Modular Multilevel Converter (Three-Phase)
Трехфазный модульный многоуровневый конвертер с подключенными последовательно подмодулями степени
- Библиотека:
Simscape / Электрический / Semiconductors & Converters / Конвертеры
Описание
Блок Modular Multilevel Converter (Three-Phase) моделирует трехфазный модульный многоуровневый конвертер. Каждая фаза состоит из двух рук, которые реализованы со многими подключенными последовательно подмодулями степени.
Каждый подмодуль состоит из полумоста или полного мостовой преобразователя и конденсатора.
Half-Bridge Topology
Full-Bridge Topology
Это блокируется, позволяет вам выбирать уровень точности модели путем выбора между подробной моделью с переключающимися устройствами или эквивалентной моделью. Можно выбрать из этих устройств переключения:
GTO — Пропустите запираемый тиристор. Для получения информации о характеристике I-V устройства смотрите 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 смотрите IGBT (Ideal, Switching).
MOSFET — Полевой транзистор металлооксидного полупроводника N-канала. Для получения информации о характеристике I-V устройства смотрите MOSFET (Ideal, Switching).
Тиристор — для получения информации о характеристике I-V устройства, смотрите Thyristor (Piecewise Linear).
Усредненный переключатель.
Переменные
Используйте настройки Variables, чтобы задать 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.
Порты
Входной параметр
G — Контрольно-пропускная служба подмодуля
матрица физических сигналов
Порт физического сигнала, сопоставленный с логическим элементом, сигнализирует для всех подмодулей модульного многоуровневого конвертера в виде матрицы.
Если вы устанавливаете параметр Converter topology на Half-bridge, сигнал является вектором из длины 12 * Nsm, где Nsm является Number of power submodules.
Если вы устанавливаете параметр Converter topology на Full-bridge, сигнал является вектором из длины 24 * Nsm.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите Fidelity level на Detailed model - switching devices или Equivalent model - PWM-controlled.
ref — Форма волны ссылки подмодуля
вектор из физических сигналов
Порт физического сигнала, сопоставленный со ссылочными формами волны подмодулей в виде вектора из длины 6.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите Fidelity level на Equivalent model - waveform-controlled.
Вывод
vc — Конденсаторные напряжения
вектор из физических сигналов
Порт физического сигнала, сопоставленный с конденсаторными напряжениями для каждого подмодуля в модульном многоуровневом конвертере, возвращенном как вектор.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите Capacitor voltages на Instrumented.
Сохранение
+ — Положительный терминал
электрический
Электрический порт сохранения сопоставлен с положительным терминалом модульного многоуровневого конвертера.
- — Отрицательный терминал
электрический
Электрический порт сохранения сопоставлен с отрицательным терминалом модульного многоуровневого конвертера.
~ — Трехфазный порт
электрический
Расширяемый трехфазный электрический порт сопоставлен с трехфазным терминалом модульного многоуровневого конвертера.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите Electrical connection на Composite three-phase ports.
a — a - фаза
электрический
Электрический порт сохранения, сопоставленный с a - фаза.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите Electrical connection на Expanded three-phase ports.
b — b - фаза
электрический
Электрический порт сохранения, сопоставленный с b - фаза.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите Electrical connection на Expanded three-phase ports.
c — c - фаза
электрический
Электрический порт сохранения, сопоставленный с c - фаза.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите Electrical connection на Expanded three-phase ports.
Параметры
Основной
Electrical connection — Электрическое соединение
Composite three-phase ports (значение по умолчанию) | Expanded three-phase ports
Иметь ли составной объект или расширил трехфазные порты.
Converter topology — Топология конвертера
Half-bridge (значение по умолчанию) | Full-bridge
Топология модульного многоуровневого конвертера.
Fidelity level — Точность модели
Detailed model - switching devices (значение по умолчанию) | Equivalent model - PWM-controlled | Equivalent model - waveform-controlled
Уровень точности модели.
