Boost Converter
Управляемый контроллером повышающий DC-DC регулятор напряжения.
Тип: AcausalElectricPowerSystems.Converters.Boost
Путь в библиотеке:
|
Описание
Блок Boost Converter представляет собой преобразователь, повышающий напряжение постоянного тока под управлением подключенного контроллера и генератора сигнала затвора. Boost-преобразователи также известны как повышающие регуляторы напряжения, поскольку они увеличивают величину напряжения.
Блок Boost Converter позволяет моделировать асинхронный преобразователь с одним коммутационным аппаратом или синхронный преобразователь с двумя коммутационными аппаратами. Возможны следующие типы коммутационных аппаратов:
-
GTO— запираемый тиристор. Информацию о вольт-амперной характеристике (ВАХ) устройства см. в GTO. -
Ideal Semiconductor Switch— идеальный полупроводниковый управляемый переключатель. Информацию о ВАХ устройства см. в Ideal Semiconductor Switch. -
IGBT— идеальный биполярный транзистор с изолированным затвором для схем коммутации. Информацию о ВАХ устройства см. в IGBT (Ideal, Switching). -
MOSFET— идеальный -канальный МОП-транзистор для схем коммутации. Информацию о ВАХ устройства см. в MOSFET (Ideal, Switching). -
Thyristor— тиристор с кусочно-линейной ВАХ. Информацию о ВАХ устройства см. в Thyristor (Piecewise Linear). -
Averaged Switch— усредненный преобразователь. Порт управляющего сигнала G принимает значения в интервале от0до1. Когда значение G равно0или1,Averaged Switchполностью разомкнут или полностью замкнут соответственно. Ключ ведет себя аналогично блоку Ideal Semiconductor Switch с антипараллельным диодом. Когда значение G находится между0до1,Averaged Switchчастично разомкнут. Можно усреднить сигнал с помощью блока широтно-импульсной модуляции (PWM) за определенный период времени. Это позволяет выполнить субдискретизацию модели и использовать сигналы модуляции вместо сигналов ШИМ.
Топология преобразователя
Вы можете смоделировать Boost Converter как асинхронный преобразователь с портом управления затвором скалярного сигнала или с двумя электрическими портами управления или как синхронный преобразователь с одним электрическим портом управления. Чтобы выбрать топологию преобразователя, установите для параметра Modeling option значение:
-
Nonsynchronous converter— асинхронный преобразователь с дополнительными скалярными или электрическими портами управления затвором; -
Synchronous converter— синхронный преобразователь с мультиплексированными сигналами затвора.
Модели асинхронных повышающих преобразователей содержат индуктор, силовой электронный ключ, диод и выходной конденсатор.
Модель синхронного повышающего преобразователя содержит индуктор, два силовых электронных ключа и выходной конденсатор.
В каждом случае конденсатор сглаживает выходное напряжение.
Защита
В модель синхронного преобразователя вы можете включить интегральные защитные диоды. Интегральные диоды защищают полупроводниковое устройство, обеспечивая проводящий путь для обратного тока. Индуктивная нагрузка может создать высокий всплеск обратного напряжения, когда полупроводниковое устройство внезапно отключает подачу напряжения на нагрузку.
Чтобы включить и настроить внутренние защитные диоды, используйте параметры Diode.
В данной таблице показано, как установить параметр Model dynamics в зависимости от ваших целей.
Цели |
Значение для выбора |
Встроенный защитный диод |
|
Не включайте защиту |
|
Отсутствует |
|
Включите защиту |
Приоритет отдавайте скорости моделирования |
|
Блок Diode |
Приоритетом точности модели является точное указание динамики заряда в обратном режиме |
|
Динамическая модель блока Diode |
|
Вы также можете включить схему снаббера для каждого переключающего устройства. Цепи снаббера содержат последовательно соединенные резистор и конденсатор. Они защищают коммутационные устройства от высокого напряжения, которое создают индуктивные нагрузки, когда устройство отключает подачу напряжения на нагрузку. Кроме того, цепи снаббера предотвращают чрезмерную скорость изменения тока при включении коммутационного устройства.
