提高转换器

控制器驱动的DC-DC升压调节器

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库:
Simscape /电气/半导体和转换器/转换器

描述

的提高转换器块表示由附加的控制器和门信号发生器驱动的升压直流的转换器。升压变流器也被称为升压稳压器，因为它们增加电压的幅度。

的提高转换器块允许您建模具有一个交换设备的非同步转换器或具有两个交换设备的同步转换器。交换设备类型的选项有:

GTO门关断可控硅。有关设备的I-V特性的信息，请参见矩形脉冲断开．
理想半导体开关-有关器件的I-V特性的信息，请参阅理想的半导体开关．
IGBT -绝缘栅双极晶体管。有关设备的I-V特性的信息，请参见IGBT(理想,切换)．
MOSFET - n通道金属氧化物半导体场效应晶体管。有关设备的I-V特性的信息，请参见MOSFET(理想,切换)．
晶闸管-有关器件的I-V特性的信息，参见晶闸管(分段线性)．
平均开关-带有反平行二极管的半导体开关。控制信号端口，G的值[0, 1]时间间隔。当值在港口G等于0或1，平均开关或全开或全闭，它的行为类似于带有反并行二极管的理想半导体开关块。当值在港口G之间的是0而且1时，平均开关部分打开。然后，您可以在指定的时间段内平均PWM信号。这允许模型的欠采样或使用调制波形代替PWM信号。

变换器拓扑

您可以将此转换器建模为具有物理信号门控制端口的非同步转换器，或具有两个电气控制端口的非同步转换器，或具有电气控制端口的同步转换器。若要选择转换器拓扑，请设置建模选项参数:

非同步的转换器-非同步转换器，可选物理或电气门控制端口。
同步转换器-带多路栅信号的同步转换器。

该非同步升压变换器模型包括电感、开关装置、二极管和输出电容。

同步升压变换器模型包含一个电感，两个开关装置和一个输出电容。

在每种情况下，电容器平滑输出电压。

保护

对于同步转换器型号，可以包括一个完整的保护二极管。集成二极管通过提供反向电流的传导路径来保护半导体器件。当半导体器件突然切断对负载的电压供应时，感性负载会产生一个高的反向电压尖峰。

若要包括和配置内部保护二极管，请使用二极管参数。此表显示如何设置动力学模型根据您的目标进行参数设置。

目标		价值选择	积分保护二极管
不包括保护措施。		`没有一个`	没有一个
包括保护。	优化仿真速度。	`无动力二极管`	的二极管块
包括保护。	通过精确指定反模电荷动力学来优先考虑模型保真度。	`带电荷动力学的二极管`	动态模型二极管块

你也可以为每个开关设备包括一个缓冲电路。缓冲器电路包含串联连接的电阻和电容。它们保护开关设备免受感应负载产生的高压，当设备断开负载的电压供应时。缓冲器电路还可以防止开关设备接通时电流变化过大。

要为每个交换设备包括和配置缓冲电路，请使用阻尼器参数。

门控制

将门控电压信号连接到开关设备的门端口，用于:

非同步的变换器模型:
- PS控制端口型号:
  1. 将仿真软件^®门控电压信号转换为物理信号Simulink-PS转换器块。
  2. 连接Simulink-PS转换器块的G端口。
- 电气控制接口型号:
  1. 将Simscape™电域正直流电压信号连接到G +端口。
  2. 连接Simscape电域负直流电压信号到G -端口。
同步转换器模型:
1. 将每个Simulink门控电压信号转换为物理信号Simulink-PS转换器块。
2. 将转换后的门控信号复用成一个矢量双脉冲门多路复用器。
3. 将矢量信号连接到G端口。

用于FPGA部署的平均开关的分段常数近似

如果你设置开关装置参数平均开关你的模型使用一个分区求解器，这个块产生非线性分区，因为平均模态方程包括模态，G_坐它们是输入的函数G．要使这些方程与硬件描述语言(HDL)代码生成兼容，从而与FPGA部署兼容，请设置整数，用于门输入的分段常数近似(0表示禁用)参数的值大于0．然后这个块处理G_坐模式为具有固定范围的分段常数整数。这将以前的非线性分区变成线性时变分区。

