コンバーター (高出力)

これは、解析ワークフローの例のためのベース モデルです。

この例では、負荷側コンバーターの実効値電圧を制御する方法を示します。負荷は、三相直列 RL 素子によって提供されます。Control サブシステムでは、外側の電圧制御ループと内側の電流制御ループという 2 つの制御ループをもつ PI ベース カスケード制御構造を使用します。シミュレーションではステップ指令値を使用します。Scopes サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。

この例では、三相ブリッジ サイクロコンバーターを説明します。サイクロコンバーターは 36 個のサイリスタで構成されており、入力電圧の周波数を下げる機能があります。Control サブシステムは、サイクロコンバーターの実効値電圧制御を実装します。また、サイリスタ点弧用のパルス生成も行います。Visualization サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。シミュレーション時間 t は 1 秒です。Load1 が t = 0.75 秒でオンになると、負荷が増加します。

この例では、静的負荷を駆動し電源の力率が一定となる三相マトリックス コンバーターを示します。Scopes サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。

この例では、三相モジュラー マルチレベル コンバーター (MMC) を開ループで制御する方法を説明します。各 MMC アームは 4 つのハーフブリッジ サブモジュールで構成されています。Y 接続された直列 RLC 構造がシステムの負荷となります。

この例では、FLB (ローサイド固定バイアス) 変調を使用する三相電圧源コンバーターをモデル化する方法を示します。この変調方式は、どの時点においても 1 つの相がパルス変調されていないため、コンバーターの切り替えを最小限に抑えます。ただし、許容可能な特定のレベルの高調波に対してより幅の狭いパルスが必要になるというトレードオフがあります。このモデルは、L、C およびパルス変調方式のパラメーターの適切な値の選択を可能にするために使用できます。

この例では、SPWM (正弦波パルス幅変調) を使用する三相電圧源コンバーターをモデル化する方法を示します。この変調方式は、パルスを生成するために、基準正弦波をより高い周波数の反復する三角波と比較します。このモデルは、L、C およびパルス変調方式のパラメーターの適切な値の選択を可能にするために使用できます。

この例では、サイリスタベースの整流器を説明します。

この例では、トーテムポール力率補正 (PFC) 回路の整流電圧を制御する方法を説明します。MOSFET Q1 および Q2 は 50 kHz の高速スイッチング レグを構成します。MOSFET Q3 および Q4 は線周波数の低速スイッチング レグを構成します。制御サブシステムでは、PI ベースのカスケード制御構造が使用されます。Scopes サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。

この例では、12 パルス サイリスタ整流器を制御する方法を説明します。2 つのサイリスタ コンバーターが、入力側で Y-Δ-Y 変圧器に接続されています。Thyristor 12-Pulse Generator ブロックが、2 つのコンバーターのゲート信号を生成します。

この例では、Vienna 整流器を制御する方法を示します。Vienna rectifier サブシステムは、三相のレッグで構成されています。それぞれのレッグには、電源スイッチが 1 つと、パワー ダイオードが 6 つあります。Control サブシステムは、空間ベクトル変調を使用して Vienna 整流器の閉ループ制御手法を実装します。合計シミュレーション時間は 0.1 秒です。時間 0.1 秒で、Vienna 整流器が係合されます。時間 0.4 秒と 0.6 秒で、負荷が DC 側で増大します。

この例では、グリッド接続整流器を使用して DC リンク電圧を制御する方法を説明します。Rectifier control サブシステムでは、PI ベース カスケード制御構造が使用されます。Scopes サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。HDL Coder™ のライセンスがある場合は、Simscape™ HDL ワークフロー アドバイザーを使用して FPGA の VHDL コードを生成することができます。

この例では、電力網で連結されたインバーター システムで電圧を制御する方法を説明します。Voltage regulator サブシステムは、PI ベースの制御手法を実装します。三相インバーターは回路ブレーカー経由で電力網に接続されています。同期が可能なように、シミュレーションの開始時には回路ブレーカーが開いています。0.15 秒の時点で、回路ブレーカーが閉じ、インバーターは電力網に接続されます。Scopes サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。インバーターは IGBT を使用して実装されます。シミュレーションを高速化するため、またはリアルタイムでの展開のために、IGBT は Averaged Switch に置き換えることができます。こうすることにより、ゲート信号を、指定した期間にわたり平均化するか変調波形に置き換えることができます。

