Average-Value DC-DC Converter

平均値 DC-DC コンバーター

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ライブラリ:
Simscape / Electrical / Semiconductors & Converters / Converters

説明

Average-Value DC-DC Converter ブロックは、制御式平均値 DC-DC コンバーターを表します。このブロックは、デューティ比を指定することで降圧コンバーター、昇圧コンバーター、または昇降圧コンバーターとしてプログラムできます。次のブロック線図は、デューティ比を入力としてもつブロックの等価回路を示しています。コンバーターには制御電流源と制御電圧源が含まれています。デューティ比、電流指令値、または電圧指令値の端子を制御入力として使用して、コンバーターの両側にある接続されたコンポーネント間で電気エネルギーを変換します。

方程式

[制御入力] パラメーターを [デューティ比] に設定した場合、入力電流と出力電圧はデューティ比の関数となり、コンバーターのタイプによって異なります。

電圧と電流の方程式

コンバーターのタイプ	出力電圧 $v_2$	入力電流 $i_1$
降圧	$$v_2=DutyCycle\cdot v_1$$	$$i_1=DutyCycle\cdot i_2$$
昇圧	$$v_2=\frac{v_1}{1-DutyCycle}$$	$$i_1=\frac{i_2}{1-DutyCycle}$$
昇降圧	$$v_2=\frac{DutyCycle\cdot v_1}{1-DutyCycle}$$	$$i_1=\frac{DutyCycle\cdot i_2}{1-DutyCycle}$$

[制御入力] パラメーターを [電流指令値] に設定した場合は、コンバーターで出力電流が設定されて電圧が計算されます。

同様に、[制御入力] パラメーターを [電圧指令値] に設定した場合は、コンバーターで出力電圧が設定されて電流が計算されます。

変数

R2025a 以降

[初期ターゲット] セクションと [ノミナル値] セクションを有効にするには、[実装モード] パラメーターを [平均値] に設定します。

シミュレーションの前にブロック変数の優先順位と初期ターゲット値を設定するには、ブロックのダイアログ ボックスまたはプロパティ インスペクターの [初期ターゲット] セクションを使用します。詳細については、ブロック変数の優先順位と初期ターゲットの設定を参照してください。

ノミナル値は、モデル内で予想される変数の大きさを指定する方法を提供します。ノミナル値に基づくシステムのスケーリングを使用すると、シミュレーションのロバスト性が向上します。ノミナル値は、ブロックのダイアログ ボックスまたはプロパティ インスペクターの [ノミナル値] セクションなど、さまざまなソースを使用して指定できます。詳細については、ノミナル値によるシステムのスケーリングを参照してください。

制限と仮定

• 入力電圧は正です。

• すべてのコンバーターのタイプで入力と出力に同じ極性を使用します。

例

平均値 DC-DC コンバーターの制御

この例では、昇降圧コンバーターの出力電圧を制御する方法を説明します。デューティ比を調整するために、Control サブシステムは PI ベースの制御アルゴリズムを使用します。シミュレーションを高速化するために、平均値 DC-DC コンバーター モデルを使用します。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、システムは降圧モードから昇圧モードに切り替わります。

• モデルを開く

Linearize DC-DC Converter Model

Linearize a model of a DC-DC converter using averaged switching or an average-value converter.

