半桥MMC

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Simscape / Electrical / Specialized Power Systems / Power Electronics

描述

半桥MMC模块实现了一个半桥模块化多电平变换器。该变换器由多个串联的功率模块组成。每个功率模块在直流侧包含一个半桥和一个电容器。

您可以从四种模型类型中选择：

• 开关器件 — 变换器使用IGBT/二极管对建模。一个多电平PWM发生器产生触发脉冲（0/1信号），这些脉冲触发变换器中的开关动作。

• 开关函数 — 变换器基于开关函数模型。该模型在交流侧使用两个电压源和两个二极管，在直流侧使用两个电流源。

变换器由PWM发生器产生的触发脉冲（0/1信号）或由在指定周期内平均化的触发脉冲（PWM平均化：0到1的信号）控制。两种操作模式都能产生通常由PWM控制的变换器生成的谐波，并且也能正确模拟整流操作和死区时间。此模型类型适用于实时仿真。

• 平均模型（Uref控制） — 变换器使用由参考电压信号直接控制的开关函数模型建模。不需要PWM发生器。此模型提供最快的仿真速度。

• 聚合模型 — 变换器使用开关函数模型建模，其中仅使用一个等效模块来代表所有模块。此聚合模型代表了控制系统动态、变换器谐波和环流现象。然而，由于一个虚拟电容器代表了一个桥臂的所有电容器，该模型假设所有功率模块的电容器电压是平衡的。因此，无法模拟电容器电压平衡方案。聚合模型的运行速度远快于详细模型，后者需要为每个桥臂的每个独立功率模块使用两个开关器件和一个电容器。此聚合模型也适用于实时仿真。

参数

模型类型

指定要使用的模型类型：

• 开关器件（默认）
• 开关函数
• 平均模型（Uref控制）
• 聚合模型

功率模块数量

指定变换器中串联连接的功率模块数量。默认值为1。

电容值 (F)

指定每个功率模块直流侧连接的电容器电容值，单位为法拉。您可以指定一个单一值，将所有电容设置为相同值，或者指定一个向量，为每个功率模块设置不同的电容值。默认值为10e-3。

电容器初始电压 (V)

指定每个功率模块直流侧连接的电容器初始电压，单位为伏特。您可以指定一个单一值，将所有电容器初始电压设置为相同值，或者指定一个向量，为每个功率模块设置不同的初始电压。默认值为1000。

器件通态电阻 (Ohms)

开关器件的内阻，单位为欧姆。仅当将模型类型参数设置为开关器件时，此参数可用。默认值为1e-3。

缓冲电阻 (Ohms)

缓冲电阻，单位为欧姆。要消除缓冲电路，请将缓冲电阻设置为inf。仅当将模型类型参数设置为开关器件时，此参数可用。默认值为1e6。

缓冲电容 (F)

缓冲电容，单位为法拉。要消除缓冲电路，请将缓冲电容设置为0。仅当将模型类型参数设置为开关器件时，此参数可用。默认值为inf。

二极管通态电阻 (Ohms)

二极管的内阻，单位为欧姆。仅当将模型类型参数设置为开关函数、平均模型（Uref控制）或聚合模型时，此参数可用。默认值为1e-3。

二极管缓冲电阻 (Ohms)

缓冲电阻，单位为欧姆。要消除缓冲电路，请将缓冲电阻设置为inf。仅当将模型类型参数设置为开关函数、平均模型（Uref控制）或聚合模型时，此参数可用。默认值为1e6。

二极管缓冲电容 (F)

缓冲电容，单位为法拉。要消除缓冲电路，请将缓冲电容设置为0。仅当将模型类型参数设置为开关函数、平均模型（Uref控制）或聚合模型时，此参数可用。默认值为inf。

二极管正向电压 (V)

二极管导通时两端的正向电压，单位为伏特。仅当将模型类型参数设置为开关函数、平均模型（Uref控制）或聚合模型时，此参数可用。默认值为1e-3。

采样时间 (s)

指定模块的采样时间。要实现连续模块，请设置为0。

仅当将模型类型参数设置为开关函数、平均模型（Uref控制）或聚合模型时，此参数可用。默认值为10e-6。

输入和输出

g

控制变换器的向量化门极信号。门极信号包含用于控制变换器中每个功率模块的两个开关的触发脉冲（脉冲数量是功率模块数量的两倍）。仅当将模型类型参数设置为开关器件或开关函数时，此端口可见。

Uref

控制变换器的向量化参考电压信号。该向量化信号包含变换器中每个功率模块的一个参考电压。仅当将模型类型参数设置为平均模型（Uref控制）时，此端口可见。

N

包含两个元素[N_on, N_blk]的向量化信号。N_on表示处于ON状态的功率模块数量，N_blk表示处于闭锁状态的功率模块数量。

对于变换器的标称运行，闭锁状态的功率模块数量通常设置为零。处于ON状态的功率模块数量通过累加所有触发处于ON状态的上部开关器件（Q1）的脉冲得到。

如果变换器解除闭锁，N_blk必须等于0；如果闭锁，则等于功率模块数量。然后，与平均模型一样，不可能闭锁单个模块。

仅当将模型类型参数设置为聚合模型时，此端口可见。

BL

您可以通过在BL输入端施加标量信号值1来闭锁变换器的所有触发脉冲。不可能闭锁单个模块。当输入信号为1时，MMC中的所有模块都被闭锁。

1

变换器的输出端子1。

2

变换器的输出端子2。

m

测量信号，包含每个功率模块直流侧连接的电容器电压。如果将模型类型参数设置为聚合模型，则测量值只有一个元素，给出所有电容器的平均值。

版本历史记录

R2016b中引入

另请参阅

半桥变换器 | 全桥MMC | PWM发生器（多电平）

主题

• 由平均触发脉冲控制的开关函数变换器