この例では、電力網に接続したインバーター システムの電流を制御する方法を説明します。Optimal controller サブシステムは、オブザーバーベースの線形 2 次制御器手法を実装します。定常偏差を確実にゼロにするために、この例ではオブザーバーを積分操作の代替として使用しています。SPST スイッチが三相インバーターを電力網に接続します。同期を可能にするために、シミュレーションの開始時にはスイッチが開いています。0.15 秒で、インバーターが電力網に接続されます。次に、0.2 秒で、インバーターが電力網に供給する有効電力を増加させます。Scopes サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。インバーターは Ideal Semiconductor Switch ブロックを使用して実装されます。HDL Coder™ のライセンスがある場合は、Simscape™ HDL ワークフロー アドバイザーを使用して FPGA の VHDL コードを生成することができます。

この例では、三相インバーター システムで電圧を制御する方法を説明します。インバーターは IGBT を使用して実装されます。シミュレーションを高速化するため、またはリアルタイムでの展開のために、IGBT は Averaged Switch に置き換えることができます。こうすることにより、ゲート信号を、指定した期間にわたり平均化するか変調波形に置き換えることができます。

この例では、Venturini 変調方式を使用して、静的負荷を駆動する三相マトリックス コンバーターのデューティ比と論理ステートメントを計算する方法を説明します。この制御サブシステムは、Venturini 変調、3 次高調波強化 Venturini 変調、および入力変位係数を 1 とした 3 次高調波注入 Venturini 変調の 3 つの異なる変調アルゴリズムを実装しています。入力と出力の間の最大電圧伝達率は変調方式によって決まり、q=0.5 または q=0.866 のいずれかに等しくなります。Scope ブロックは電圧および電流 V_ABC、V_abc、I_ABC および I_abc を表示します。ここで、_大文字は入力に使用され、_小文字は出力に使用されています。

この例では、デュアル アクティブ ブリッジ DC-DC コンバーターの出力電圧を制御する方法を説明します。各スイッチは、そのスイッチング周期の 50% でオンになっています。位相シフト コントローラーによって出力ブリッジに可変位相シフトが導入され、出力電圧を制御します。入力電圧およびシステム負荷は、シミュレーション全体を通じて一定に維持されます。合計シミュレーション時間 (t) は 0.25 秒です。t = 0.15 秒で基準電圧が変化します。

Model a microgrid and how to regulate its frequency by using vehicle-to-grid (V2G) support from electric vehicles (EVs).

Compare and contrast modeling different fidelity levels by using variants. The controller model uses a Variant Source block configured in Expression mode. The plant model uses a Variant Subsystem.

Provides test harness for estimating switching loss for different parameters of a N-Channel IGBT block.

Provides test harness for estimating current-voltage characteristics of a N-Channel IGBT.

The main steps involved in designing a high-power converter. High power converters are important building blocks for future electric mobility and microgrid solutions. To design a cost effective, lightweight, efficient converter, you must perform detailed analysis of different converter design options and deployment scenarios. This example helps you to simulate the steady state, transient electrical, and thermal characteristics of a three-phase two-level converter that uses Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT) devices.

Analyses the fault of an electric vehicle (EV) charger using Simscape Electrical™ to model the grid, the converter, and its control unit. The reliability of these chargers is an important factor in their adoption. In this example, you use measurements from the grid and the DC side of the converter to detect a gate driver fault in the converter. To analyze and detect a fault, first you generate synthetic data for different conditions with and without faults. Then you use this data to train a classification algorithm using the Classification Learner App. Finally, you use the trained model to identify or detect faults in any phase and to generate the code for deployment on hardware. You can extend this model for other system level variations or noises by having a much larger and comprehensive training dataset.

In this example you analyze the performance of a liquid cooling system for a three-phase inverter. You run detailed and reduced models (ROM) to find the steady-state temperatures and losses. You compute the optimal size of the heatsink that maximizes the inverter efficiency and minimizes lifetime cost.