単相インバータ

概略ブロック図

インバータスイッチングブロックの概略ブロック図を図2に示します。

リアルタイム シミュレーションの単相インバーター 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）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ルーティングされます。また、 gate_logicパラメータは、アクティブハイ（つまり、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（つまり、低レベル入力電圧VILでスイッチがオン）のいずれかに設定します。ゲート駆動ロジックは、外部コントローラの設計によって異なります。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信されると、デジタル入力1に表示されます。

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ます。この構成では、3つの追加コンポーネント入力が存在します。En入力はPWM変調器制御の有効化/無効化に使用され、 InAとInBは内部PWM変調器の参照信号入力として使用されます。可変周波数または位相のオプションを選択した場合は、それぞれFreq 、 OffsetA 、 OffsetBという追加のコンポーネント入力が作成されます。

制御パラメータとして「レッグごとのデジタル入力」を選択すると、レッグ駆動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に1を割り当てた場合、デジタル入力ピン1は内部デッドタイムモジュールを介してS1およびS2スイッチゲートドライブにルーティングされます。

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のゲート駆動信号を直接設定できます。コンポーネントには入力ピン「gates」があり、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設定されます。

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、および温度の関数として計算されます。また、損失用の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が想定されます。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が、LUTが2Dテーブルの場合、順方向電圧降下とジャンクション温度の依存性が追加されます。MOSFETの場合、逆電流伝導時には、MOSFETチャネルと内部ボディダイオード間の電流共有計算が実行されます。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、「電力損失データのインポート」セクションを参照してください。

IGBT スイッチ タイプの場合、電力損失の入出力ポートは 8 つの要素のベクトルを受信/生成します。最初の要素 (インデックス 0) は A 相の上部 IGBT で、2 番目の要素 (インデックス 1) は A 相の上部 IGBT のダイオードです。次の 2 つの要素は、それぞれ A 相の下部 IGBT とそのダイオードです。この順序は、2019.1 リリースから有効です。配列の次の 4 つの要素は、A 相と同様に B 相に対応します。MOSFET スイッチ タイプの場合、入出力ポートは 4 つの要素のベクトルを受信/生成します。最初の要素 (インデックス 0) は A 相の上部 MOSFET で、2 番目の要素 (インデックス 1) は A 相の下部 MOSFET です。配列の次の 2 つの要素は、A 相と同様に B 相に対応します。使用可能なマスク プロパティは次のとおりです。

• スイッチタイプ- 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]

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。温度計算用の入出力ポートは8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一覧
• 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（[秒]）

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。

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。
• DC（電気）
  • DC側ポート。
• A（電気）
  • AC側ポート - 相A
• B（電気）
  • AC側ポート - 相B
• ゲート（イン）
  • 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
• Aで（インチ）
  • 内部変調器制御を選択した場合に使用可能
  • 内部変調器位相Aの変調信号値を指定するために使用します。
• Bで（インチ）
  • 内部変調器制御を選択した場合に使用可能
  • 内部変調器位相Bの変調信号値を指定するために使用
• オフセットA（インチ）
  • 内部変調器制御が選択され、変調器の位相動作モードとして可変キャリア位相オフセットが選択されている場合に使用可能
  • A相変調器の搬送波位相オフセットを指定するために使用される
• オフセットB（インチ）
  • 内部変調器制御が選択され、変調器の位相動作モードとして可変キャリア位相オフセットが選択されている場合に使用可能
  • B相変調器の搬送波位相オフセットを指定するために使用
• 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8つ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4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）
  • 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
  • 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8つ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4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）
  • 損失計算が有効で温度計算が無効の場合に使用可能
  • スイッチング素子の伝導損失を表す
  • スイッチタイプがIGBTの場合、 cond_lossesは8つの値で構成されます。それ以外の場合は4つの値で構成されます。
• sw_losses（出力）
  • 損失計算が有効で温度計算が無効の場合に使用可能
  • スイッチング素子のスイッチング損失を表す
  • スイッチタイプがIGBTの場合、 sw_lossesは8つの値で構成されます。それ以外の場合は4つ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
  • スイッチタイプがIGBTの場合、 P_lossは8つの値で構成されます。それ以外の場合は4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
  • スイッチタイプがIGBTの場合、 T_junctionsは8つの値で構成されます。それ以外の場合は4つ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、レッグ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
  • 切り替えが有効
    • 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 脚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
  • 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
  • デッドタイム期間
    • 2つのゲート信号間に生成されるデッドタイム期間を指定します。
  • 切り替えが有効
    • 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
  • 位相動作モード
    • 搬送波の位相オフセットの指定方法を定義します
    • 位相動作モードが固定搬送波位相オフセットの場合、位相オフセットはコンポーネントプロパティで指定されます。
    • 位相動作モードが可変搬送波位相オフセットの場合、周波数は信号処理ポートを使用して指定できます。
  • 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。

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。

• 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

• スイッチRth
  • 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

• ダイオードRth
  • 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

• スイッチTth
  • 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

• ダイオードTth
  • 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

• スイッチCth
  • 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

• ダイオードCth
  • 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。

測定値（タブ）

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）