NPCレッグ

概略ブロック図

NPC レグ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/VHIL シミュレーションの NPC タイプレッグ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「スイッチごとのデジタル入力」を選択すると、ゲートドライブ入力を任意のデジタル入力ピン（1～32）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スイッチのゲートドライブにルーティングされます。さらに、 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）のゲートドライブロジックを選択します。TyphoonSimでは、デジタル信号は内部の仮想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信されると、デジタル入力1にも表示されます。

制御パラメータとして「内部変調器」を選択すると、デジタル入力ピンの代わりに内部PWM変調器を使用してS1 、 S2 、 S3 、 S4スイッチを駆動できるようになります。この構成では、2つのコンポーネント入力が追加されます。En入力は内部PWM変調器の有効化/無効化に使用され、 In1とIn2はリファレンス信号入力として使用されます。

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るようになります。コンポーネントには入力ピンs_ctrlが表示されます。このピンには、4つのゲート駆動信号を[S1、S2、S3、S4]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。

DTV検出: 有効にすると、 DTV検出シミュレーション実行中に信号が送信されます。

無視される機能: DTV 検出は TyphoonSim ではまだサポートされておらず、その値を変更してもシミュレーションにはまったく影響しません。

注:モデルで DTV 検出を使用する方法の対話型の概要は、 HIL アカデミーのHIL for Power Electronicsコースの一部として、またビデオ Knowledgebaseでも提供されています。

タイミング

遅延を有効にすると、IGBTのターンオンおよびターンオフ遅延がシミュレーションに含まれます。この機能の詳細については、専用のスイッチング遅延セクションをご覧ください。

機能は無視されます:このコンポーネントのゲート信号遅延は TyphoonSim ではまだサポートされていないため、値を変更してもシミュレーションにはまったく影響しません。

注:モデルでスイッチング遅延を使用する方法の対話型の概要は、 HIL アカデミーのHIL for Power Electronicsコースの一部として、またビデオ Knowledgebaseでも提供されています。

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 (LUT) を使用して、電流、電圧、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 のいずれかです。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が含まれます。

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。

注:モデルに電力損失計算を組み込む方法の対話型の概要は、 HIL アカデミーのHIL for Power Electronicsコースの一部として、またビデオ Knowledgebaseでも提供されています。

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、D1 と D2 はグループ 3)。

IGBTスイッチタイプを両方の損失グループで使用する場合、電力損失の入出力端子は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1に示されています。

表1 .両グループのIGBTスイッチタイプの場合の電力損失端子に対するスイッチング素子の順序
ベクトルのインデックス	スイッチング素子
[0]	S1_igbt
[1]	S1_ダイオード
[2]	S2_igbt
[3]	S2_ダイオード
[4]	S3_igbt
[5]	S3_ダイオード
[6]	S4_igbt
[7]	S4_ダイオード
[8]	D1
[9]	D2

MOSFETスイッチタイプを両方の損失グループで使用する場合、電力損失の入出力端子は6つ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2に示されています。

表2 .両グループのMOSFETスイッチタイプの場合の電力損失端子に対するスイッチング素子の順序
ベクトルのインデックス	スイッチング素子
[0]	S1_mosfet
[1]	S2_mosfet
[2]	S3_mosfet
[3]	S4_mosfet
[4]	D1
[5]	D2

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にIGBTスイッチタイプを使用する場合、電力損失の入出力端子は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3に示されています。

表3グループ1のMOSFETスイッチタイプとグループ2のIGBTスイッチタイプの場合の電力損失端子に対するスイッチング素子の順序
ベクトルのインデックス	スイッチング素子
[0]	S1_mosfet
[1]	S2_igbt
[2]	S2_ダイオード
[3]	S3_igbt
[4]	S3_ダイオード
[5]	S4_mosfet
[6]	D1
[7]	D2

損失グループ1にIGBTスイッチタイプを使用し、損失グループ2にMOSFETスイッチタイプを使用する場合、電力損失の入出力端子は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。

表4 .グループ1のIGBTスイッチタイプとグループ2のMOSFETスイッチタイプの場合の電力損失端子に対するスイッチング素子の順序
ベクトルのインデックス	スイッチング素子
[0]	S1_igbt
[1]	S1_ダイオード
[2]	S2_mosfet
[3]	S3_mosfet
[4]	S4_igbt
[5]	S4_ダイオード
[6]	D1
[7]	D2

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]
Et on table out - スイッチのスイッチングオン損失、出力エネルギー、f(I, V, T) [J]
Et off 表出力- スイッチオフ時の損失、出力エネルギー、f(I, V, T) [J]
Ed offテーブル出力- ダイオードのスイッチングオフ損失、出力エネルギー、f（I、V、T）[J]

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）の総合的な電力損失（P_loss）と接合温度（T_junctions）を計算します。総合的な電力損失は、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。スイッチンググループごとに異なる熱パラメータを指定できます。温度計算用の入出力ポートは10個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。

注:モデルに温度計算を組み込む方法の対話型の概要は、 HIL アカデミーのHIL for Power Electronicsコースの一部として、またビデオ Knowledgebaseでも提供されています。

追加の温度計算マスク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- 損失と温度の計算ロジックの実行速度（[s]）

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。

無視された機能: 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。

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4つの入力ゲート信号のベクトル

エン（イン）
- 内部変調器制御を選択した場合に使用可能
- 内部変調器を有効/無効にするために使用されます

In1（インチ）
- 内部変調器制御を選択した場合に使用可能
- スイッチS1およびS3の内部変調器の変調信号値を指定するために使用されます。
インチ2（インチ）
- 内部変調器制御を選択した場合に使用可能
- スイッチS2およびS4の内部変調器の変調信号値を指定するために使用されます。

