ANPCレッグ

概略ブロック図

ANPC Leg コンポーネントの概略ブロック図と対応するスイッチの配置および命名を図 2に示します。

リアルタイム シミュレーションの ANPC Leg コンポーネントの重みは 1 です。

コントロール

制御パラメータとしてデジタル入力を選択すると、ゲート駆動入力を任意のデジタル入力ピン（1～32（64））に割り当てることができます。例えば、 S1を1に割り当てると、デジタル入力ピン1はS1スイッチゲート駆動ピンに配線されます。また、 gate_logicパラメータでは、外部コントローラの設計に応じて、アクティブハイ（高レベル入力電圧VIHでスイッチがオン）またはアクティブロー（低レベル入力電圧VILでスイッチがオン）のゲート駆動ロジックを選択します。TyphoonSimでは、デジタル信号は内部仮想IOバスから読み取られます。したがって、デジタル出力1に何らかの信号が送られると、デジタル入力1にも出力されます。

制御パラメータとして「モデル」を選択すると、信号処理モデルからIGBTゲート駆動信号を直接設定できます。コンポーネント上に入力ピンs_ctrlが表示されます。このピンには、6つのゲート駆動信号を[S1、S2、S3、S4、S5、S6]の順序でベクトル入力する必要があります。モデルから制御する場合、ロジックは常にアクティブハイになります。

PESB最適化

PESB最適化オプションは、特定のコンバータモデルで利用可能です。PESB最適化を有効にすると、すべてのコンバータの短絡状態空間モードが統合され、同じ状態空間モードとして扱われます。例えば、三相コンバータ内の1つのレグが短絡し、PESB最適化が有効になっている場合、三相コンバータ内のすべてのレグも短絡状態になります。この短絡モデリングの簡素化により、マトリックスメモリを大幅に節約できます。

損失計算

損失計算プロパティを有効にすると、コンポーネントはすべてのスイッチング素子 (IGBT およびダイオードまたは MOSFET) のスイッチングおよび伝導電力損失を計算します。 MOSFET スイッチング素子の場合、ダイオード特性は内部 MOSFET ボディ ダイオードを表します。 スイッチング電力損失は、3D ルックアップ テーブルを使用して、電流、電圧、および温度の関数として計算されます。また、損失の 2D 入力テーブルもサポートされています。 2D 損失テーブルを挿入すると、電流と温度の依存性のみを想定します。伝導電力損失は、Vt および Vd ルックアップ テーブル (LUT) を使用して、電流と温度の関数として定義できます。これらの LUT は、1D または 2D テーブルにすることができます。LUT が 1D テーブルの場合、順方向電圧降下は電流のみに依存します。LUT が 2D テーブルの場合、順方向電圧降下のジャンクション温度への依存性も考慮されます。

逆電流導通時のMOSFETの場合、MOSFETチャネルと内部ボディダイオード間の電流分担計算が行われます。インポートオプションと、必要なすべての電力損失パラメータを正しく入力する方法については、「電力損失のインポート」セクションを参照してください。

すべてのスイッチは 3 つのグループに分散されており、グループごとに異なる電力損失パラメータを指定できます (S1 と S4 はグループ 1、S2 と S3 はグループ 2、S5 と S6 はグループ 3)。

すべてのグループのIGBTスイッチタイプの場合、入出力電力損失ポートは12個の要素（インデックス0～11、ベクトル内の各インデックスは1つのスイッチング素子を表す）のベクトルを受信／生成します。スイッチング素子の順序は表1に示されています。

MOSFETスイッチタイプの場合、全グループにおいて、入出力電力損失ポートは6つの要素（インデックス0～5、ベクトル内の各インデックスは1つのスイッチング素子を表す）のベクトルを受信／生成します。スイッチング素子の順序は表2に示されています。

損失グループ1にMOSFETスイッチタイプを使用し、損失グループ2および3にIGBTスイッチタイプを使用する場合、入出力電力損失ポートは10個の要素からなるベクトルとなります（ベクトル内の各インデックスは1つのスイッチング素子を表します）。スイッチング素子の順序は表3に示されています。

損失グループ1および2にMOSFETスイッチタイプを使用し、損失グループ3にIGBTスイッチタイプを使用する場合、入出力電力損失ポートは8つの要素を持つベクトルとなります（ベクトル内の各インデックスは1つのスイッチング素子を表します）。スイッチング素子の順序は表4に示されています。

損失グループ1および3にMOSFETスイッチタイプを使用し、損失グループ2にIGBTスイッチタイプを使用する場合、入出力電力損失ポートは8つの要素を持つベクトルとなります（ベクトル内の各インデックスは1つのスイッチング素子を表します）。スイッチング素子の順序は表5に示されています。

