта управления PS:
1. Преобразуйте Simulink^® сигнал напряжения управления затвором к физическому сигналу, используя блок Simulink-PS Converter.
2. Соедините Simulink-PS Converter блок с G портом.
Для модели электрических портов управления:
1. Подключите положительный сигнал постоянного напряжения электрической области Simscape к порту G+.
2. Подключите сигнал отрицательного напряжения постоянного тока в электрической области Simscape к порту G-.

Порты

Вход

расширить все

`G` - Управление затвором коммутационного устройства
физический сигнал | скаляр

Порт физического сигнала сопоставлен с клеммами затвора коммутационного устройства.

Зависимости

Этот порт включен только для PS control port выбор блока.

Типы данных: double

Сохранение

расширить все

`G+` - Переключатель управляет положительным выводом
электрический | скаляр

Положительный электрический порт сопоставлен с положительным контактом затвора коммутационного устройства.

Зависимости

Этот порт включен только для Electrical control ports выбор блока.

Типы данных: double

`G-` - Переключатель управляет отрицательным выводом
электрический | скаляр

Отрицательный электрический порт сопоставлен с отрицательным контактом затвора коммутационного устройства.

Зависимости

Этот порт включен только для Electrical control ports выбор блока.

Типы данных: double

`1+` - Положительное напряжение постоянного тока 1
электрический | скаляр

Электрический порт сопоставлен с положительным контактом первого напряжения постоянного тока.

Типы данных: double

`1-` - Отрицательное постоянное напряжение 1
электрический | скаляр

Электрический порт сопоставлен с отрицательным контактом первого напряжения постоянного тока.

Типы данных: double

`2+` - Положительное напряжение постоянного тока 2
электрический | скаляр

Электрический порт сопоставлен с положительным контактом второго напряжения постоянного тока.

Типы данных: double

`2-` - Отрицательное постоянное напряжение 2
электрический | скаляр

Электрический порт сопоставлен с отрицательным контактом второго напряжения постоянного тока.

Типы данных: double

Параметры

расширить все

Коммутационные устройства

В этой таблице показано, как видимость параметров Switching Devices зависит от Switching device, которую вы выбираете. Чтобы узнать, как считать таблицу, см. «Параметры».

Зависимости параметров устройств коммутации

Коммутационное устройство
Тип Chopper - Выбор `Class A - first quadrant` или `Class B - second quadrant`.
Коммутационное устройство - Выбор `Ideal Semiconductor Switch`, `GTO`, `IGBT`, `MOSFET`, `Thyristor`, или `Averaged Switch`.
Идеальный полупроводниковый переключатель	GTO	IGBT	МОП-транзистор	Тиристор	Усредненный коммутатор
Сопротивление в состоянии нахождения	Прямое напряжение	Прямое напряжение	Сток-источник сопротивления	Прямое напряжение	Сопротивление в состоянии нахождения
Проводимость вне состояния	Сопротивление в состоянии нахождения	Сопротивление в состоянии нахождения	Проводимость вне состояния	Сопротивление в состоянии нахождения
Пороговое напряжение	Проводимость вне состояния	Проводимость вне состояния	Пороговое напряжение	Проводимость вне состояния
	Напряжение триггера затвора, Vgt	Пороговое напряжение		Напряжение триггера затвора, Vgt
	Напряжение выключения затвора, Vgt_off			Напряжение выключения затвора, Vgt_off
	Удерживающий ток			Удерживающий ток

`Chopper type` - Класс Chopper
`Class A - first quadrant` (по умолчанию) | `Class B - second quadrant`

Класс Chopper.

`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` `Ohm` (по умолчанию) | скаляром

Для различных типов коммутационных устройств Forward voltage принимается как:

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 принимается как:

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, которое также зависит от напряжения от затвора до источника.

Зависимости

Смотрите таблицу Зависимости параметров устройств коммутации.

`Off-state conductance` - Проводимость
`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 принимается как:

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. Для различных типов коммутационных устройств интересующее устройство имеет следующее напряжение:

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
`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
`-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.

