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升压转换器

控制器控制的升压型 DC-DC 电压调节器。

类型: AcausalElectricPowerSystems.Converters.Boost

boost converter

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Electrical/Semiconductors & Converters/Converters/Boost Converter

说明

升压转换器*装置是一种转换器，可在连接的控制器和栅极信号发生器的控制下提高直流电压。升压转换器也称为升压稳压器，因为它们能提高电压幅度。

通过*升压转换器*模块，您可以为带有一个开关器件的非同步转换器或带有两个开关器件的同步转换器建模。

开关设备类型选项：

  • 理想半导体开关 当 G 在 "0 "和 "1 "之间时，平均开关处于半开状态。您可以对一定周期内的脉宽调制（PWM）信号进行平均。然后可以对模型进行降采样，并使用调制波形代替 PWM 信号。

逆变器拓扑结构

您可以将*升压转换器*建模为带有一个物理信号门控制端口或两个电气控制端口的非同步转换器，或带有一个电气控制端口的同步转换器。要选择转换器拓扑结构，请将*建模选项*设为

  • 非同步转换器"--带有额外物理或电气栅极控制端口的非同步转换器。

  • 同步转换器"- 具有多路栅极信号的同步转换器。

非同步升压转换器模型包含一个电感器、一个功率电子键、一个二极管和一个输出电容器。 boost converter asynch

同步升压转换器模型包含一个电感器、两个电力电子开关和一个输出电容器。

boost converter synch

在每种情况下，电容器都能平滑输出电压。

保护

您可以在同步转换器模型中加入集成保护二极管。集成二极管通过为反向电流提供导电路径来保护半导体器件。当半导体器件突然切断对负载的电压供应时，电感负载会产生很高的反向电压尖峰。

要启用和配置内部保护二极管，请使用 Diode 参数。

本表说明了如何根据用途设置*模型动态*参数。

用途

选择值

内置保护二极管 不启用保护

不启用保护

不可用

不可用

启用保护

优先考虑建模速度

"无动态的二极管 "

阻止 Diod

通过准确指定反向模式下的电荷动态来优先考虑建模精度

带电荷动态的二极管

块 Diod 的动态模型

您还可以为每个开关器件加入缓冲电路。缓冲电路包含一个串联的电阻和一个电容。当开关设备断开对负载的电压供应时，这些电路可保护开关设备免受电感负载产生的高电压影响。此外，缓冲电路还能防止开关设备接通时电流变化过快。