周波数（インチ）
- 内部変調器制御が選択され、変調器の動作モードとして可変搬送周波数が選択されている場合に使用可能
- 変調器の搬送周波数を指定するために使用される

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
- 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10個の温度値で構成されます。
- 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
- 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10個の温度値で構成されます。
- 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10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10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10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、P_lossは6個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10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。

一般（タブ）

コントロール
- スイッチの制御方法を指定します。スイッチごとのデジタル入力、内部変調器、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。
もしスイッチあたりの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
- 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。
もし内部変調器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。
- 動作モード
  - 内部変調器の搬送周波数のソースを指定します
  - 動作モードが固定搬送周波数の場合、コンポーネントのプロパティで周波数を指定できます。
  - 動作モードが可変搬送周波数の場合、信号処理ポートを使用して周波数を指定できます。
- 搬送周波数（Hz）
  - 動作モードが固定搬送周波数の場合に使用可能
  - 内部変調器の搬送周波数を指定します
- 搬送波位相オフセット
  - 位相動作モードが固定キャリア位相オフセットの場合に使用可能
  - 内部変調器の搬送波位相オフセットを度単位で指定します。
- デッドタイム
  - 内部変調器のデッドタイムを秒単位で指定します
- 基準信号[最小、最大]
  - 搬送信号の最小値と最大値を指定します
  - 最小キャリア信号値と最大キャリア信号値の2つの値を含むベクトル
- ロードモード
  - 内部変調器に変調信号の新しい値が適用されるイベントを指定します。
    - 最小値を選択した場合、キャリアが最小値に達したときに新しい値が適用されます。
    - 最大値を選択した場合、キャリアが最大値に達したときに新しい値が適用されます。
    - どちらかを選択した場合、キャリアが最小値または最大値に達したときに新しい値が適用されます。

DTV検出
- DTV 検出は TyphoonSim ではまだサポートされておらず、その値を変更しても TyphoonSim シミュレーションにはまったく影響しません。
- デッドタイム違反検出を有効/無効にします。
- DTV フラグは HIL SCADA で使用できます。

測定値（タブ）

S2: 私
- TyphoonSimではまだサポートされていないため、この信号はゼロに設定されます。この信号を有効にしても、TyphoonSimのシミュレーションにはまったく影響しません。
- スイッチS2の内部電流測定を有効にします。信号が信号リストで利用可能になります。
S3: 私
- TyphoonSimではまだサポートされていないため、この信号はゼロに設定されます。この信号を有効にしても、TyphoonSimのシミュレーションにはまったく影響しません。
- スイッチS3の内部電流測定を有効にします。信号が信号リストで利用可能になります。
S4: 私
- TyphoonSimではまだサポートされていないため、この信号はゼロに設定されます。この信号を有効にしても、TyphoonSimのシミュレーションにはまったく影響しません。
- スイッチS4の内部電流測定を有効にします。信号が信号リストで利用可能になります。
D1: 私
- TyphoonSimではまだサポートされていないため、この信号はゼロに設定されます。この信号を有効にしても、TyphoonSimのシミュレーションにはまったく影響しません。
- ダイオードD1の内部電流測定を有効にします。信号が信号リストで利用可能になります。
D2: 私
- TyphoonSimではまだサポートされていないため、この信号はゼロに設定されます。この信号を有効にしても、TyphoonSimのシミュレーションにはまったく影響しません。
- ダイオードD2の内部電流測定を有効にします。信号が信号リストで利用可能になります。

タイミング（タブ）

遅延を有効にする
- TyphoonSimではまだサポートされていないため、この信号はゼロに設定されます。この信号を有効にしても、TyphoonSimのシミュレーションにはまったく影響しません。
- オン/オフイベントの遅延を有効にする

遅延をオンにする
- イベントをオンにするために適用される遅延を指定します

遅延をオフにする
- イベントをオフにするために適用される遅延を指定します
  - 電流値とそれに対応するターンオフ遅延から構成されるベクトル。すべての電流値には、予想されるターンオフ遅延が続く必要があります。

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。詳細は損失計算の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。詳細は損失計算のセクションをご覧ください。

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
- 損失計算または順方向電圧降下が有効な場合に使用可能
- 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、こちらの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。

テーブルの上に出て
- 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
- スイッチオフ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。

エドはテーブルから降りた
- 損失計算または順方向電圧降下が有効な場合に使用可能
- 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

右スイッチ
- 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

Tth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
- 損失計算または順方向電圧降下が有効な場合に使用可能
- 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。

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。

特典（タブ）

「エクストラ」タブでは、信号アクセス管理コンポーネント用。

シグナルの可視性は、「signal_access」プロパティと、その階層内の親コンポーネントがロックされているかどうかに基づいて計算されます。ロックされたコンポーネントに含まれていないコンポーネントは、「signal_access」プロパティに関係なくシグナルを公開します。「signal_access」プロパティは、以下の3つの値のいずれかになります。

パブリック - パブリックとしてマークされたコンポーネントは、すべてのレベルでシグナルを公開します。
保護済み - 保護済みとしてマークされたコンポーネントは、最初のロックされた親コンポーネントの外部のコンポーネントへの信号を非表示にします。
継承 - 継承としてマークされたコンポーネントは、継承以外の値に設定されている最も近い親の 'signal_access' プロパティ値を取得します。

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)