Capacitor voltages — Конденсаторное инструментирование напряжения
Instrumented (значение по умолчанию) | Uninstrumented
Оснастить ли конденсаторные напряжения.
Number of power submodules — Количество подмодулей
1
Количество подмодулей степени модульного многоуровневого конвертера.
Capacitance — Емкость подмодуля
1e-7
F (значение по умолчанию) | скаляр | вектор
Емкость подмодуля. Если вы вводите вектор, вектор должен иметь длину 6 * Nsm, где Nsm является Number of power submodules.
Capacitor effective series resistance — Конденсаторное эффективное серийное сопротивление
1e-6
Ohm (значение по умолчанию) | скаляр | вектор
Конденсаторное эффективное серийное сопротивление. Если вы вводите вектор, вектор должен иметь длину 6 * Nsm, где Nsm является Number of power submodules.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Fidelity level на Detailed model - switching devices.
Arm inductance — Индуктивность руки
1e-6
H (значение по умолчанию) | скаляр
Индуктивность руки.
Arm inductance series resistance — Серийное сопротивление индуктивности руки
0 Ohm (значение по умолчанию) | скаляр
Серийное сопротивление индуктивности руки.
Capacitor initial voltage — Конденсаторное начальное напряжение
500 V (значение по умолчанию) | скаляр | вектор
Начальное напряжение конденсатора. Если вы вводите вектор, вектор должен иметь длину 6 * Nsm, где Nsm является Number of power submodules.
Переключение устройств
Эта таблица показывает, как активированные параметры в настройках Switching Devices зависят от Switching device, который вы выбираете. Чтобы изучить, как считать таблицу, смотрите Зависимости от Параметра. Чтобы включить эти настройки, установите Fidelity level на Detailed model - switching devices.
Переключение зависимостей от параметра устройств
| Параметры и опции | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Переключение устройства | |||||
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 — Переключите тип
Ideal Semiconductor Switch (значение по умолчанию) | GTO | IGBT | MOSFET | Thyristor | Averaged Switch
Переключение типа устройства для конвертера.
Зависимости
См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.
Forward voltage — Напряжение
0.8 V (значение по умолчанию) | скаляр
Для различных типов устройства переключения Forward voltage:
GTO — Минимальное напряжение потребовало через порты блока анода и катода для градиента устройства, чтобы характеристика I-V была 1/Ron, где Ron является значением On-state resistance
IGBT — Минимальное напряжение потребовало через коллектор и эмиттерные порты блока для градиента диода, чтобы характеристика I-V была 1/Ron, где Ron является значением On-state resistance
Тиристор — Минимальное напряжение, требуемое для устройства включать
Зависимости
См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.
On-state resistance — Сопротивление
0.001 Ohm (значение по умолчанию) | скаляр
Для различных типов устройства переключения On-state resistance:
GTO — Скорость изменения напряжения по сравнению с током выше прямого напряжения
Идеальный полупроводниковый переключатель — сопротивление Анодного катода, когда устройство работает
IGBT — Сопротивление эмиттера коллектора, когда устройство работает
Тиристор — сопротивление Анодного катода, когда устройство работает
Усредненный переключатель — сопротивление Анодного катода, когда устройство работает
Зависимости
См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.
Drain-source on resistance — Сопротивление
0.001 Ohm (значение по умолчанию) | скаляр
Сопротивление между дренажом и источником. Напряжение логического элемента к источнику также влияет на параметр Drain-source on resistance.
Зависимости
См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.
Off-state conductance — Проводимость, когда устройство выключено
1e-5
1/Ohm (значение по умолчанию) | скаляр
Проводимость, когда устройство выключено. Значение должно быть меньше 1/R, где R является значением On-state resistance.
Для различных типов устройства переключения On-state resistance:
GTO — Проводимость анодного катода
Идеальный полупроводниковый переключатель — проводимость Анодного катода
IGBT — Эмиттерная коллектором проводимость
MOSFET — Проводимость источника дренажа
Тиристор — проводимость Анодного катода
Зависимости
См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.