要启用和配置每个开关设备的缓冲电路，请使用 Snubbers 参数。

将信号连接至栅极控制端口

  1. 非同步转换器型号（"Nonsychronous converter"），可选择方向控制端口（"Signal control port"）：

    • 创建一个方向控制信号，例如通过基本数学模块，并将其连接到 G 端口。

  2. 带有 "电气控制端口 "选项的非同步转换器模型（"Nonsychronous converter"）：

    • 将正直流电压信号连接到 G+ 端口。

    • 将负直流电压信号连接至 G- 端口。

  3. 同步转换器模型（"同步转换器"）：

    • 使用双脉冲栅极多路复用器将转换后的栅极控制信号多路复用为单一矢量（见双脉冲栅极多路复用器 ）。

    • 将矢量信号连接到 G 端口。

端口

输入

G - 栅极触点（引脚）
标量

与开关闸门相关的控制信号端口。

依赖关系

要启用此端口，请将*建模选项*设为 "闸门控制端口"，并将*闸门控制端口*设为 "信号"。

数据类型: Float64

非定向

G - 闸门触点
电

与开关闸门触点相关的电气端口。

依赖关系

要启用此端口，请将*建模选项*设为 "同步转换器"。

数据类型: Float64

G+ 是开关设备的正极
尺度

与开关设备栅极正极相连的电气端口。

依赖关系

要启用此端口，请将*建模选项*设为 "非同步转换器"，并将*栅极控制端口*设为 "电气"。

数据类型: Float64

G- 是开关设备的负极
尺度

与开关设备栅极负极相连的电气端口。

依赖关系

要启用此端口，请将*建模选项*设为 "非同步转换器"，并将*栅极控制端口*设为 "电气"。

数据类型: Float64

1+ - 直流正电压 1
尺度

与直流正电压端子 1 有关的电气端口。

数据类型: Float64

1- - 负直流电压 1
尺度

与直流负电压端子 1 相关联的电气端口。

数据类型: Float64

2+ - 直流正电压 2
尺度

与直流正电压端子 2 有关的电气端口。

数据类型: Float64

2- - 负直流电压端子 2
尺度

与直流负电压端子 2 相关联的电气端口。

数据类型: Float64

参数

主要参数

建模选项 - 非同步或同步转换器建模
非同步转换器（默认） | 同步转换器

选择对非同步或同步变流器建模。

开关设备

本表显示开关设备参数的可见性如何取决于 Switching device 参数的值。

开关设备参数相关性
*开关设备 参数和设置

理想半导体开关"

通态电阻

通态电阻

关态电导
栅极控制端口 - 定义控制端口是标量还是电气。
标量（默认）` | 电气` | 信号

开关门控制的标量或电气控制端口。

依赖关系

要启用该端口，请将*建模选项*设为 "非同步转换器"。

开关设备 - 开关类型
理想半导体开关（默认）"。

逆变器的开关设备类型。对于同步模式，开关完全相同。

状态电阻 - 状态电阻
0.001 欧姆（默认值） | `标量

阳极和阴极之间的通态电阻。

对于不同类型的开关器件，假设导通状态下的电阻等于：

  • 对于 GTO，正向电压以上电压与电流的变化率。

  • 对于理想半导体开关，器件接通时的阳极-阴极电阻。

  • 对于 IGBT，设备接通时的集电极-发射极电阻。

  • 对于晶闸管，器件接通时的阳极-阴极电阻。

  • 对于平均开关，设备接通时的阳极-阴极电阻。

关态电导 - 关态电导

关断状态下阳极到阴极的电导。

设备关闭时的电导率。该值必须小于 1/R，其中 R 为待机电阻值。

对于不同类型的开关器件，假定待机电阻等于：

  • 对于 GTO，阳极到阴极的电导率。

  • 对于理想半导体开关，阳极-阴极电导率。

  • 对于 IGBT，集电极-发射极电导率。

  • 对于 MOSFET，漏极至源极电导率。

  • 晶闸管 - 阳极-阴极电导率。

阈值电压，Vth - 阈值电压
6 V（默认值） | `标量

栅极-阴极电路的阈值电压。当栅极-阴极电路电压超过该值时，开关打开。

对于不同类型的开关器件，阈值电压为：

  • 对于理想半导体开关，栅极-阴极电压。

  • 对于 IGBT，栅极-发射极电压。

  • 对于 MOSFET，栅极-源极电压。

二极管

这些表格显示了*二极管*参数的可见性如何取决于您对*建模选项*、*模型动力学*和*反向恢复时间参数化*参数的配置。

二极管*参数的相关性
*参数和设置

*建模选项

信号控制端口 "或 "电气控制端口

*模型动力学

不带动力学的二极管`3+

带电荷动力学的二极管

正向电压3+

正向电压

导通电阻3+

导通电阻

关电导3+

关电导

结电容

峰值反向电流，iRM

测量 iRM 时的初始正向电流

测量 iRM 时的电流变化率

*反向恢复时间参数化

指定拉伸系数

直接指定反向恢复时间

`指定反向恢复电荷

反向恢复时间拉伸系数

反向恢复时间，trr

反向恢复电荷，Qrr

*建模选项

同步转换器

*`模型动力学

无

`无动力学二极管`3+

`有电荷动力学二极管

正向电压3+

正向电压

导通电阻3+

导通电阻

关电导3+

关电导

结电容

峰值反向电流，iRM

测量 iRM 时的初始正向电流

*反向恢复时间参数化

指定拉伸系数`

直接指定反向恢复时间

`指定反向恢复电荷

反向恢复时间拉伸系数

反向恢复时间，trr

反向恢复电荷，Qrr
动态模型 - 二极管模型
无动力学二极管（默认）` | 有电荷动力学二极管` | `None

二极管类型。

有以下选项

  • 无"- 该选项不适用于非同步逆变器。

  • 无动力学二极管"--选择该选项可优先使用二极管*块提高仿真速度。该选项默认用于非同步逆变器。

  • 带电荷动力学的二极管"- 选择该选项可提高反向模式下电荷动力学模型的精度，使用 Diode 模块的开关二极管模型。

如果在设置中为*开关设备*选择了 "平均开关"，则不会显示此选项，*模型动态*参数会自动设置为 "无动态二极管"。
正向电压 - 正向电压
0.8 V（默认值） | `标量

