降圧コンバーター

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この例では、30V DC 電源を、制御された 15V DC 電源に変換するスイッチング電源をモデル化する方法を説明します。このモデルを使用して、インダクタンス L と平滑化コンデンサ C のサイズを決定し、フィードバックコントローラーを設計します。連続コントローラーと離散コントローラーの間で選択することにより、離散化の影響を調べます。

スイッチングデバイスを理想的なスイッチではなく MOSFET としてモデル化することで、モデルでデバイスのオン抵抗が確実に正しく表現されるようになります。また、このモデルは、デバイスのスイッチオンとスイッチオフのタイミングを捉えます。このタイミングは主に、ゲートの静電容量値と、PWM ドライバーの出力抵抗に依存します。

理想的なスイッチングを使用してシミュレーション時間をより高速にした、このモデルの抽象化バージョンについては、熱力学を伴う降圧コンバーターの例を参照してください。この例のモデルを使用して、理想的なスイッチに必要なオン抵抗の値を決定し、さらに、必要に応じてタイミングオフセットを決定できます。より複雑なパワーコンバーターをシミュレートするには、BuckThermalDynamics モデルの理想的なスイッチングのアプローチを使用します。

ワークスペース変数 T_junction1 および T_junction2 は、モデルが 2 つの MOSFET をシミュレートする温度を定義します。BuckThermalDynamics モデルと BuckThermal モデルがこれらの温度を決定します。

モデル

Simscape ログからのシミュレーション結果

このプロットは、出力電圧と基準電圧の比較を示しています。また、PWM サイクル全体で平均化された、2 つの MOSFET の変化する負荷電流と消費電力も示します。

このプロットは、2 つの MOSFET のスイッチオンとスイッチオフのタイミングと、ドレインソース電流を示しています。

これらのプロットは、異なる実装の PI コントローラーの動作を示しています。