• R2023b 以降
• ライブ スクリプトを開く

端子

保存

DutyCycle — デューティ比

物理 | スカラー

デューティ比に関連付けられた電気量保存端子。

依存関係

この端子を有効にするには、[制御入力] を [デューティ比] に設定します。

データ型: double

Iref — 電流指令値

物理

電流指令値に関連付けられた電気量保存端子。

依存関係

この端子を有効にするには、[制御入力] を [電流指令値] に設定します。

データ型: double

Vref — 電圧指令値

物理

電圧指令値に関連付けられた電気量保存端子。

依存関係

この端子を有効にするには、[制御入力] を [電圧指令値] に設定します。

データ型: double

1+ — 正の DC 電圧 1

電気 | スカラー

1 つ目の DC 電圧の正の端子に関連付けられた電気量保存端子。

データ型: double

1- — 負の DC 電圧 1

電気 | スカラー

1 つ目の DC 電圧の負の端子に関連付けられた電気量保存端子。

データ型: double

2+ — 正の DC 電圧 2

電気 | スカラー

2 つ目の DC 電圧の正の端子に関連付けられた電気量保存端子。

データ型: double

2- — 負の DC 電圧 2

電気 | スカラー

2 つ目の DC 電圧の負の端子に関連付けられた電気量保存端子。

データ型: double

パラメーター

実装モード — コンバーターの実装モード

動作的 (既定値) | 平均値

R2025a 以降

コンバーターの実装モードを指定するオプション。インバーター状態変数を制御するには、このパラメーターを [平均値] に設定します。ダイナミクスのない高速シミュレーションの場合は、このパラメーターを [動作的] に設定します。

コンバーターのタイプ — コンバーターのタイプ

降圧コンバーター (既定値) | 昇降圧コンバーター | 昇圧コンバーター

コンバーターのタイプ。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[制御入力] を [デューティ比] に設定するか、[実装モード] を [平均値] に設定します。

制御入力 — 制御入力

デューティ比 (既定値) | 電流指令値 | 電圧指令値

2 つの側の間で電気エネルギーを変換する制御入力を指定します。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[実装モード] を [動作的] に設定します。

コンバーターの効率 — コンバーターの効率のパラメーター化

定数 (既定値) | 表形式

コンバーターの効率のパラメーター化を指定します。[表形式] を選択すると、与えられた出力電流によって伝導損失が決まります。

メモ

表形式の効率の場合、外挿法は最近傍です。したがって、効率が [効率ベクトル (%)] パラメーターの最も高い値を上回ったり、最も低い値を下回ったりすることはありません。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[実装モード] を [動作的] に設定します。

効率 (%) — コンバーターの効率

100 (既定値) | 正のスカラー

コンバーターの効率 (パーセンテージ)。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[実装モード] を [動作的] に設定し、[コンバーターの効率] を [定数] に設定します。

出力電流ベクトル — 出力電流のベクトル

[0, 2, 5] A (既定値) | 少なくとも 2 要素の行ベクトル

出力電流のベクトル。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[実装モード] を [動作的] に設定し、[コンバーターの効率] を [表形式] に設定します。

効率ベクトル (%) — 効率のベクトル

[90, 95, 98] (既定値) | 少なくとも 2 要素の行ベクトル

[出力電流ベクトル] で指定された各出力電流の効率 (パーセンテージ) のベクトル。このパラメーターは [出力電流ベクトル] と同じサイズでなければなりません。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[実装モード] を [動作的] に設定し、[コンバーターの効率] を [表形式] に設定します。

インダクタンス — インダクタンス

1e-6 H (既定値) | 正のスカラー

R2025a 以降

インダクタンス。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[実装モード] を [平均値] に設定します。

インダクタの直列抵抗 — インダクタの直列抵抗

0 Ohm (既定値) | 非負のスカラー

R2025a 以降

インダクタの直列抵抗。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[実装モード] を [平均値] に設定します。

静電容量 — 静電容量

1e-7 F (既定値) | 正のスカラー

R2025a 以降

静電容量。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[実装モード] を [平均値] に設定します。

コンデンサの実効直列抵抗 — コンデンサの直列抵抗

1e-6 Ohm (既定値) | 非負のスカラー

R2025a 以降

コンデンサの直列抵抗。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[実装モード] を [平均値] に設定します。

拡張機能

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

バージョン履歴

R2018b で導入

R2025a: 双方向電力潮流のサポートと LC ダイナミクスのモデル化

Average-Value DC-DC Converter ブロックで双方向電力潮流がサポートされるようになりました。コンバーターの LC ダイナミクスをモデル化することもできます。LC ダイナミクスをモデル化するには、[実装モード] パラメーターを [平均値] に設定します。このオプションにより、インダクタンスや静電容量などの LC パラメーターが表示されます。

参考

Average-Value Chopper | Average-Value Inverter (Three-Phase) | Average-Value Rectifier (Three-Phase) | Bidirectional DC-DC Converter | Buck Converter | Buck-Boost Converter | Boost Converter | Converter (Three-Phase) | Rectifier (Three-Phase) | Three-Level Converter (Three-Phase)

トピック

• Choose Blocks to Model Power Electronic Converters

Teaching Resources

• パワー エレクトロニクス (MathWorks Teaching Resources)