为使器件的 I-V 特性梯度等于 ，阳极和阴极单元所需的最小电压，其中 为 * On resistance* 参数值。

*导通电阻
0.001欧姆（默认值） | `标量

电压相对于电流的变化率高于*前向电压*参数设置的电压。

关断电导 - 关断电导
1e-5 1/欧姆（默认值） | `标量'。

二极管的反向偏置电导。

结电容 - 结电容
50e-9 F（默认值） | `标量

耗尽结中固有的电容量，作为电介质将阳极和阴极结分隔开来。

峰值反向电流，iRM - 测量 iRM 时的峰值反向电流
-235 A（默认值） | 负标量

由外部测试电路测量的峰值反向电流。

测量时的初始正向电流，iRM - 测量时的初始正向电流 iRM
300 A（默认值） | 正标量

测量峰值反向电流时的初始正向电流（初始接通时间）。该值必须大于零。

测量时的电流变化率，iRM - 测量 iRM 时的电流变化率
50 A/µs （默认值） | "负标量

测量峰值反向电流时的电流变化率。该值必须小于零。

反向恢复时间参数化 - 反向恢复时间定义类型
指定拉伸系数（默认）` | 直接指定反向恢复时间` | 指定反向恢复电荷` | 指定反向恢复时间

指定在区块中指定反向恢复时间的方法。默认值为 "指定拉伸因数"。

反向恢复时间拉伸因子 - 反向恢复时间拉伸因子
3（默认值）` | 大于 1 的标量

区块用于计算 反向恢复时间的值，trr 该值必须大于 1。与指定反向恢复电荷相比，指定拉伸因数是一种更简单的反向恢复时间参数化方法。拉伸因数的值越大，反向恢复电流耗散所需的时间就越长。

反向恢复时间，trr 为反向恢复时间
15 µs（默认）` | `标量'。

当二极管上的电压从正向偏置转换为反向偏置时，二极管关闭所需的时间。

从电流最初过零（二极管关断）到电流降至峰值电流的 10%以下之间的时间间隔。反向恢复时间 trr* 的值必须大于峰值反向电流 iRM* 除以测量时电流变化率 iRM* 的值。

从电流最初变为零（二极管关断时）到电流降至峰值反向电流 10%以下的时间间隔。

反向恢复电荷，Qrr - 反向恢复电荷
1500 µCal（默认值） | `scalar'.

区块用于计算 反向恢复时间的值，trrr。 如果区块参数指定反向恢复电荷值而不是反向恢复时间值作为反向恢复时间定义类型，则使用此参数。

反向恢复电荷是二极管关断后继续耗散的总电荷。该值必须小于 ，其中 * - 峰值反向电流参数 iRM.* 的指定值。 * - 是参数 *测量 iRM 时的电流变化率 * 的指定值。

LC 参数

电感 - 电感
1e-6H（默认）"｜"正标量"。

电感。

电感串联电阻 - 电感串联电阻
0欧姆（默认）"｜"零或正标量"。

电感器串联电阻。

电容 - 电容器。
1e-7 F（默认值） | 正标量
电容器有效串联电阻 - 电容器电阻
1e-6欧姆（默认值） | `零或正标量

电容器的串联电阻。

缓冲器

下表列出了*缓冲器*参数的相关性。

*Snubbers*参数的依赖关系

*缓冲器*参数依赖关系

*缓冲器

None

RC Snubber

缓冲器电阻

缓冲器电容
Snubber 是缓冲器模型。
无（默认）` | RC Snubber 阻值

缓冲器开关设备的型号。

缓冲器电阻 - 缓冲器电阻
0.1（默认值） | `欧姆 | `标量

缓冲电阻。

缓冲器电容 - 缓冲器电容
1e-7（默认值） | F | `标量

缓冲电容。