Идеальный биполярный транзистор с изолированным затвором для переключения приложений
Simscape / Электрический / Semiconductors & Converters
Блок IGBT (Ideal, Switching) моделирует идеальный биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) для переключения приложений. Переключающаяся характеристика IGBT такова, что, если эмиттерное логическим элементом напряжение превышает заданное пороговое напряжение, Vth, IGBT находится в на состоянии. В противном случае устройство находится в от состояния. Этот рисунок показывает типичный i-v characteristic:
Чтобы задать характеристику I-V IGBT, установите параметр On-state behaviour and switching losses на любой Specify constant values или Tabulate with temperature and current. Tabulate with temperature and current опция доступна, только если вы осушаете тепловой порт блока.
В на состоянии, эмиттерный коллектором путь ведет себя как линейный диод с прямым падением напряжения, Vf, и на сопротивлении, Ron. Однако, если вы осушаете тепловой порт блока и параметрируете сведенные в таблицу данные использования устройства I-V, сведенное в таблицу сопротивление является функцией температуры и текущий.
В от состояния, эмиттерный коллектором путь ведет себя как линейный резистор с низким значением проводимости несостояния, Goff.
Уравнения Simscape™ определения для блока:
if (v>Vf)&&(G>Vth)
i == (v - Vf*(1-Ron*Goff))/Ron;
else
i == v*Goff;
end где:
v является эмиттерным коллектором напряжением.
Vf является прямым напряжением.
G является эмиттерным логическим элементом напряжением.
Vth является пороговым напряжением.
i является эмиттерным коллектором током.
Ron является сопротивлением на состоянии.
Goff является проводимостью несостояния.
Используя параметры Integral Diode, можно включать интегральный диод эмиттерного коллектора. Интегральный диод защищает полупроводниковое устройство путем обеспечения пути к проводимости для противоположного тока. Индуктивная нагрузка может произвести высокий скачок противоположного напряжения, когда полупроводниковое устройство внезапно выключает предоставление напряжения к загрузке.
Установите параметр Integral protection diode на основе своей цели.
| Цель | Значение, чтобы выбрать | Блокируйте поведение |
|---|---|---|
| Приоритизируйте скорость симуляции. | Protection diode with no dynamics | Блок включает интегральную копию блока Diode. Чтобы параметрировать внутренний блок Diode, используйте параметры Protection. |
| Точно задайте динамику заряда реверсного режима. | Protection diode with charge dynamics | Блок включает интегральную копию динамической модели блока Diode. Чтобы параметрировать внутренний блок Diode, используйте параметры Protection. |
Блок обеспечивает четыре варианта моделирования. Чтобы выбрать желаемый вариант, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели. Из контекстного меню выберите Simscape> Block choices, и затем один из этих вариантов:
PS Control Port — Содержит порт физического сигнала, который сопоставлен с выводом затвора. Этим вариантом является значение по умолчанию.
Electrical Control Port — Содержит электрический порт сохранения, который сопоставлен с выводом затвора.
PS Control Port | Thermal Port — Содержит тепловой порт и порт физического сигнала, который сопоставлен с выводом затвора.
Electrical Control Port | Thermal Port — Содержит тепловой порт и электрический порт сохранения, который сопоставлен с выводом затвора.
Варианты этого блока без теплового порта не симулируют выделение тепла в устройстве.
Варианты с тепловым портом позволяют вам моделировать тепло, которое вырабатывают переключающиеся события и потери проводимости. Тепловой порт скрыт по умолчанию. Чтобы включить тепловой порт, выберите тепловой вариант блока.
Рисунок показывает идеализированное представление выходного напряжения, Vout и текущего выхода, Iout, полупроводникового устройства. Показанный интервал включает целый nth переключение цикла, во время которого блок выключает и затем на.
Переключающиеся потери являются одним из основных источников тепловой потери в полупроводниках. Во время каждого релейного перехода переключения IGBT parasitics хранят и затем рассеивают энергию.
Переключающиеся потери зависят от напряжения несостояния и тока на состоянии. Когда переключающееся устройство включено, потери мощности зависят от начального напряжения несостояния через устройство и финал, на состоянии текущий, если устройство находится полностью в на состоянии. Точно так же, когда переключающееся устройство выключено, потери мощности зависят от начальной буквы, на состоянии текущей через устройство и итоговое напряжение несостояния, если устройство находится полностью в от состояния.
В этом блоке переключающиеся потери применяются путем усиления температуры перехода со значением, равным переключающейся потере, разделенной на общее количество тепла на перекрестке. Switch-on loss, Eon(Tj,Ice) и значения параметров Switch-on loss, Eoff(Tj,Ice) устанавливают размеры переключающихся потерь, и они или фиксируются или зависят от температуры перехода и текущего источника дренажа. В обоих случаях потери масштабируются напряжением несостояния до последнего поворота устройства - на событии.
Примечание
Как итоговый ток после того, как переключающееся событие не известно во время симуляции, блок записывает ток на состоянии в точке, что устройством управляют прочь. Точно так же блок записывает напряжение несостояния в точке, что на устройстве управляют. Поэтому simlog не сообщает о переключающихся потерях для тепловой сети до одного цикла переключения позже.
Для всех идеальных устройств переключения о переключающихся потерях сообщают в simlog как lastTurnOffLoss и lastTurnOnLoss и зарегистрированный как импульс с амплитудой равняются энергетической потере. Если вы используете скрипт, чтобы суммировать общие суммы убытков за заданный период симуляции, необходимо суммировать импульсные значения в каждом импульсе возрастающее ребро. В качестве альтернативы можно использовать ee_getPowerLossSummary и ee_getPowerLossTimeSeries функции, чтобы извлечь проводимость и переключающиеся потери от записанных данных.
Настройки Variables позволяют вам задавать приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках.
Чтобы включить настройки Variables для этого блока, установите вариант на PS Control Port | Thermal Port или Electrical Control Port | Thermal Port.
Рисунок показывает имена порта блока.
Diode | GTO | Ideal Semiconductor Switch | MOSFET (Ideal, Switching) | Thyristor (Piecewise Linear)
