ゼータコンバーター

回路図エディタのゼータコンバータコンポーネントの説明

コンポーネントはサポートされていません:このコンポーネントは現在 TyphoonSim ではサポートされていません。このコンポーネントをモデルに追加すると、TyphoonSim でモデルを実行できなくなります。TyphoonSim モードでモデルを実行する前に、このコンポーネントを無効にするか、モデルから削除してください。

概略ブロック図

ゼータコンバータスイッチングブロックのブロック図と入力パラメータを表1に示します。

表1 .回路図エディタコアライブラリのゼータコンバータコンポーネント
成分	コンポーネントダイアログウィンドウ	コンポーネントパラメータ
		プロパティタブ一般的な電気重量 = 1 または 2

コンポーネントダイアログボックスとパラメータ

Zeta コンバータコンポーネントダイアログボックスは、次の 2 つのタブで構成されています。

「全般」タブには、コントロール関連のプロパティが含まれています。詳細な説明は「コントロールオプション」をご覧ください。

電気タブパラメータは表2.

表2電気タブのプロパティ
財産	コードネーム	説明
インダクタンス型	インデックスタイプ	インダクタとスイッチインダクタのどちらかを選択します
ダブルスイッチ/インダクタ	dbl_ind	2つの等しいインダクタンス値を持つインダクタをそれぞれ制御可能なスイッチに接続して使用できます。詳細は「コンバータ構成」セクションをご覧ください。
インダクタンス	インダクタンス	単一インダクタのインダクタンス値。[H]
初期電流	初期化現在の	インダクタの初期電流。[A]
キャパシタンス	キャパシタンス	単一コンデンサの静電容量の値。[F]
ハイブリッドスイッチドコンデンサ	ハイブリッドキャップ	同じ容量のコンデンサ2つと、ダイオード1つではなく2つを使用できるようになります。詳細は「コンバーター構成」セクションをご覧ください。
コンデンサのESR	ESR	コンデンサの等価直列抵抗。[Ω]
初期電圧	初期電圧	コンデンサの初期電圧[V]

コントロールオプション

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。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（ハイレベル入力電圧VIHでスイッチがオン）またはアクティブロー（ローレベル入力電圧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。

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つの追加コンポーネント入力が存在します。En入力は内部PWM変調器の有効/無効を切り替えるために使用され、 In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Modelを選択すると、IGBTのゲート駆動信号を信号処理モデルから直接設定できます。コンポーネントには入力ピンgatesが表示され、 S1にゲート駆動信号のスカラー入力が必要です。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。

コンバータの構成

Zeta Converterコンポーネントは、トポロジーの複数の変更をサポートしています。詳細については、コンバータ構成の概略ブロック図変更は、次の 3 つの原則に基づいて行うことができます。

インダクタの改造：いわゆるスイッチインダクタ単一のインダクタの代わりに、複数のインダクタンス素子が接続された構成です。定常動作では、制御スイッチが「オン」状態のとき、ダイオードD_p1 およびD_p2 導通しており、インダクタL₁ とL₂ 並列接続時に充電されます。制御スイッチが「オフ」状態のときは、D_s ダイオードは導通しているため、放電時にはこれらのインダクタは直列に接続されます。そのため、同じ値のインダクタを使用する必要があります。これは、インダクタンスが「充電されやすく、放電されにくい」ため、より大きな電圧利得を得ることができることを意味します。
図1スイッチインダクタ
コンデンサの変更: スイッチドインダクタと同様に、ここでは「ハイブリッドスイッチドコンデンサ」と呼ばれる 2 つのコンデンサを使用することができ、これによりコンバータの電圧ステップアップ能力がさらに向上します。
2つのインダクタンスと対応するスイッチを併用することも可能です。これにより、2つのインダクタンスは並列接続時に充電され、直列接続時に放電されます。2つのスイッチは同時に制御されます。

利用可能なコンバータ構成は、表3それらの概略図は以下で見ることができます。コンバータ構成の概略ブロック図入力電圧と出力電圧の比の式は、連続電流導通モードと一定のコンデンサ電圧の仮定の下で導出され、 D 制御可能なスイッチのデューティサイクルを表す。出力 LC コンバータが機能するには、各構成ごとにフィルタを外部に接続する必要があります。

表3コンバータの構成
不動産価値			出力電圧/入力電圧	構成名
インダクタンス型	ダブルスイッチ/インダクタ	ハイブリッドスイッチドキャパシタを使用する	コンバータの入力電圧と出力電圧の比	各プロパティ値セットで設定される構成バリアントの名前
インダクタ	間違い	間違い	$\frac{D}{1 - D}$	単一インダクタ
インダクタ	間違い	真実	$\frac{2 D}{1 - D}$	ハイブリッドスイッチドコンデンサを備えた単一インダクタ
インダクタ	真実	間違い	$\frac{2 D}{1 - D}$	ダブルインダクタ
インダクタ	真実	真実	$\frac{3 D + 1}{1 - D}$	ハイブリッドスイッチドコンデンサを備えたダブルインダクタ
スイッチインダクタ	間違い	間違い	$\frac{D (D + 1)}{1 - D}$	スイッチインダクタ
スイッチインダクタ	間違い	真実	$\frac{D (D + 3)}{1 - D}$	ハイブリッドスイッチドコンデンサを備えたスイッチドインダクタ
スイッチインダクタ	真実	間違い	$\frac{2 D (D + 1)}{1 - D}$	ダブルスイッチインダクタ
スイッチインダクタ	真実	真実	$\frac{{2 D}^{2} + 5 D + 1}{1 - D}$	ハイブリッドスイッチドコンデンサを備えたダブルスイッチドインダクタ

コンバータ構成の概略ブロック図

ダブルインダクタを用いた構成には、2つのスイッチが含まれます。これらのスイッチは同時に制御されるため、使用されるスイッチング信号は1つだけです。したがって、コンポーネントパラメータで「S1」として指定されているスイッチは、含まれるスイッチの数に応じて、1つまたは2つの制御可能なスイッチを表します。

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。

参考文献

B. Axelrod、Y. Berkovich、A. Ioinovici、 「ステップアップモードでのハイブリッドスイッチトキャパシタ Ćuk/Zeta/SEPIC コンバータ」 、 2005 IEEE 国際回路およびシステムシンポジウム、2005 年 5 月。
MS Bhaskar他「高電圧ゲインを実現するアクティブクワッドスイッチインダクタを備えた新型ハイブリッドゼータブーストコンバータ」『 IEEE Access』第9巻、20022-20034頁、2021年、doi: 10.1109/ACCESS.2021.3054393。