Чтобы включить и настроить схему снаббера для каждого коммутационного устройства, используйте параметры Snubbers.
Подключение сигналов к порту управления затвором
-
Модель асинхронного преобразователя (
Nonsynchronous converter) с опцией направленного порта управления (Signal control port):-
Создайте направленный сигнал управления, например из базовых математических блоков, и подключите его к порту G.
-
-
Модель асинхронного преобразователя (
Nonsynchronous converter) с опцией электрического порта управления (Electrical control port):-
Подключите положительный сигнал постоянного напряжения к порту G+;
-
Подключите отрицательный сигнал постоянного напряжения к порту G-.
-
-
Модель синхронного преобразователя (
Synchronous converter):-
Мультиплексируйте преобразованные сигналы управления затвором в один вектор с помощью двухимпульсного затворного мультиплексора (см. Two-Pulse Gate Multiplexer);
-
Подключите векторный сигнал к порту G.
-
Кусочно-постоянная аппроксимация в усредненном коммутаторе
Если установить для параметра Switching device значение Averaged Switch и использовать для создания модели решатель разбиения, блок Boost Converter создает нелинейные разбиения, поскольку уравнения усредненного режима включают режимы , которые являются функциями входного сигнала G. Для активации кусочно-постоянной аппроксимации установите для параметра Integer for piecewise constant approximation of gate input (0 for disabled) значение большее, чем 0. Тогда этот блок будет рассматривать режим как кусочно-постоянное целое число с фиксированным диапазоном. Это превращает ранее нелинейные разбиения в линейные, изменяющиеся во времени.
Целочисленное значение в диапазоне [0, K], где — значение параметра Integer for piecewise constant approximation of gate input (0 for disabled), теперь ассоциируется с каждым режимом реального значения в диапазоне [0, 1]. Блок вычисляет режим кусочно-постоянной аппроксимации путем деления исходного режима на , чтобы нормализовать его обратно к диапазону [0, 1]:
Порты
Ненаправленные
#
2+
—
положительная выходная клемма
скаляр
Details
Электрический порт, связанный с положительной клеммой 2 напряжения постоянного тока.
| Имя для программного использования |
|
#
2–
—
отрицательная выходная клемма
скаляр
Details
Электрический порт, связанный с отрицательной клеммой 2 напряжения постоянного тока.
| Имя для программного использования |
|
#
1+
—
положительная входная клемма
скаляр
Details
Электрический порт, связанный с положительной клеммой 1 напряжения постоянного тока.
| Имя для программного использования |
|
#
1–
—
отрицательная входная клемма
скаляр
Details
Электрический порт, связанный с отрицательной клеммой 1 напряжения постоянного тока.
| Имя для программного использования |
|
#
G+
—
положительная клемма коммутационного устройства
электричество
Details
Электрический порт, связанный с положительной клеммой затвора коммутационного устройства.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите для параметра Modeling option значение Nonsynchronous converter и для параметра Gate-control port значение Electrical control port.
| Имя для программного использования |
|
#
G–
—
отрицательная клемма коммутационного устройства
электричество
Details
Электрический порт, связанный с отрицательной клеммой затвора коммутационного устройства.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите для параметра Modeling option значение Nonsynchronous converter и для параметра Gate-control port значение Electrical control port.
| Имя для программного использования |
|
#
G
—
контакт затвора
электричество
Details
Электрический порт, связанный с контактом затвора переключателя.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите для параметра Modeling option значение Synchronous converter.
| Имя для программного использования |
|
Вход
#
G
—
контакт затвора
скаляр
Details
Порт управляющего сигнала, связанный с затвором переключателя.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите для параметра Modeling option значение Gate-control port и для параметра Gate-control port значение Signal control port.
| Типы данных |
|
| Поддержка комплексных чисел |
Нет |
Параметры
Основные
#
Modeling option —
моделирование асинхронного или синхронного преобразователя
Nonsynchronous converter | Synchronous converter
Details
Выбор модели асинхронного или синхронного преобразователя.