范围内的整数值[0 K),在那里K是价值的整数，用于门输入的分段常数近似(0表示禁用)，现在与范围内的每个实值模式相关联[0, 1]．该块通过将原始模式除以K来计算分段常数模式，从而将其归一化到该范围内[0, 1]：

$\begin{array}{l} u_{我} ＝（ f l o o r （ u \cdot K ）） \\ \overset{＾}{u} ＝ \frac{u_{我}}{K} \end{array}$

变量

要在模拟之前为块变量设置优先级和初始目标值，请使用最初的目标块对话框或属性检查器中的。有关更多信息，请参见为块变量设置优先级和初始目标．

标称值提供了一种方法来指定模型中变量的期望大小。使用基于标称值的系统缩放增加了仿真的鲁棒性。标称值可以来自不同的来源，其中之一是名义值块对话框或属性检查器中的。有关更多信息，请参见系统按标称值缩放．

假设和限制

只有pwm驱动的平均开关变换器才能捕获连续导通模式(CCM)和间断导通模式(DCM)。占空比驱动的平均开关转换器只捕获CCM。

港口

输入

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`G`-开关设备门控制
物理信号|标量

与交换设备的门终端相关联的物理信号端口。

依赖关系

若要启用此端口，请设置建模选项来非同步的转换器而且闸门控制端口来PS．

数据类型:双

保护

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`G`-开关设备门控制
电|向量

与交换设备的门接线端子相关联的电保存端口。

依赖关系

若要启用此端口，请设置建模选项来同步转换器．

数据类型:双

`G +`-开关装置门控正端
电|标量

与开关设备的正栅端子相关联的正节电端口。

依赖关系

若要启用此端口，请设置建模选项来非同步的转换器而且闸门控制端口来电．

数据类型:双

`G -`-开关装置门控负极
电|标量

与开关设备的负栅端子相关联的负节电端口。

依赖关系

若要启用此端口，请设置建模选项来非同步的转换器而且闸门控制端口来电．

数据类型:双

`1 +`—直流正电压
电|标量

与第一直流电压的正极相关联的电保存端口。

数据类型:双

`1 -`—直流负电压
电|标量

与第一直流电压负极相关联的电节约接口。

数据类型:双

`2 +`—直流正电压
电|标量

与第二直流电压正极相关联的电保存端口。

数据类型:双

`2 -`—直流负电压
电|标量

与第二直流电压负极相关联的省电接口。

数据类型:双

参数

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`建模选项`—是否建模非同步或同步转换器
`非同步的转换器`(默认)|`同步转换器`

是建模非同步转换器还是同步转换器。

开关设备

该表显示了如何的可见性开关设备参数取决于开关装置你选择。要学习如何阅读表格，请参见参数的依赖关系．

交换设备参数依赖关系

参数和选项
开关装置
`理想的半导体开关`	`矩形脉冲断开`	`IGBT`	`场效应晶体管`	`晶闸管`	`平均开关`
开态电阻	正向电压	正向电压	漏源极导通电阻	正向电压	开态电阻
断开的电导	开态电阻	开态电阻	断开的电导	开态电阻
阈值电压	断开的电导	断开的电导	阈值电压	断开的电导
	栅极触发电压Vgt	阈值电压		栅极触发电压Vgt	整数，用于门输入的分段常数近似(0表示禁用)
	门关断电压Vgt_off			门关断电压Vgt_off
	保持电流			保持电流

`闸门控制端口`—开关门的物理控制口或电气控制口
`PS`(默认)|`电`

开关门是指定物理控制口还是电气控制口。

依赖关系

若要启用此端口，请设置建模选项来非同步的转换器．

`开关装置`——开关类型
`理想的半导体开关`(默认)|`矩形脉冲断开`|`IGBT`|`场效应晶体管`|`晶闸管`|`平均开关`

转换器的开关设备类型。对于同步模型，开关是相同的。

依赖关系

看到交换设备参数依赖关系表格

`正向电压`——电压
`0.8V`(默认)|标量

对于不同类型的交换设备，正向电压被认为是:

为了使器件I-V特性的梯度为1/，穿过阳极和阴极块端口所需的最小电压R_在,在那里R_在的值开态电阻
IGBT -通过集电极和发射器块端口，二极管I-V特性的梯度为1/所需的最小电压R_在,在那里R_在的值开态电阻
可控硅-设备开机所需的最低电压

依赖关系

看到交换设备参数依赖关系表格

`开态电阻`——电阻
`0.001欧姆`(默认)|标量

对于不同类型的交换设备，开态电阻被认为是:

GTO -电压与电流在正向电压以上的变化率
理想的半导体开关-设备接通时的阳极-阴极电阻
IGBT -设备开启时的集电极-发射极电阻
可控硅-当设备接通时的阳极-阴极电阻
平均开关-设备接通时的阳极-阴极电阻

依赖关系

看到交换设备参数依赖关系表格

`漏源极导通电阻`——电阻
`0.001欧姆`(默认)|标量

漏极和源之间的电阻，也取决于门源电压。

依赖关系

看到交换设备参数依赖关系表格

`断开的电导`——电导
`1 e-51 /欧姆`(默认)|标量

设备关闭时的电导。该值必须小于1/R,在那里R的值开态电阻．

对于不同类型的交换设备，开态电阻被认为是:

GTO -正极-阴极电导
理想的半导体开关-阳极-阴极电导
IGBT -集电极-发射极电导
MOSFET -漏源电导
可控硅-阳极-阴极电导

依赖关系

看到交换设备参数依赖关系表格

`阈值电压`——电压阈值
`6V`(默认)|标量

栅电压阈值。当栅极电压高于此值时，设备接通。对于不同类型的开关设备，相关的设备电压为:

理想的半导体开关-栅-射极电压
IGBT -栅阴极电压
MOSFET -门源电压

依赖关系

看到交换设备参数依赖关系表格

`栅极触发电压Vgt`——电压阈值
`1V`(默认)|标量

Gate-cathode电压阈值。当栅阴极电压高于此值时，设备打开。

依赖关系

看到交换设备参数依赖关系表格

`门关断电压Vgt_off`——电压阈值
`－1V`(默认)|标量

Gate-cathode电压阈值。当栅阴极电压低于此值时，设备关闭。

依赖关系

看到交换设备参数依赖关系表格

`保持电流`——电流阈值
`1一个`(默认)|标量

门电流阈值。当电流高于此值时，即使栅极阴极电压低于栅极触发电压，设备也会保持工作状态。

依赖关系

看到交换设备参数依赖关系表格

`整数，用于门输入的分段常数近似(0表示禁用)`—FPGA部署时采用整数模式
`0`(默认)|非负标量

整数，用于对FPGA部署的门输入进行分段常数近似。

依赖关系

若要启用此参数，请设置开关装置来平均开关．

二极管

该表显示了如何的可见性二极管参数取决于如何配置建模选项，动力学模型,反向恢复时间参数化参数。要了解如何阅读此表格，请参见参数的依赖关系．

二极管参数的依赖关系

参数和选项
建模选项
`PS控制端口`或`电气控制端口`				`同步转换器`
动力学模型				动力学模型
`无动力二极管`	`带电荷动力学的二极管`			`没有一个`	`无动力二极管`	`带电荷动力学的二极管`
正向电压	正向电压				正向电压	正向电压
导通电阻	导通电阻				导通电阻	导通电阻
了电导	了电导				了电导	了电导
	结电容					结电容
	峰值反向电流iRM					峰值反向电流iRM
	测量iRM时的初始正向电流					测量iRM时的初始正向电流
	测量iRM时的电流变化率					测量iRM时的电流变化率
	反向恢复时间参数化					反向恢复时间参数化
	`指定拉伸系数`	`直接指定反向恢复时间`	`指定反向回收费用`			`指定拉伸系数`	`直接指定反向恢复时间`	`指定反向回收费用`
	反向恢复时间拉伸因子	反向恢复时间，trr	反向回收充电，Qrr			反向恢复时间拉伸因子	反向恢复时间，trr	反向回收充电，Qrr

