Перевод справки пакета SimPowerSystems программы Matlab / powersysSmall

См. также: Excitation System (устройство возбуждения), Powergui, Synchronous Machine (синхронная машина), Steam Turbine and Governor

(паровая турбина и регулятор)

271

Ideal Switch (идеальный выключатель)

Назначение: Моделируетидеальный выключатель. Библиотека: Power Electronics (силовая электроника)

Описание: Блок Ideal Switch (идеальный выключатель) не соответствуетни одному физическому устройству. Когда он используется с соответствующей логикой переключения его можно использовать при моделировании упрощенных полупроводниковых устройств типа GTO, MOSFET, или даже выключатель сети электропитания с прерыванием тока. Выключатель моделируется как резистор Ron, соединенный последовательно с переключателем, который управляется логическим сигналом управления g.

Блок Ideal Switch (идеальный выключатель) полностью управляется сигналом управления (g > 0 или g=0). Он имеетследующие характеристики:

Блокируетлюбое прямое или инверсное напряжение, при этом ток равен нулю, когда g=0

Проводитв любом направлении ток с квази нулевым падением напряжения, когда g> 0

Мгновенно переключаетсостояние между «включено» и «выключено» при смене сигнала управления

Блок Ideal Switch (идеальный выключатель) включается, при положительном сигнале управления (g > 0). Он выключается, когдасигнал равен ну-

лю (g=0).

Блок Ideal Switch (идеальный выключатель) также содержитсхему последовательной демпфирующей цепочки Rs-Cs, которая можетбыть соединена параллельно с идеальным выключателем (между узлом 1 и 2).

272

Initial state: Начальное состояние блока Ideal Switch (идеальный выключатель). Если параметр Initial state (начальное состояние) установлен в 1 (замкнут), состояния линейной схемы автоматически инициализируются так, чтобы моделирование началось для установившегося режима.

Snubber resistance Rs: Сопротивление демпфирующего устройства, в Омах (Ом). Установите параметр Snubber resistance Rs (сопротивление демпфирующего устройства Rs) в inf (бесконечность), чтобы убрать демпфирующее устройство из модели.

Snubber capacitance Cs: Емкость демпфирующего устройства в фарадах (Ф). Установите параметр Snubber capacitance Cs (емкость демпфирующего устройства Cs) в 0, чтобы убрать демпфирующее устройство из модели, или на inf (бесконечность), чтобы получить чисто активное демпфирующее устройство.

Входы и выходы:

Первый вход (1) и выход (2) блока– терминалы идеального выключателя. Второй вход (g) – Simulink сигнал управления. Второй выход (m) – Simulink вектор выходных измерений [Iak, Vak] возвращающий ток и напряжение блока Ideal Switch (идеальный выключатель).

Допущения и ограничения:

Блок Ideal Switch (идеальный выключатель) смоделирован как источник тока. Он не можетбыть соединен последовательно с катушкой индуктивности, источником тока, или разомкнутой цепью, если схема демпфирующего устройства исключена из модели. См. главу «Расширенные темы» для подробного рассмотрения темы.

Вы должны использовать жесткий алгоритм интегрирования, чтобы моделировать схемы, содержащие блок Ideal Switch (идеальный выключатель). Ode23tb или ode15s с параметрами по умолчанию обычно даютлучшую скорость моделирования.

Пример:

Блок Ideal Switch (идеальный выключатель) используется, для переключения RLC схемы с источником переменного тока (60 Гц). Выключатель, который первоначально замкнут, сначала размыкается при t=50 мс (3 периода), а затем повторно замыкается при t=138 мс (8.25 периода). Блок Ideal Switch (идеальный выключатель) имеетсопротивление 0.01 Ом, демпфирующее устройство не используется. Этотпример доступен в файле psbswitch.mdl.

274

Запустите моделирование, и посмотрите ток катушки индуктивности, ток выключателя и напряжение конденсатора. Заметьте высокое частотное перенапряжение, из-за разрыва индуктивного тока. Обратите внимание также на высокий выброс тока переключателя, когда переключатель повторно замыкается, при максимальном напряжении на конденсаторе.