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Нет |
Тип переключателя
#
Gate-control port —
определяет порт управления: скалярный или электрический
Signal | Electrical
Details
Скалярный или электрический порт управления затвором переключателя.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите для параметра Modeling option значение Nonsynchronous converter.
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Нет |
#
Switching device —
тип переключателя
GTO | Ideal Semiconductor Switch | IGBT | MOSFET | Thyristor | Averaged Switch
Details
Тип коммутационного устройства для преобразователя. Для синхронной модели переключатели идентичны.
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Нет |
#
Forward voltage —
напряжение прямого тока коммутатора
V | uV | mV | kV | MV
Details
Для различных типов коммутационных устройств параметр Forward voltage рассчитывается следующим образом:
-
Для
GTO— минимальное напряжение, необходимое на портах анодного и катодного блоков, чтобы наклон вольт-амперной характеристики (ВАХ) устройства составлял , где — значение параметра On-state resistance; -
Для
IGBT— минимальное напряжение, необходимое на портах коллектора и эмиттера, чтобы наклон ВАХ диода составлял , где — значение параметра On-state resistance; -
Для
Thyristor— минимальное напряжение, необходимое для включения устройства.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Switching device значение GTO, IGBT или Thyristor .
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
On-state resistance —
сопротивление коммутатора во включенном состоянии
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Details
Сопротивление между анодом и катодом во включенном состоянии.
Для различных типов коммутационных устройств параметр On-state resistance рассчитывается следующим образом:
-
Для
GTO— скорость изменения напряжения по отношению к току выше прямого напряжения; -
Для
Ideal Semiconductor Switch— сопротивление анода-катода, когда устройство включено; -
Для
IGBT— сопротивление коллектор-эмиттер, когда устройство включено; -
Для
Thyristor— сопротивление анода-катода, когда устройство включено; -
Для
Averaged Switch— сопротивление анода-катода, когда устройство включено.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Drain-source on resistance —
сопротивление MOSFET открытого канала
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Details
Сопротивление между стоком и истоком, которое также зависит от напряжения между затвором и истоком.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Switching device значение MOSFET.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Off-state conductance —
проводимость коммутатора в выключенном состоянии
S | nS | uS | mS | 1/Ohm
Details
Проводимость анод-катод в выключенном состоянии. Значение должно быть меньше , где — значение параметра On-state resistance. Для различных типов коммутационных устройств сопротивление в состоянии покоя рассчитывается следующим образом:
-
Для
GTO— проводимость анод-катод; -
Для
Ideal Semiconductor Switch— проводимость анод-катод; -
Для
IGBT— проводимость коллектор-эмиттер; -
Для
MOSFET— проводимость сток-исток; -
Для
Thyristor— проводимость анод-катод.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Switching device значение GTO, Ideal Semiconductor Switch, IGBT, MOSFET или Thyristor.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Threshold voltage —
пороговое напряжение коммутатора
V | uV | mV | kV | MV
Details
Пороговое напряжение для цепи затвор-катод. Переключатель включается, когда напряжение цепи затвор-катод превышает это значение. Для различных типов коммутационных устройств параметр Threshold voltage рассчитывается следующим образом:
-
Для
Ideal Semiconductor Switch— напряжение затвор-катод; -
Для
IGBT— напряжение затвор-эмиттер; -
Для
MOSFET— напряжение затвор-исток.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Switching device значение Ideal Semiconductor Switch, IGBT или MOSFET.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Gate trigger voltage —
пороговое напряжение коммутатора
V | uV | mV | kV | MV
Details
Пороговое напряжение для цепи затвор-катод. Устройство включается, когда напряжение цепи затвор-катод превышает это значение.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Switching device значение GTO или Thyristor.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Gate turn-off voltage —
пороговое напряжение коммутатора
V | uV | mV | kV | MV
Details
Пороговое напряжение для цепи затвор-катод. Устройство выключается, когда напряжение цепи затвор-катод опускается ниже этого значения.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Switching device значение GTO или Thyristor.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Holding current —
пороговый ток коммутатора
A | pA | nA | uA | mA | kA | MA
Details
Пороговый ток затвора. Устройство остается включенным, когда ток превышает это значение, даже когда напряжение между затвором и катодом падает ниже напряжения срабатывания затвора.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Switching device значение GTO или Thyristor.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