`动力学模型`-二极管模型
`无动力二极管`(默认)|`带电荷动力学的二极管`|`没有一个`

二极管类型。的选项是:

没有一个—此选项不适用于非同步转换器。
无动力二极管-选择此选项可优先考虑模拟速度二极管块。此选项是非同步转换器的默认选项。
带电荷动力学的二极管-选择此选项优先考虑模型保真度方面的反向模式电荷动态使用的换向二极管模型二极管块。

请注意

如果您选择平均开关为开关装置参数开关装置设置时，此参数不可见且无动力二极管将自动被选中。

依赖关系

看到二极管参数的依赖关系表格

`正向电压`——电压
`0.8V`(默认)|标量

为使二极管I-V特性的梯度为1/，穿过正和负块端口所需的最小电压R_在,在那里R_在的值导通电阻．

`导通电阻`——电阻
`0.001欧姆`(默认)|标量

以上电压与电流的变化率正向电压．

`了电导`——电导
`1 e-51 /欧姆`(默认)|标量

反向偏置二极管的电导。

`结电容`-电容
`50nF`(默认)|标量

二极管结电容。

依赖关系

看到二极管参数的依赖关系表格

`峰值反向电流iRM`——当前
`-235年一个`(默认)| scalar小于`0`

通过外部测试电路测量的峰值反向电流。

依赖关系

看到二极管参数的依赖关系表格

`测量iRM时的初始正向电流`——当前
`300一个`(默认)|标量大于`0`

测量峰值反向电流时的初始正向电流。这个值必须大于零。

依赖关系

看到二极管参数的依赖关系表格

`测量iRM时的电流变化率`-现时的变化率
`-50年美国/`(默认)|标量

测量峰值反向电流时的电流变化率。

依赖关系

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`反向恢复时间参数化`恢复时间模式
`指定拉伸系数`(默认)|`直接指定反向恢复时间`|`指定反向回收费用`

恢复时间参数化模型。当您选择指定拉伸系数或指定反向回收费用，您可以指定一个值，该块使用该值派生反向恢复时间。

依赖关系

看到二极管参数的依赖关系表格

`反向恢复时间拉伸因子`——延伸因子
`3.`(默认)|标量大于`1`

块用于计算的值反向恢复时间，trr．指定拉伸因子比指定反向恢复费用更容易参数化反向恢复时间。拉伸系数的值越大，反向恢复电流耗散的时间就越长。

依赖关系

看到二极管参数的依赖关系表格

`反向恢复时间，trr`——时间
`15我们`(默认)|标量

电流最初为零(二极管关闭时)到电流下降到小于反向峰值电流10%之间的时间间隔。

的值反向恢复时间，trr参数的值必须大于峰值反向电流iRM的值除以测量iRM时的电流变化率参数。

依赖关系

看到二极管参数的依赖关系表格

`反向回收充电，Qrr`——负责
`1500* uA`(默认)|标量

块用于计算的值反向恢复时间，trr．如果二极管设备的数据表指定反向恢复电荷的值而不是反向恢复时间的值，则使用此参数。

反向回收电荷是当二极管关闭时继续消散的总电荷。该值必须小于 $- \frac{我^{2}_{R 米}}{2 一个}$ ，

地点:

我_RM是否指定了值峰值反向电流iRM．
一个是否指定了值测量iRM时的电流变化率．

依赖关系

看到二极管参数的依赖关系表格

LC参数

`电感`——电感
`1 e-6H`(默认)|阳性标量

电感。

`电感串联电阻`-电感串联电阻
`0欧姆`(默认)|零或正标量

电感的串联电阻。

`电容`-电容
`1 e -F`(默认)|阳性标量

电容。

`电容有效串联电阻`-电容电阻
`1 e-6欧姆`(默认)|零或正标量

电容器的串联电阻。

阻尼器

的阻尼器如果设置了参数选项卡，则不可见开关装置来平均开关．

下表总结了阻尼器参数的依赖关系。要学习如何阅读表格，请参见参数的依赖关系．

阻尼器参数的依赖关系

阻尼器参数的依赖关系
阻尼器
`没有一个`	`RC缓冲电路`
	阻尼器阻力
	阻尼器电容

`阻尼器`-阻尼器模型
`没有一个`(默认)|`RC缓冲电路`

缓冲器开关设备。

依赖关系

看到阻尼器参数的依赖关系表格

`阻尼器阻力`——电阻
`0．1`(默认)|`欧姆`|标量

开关装置缓冲器的电阻。

依赖关系

看到阻尼器参数的依赖关系表格

`阻尼器电容`-电容
`1 e -`(默认)|`F`|标量

开关装置缓冲器的电容。

依赖关系

看到阻尼器参数的依赖关系表格

模型的例子

升压变换器电压控制

控制升压变换器的输出电压。为了调节占空比，控制子系统使用基于pi的控制算法。在整个模拟过程中，输入电压被认为是恒定的。可变电阻为系统提供负载。总模拟时间(t)为0.25秒。当t = 0.15秒时，负载发生变化。

开放模式

CCM升压变换器的功率因数校正

使用PFC预转换器校正功率因数。当非线性阻抗(如开关模式电源)连接到交流电网时，该技术非常有用。由于在开关周期中流过电感的电流从不为零，升压转换器工作在连续传导模式(CCM)。电感电流和输出电压分布采用简单的积分控制。在启动过程中，参考输出电压被提升到所需电压。