Диод

Видимость параметров Diode зависит от того, как вы конфигурируете Model dynamics диода защиты и параметры Reverse recovery time parameterization. Чтобы узнать, как считать эту таблицу, см. «Параметры».

Зависимости параметров диода

Диод
Динамика модели - выбор `Diode with no dynamics` или `Diode with charge dynamics`.
Diode with no dynamics	Diode with charge dynamics
Прямое напряжение	Прямое напряжение
На сопротивлении	На сопротивлении
Отключенная проводимость	Отключенная проводимость
	Емкость соединения
	Пик обратного тока, iRM
	Начальный прямой ток при измерении iRM
	Скорость изменения тока при измерении iRM
	Обратная параметризация времени восстановления - Выбор `Specify stretch factor`, `Specify reverse recovery time directly`, или `Specify reverse recovery charge`.
	Задайте коэффициент растяжения	Задайте время обратного восстановления непосредственно	Задайте обратную плату за восстановление
	Обратный коэффициент растяжения времени восстановления	Время обратного восстановления, trr	Обратный сбор за восстановление, Qrr

`Model dynamics` - Модель диода
`Diode with no dynamics` (по умолчанию) | `Diode with charge dynamics`

Тип диода. Опции:

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 модели блока Diode.

Примечание

Если вы выбираете Averaged Switch для параметра Switching Device в Switching Device настройке этот параметр не виден и Diode with no dynamics автоматически выбирается.

Зависимости

См. таблицу Diode Parameter Dependencies (Зависимости параметров диодов).

`Forward voltage` - Напряжение
`0.8` `V` (по умолчанию) | скаляром

Минимальное напряжение, необходимое для портов положительного и отрицательного блоков, чтобы градиент характеристики I-V диода составлял 1/ _Ron, где _Ron является значением On resistance.

`On resistance` - Сопротивление
`0.001` `Ohm` (по умолчанию) | скаляром

Скорость изменения напряжения от тока выше Forward voltage.

`Off conductance` - Проводимость
`1e-5` `1/Ohm` (по умолчанию) | скаляром

Проводимость реверс-смещенного диода.

`Junction capacitance` - Емкость
`50` `nF` (по умолчанию) | скаляром

Емкость диодного соединения.

Зависимости

См. таблицу Diode Parameter Dependencies (Зависимости параметров диодов).

`Peak reverse current, iRM` - Ток
`-235` `A` (по умолчанию) | скаляром меньше `0`

Пиковый обратный ток, измеренный внешней тестовой схемой.

Зависимости

См. таблицу Diode Parameter Dependencies (Зависимости параметров диодов).

`Initial forward current when measuring iRM` - Ток
`300` `A` (по умолчанию) | скаляром больше `0`

Начальный прямой ток при измерении пикового обратного тока. Это значение должно быть больше нуля.

Зависимости

См. таблицу Diode Parameter Dependencies (Зависимости параметров диодов).

`Rate of change of current when measuring iRM` - Скорость изменения тока
`-50` `A/us` (по умолчанию) | скаляром

Скорость изменения тока при измерении пикового обратного тока.

Зависимости

См. таблицу Diode Parameter Dependencies (Зависимости параметров диодов).

`Reverse recovery time parameterization` - Модель времени восстановления
`Specify stretch factor` (по умолчанию) | `Specify reverse recovery time directly` | `Specify reverse recovery charge`

Модель для параметризации времени восстановления. Когда вы выбираете Specify stretch factor или Specify reverse recovery chargeможно задать 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

См. таблицу Diode Parameter Dependencies (Зависимости параметров диодов).

`Reverse recovery time stretch factor` - Коэффициент растяжения
`3` (по умолчанию) | скаляром больше `1`

Значение, которое блок использует для вычисления Reverse recovery time, trr. 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

См. таблицу Diode Parameter Dependencies (Зависимости параметров диодов).

`Reverse recovery time, trr` - Время
`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 процентов 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

См. таблицу Diode Parameter Dependencies (Зависимости параметров диодов).