損失グループ2にMOSFETスイッチタイプを使用し、損失グループ1と3にIGBTスイッチタイプを使用する場合、入出力電力損失ポートは10個の要素を持つベクトルとなります（ベクトル内の各インデックスは1つのスイッチング素子を表します）。スイッチング素子の順序は表6に示されています。

損失グループ2および3にMOSFETスイッチタイプを使用し、損失グループ1にIGBTスイッチタイプを使用する場合、入出力電力損失ポートは8つの要素を持つベクトルとなります（ベクトル内の各インデックスは1つのスイッチング素子を表します）。スイッチング素子の順序は表7に示されています。

損失グループ3にMOSFETスイッチタイプを使用し、損失グループ1および2にIGBTスイッチタイプを使用する場合、入出力電力損失ポートは10個の要素を持つベクトルとなります（ベクトル内の各インデックスは1つのスイッチング素子を表します）。スイッチング素子の順序は表8に示されています。

使用可能なコンポーネント プロパティは次のとおりです。

• 損失グループ- スイッチング要素グループ

• スイッチグループタイプ- 半導体の種類を選択するプロパティ。使用可能なオプションはIGBTとMOSFETです。
• 電流値- スイッチング素子電流軸[A]

• 電圧値- スイッチング素子の電圧軸[V]

• 温度値- スイッチング素子の温度軸 [°C]

• Vtテーブル- スイッチ順方向電圧降下、f(I,T) [V]

• Vdテーブル- ダイオードの順方向電圧降下、f(I,T) [V]

• 表のEt - スイッチのスイッチングON損失、出力エネルギー、f(I, V, T) [J]

• Etオフ表- スイッチのスイッチングオフ損失、出力エネルギー、f（I、V、T）[J]

• Ed offテーブル- ダイオードのスイッチングOFF損失、出力エネルギー、f(I, V, T) [J]

注記： ANPC レグの損失計算は、次の変調技術に基づいて実装およびテストされます。

温度計算

温度計算プロパティを有効にすると、コンポーネントはすべてのスイッチング素子（IGBTおよびダイオード）の電力損失（P_loss）と接合温度（T_junctions）を計算します。電力損失の合計は、内部生成された熱ネットワークコンポーネントを介して伝達されるスイッチング損失と伝導損失の合計を表します。内部生成された熱ネットワークコンポーネントは、電力損失、入力ケース温度、および指定された熱モデルパラメータから接合温度も計算します。温度計算用の入出力ポートは4つの要素のベクトルであり、 「損失計算」セクションで説明したのと同じ方法でインデックス付けされます。

追加の温度計算コンポーネントのプロパティは次のとおりです。

• 熱ネットワークタイプ- 内部熱ネットワークのタイプを定義します
• Rthスイッチ- IGBTスイッチの熱抵抗一覧
• Tthスイッチ / Cthスイッチ- IGBTスイッチの熱時定数または熱容量のリスト
• Rthダイオード- ダイオードの熱抵抗のリスト
• Tthダイオード / Cthダイオード- ダイオードの熱時定数または熱容量のリスト
• 計算実行速度- 損失と温度計算ロジックの実行速度（[s]）

デジタルエイリアス

コンバータがデジタル入力で制御される場合、コンバータが使用するすべてのデジタル入力にエイリアスが作成されます。デジタル入力エイリアスは、既存のデジタル入力信号と並んで「デジタル入力」リストに表示されます。エイリアスは「Converter_name.Switch_name」のように表示されます。ここで、 「Converter_name」はコンバータのコンポーネント名、 「Switch_name」はコンバータ内の制御可能なスイッチ名です。

ポート

• DC+（電気）
  • DC側+ポート。

• DCn（電気）
  • DC側ニュートラルポート。

• DC（電気）
  • DC側ポート。

• 出力（電気）
  • AC側ポート

• s_crtl (入力)
  • モデル制御を選択した場合に使用可能
  • スイッチ用の6つの入力ゲート信号のベクトル

• Tジャンクション（入力）
  • 損失計算が有効で温度計算が無効の場合に使用可能
  • スイッチ損失計算のための接合温度を提供するために使用される
  • すべてのスイッチ損失グループでスイッチタイプがIGBTの場合、 T_junctionsはスイッチとダイオードごとに1つずつ、合計12個の温度値で構成されます。
  • すべてのスイッチ損失グループのスイッチタイプがMOSFETの場合、 T_junctionsは6つの温度値で構成されます（MOSFETとボディダイオードは同じ温度になります）。

• T_cases（イン）
  • 温度計算が有効になっている場合に利用可能
  • 熱モデルのケース温度を提供するために使用される
  • すべてのスイッチ損失グループでスイッチタイプがIGBTの場合、 T_junctionsはスイッチとダイオードごとに1つずつ、合計12個の温度値で構成されます。
  • すべてのスイッチ損失グループのスイッチタイプがMOSFETの場合、 T_junctionsは6つの温度値で構成されます（MOSFETとボディダイオードの温度は同じです）。