275

IGBT (биполярныйтранзистор сизолированным затвором)

Назначение: Моделируетбиполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT).

Библиотека: Power Electronics (силовая электроника)

Описание: Блок IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) моделируетполупроводниковое устройство, контролируемое сигналом управления. IGBT моделируется как последовательная комбинация резистора Ron, катушки индуктивности Lon, и источника постоянного напряжения Vf, соединенных последовательно с переключателем, который управляется логическим сигналом (g > 0 или g=0).

IGBT включается, когда напряжение коллектор-эмиттер положительно и больше чем Vf, а также сигнал управления больше нуля (g > 0). Он запирается, когда напряжение коллектор-эмиттер положительно, и сигнал управления равен нулю (g = 0).

IGBT устройство находится в запертом состоянии, когда напряжение коллектор-эмиттер отрицательно. Обратите внимание на то, что многие коммерческие приборы IGBT не имеютобратной запирающей способности. Поэтому, они обычно используются со встречным диодом.

Блок IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) содержитпоследовательную схему демпфирующего устройства Rs-Cs, которая можетбыть соединена параллельно с IGBT устройством (между узлом C и E).

277

Диалоговое окно ипараметры:

Resistance Ron: Внутреннее сопротивление Ron, в Омах (Ом).

Inductance Lon: Внутренняя индуктивность Lon, в генри (Гн). Параметр Inductance Lon (индуктивность Lon) не можетбыть установлен в 0.

Forward voltage Vf: Прямое напряжение IGBT прибора, в вольтах (В). Current 10% fall time: Время спада тока Tf, в секундах (с).

Current tail time: Время последней фазы спада тока Tt, в секундах (с).

279

Initial current Ic: Вы можетопределить начальный ток IGBT. Он обычно устанавливается равным нулю, чтобы начать моделирование с заблокированным прибором.

Вы можете определить значение начального тока Ic , соответствующее специфическому режиму схемы. Втаком случае всесостояния линейной схемы должны быть установлены соответственно. Инициализация всех состояний силовых электронных преобразователей — сложная задача. Поэтому, этотпараметр полезен только для простых схем.

Snubber resistance Rs: Сопротивление демпфирующего устройства, в Омах (Ом). Установите параметр Snubber resistance Rs (сопротивление демпфирующего устройства Rs) в inf (бесконечность), чтобы убрать демпфирующее устройство из модели.

Snubber capacitance Cs: Емкость демпфирующего устройства в фарадах (Ф). Установите параметр Snubber capacitance Cs (емкость демпфирующего устройства Cs) в 0, чтобы убрать демпфирующее устройство из модели, или на inf (бесконечность), чтобы получить чисто активное демпфирующее устройство.

Входы и выходы:

Первый вход и выход – терминалы IGBT, соединенные соответственно с коллектором (c) и эмиттером (e). Второй вход (g) – Simulink сигнал управления. Второй выход (m) – Simulink вектор выходных измерений [Ic, Vce], возвращающий ток и напряжение IGBT прибора.

Допущения и ограничения:

Блок IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) – это макромодель реального IGBT устройства. Она не учитываетни геометрию устройства, ни сложные физические процессы устройства [1].

Блок IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) моделируется как источник тока. Он не можетбыть соединен последовательно с катушкой индуктивности, источником тока, или разомкнутой цепью, если схема демпфирующего устройства исключена из модели. Чтобы избежать алгебраического контура, индуктивность Lon блока IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), не можетбыть равна нулю. Каждая блок IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) добавляетдополнительный режим (состояние) к электрической модели схемы. См. главу «Расширенные темы» для подробного рассмотрения темы.

Схемы, содержащие индивидуальные блоки IGBT не могутбыть дискретизированы. Однако дискретизация разрешается для мостов IGBT / DIODES, моделируемых с помощью блока Universal Bridge (универсальный мост).

Вы должны использовать жесткий алгоритм интегрирования, чтобы моделировать схемы, содержащие блокиIGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором). Ode23tb или ode15s с параметрами по умолчанию обычно даютлучшую скорость моделирования.

280