`Reverse recovery charge, Qrr` - Заряд
`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 диодного устройства 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 $- \frac{i^{2}_{R M}}{2 a}$ ,

где:

_iRM - значение, заданное для Peak reverse current, iRM.
a - значение, заданное для Rate of change of current when measuring iRM.

Зависимости

См. таблицу Diode Parameter Dependencies (Зависимости параметров диодов).

Демпферы

Вкладка параметров Snubbers не видна, если установить значение Switching device Averaged Switch.

Таблица результирующих зависимостей параметров Snubbers. Чтобы узнать, как считать таблицу, см. «Параметры».

Зависимости параметра Snubbers

Демпферы
Snubber - Выбор `None` или `RC Snubber`.
Ничего	RC Snubber
	Сопротивление Snubber
	Демпфирующая емкость

`Snubber` - Модель Snubber
`None` (по умолчанию) | `RC snubber`

Демпфирующее устройство.

Зависимости

Смотрите таблицу Зависимости параметров Snubbers.

`Snubber resistance` - Сопротивление
`0.1` `Ohm` (по умолчанию) | скаляром

Сопротивление демпфирующего устройства.

Зависимости

Смотрите таблицу Зависимости параметров Snubbers.

`Snubber capacitance` - Емкость
`1e-7` (по умолчанию) | `F` | скаляр

Емкость демпфирующего устройства коммутационного устройства.

Зависимости

Смотрите таблицу Зависимости параметров Snubbers.

Примеры моделей

Управление одним квадрантным измельчителем

Управляйте дробилкой с одним квадрантом. Подсистема Control реализует простой основанный на ПИ алгоритм управления для управления выхода током.

Ссылки

[1] Trzynadlowski, A. M. Введение в современную силовую электронику. 2nd Ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons Inc., 2010.

Документация

One-Quadrant Chopper

Описание

Модель

Защита

Управление ключами

Порты

Вход

G - Управление затвором коммутационного устройства физический сигнал | скаляр

Зависимости

Сохранение

G+ - Переключатель управляет положительным выводом электрический | скаляр

Зависимости

G- - Переключатель управляет отрицательным выводом электрический | скаляр

Зависимости

1+ - Положительное напряжение постоянного тока 1 электрический | скаляр

1- - Отрицательное постоянное напряжение 1 электрический | скаляр

2+ - Положительное напряжение постоянного тока 2 электрический | скаляр

2- - Отрицательное постоянное напряжение 2 электрический | скаляр

Параметры

Коммутационные устройства

Chopper type - Класс Chopper Class A - first quadrant (по умолчанию) | Class B - second quadrant

Switching device - Тип переключателя Ideal Semiconductor Switch (по умолчанию) | GTO | IGBT | MOSFET | Thyristor | Averaged Switch

Зависимости

Forward voltage - Напряжение 0.8 Ohm (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

On-state resistance - Сопротивление 0.001 Ohm (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Drain-source on resistance - Сопротивление 0.001 Ohm (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Off-state conductance - Проводимость 1e-5 1/Ohm (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Threshold voltage - Порог напряжения 6 V (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Gate trigger voltage, Vgt - Порог напряжения 1 V (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Gate turn-off voltage, Vgt_off - Порог напряжения -1 V (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Holding current - Текущий порог 1 A (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Диод

Model dynamics - Модель диода Diode with no dynamics (по умолчанию) | Diode with charge dynamics

Зависимости

Forward voltage - Напряжение 0.8 V (по умолчанию) | скаляром

On resistance - Сопротивление 0.001 Ohm (по умолчанию) | скаляром

Off conductance - Проводимость 1e-5 1/Ohm (по умолчанию) | скаляром

Junction capacitance - Емкость 50 nF (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Peak reverse current, iRM - Ток -235 A (по умолчанию) | скаляром меньше 0

Зависимости

Initial forward current when measuring iRM - Ток 300 A (по умолчанию) | скаляром больше 0

Зависимости

Rate of change of current when measuring iRM - Скорость изменения тока -50 A/us (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Reverse recovery time parameterization - Модель времени восстановления Specify stretch factor (по умолчанию) | Specify reverse recovery time directly | Specify reverse recovery charge