Threshold voltage — Порог напряжения
6 V (значение по умолчанию) | скаляр
Порог напряжения затвора. Устройство включает, когда напряжение затвора выше этого значения. Порог напряжения применяется к различным устройствам в зависимости от переключающегося используемого устройства:
Идеальный полупроводниковый переключатель — Эмиттерное логическим элементом напряжение
IGBT — Напряжение катода логического элемента
MOSFET — Напряжение источника логического элемента
Зависимости
См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.
Gate trigger voltage, Vgt — Порог напряжения активации катода логического элемента
1 V (значение по умолчанию) | скаляр
Порог напряжения катода логического элемента. Устройство включает, когда напряжение катода логического элемента выше этого значения.
Зависимости
См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.
Gate turn-off voltage, Vgt_off — Порог напряжения деактивации катода логического элемента
-1 V (значение по умолчанию) | скаляр
Порог напряжения катода логического элемента. Устройство выключает, когда напряжение катода логического элемента ниже этого значения.
Зависимости
См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.
Holding current — Текущий порог
1 A (значение по умолчанию) | скаляр
Порог тока затвора. Устройство остается, когда ток выше этого значения, даже когда напряжение катода логического элемента падает ниже триггерного напряжения логического элемента.
Зависимости
См. таблицу Switching Devices Parameter Dependencies.
Защитные диоды
Для получения дополнительной информации об этих параметрах смотрите Diode.
Model dynamics — Модель Diode
Diode with no dynamics (значение по умолчанию) | Diode with charge dynamics | None
Диодный тип. Опции:
None— Блок не моделирует диодную динамику.Diode with no dynamics— Выберите эту опцию, чтобы приоритизировать скорость симуляции с помощью блока Diode.Diode with charge dynamics— Выберите эту опцию, чтобы приоритизировать точность модели в терминах динамики заряда реверсного режима с помощью коммутационной диодной модели блока Diode.
Примечание
Если вы устанавливаете Switching device на Averaged Switch в настройках Switching Device, Diode with no dynamics установка автоматически выбрана.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Switching device на GTO, Ideal Semiconductor Switch, IGBT, MOFSET, или Thyristor.
Forward voltage — Передайте напряжение
0.8 V (значение по умолчанию) | скаляр
Минимальное напряжение требуется через + и - блокируйте порты для градиента диода характеристика I-V, чтобы быть 1/Ron, где Ron является значением On resistance.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics на Diode with no dynamics или Diode with charge dynamics.
On resistance — На сопротивлении
0.001 Ohm (значение по умолчанию) | скаляр
Скорость изменения напряжения по сравнению с током выше Forward voltage.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics на Diode with no dynamics или Diode with charge dynamics.
Off conductance — От проводимости
1e-5
1/Ohm (значение по умолчанию) | скаляр
Проводимость обратно-смещенного диода.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics на Diode with no dynamics или Diode with charge dynamics.
Junction capacitance — Емкость перехода
50 nF (значение по умолчанию) | скаляр
Диодная емкость перехода.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics на Diode with charge dynamics.
Peak reverse current, iRM — Пиковый противоположный ток
-235 A (значение по умолчанию) | отрицательный скаляр
Пиковый противоположный ток измеряется внешней схемой тестирования. Это значение должно быть меньше нуля.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics на Diode with charge dynamics.
Initial forward current when measuring iRM — Начальная буква, вперед текущая при измерении iRM
300 A (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина
Начальная буква, вперед текущая при измерении пикового противоположного тока. Это значение должно быть больше нуля.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics на Diode with charge dynamics.
Rate of change of current when measuring iRM — Скорость изменения тока при измерении iRM
-50 A/μs (значение по умолчанию) | отрицательный скаляр
Скорость изменения тока при измерении пикового противоположного тока. Это значение должно быть меньше нуля.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics на Diode with charge dynamics.
Reverse recovery time parameterization — Противоположная опция времени восстановления
Specify stretch factor (значение по умолчанию) | Specify reverse recovery time directly | Specify reverse recovery charge
Определяет, как вы задаете противоположное время восстановления.
