ШИМ генератор (трехуровневый)

Генерация импульсов для трехуровневого преобразователя с ШИМ-управлением.

Тип: SubSystem

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Electrical/Control/Pulse Width Modulation/PWM Generator (3-Level)

Описание

Блок ШИМ генератор (трехуровневый) формирует импульсы для преобразователя с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), используя трехуровневую топологию. Блок может управлять коммутационными устройствами (FET, GTO или IGBT) трех различных типов преобразователей: однофазным полумостовым (1 плечо), однофазным полномостовым (2 плеча) или трехфазным мостовым (3 плеча).

Опорный сигнал (V_ref), также называемый модулирующим сигналом, естественным образом дискретизируется и соотносится с двумя симметричными треугольными несущими со сдвигом уровня.

На рисунке показано, как формируются импульсы для однофазного полумостового трехуровневого преобразователя.

pwm generator 3 level 1

Плечо преобразователя может находиться в трех состояниях: +1, 0 или −1. Когда опорный сигнал больше положительной несущей, состояние плеча равно +1. Когда опорный сигнал меньше отрицательной несущей, состояние плеча равно −1. В остальных случаях состояние равно 0. В зависимости от текущего состояния плеча блок генерирует соответствующие импульсы.

Состояние Q1 Q2 Q3 Q4

Состояние	Q1	Q2	Q3	Q4
`1`	`1`	`1`	`0`	`0`
`0`	`0`	`1`	`1`	`0`
`−1`	`0`	`0`	`1`	`1`

1

0

1

0

−1

0

1

Для генерации четырех импульсов одного плеча требуется один опорный сигнал. Для однофазного полномостового преобразователя для генерации четырех импульсов второго плеча требуется второй опорный сигнал. Этот сигнал формируется внутри блока путем сдвига фазы исходного опорного сигнала на 180 градусов. Для трехфазного моста для генерации двенадцати импульсов требуется три опорных сигнала.

Опорный сигнал также может генерироваться внутри ШИМ-генератора. В этом случае необходимо задать индекс модуляции, частоту выходного напряжения и фазу.

Порты

Вход

# V_ref — опорный сигнал для формирования выходных импульсов
вектор

Details

Опорный сигнал, используемый для формирования выходных импульсов. Подключите этот порт к однофазному синусоидальному сигналу, если блок используется для управления однофазным полумостовым или полномостовым преобразователем, или к трехфазному синусоидальному сигналу, если блок ШИМ-генератора управляет трехфазным мостовым преобразователем. Для линейной работы этого блока значение V_ref должно быть в диапазоне от −1 до +1.

Зависимости

Порт доступен в режиме Синхронный. Чтобы использовать этот порт при выборе режима работы Асинхронный, снимите флажок Внутренняя генерация опорного сигнала.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# ωt — внешний опорный сигнал, используемый для синхронизации несущей
вектор

Details

Внешний опорный сигнал, используемый для синхронизации несущей.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Режим работы значение Синхронный.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Выход

# P — импульсные сигналы, используемые для управления самокоммутирующими устройствами
вектор

Details

Выход содержит четыре, восемь или двенадцать импульсных сигналов, используемых для управления самокоммутирующими устройствами (MOSFET, GTO или IGBT) одно-, двух- или трехплечевого трехуровневого преобразователя.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Основные

# Тип генератора — количество генерируемых импульсов
Однофазный полумостовой (4 сигнала) | Однофазный полномостовой (8 сигналов) | Трехфазный мост (12 сигналов)

Details

Укажите количество генерируемых импульсов. Количество импульсов, генерируемых блоком, пропорционально количеству управляемых плеч моста.

Выберите значение Однофазный полумостовой (4 сигнала), чтобы управлять самокоммутирующими устройствами однофазного полумостового преобразователя. Импульсы 1 и 2 управляют верхними устройствами, а импульсы 3 и 4 — нижними.

Выберите значение Однофазный полномостовой (8 сигналов), чтобы управлять самокоммутирующими устройствами однофазного полномостового преобразователя. В этом случае генерируются восемь импульсов. Импульсы (1, 2) и (5, 6) управляют верхними устройствами первого и второго плеч. Импульсы (3, 4) и (7, 8) управляют нижними устройствами первого и второго плеч.

Выберите значение Трехфазный мост (12 сигналов), чтобы управлять самокоммутирующими устройствами трехфазного мостового преобразователя. Импульсы (1, 2), (5, 6) и (9, 10) управляют верхними устройствами первого, второго и третьего плеч. Импульсы (3, 4), (7, 8) и (11, 12) управляют нижними устройствами всех трех плеч.

Значения	`Single-phase half-bridge (4 pulses)` \| `Single-phase full-bridge (8 pulses)` \| `Three-phase bridge (12 pulses)`
Значение по умолчанию	`Three-phase bridge (12 pulses)`
Имя для программного использования	`modulator_type`
Вычисляемый	Да

# Режим работы — режим работы несущего сигнала
Синхронный | Асинхронный

Details

При выборе значения Асинхронный частота несинхронизированного несущего сигнала определяется параметром Несущая частота, Гц.

При выборе значения Синхронный несущий сигнал синхронизируется с внешним опорным сигналом (входной сигнал на порту ωt), а частота несущего сигнала определяется параметром Коэффициент переключений (несущая частота / выходная частота).

Значения	`Synchronized` \| `Unsynchronized`
Значение по умолчанию	`Unsynchronized`
Имя для программного использования	`modulator_mode`
Вычисляемый	Да

# Коэффициент переключений (несущая частота / выходная частота) — коэффициент переключения

Details

Частота треугольного несущего сигнала определяется как произведение коэффициента переключения и частоты выходного напряжения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Режим работы значение Синхронный.

Значение по умолчанию	`27.0`
Имя для программного использования	`switching_ratio`
Вычисляемый	Да

# Несущая частота, Гц — частота треугольного несущего сигнала

Details

Частота треугольного несущего сигнала, измеряемая в Гц.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Режим работы значение Асинхронный.

Значение по умолчанию	`1350.0`
Имя для программного использования	`f_carrier`
Вычисляемый	Да

# Внутренняя генерация опорного сигнала — внутренняя генерация опорного сигнала

Details

Если этот флажок установлен, то опорный сигнал генерируется блоком.

Если этот флажок снят, то для генерации импульсов используются внешние опорные сигналы.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Режим работы значение Асинхронный.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`modulating_signals`
Вычисляемый	Да

# Коэффициент модуляции — индекс модуляции

Details

Индекс модуляции для управления амплитудой основной составляющей выходного напряжения преобразователя. Индекс модуляции должен быть больше 0 и меньше или равен 1.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Режим работы значение Асинхронный и установите флажок Внутренняя генерация опорного сигнала.

Значение по умолчанию	`0.8`
Имя для программного использования	`m`
Вычисляемый	Да

# Частота опорного сигнала, Гц — частота опорного сигнала

Details

Частота выходного напряжения, используемая для управления частотой основной составляющей выходного напряжения преобразователя.

Зависимости

Значение по умолчанию	`50.0`
Имя для программного использования	`f`
Вычисляемый	Да

# Фаза опорного сигнала, град — фаза опорного сигнала

Details

Фаза основной составляющей выходного напряжения преобразователя.

Зависимости

Значение по умолчанию	`0.0`
Имя для программного использования	`phase`
Вычисляемый	Да

# Период дискретизации, с — период дискретизации

Details

Период дискретизации блока, измеряемый в секундах. Установите значение 0, чтобы реализовать непрерывный блок.

Значение по умолчанию	`0`
Имя для программного использования	`sample_time`
Вычисляемый	Да