Зависимости

Reverse recovery time stretch factor - Коэффициент растяжения 3 (по умолчанию) | скаляром больше 1

Зависимости

Reverse recovery time, trr - Время 15 µs (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Reverse recovery charge, Qrr - Заряд 1500 s*µA (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Демпферы

Snubber - Модель Snubber None (по умолчанию) | RC snubber

Зависимости

Snubber resistance - Сопротивление 0.1 Ohm (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Snubber capacitance - Емкость 1e-7 (по умолчанию) | F | скаляр

Зависимости

Примеры моделей

Управление одним квадрантным измельчителем

Ссылки

Расширенные возможности

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

См. также

Simscape Electrical документация

Поддержка

`G` - Управление затвором коммутационного устройства
физический сигнал | скаляр

`G+` - Переключатель управляет положительным выводом
электрический | скаляр

`G-` - Переключатель управляет отрицательным выводом
электрический | скаляр

`1+` - Положительное напряжение постоянного тока 1
электрический | скаляр

`1-` - Отрицательное постоянное напряжение 1
электрический | скаляр

`2+` - Положительное напряжение постоянного тока 2
электрический | скаляр

`2-` - Отрицательное постоянное напряжение 2
электрический | скаляр

`Chopper type` - Класс Chopper
`Class A - first quadrant` (по умолчанию) | `Class B - second quadrant`

`Switching device` - Тип переключателя
`Ideal Semiconductor Switch` (по умолчанию) | `GTO` | `IGBT` | `MOSFET` | `Thyristor` | `Averaged Switch`

`Forward voltage` - Напряжение
`0.8` `Ohm` (по умолчанию) | скаляром

`On-state resistance` - Сопротивление
`0.001` `Ohm` (по умолчанию) | скаляром

`Drain-source on resistance` - Сопротивление
`0.001` `Ohm` (по умолчанию) | скаляром

`Off-state conductance` - Проводимость
`1e-5` `1/Ohm` (по умолчанию) | скаляром

`Threshold voltage` - Порог напряжения
`6` `V` (по умолчанию) | скаляром

`Gate trigger voltage, Vgt` - Порог напряжения
`1` `V` (по умолчанию) | скаляром

`Gate turn-off voltage, Vgt_off` - Порог напряжения
`-1` `V` (по умолчанию) | скаляром

`Holding current` - Текущий порог
`1` `A` (по умолчанию) | скаляром

`Model dynamics` - Модель диода
`Diode with no dynamics` (по умолчанию) | `Diode with charge dynamics`

`Forward voltage` - Напряжение
`0.8` `V` (по умолчанию) | скаляром

`On resistance` - Сопротивление
`0.001` `Ohm` (по умолчанию) | скаляром

`Off conductance` - Проводимость
`1e-5` `1/Ohm` (по умолчанию) | скаляром

`Junction capacitance` - Емкость
`50` `nF` (по умолчанию) | скаляром

`Peak reverse current, iRM` - Ток
`-235` `A` (по умолчанию) | скаляром меньше `0`

`Initial forward current when measuring iRM` - Ток
`300` `A` (по умолчанию) | скаляром больше `0`

`Rate of change of current when measuring iRM` - Скорость изменения тока
`-50` `A/us` (по умолчанию) | скаляром

`Reverse recovery time parameterization` - Модель времени восстановления
`Specify stretch factor` (по умолчанию) | `Specify reverse recovery time directly` | `Specify reverse recovery charge`

`Reverse recovery time stretch factor` - Коэффициент растяжения
`3` (по умолчанию) | скаляром больше `1`

`Reverse recovery time, trr` - Время
`15` `µs` (по умолчанию) | скаляром

`Reverse recovery charge, Qrr` - Заряд
`1500` `s*µA` (по умолчанию) | скаляром

`Snubber` - Модель Snubber
`None` (по умолчанию) | `RC snubber`

`Snubber resistance` - Сопротивление
`0.1` `Ohm` (по умолчанию) | скаляром

`Snubber capacitance` - Емкость
`1e-7` (по умолчанию) | `F` | скаляр

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