开放模式

参考文献

[1] Trzynadlowski, a.m.现代电力电子导论，第二版。霍博肯，新泽西州:John Wiley & Sons Inc.， 2010。

[2]韩德明，“基于gan的同步升压变换器的死时效应及最优死时选择分析模型”。IEEE电力电子学汇刊。2016年第1期第31卷601-612页。

扩展功能

C / c++代码生成
使用Simulink®Coder™生成C和c++代码。

版本历史

介绍了R2018a

另请参阅

主题

区块如何计算TM和Tau

提高转换器

描述

变换器拓扑

保护

门控制

用于FPGA部署的平均开关的分段常数近似

变量

假设和限制

港口

输入

G-开关设备门控制物理信号|标量

依赖关系

保护

G-开关设备门控制电|向量

依赖关系

G +-开关装置门控正端电|标量

依赖关系

G --开关装置门控负极电|标量

依赖关系

1 +—直流正电压电|标量

1 -—直流负电压电|标量

2 +—直流正电压电|标量

2 -—直流负电压电|标量

参数

建模选项—是否建模非同步或同步转换器非同步的转换器(默认)|同步转换器

开关设备

闸门控制端口—开关门的物理控制口或电气控制口PS(默认)|电

依赖关系

开关装置——开关类型理想的半导体开关(默认)|矩形脉冲断开|IGBT|场效应晶体管|晶闸管|平均开关

依赖关系

正向电压——电压0.8V(默认)|标量

依赖关系

开态电阻——电阻0.001欧姆(默认)|标量

依赖关系

漏源极导通电阻——电阻0.001欧姆(默认)|标量

依赖关系

断开的电导——电导1 e-51 /欧姆(默认)|标量

依赖关系

阈值电压——电压阈值6V(默认)|标量

依赖关系

栅极触发电压Vgt——电压阈值1V(默认)|标量

依赖关系

门关断电压Vgt_off——电压阈值－1V(默认)|标量

依赖关系

保持电流——电流阈值1一个(默认)|标量

依赖关系

整数，用于门输入的分段常数近似(0表示禁用)—FPGA部署时采用整数模式0(默认)|非负标量

依赖关系

二极管

动力学模型-二极管模型无动力二极管(默认)|带电荷动力学的二极管|没有一个

依赖关系

正向电压——电压0.8V(默认)|标量

导通电阻——电阻0.001欧姆(默认)|标量

了电导——电导1 e-51 /欧姆(默认)|标量

结电容-电容50nF(默认)|标量

依赖关系

峰值反向电流iRM——当前-235年一个(默认)| scalar小于0

依赖关系

测量iRM时的初始正向电流——当前300一个(默认)|标量大于0

依赖关系

测量iRM时的电流变化率-现时的变化率-50年美国/(默认)|标量

依赖关系

反向恢复时间参数化恢复时间模式指定拉伸系数(默认)|直接指定反向恢复时间|指定反向回收费用

依赖关系

反向恢复时间拉伸因子——延伸因子3.(默认)|标量大于1

依赖关系

反向恢复时间，trr——时间15我们(默认)|标量

依赖关系

反向回收充电，Qrr——负责1500* uA(默认)|标量

依赖关系

LC参数

电感——电感1 e-6H(默认)|阳性标量

电感串联电阻-电感串联电阻0欧姆(默认)|零或正标量

电容-电容1 e -F(默认)|阳性标量

电容有效串联电阻-电容电阻1 e-6欧姆(默认)|零或正标量

阻尼器

阻尼器-阻尼器模型没有一个(默认)|RC缓冲电路

依赖关系

阻尼器阻力——电阻0．1(默认)|欧姆|标量

依赖关系

`G`-开关设备门控制
物理信号|标量

`G`-开关设备门控制
电|向量

`G +`-开关装置门控正端
电|标量

`G -`-开关装置门控负极
电|标量

`1 +`—直流正电压
电|标量

`1 -`—直流负电压
电|标量

`2 +`—直流正电压
电|标量

`2 -`—直流负电压
电|标量

`建模选项`—是否建模非同步或同步转换器
`非同步的转换器`(默认)|`同步转换器`

`闸门控制端口`—开关门的物理控制口或电气控制口
`PS`(默认)|`电`

`开关装置`——开关类型
`理想的半导体开关`(默认)|`矩形脉冲断开`|`IGBT`|`场效应晶体管`|`晶闸管`|`平均开关`

`正向电压`——电压
`0.8V`(默认)|标量

`开态电阻`——电阻
`0.001欧姆`(默认)|标量

`漏源极导通电阻`——电阻
`0.001欧姆`(默认)|标量

`断开的电导`——电导
`1 e-51 /欧姆`(默认)|标量

`阈值电压`——电压阈值
`6V`(默认)|标量

`栅极触发电压Vgt`——电压阈值
`1V`(默认)|标量

`门关断电压Vgt_off`——电压阈值
`－1V`(默认)|标量

`保持电流`——电流阈值
`1一个`(默认)|标量

`整数，用于门输入的分段常数近似(0表示禁用)`—FPGA部署时采用整数模式
`0`(默认)|非负标量

`动力学模型`-二极管模型
`无动力二极管`(默认)|`带电荷动力学的二极管`|`没有一个`

`正向电压`——电压
`0.8V`(默认)|标量

`导通电阻`——电阻
`0.001欧姆`(默认)|标量

`了电导`——电导
`1 e-51 /欧姆`(默认)|标量

`结电容`-电容
`50nF`(默认)|标量

`峰值反向电流iRM`——当前
`-235年一个`(默认)| scalar小于`0`

`测量iRM时的初始正向电流`——当前
`300一个`(默认)|标量大于`0`

`测量iRM时的电流变化率`-现时的变化率
`-50年美国/`(默认)|标量

`反向恢复时间参数化`恢复时间模式
`指定拉伸系数`(默认)|`直接指定反向恢复时间`|`指定反向回收费用`

`反向恢复时间拉伸因子`——延伸因子
`3.`(默认)|标量大于`1`

`反向恢复时间，trr`——时间
`15我们`(默认)|标量

`反向回收充电，Qrr`——负责
`1500* uA`(默认)|标量

`电感`——电感
`1 e-6H`(默认)|阳性标量

`电感串联电阻`-电感串联电阻
`0欧姆`(默认)|零或正标量

`电容`-电容
`1 e -F`(默认)|阳性标量

`电容有效串联电阻`-电容电阻
`1 e-6欧姆`(默认)|零或正标量

`阻尼器`-阻尼器模型
`没有一个`(默认)|`RC缓冲电路`

`阻尼器阻力`——电阻
`0．1`(默认)|`欧姆`|标量

`阻尼器电容`-电容
`1 e -`(默认)|`F`|标量

C / c++代码生成
使用Simulink®Coder™生成C和c++代码。