DC-DC Converter
Поведенческая модель конвертера степени
- Библиотека:
Simscape / Электрический / Semiconductors & Converters / Конвертеры
Описание
Блок DC-DC Converter представляет поведенческую модель конвертера степени. Этот конвертер степени регулирует напряжение на стороне загрузки. Чтобы сбалансировать входную мощность, выходную мощность и потери, необходимое количество степени чертится со стороны предоставления. В качестве альтернативы конвертер может поддержать регенеративный поток энергии от загрузки до предоставления.
Эта схема иллюстрирует поведение конвертера.
Компонент Pfixed потребляет постоянную энергию и соответствует потерям конвертера, которые независимы от текущей загрузки. Потребляемая энергия установлена значением параметров Converter losses at zero output power. Rout резистора соответствует потерям, которые увеличиваются с текущей загрузкой, и определяется из значения, которое что вы задаете для параметра Percentage efficiency at rated output power.
Источник напряжения задан следующим уравнением:
v = vref – i загрузка D + iload Rout
Где:
vref является сетболом напряжения стороны загрузки, как задано значением, которое вы задаете для параметра Output voltage reference demand. В качестве альтернативы можно ввести это значение, как введено к порту Vref, когда параметр Voltage reference устанавливается на
External.D является значением, которое вы задаете для параметра Output voltage droop with output current. Наличие отдельного значения для свисания делает управление того, как выходное напряжение меняется в зависимости от загрузки, независимой от зависимых загрузкой потерь. Вместо того, чтобы задать D непосредственно, можно задать Percent voltage droop at rated load.
Текущий исходный i значения вычисляется так, чтобы степень, втекающая к конвертеру, равнялась сумме степени, вытекающей плюс потери конвертера.
Чтобы задать поведение конвертера, когда напряжение, представленное загрузкой, будет выше, чем спрос на ссылку выходного напряжения конвертера, используйте параметр Power direction:
Unidirectional power flow from supply to regulated side— Текущий блокируется диодом несостояния и текущим источником, текущий i является нулем. Установите проводимость этого диода с помощью параметра Diode off-state conductance.Bidirectional power flow— Степень передается стороне предоставления, и i становится отрицательным.
Опционально, блок может включать динамику регулирования напряжения. Если вы выбираете Specify voltage regulation time constant для параметра Dynamics затем задержка первого порядка добавляется к уравнению, задающему исходное значение напряжения. С включенной динамикой ступенчатое изменение загрузки приводит к переходному изменению в выходном напряжении, постоянная времени, задаваемая параметром Voltage regulation time constant.
Сведенный в таблицу КПД
Можно свести в таблицу КПД блока DC-DC Converter в зависимости от текущего выхода и температура.
Это уравнение задает отношение между потерями и КПД:
где
loss(i2) является потерями конвертера DC-DC.
v1 является входным напряжением.
i1 является текущим входом.
i2 является текущий выход.
eff(i2) является КПД конвертера DC-DC в зависимости от текущего выхода, как задано в Percentage efficiency table, eff(I).
Если текущий выход равен 0, потери конвертера равны Converter losses at zero output power.
Это шаги, чтобы вычислить используемые потери мощности в зависимости от текущего выхода:
Если текущий выход меньше последней отрицательной текущей точки или больше, чем первая положительная текущая точка в параметре Vector of output currents for tabulated efficiencies, I, блок использует параметр Percentage efficiency table, eff(I), чтобы найти соответствующий КПД (с линейной интерполяцией или самой близкой экстраполяцией) и затем преобразовать тот КПД в потери.
Еще, блок смешивается, нуль вывел текущий случай к последнему отрицательному моменту или первой положительной точке в таблице, как показано в этом рисунке:
Если вы осушаете тепловые порты, блок сводит в таблицу КПД и в зависимости от тока и в зависимости от температуры. Вычисление потерь остается то же самое как нетепловой вариант.
Симуляция отказов
Можно использовать входной порт физического сигнала F, чтобы симулировать и отказ предоставления DC и отказ конвертера. Этот тип события не может быть симулирован путем простого разъединения предоставления DC, например, путем открытия переключателя, потому что модель среднего значения попытается увеличить ток со стороны предложения до нереалистичных значений как падения напряжения со стороны предложения.
Чтобы осушить порт отказа, F, во вкладке Faults, установил параметр Enable output open-circuit fault на Yes.
Вы управляете поведением в ответ на вход F отказа физического сигнала параметрами на вкладке Faults диалогового окна блока. С установками параметров по умолчанию:
Fault condition является
Output open circuit if F >= Fault thresholdFault threshold является
0.5
Если сигнал соединяется с портом F, то блок работает согласно установкам параметров с вкладкой Faults. Например, если Fault condition является Output open circuit if F >= Fault threshold, затем, когда сигнал в порте F повышается выше значения Fault threshold, конвертер прекращает действовать. Нулевой ток взят из стороны предоставления, и нулевой ток предоставляется стороне загрузки.
Моделирование термических эффектов
Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы осушить тепловой порт, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели, и затем из контекстного меню выбирают Simscape> Block choices> Show thermal port. Это действие отображает тепловой порт H на значке блока и отсоединяет параметры Thermal Port.
Тепло поблочных передач, выработанное от электрических потерь до Controlled Heat Flow Rate Source с блоком Thermal Mass. Электрические свойства блока не изменяются с температурой. Задайте тепловые свойства для этого блока с помощью параметров Thermal mass и Initial temperature.
Предположения
Две электрических сети, соединенные с терминалами со стороны предложения и терминалами отрегулированной стороны, должны каждый иметь свой собственный блок Electrical Reference.
Уравнение со стороны предложения задает ограничение степени на продукт напряжения, vs, и тока, is. Для симуляции решатель должен смочь исключительно определить vs. Чтобы гарантировать, что решение уникально, блок реализует два утверждения:
vs> 0 — Это утверждение гарантирует, что знак v s исключительно задан
is <imax — Это утверждение имеет дело со случаем, когда предоставление напряжения с блоком имеет серийное сопротивление
Когда существует серийное сопротивление, существует два возможных установившихся решения для is, которые удовлетворяют ограничению степени, тому с меньшей величиной, являющейся желаемой. Необходимо установить значение для параметра Maximum expected supply-side current, imax, чтобы быть больше, чем ожидаемый максимальный ток. Это гарантирует, что, когда модель инициализируется, начальный ток не запускается в нежелательном решении.