• cond_losses（出力）
  • 損失計算が有効になっている場合に利用可能
  • スイッチング素子の伝導損失を表す
  • すべてのスイッチ損失グループでスイッチタイプがIGBTの場合、 cond_lossesは12個の値で構成されます。すべてのスイッチ損失グループでスイッチタイプがMOSFETの場合、cond_lossesは6個の値で構成されます。

• sw_losses（出力）
  • 損失計算が有効になっている場合に利用可能
  • スイッチング素子のスイッチング損失を表す
  • すべてのスイッチ損失グループでスイッチタイプがIGBTの場合、 sw_lossesは12個の値で構成されます。すべてのスイッチ損失グループでスイッチタイプがMOSFETの場合、sw_lossesは6個の値で構成されます。

• P_loss（出力）
  • 損失と温度計算の両方が有効になっている場合に使用可能
  • スイッチング素子の導通損失とスイッチング損失の合計を表す
  • すべてのスイッチ損失グループでスイッチタイプがIGBTの場合、 P_lossは12の値で構成されます。すべてのスイッチ損失グループでスイッチタイプがMOSFETの場合、P_lossは6つの値で構成されます。

• Tジャンクション（出力）
  • 損失と温度計算の両方が有効になっている場合に使用できます。この場合、ケース熱モデルがコンポーネント内部にあり、ケース温度がコンポーネントへの入力として提供されるため、 T_junctions は出力となります。
  • スイッチング素子の接合温度を表す
  • すべてのスイッチ損失グループでスイッチタイプがIGBTの場合、 T_junctionsは12個の値で構成されます。すべてのスイッチ損失グループでスイッチタイプがMOSFETの場合、T_junctionsは6個の値で構成されます。

コントロール（タブ）

• コントロール
  • スイッチの制御方法を指定します。デジタル入力とモデルから選択できます。
  • 各コントロールの詳細については、 「コントロール」セクションをご覧ください。

• もし デジタル入力 コントロールとして選択した場合、次のプロパティを使用できます。
  • S1
    • S1スイッチを制御するために使用されるデジタル入力
  • S1_ロジック
    • S1の制御信号に適用されるロジック
    • アクティブハイまたはアクティブロー
  • S2
    • S2スイッチを制御するために使用されるデジタル入力
  • S2_ロジック
    • S2の制御信号に適用されるロジック
    • アクティブハイまたはアクティブロー
  • S3
    • S3スイッチを制御するために使用されるデジタル入力
  • S3_ロジック
    • S3の制御信号に適用されるロジック
    • アクティブハイまたはアクティブロー
  • S4
    • S4スイッチを制御するために使用されるデジタル入力
  • S4_ロジック
    • S4の制御信号に適用されるロジック
    • アクティブハイまたはアクティブロー
  • S5
    • S5スイッチを制御するために使用されるデジタル入力
  • S5_ロジック
    • S5の制御信号に適用されるロジック
    • アクティブハイまたはアクティブロー
  • S6
    • S6スイッチを制御するために使用されるデジタル入力
  • S6_ロジック
    • S6の制御信号に適用されるロジック
    • アクティブハイまたはアクティブロー
  • ゲート制御の有効化
    • 有効にすると、ゲート制御信号の変更を適用するかどうかを制御できるようになります。
  • セン
    • ゲート制御の有効化が有効になっている場合に利用可能
    • スイッチングを有効/無効にするデジタル入力
  • Sen_logic
    • ゲート制御の有効化が有効になっている場合に利用可能
    • Sen信号に適用されるロジック

• もし モデル コントロールとして選択した場合、次のプロパティを使用できます。
  • 実行率
    • コンポーネントのゲート信号の更新間隔を定義します。ゲート信号は、コンポーネントへの信号処理入力として提供されます。

詳細設定（タブ）

• PESB最適化
  • PESB最適化はリアルタイムシミュレーションの最適化に特化しており、TyphoonSimには全く適用されません。この値を変更しても、TyphoonSimのシミュレーションには全く影響しません。
  • PESB最適化を有効/無効にします。詳細については、 PESB最適化のセクションをご覧ください。

• モデルの複雑さ
  • モデルの複雑さはリアルタイムシミュレーションの最適化に特有のものであり、TyphoonSimには全く適用されません。この値を変更しても、TyphoonSimのシミュレーションには影響しません。
  • モデルの複雑さを選択します。「リソースを最適化」を選択した場合、場合によってはレグの行列メモリ使用量が削減されますが、モデルは若干簡素化されます。この簡素化は、パッシブ整流演算において最も顕著に表れる可能性があります。