Если вы выбираете Specify stretch factor или Specify reverse recovery charge, вы задаете значение что использование блока, чтобы вывести противоположное время восстановления. Для получения дополнительной информации об этих опциях смотрите, Как Блок Вычисляет TM и Tau.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics на Diode with charge dynamics.
Reverse recovery time, trr — Противоположное время восстановления
15 μs (значение по умолчанию) | скаляр
Интервал между временем, когда ток первоначально переходит к нулю (когда диод выключает), и время, когда текущие падения меньше чем к 10% 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 на Diode with charge dynamics и Reverse recovery time parameterization к Specify reverse recovery time directly.
Reverse recovery time stretch factor — Противоположное время восстановления расширяет фактор
3
Значение, что использование блока, чтобы вычислить Reverse recovery time, trr. Это значение должно быть больше 1. Определение фактора фрагмента является более легким способом параметрировать противоположное время восстановления, чем определение противоположного обратного заряда. Чем больше значение фактора фрагмента, тем дольше это берет для противоположного восстановления, текущего, чтобы рассеяться.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics на Diode with charge dynamics и Reverse recovery time parameterization к Specify stretch factor.
Reverse recovery charge, Qrr — Противоположный обратный заряд
1500 s*μA (значение по умолчанию) | скаляр
Значение, что использование блока, чтобы вычислить Reverse recovery time, trr. Используйте этот параметр, если таблица данных для вашего диода задает значение для противоположного обратного заряда вместо значения в течение противоположного времени восстановления.
Противоположный обратный заряд является общим зарядом, который продолжает рассеиваться, когда диод выключает. Значение должно быть меньше где:
iRM является значением, заданным для Peak reverse current, iRM.
a является значением, заданным для Rate of change of current when measuring iRM.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Model dynamics на Diode with charge dynamics и Reverse recovery time parameterization к Specify reverse recovery charge.
Демпферы
Чтобы включить настройки Snubbers, установите Fidelity level на Detailed model - switching devices и Switching device к GTO, Ideal Semiconductor Switch, IGBT, MOFSET, или Thyristor.
Snubber — Демпфер
None (значение по умолчанию) | RC snubber
Демпфер для каждого устройства переключения:
NoneRC snubber
Snubber resistance — Сопротивление демпфера
0.1 Ohm (значение по умолчанию) | скаляр
Сопротивление демпфера.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Snubber на RC snubber.
Snubber capacitance — Емкость демпфера
1e-7
F (значение по умолчанию) | скаляр
Емкость демпфера.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Snubber на RC snubber.
Вопросы совместимости
Обновление портов электрического соединения
Поведение изменяется в R2021b
От R2021b вперед, чтобы переключиться между составным объектом и расширенными портами, устанавливают параметр Electrical connection на любой Composite three-phase ports или Expanded three-phase ports.
В результате этих изменений, в модели, сохраненной в более раннем релизе, рассматривают параметр Electrical connection этого блока.
Ссылки
[1] Саад, Hani, Себастьен Деннетир и Джин Мэхсередджиэн. “При Моделировании MMC в Программе Типа EMT”. 2 016 IEEE 17-й Семинар по Управлению и Моделирующий для Силовой электроники (COMPEL), 1–7. Тронхейм, Норвегия: IEEE, 2016. https://doi.org/10.1109/COMPEL.2016.7556717.
Расширенные возможности
Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.
Смотрите также
Average-Value DC-DC Converter | Bidirectional DC-DC Converter | Buck Converter | Buck-Boost Converter | Converter (Three-Phase) | GTO | IGBT (Ideal, Switching) | MOSFET (Ideal, Switching) | Ideal Semiconductor Switch | PWM Generator | PWM Generator (Three-phase, Two-level) | Three-Level Converter (Three-Phase) | Thyristor (Piecewise Linear) | Повысьте конвертер | (Многоуровневый) генератор PWM | Модульная многоуровневая рука конвертера | Модульный многоуровневый участок конвертера