降圧コンバーターの熱モデル
この例では、同期整流式降圧コンバーターにおける MOSFET の熱力学をモデル化します。その構造は、熱力学を伴う降圧コンバーターモデルと一致しています。電気的なスイッチング ダイナミクスを省略することによって、シミュレーションで使うタイム ステップをずっと大きくし、シミュレーションで MOSFET の定常温度を計算する時間を劇的に削減できます。
MOSFET が生成する熱を決定するには、スイッチング サイクル中の平均損失が必要になります。これは、詳細モデル BuckConverter.mdl を実行することによって取得できます。この詳細モデルでは、ログ データの後処理を行い、損失をワークスペース変数 P_MOSFET1 と P_MOSFET2 に保存します。その後、単純化された熱モデルを実行でき、MOSFET の最終温度がワークスペース変数 T_junction1、T_case1、T_heatsink1、T_junction2、T_case2、T_heatsink2 に保存されます。これらの温度を開始条件として詳細モデルを再実行すると、システムの動作について、より正確な結果が得られます。これは、デバイスの特性が温度に依存するためです。
モデル
Simscape ログからのシミュレーション結果
以下のプロットは、時間の経過に伴う MOSFET の温度を示しています。長期間にわたってシミュレーションを実行すると、定常状態の温度を決定できます。このシミュレーションの最終温度は、デバイスの特性が温度に依存する詳細な電気シミュレーションの開始条件として使用できます。
リアルタイム シミュレーションの結果
この例は、以下のプラットフォームでテストされました。
Intel® 3.5 GHz i7 マルチコア CPU と 4 GB の RAM を搭載した Speedgoat™ Performance リアルタイム ターゲット マシン。
3.5 GHz の Intel® Core XEON E3-1275v3 と 4 GB の RAM を搭載した dSPACE® SCALEXIO LabBox。
Simscape のローカル ソルバーを使用することで、このモデルを 30 マイクロ秒のステップ サイズでリアルタイム実行できます。サンプル レートが小さい場合、コールド キャッシュが原因で、最初のタスク実行中にタスク オーバーランが発生する可能性があります。このオーバーランを回避するには、選択したプラットフォームがこれらのオプションをサポートしている場合、タスク オーバーランの数を制限するか、リアルタイム アプリケーションの起動フェーズにおいてタスクのオーバーラン許容回数を制限するか、周期タスクのサンプル時間を延長することで、起動時の動作を緩和できます。