損失（タブ）

• 損失計算
  • コンバータの損失計算を有効/無効にします。詳細は「損失計算」セクションをご覧ください。

• 損失グループ
  • 損失計算が有効になっている場合に利用可能
  • 特定のスイッチグループを選択するために使用します。詳細については、こちらをご覧ください。

• スイッチXMLファイル
  • 損失計算が有効になっている場合に利用可能
  • XMLファイルからスイッチの損失データを読み込むために使用します。サポートされているファイル形式の詳細については、専用セクションをご覧ください。

• ダイオードのxmlファイル
  • 損失計算が有効になっている場合に利用可能
  • ダイオードの損失データをXMLファイルから読み込むために使用します。サポートされているファイル形式の詳細については、専用セクションをご覧ください。

• スイッチグループタイプ
  • 損失計算が有効になっている場合に利用可能
  • スイッチタイプ（MOSFETまたはIGBT）を指定します。スイッチタイプに関する情報がxmlファイルに記載されている場合は、自動的に適用されます。

• 現在の値
  • 損失計算が有効になっている場合に利用可能
  • 特定のポイントにおけるコンバータ損失を指定するために使用される電流値のベクトル。損失データがXMLファイルから読み込まれる場合、自動的に入力されます。

• 電圧値
  • 損失計算が有効になっている場合に利用可能
  • 特定のポイントにおけるコンバータ損失を指定するために使用される電圧値のベクトル。損失データがxmlファイルから読み込まれる場合、自動的に入力されます。

• 温度値
  • 損失計算が有効になっている場合に利用可能
  • 特定のポイントにおけるコンバータ損失を指定するために使用される温度値のベクトル。損失データがxmlファイルから読み込まれる場合、自動的に入力されます。

• Vtテーブル
  • 損失計算が有効になっている場合に利用可能
  • スイッチ導通電圧降下値用の2Dルックアップテーブルです。損失データをxmlファイルから読み込むと、自動的に入力されます。テーブル形式の詳細については、「損失計算」セクションをご覧ください。

• Vdテーブル
  • 損失計算が有効になっている場合に利用可能
  • ダイオード導通電圧降下値の2Dルックアップテーブルです。損失データをxmlファイルから読み込むと、自動的に入力されます。テーブル形式の詳細については、「損失計算」セクションをご覧ください。

• テーブルの上に
  • 損失計算が有効になっている場合に利用可能
  • スイッチオン時のスイッチング損失を計算するための3Dルックアップテーブルです。損失データがXMLファイルから読み込まれた場合は、自動的に入力されます。テーブル形式の詳細については、「損失計算」セクションをご覧ください。

• テーブルから降りる
  • 損失計算が有効になっている場合に利用可能
  • スイッチのターンオフ時のスイッチング損失を計算する3Dルックアップテーブルです。損失データがXMLファイルから読み込まれた場合は、自動的に入力されます。テーブル形式の詳細については、「損失計算」セクションをご覧ください。

• エドはテーブルから降りた
  • 損失計算が有効になっている場合に利用可能
  • ダイオードのターンオフ時のスイッチング損失を計算する3Dルックアップテーブルです。損失データをXMLファイルから読み込むと、自動的に入力されます。テーブル形式の詳細については、「損失計算」セクションをご覧ください。

• 温度計算
  • 損失計算が有効になっている場合に利用可能
  • コンバータの損失温度計算を有効/無効にします。熱モデルを指定する必要があります。詳細は「温度計算」セクションをご覧ください。

• 熱ネットワークタイプ
  • 温度計算が有効になっている場合に利用可能
  • 熱ネットワークモデルのタイプを指定します: Foster または Cauer

• Rthスイッチ
  • 温度計算が有効になっている場合に利用可能
  • スイッチの熱抵抗
  • ベクター

• Rthダイオード
  • 温度計算が有効になっている場合に利用可能
  • ダイオードの熱抵抗
  • ベクター

• T番目のスイッチ
  • 温度計算が有効で、熱ネットワークタイプがFosterの場合に使用可能
  • スイッチ熱時定数
  • ベクター

• Tthダイオード
  • 温度計算が有効で、熱ネットワークタイプがFosterの場合に使用可能
  • ダイオードの熱時定数
  • ベクター

• Cthスイッチ
  • 温度計算が有効で、熱ネットワークタイプがCauerの場合に使用可能
  • スイッチの熱容量
  • ベクター

• Cthダイオード
  • 温度計算が有効で、熱ネットワークタイプがCauerの場合に使用可能
  • ダイオードの熱時定数
  • ベクター

• 計算実行率
  • 損失計算が有効になっている場合に利用可能
  • 損失計算の実行レート。損失計算の入力と出力を更新する間隔を定義します。

特典（タブ）

参考文献

• セミクロン アプリケーションノート AN-11001 (リンク)