# Integer for piecewise constant approximation of gate input (0 for disabled) — кусочно-постоянная аппроксимация
Details
Целое число, используемое для выполнения кусочно-постоянной аппроксимации входных данных затвора.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Switching device значение Averaged Switch.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
Диод
#
Model dynamics —
внутренний защитный диод (супрессор) для синхронной топологии
None | Diode with no dynamics | Diode with charge dynamics
Details
Укажите, включает ли блок защитный диод (супрессор).
Возможны следующие варианты:
-
None— не использовать диод; -
Diode with no dynamics— выберите эту опцию для приоритета скорости моделирования с помощью блока Diode. Эта опция используется по умолчанию для асинхронного преобразователя; -
Diode with charge dynamics— выберите эту опцию, чтобы повысить точность модели с точки зрения динамики заряда в обратном режиме, используя модель коммутирующего диода блока Diode.
Если для параметра Switching device в настройках выбрано значение Averaged Switch, этот параметр не отображается, и для параметра Model dynamics автоматически устанавливается значение Diode with no dynamics.
|
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Modeling option значение Synchronous converter.
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Нет |
#
Model dynamics —
внутренний защитный диод (супрессор) для асинхронной топологии
Diode with no dynamics | Diode with charge dynamics
Details
Тип диода.
Возможны следующие варианты:
-
Diode with no dynamics— выберите эту опцию для приоритета скорости моделирования с помощью блока Diode. Эта опция используется по умолчанию для асинхронного преобразователя; -
Diode with charge dynamics— выберите эту опцию, чтобы повысить точность модели с точки зрения динамики заряда в обратном режиме, используя модель коммутирующего диода блока Diode.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Modeling option значение Nonsynchronous converter.
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Нет |
#
Forward voltage —
напряжение прямого тока диода
V | uV | mV | kV | MV
Details
Минимальное напряжение, необходимое + и − портам блока для того, чтобы градиент вольт-амперной характеристики диода был равен , где — значение сопротивления на включенном переключателе.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Model dynamics значение Diode with no dynamics или Diode with charge dynamics.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
On resistance —
сопротивление диода при прямом включении
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Details
Сопротивление диода в открытом состоянии.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Model dynamics значение Diode with no dynamics или Diode with charge dynamics.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Off conductance —
проводимость диода в закрытом состоянии
S | nS | uS | mS | 1/Ohm
Details
Проводимость диода при обратном включении.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Model dynamics значение Diode with no dynamics или Diode with charge dynamics.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Junction capacitance —
емкость перехода диода
F | pF | nF | uF | mF
Details
Величина емкости, свойственной переходу из обедненной зоны, действующей как диэлектрик и разделяющей соединения анода и катода.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Model dynamics значение Diode with charge dynamics.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Peak reverse current, iRM —
пиковый обратный ток диода
A | pA | nA | uA | mA | kA | MA
Details
Пиковый обратный ток, измеренный внешней тестовой схемой. Это значение должно быть меньше нуля.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Model dynamics значение Diode with charge dynamics.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Initial forward current when measuring iRM —
начальный прямой ток диода при измерении iRM
A | pA | nA | uA | mA | kA | MA
Details
Начальный прямой ток (в начальный момент времени включения) при измерении пикового обратного тока. Это значение должно быть больше нуля.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Model dynamics значение Diode with charge dynamics.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Rate of change of current when measuring iRM —
скорость изменения тока диода при измерении iRM
A/s | A/us
Details
Скорость изменения тока при измерении пикового обратного тока. Это значение должно быть меньше нуля.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Model dynamics значение Diode with charge dynamics.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Reverse recovery time parameterization —
метод определения времени обратного восстановления диода
Specify stretch factor | Specify reverse recovery time directly | Specify reverse recovery charge
Details
Определяет способ задания времени обратного восстановления в блоке.
При выборе опции Specify stretch factor или Specify reverse recovery charge указывается значение, которое используется блоком для вычисления времени обратного восстановления.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Model dynamics значение Diode with charge dynamics.
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Нет |
# Reverse recovery time stretch factor — коэффициент растяжения времени обратного восстановления диода
Details
Значение, которое блок использует для расчета Reverse recovery time, trr. Это значение должно быть больше 1. Указание коэффициента растяжения является более простым способом параметризации времени обратного восстановления, чем указание заряда обратного восстановления. Чем больше значение коэффициента растяжения, тем больше времени требуется для рассеивания тока обратного восстановления.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Model dynamics значение Diode with charge dynamics, а для параметра Reverse recovery time parameterization значение Specify stretch factor.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Reverse recovery time, trr —
время обратного восстановления диода
s | ns | us | ms | min | hr | d
Details
Количество времени, необходимое диоду, чтобы выключиться, когда напряжение на нем меняет полярность с прямого смещения на обратное.
Интервал между моментом первоначального перехода тока через ноль (когда диод выключается) и моментом падения тока до уровня менее 10% от пикового тока. Значение параметра Reverse recovery time, trr должно быть больше значения параметра Peak reverse current, iRM, деленного на значение параметра Rate of change of current when measuring iRM.
Интервал между моментом, когда ток первоначально становится равным нулю (когда диод выключается), и моментом, когда ток падает до менее чем 10% от пикового обратного тока.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Model dynamics значение Diode with charge dynamics, а для параметра Reverse recovery time parameterization значение Specify reverse recovery time directly.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Reverse recovery charge, Qrr —
заряд обратного восстановления диода
C | nC | uC | mC | nA*s | uA*s | mA*s | A*s | mA*hr | A*hr | kA*hr | MA*hr
Details
Значение, которое блок использует для расчета Reverse recovery time, trr. Используйте этот параметр, если в параметрах блока в качестве вида определения времени обратного восстановления указано значение заряда обратного восстановления вместо значения времени обратного восстановления.
Заряд обратного восстановления — это суммарный заряд, который продолжает рассеиваться после выключения диода. Значение должно быть меньше, чем , где
-
— значение, указанное для параметра Peak reverse current, iRM;
-
— значение, указанное для параметра Rate of change of current when measuring iRM.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
LC параметры
#
Inductance —
внутренняя индуктивность
H | nH | uH | mH
Details
Индуктивность.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Inductance series resistance —
последовательное сопротивление индуктора
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Details
Последовательное сопротивление индуктора.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Capacitance —
внутренняя емкость
F | pF | nF | uF | mF
Details
Емкость.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Capacitor effective series resistance —
сопротивление конденсатора
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Details
Последовательное сопротивление конденсатора.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
Снаббер
#
Snubber —
активация демпфера
None | RC snubber
Details
Добавление демпфера к коммутационному устройству.
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Нет |
#
Snubber capacitance —
емкость демпфера
F | pF | nF | uF | mF
Details
Емкость демпфера коммутационного устройства.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Snubber значение RC snubber.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Snubber resistance —
сопротивление демпфера
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Details
Сопротивление демпфера коммутационного устройства.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Snubber значение RC snubber.
| Единицы измерения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |