カップリング部品におけるスナバ回路のパラメータ化
このセクションでは、様々なスナバトポロジーを例に挙げながら、カップリング部品においてスナバ回路をどのように、いつ、そしてなぜ使用するのかを説明します。また、スナバのパラメータ設定に関する基本的なガイドラインも示します。
- スナバ回路構成：
- 電流源側の抵抗器または抵抗器とコンデンサの直列接続
- 電圧源側の抵抗器または抵抗器とインダクタの並列接続
- スナッバータイプ:
- 修正 - すべての回路モード（スイッチの組み合わせ）で存在するスナバ
- ダイナミック -トポロジの競合が検出された回路モードに動的に追加されるスナバ。
適切なスナバタイプの選択 - ダイナミックまたは固定
スナバは、回路にカップリング部品を追加することでトポロジカルな競合が生じた場合に必要です。回路におけるトポロジカルな競合は、すべてのスイッチの組み合わせを通して発生する場合もあれば、一部のスイッチの組み合わせにおいてのみ発生する場合もあります。常に発生するトポロジカルな競合は固定スナバで解決します。特定のスイッチの組み合わせにおいてのみ発生する競合は、動的スナバで解決する必要があります。以下に、典型的な例をいくつか示します。
例 1:図 1の結合は、容量性 DC リンクでの結合の一般的な例です。電圧源とコンデンサは電圧源コンポーネントとして表示されます。この回路のトポロジの競合は、結合コンポーネントの緑色の側に表示されます。図 1の右側には、結合とコンバーターの内部構造が表示されます。このことから、スイッチ S1-S2 および/または S3-S4 が閉じている場合にのみ競合が発生し、その結合の電圧源が短絡することがわかります。この競合を解決するには、位相レッグの両方のスイッチが閉じている回路モードでのみ必要なため、ダイナミック スナバが推奨されます。通常の動作中にダイナミック スナバを使用しても、追加のエラーは発生しません。
例2：図2に示す回路は、前のケースのアナログ回路です。ここでは、カップリングの電流源側をコンバータ側に回転させています。図2の右側には、カップリング部品とコンバータの内部構造が示されています。この場合、スイッチが開いているときにトポロジの矛盾が発生し、カップリング電流源からの電流が流れる経路がなくなります。コンバータ側の回路が容量性の場合は、ダイナミックスナバによってこの問題を解決できます。誘導性の場合は、インダクタの劣化を防ぐためにスナバを固定する必要があります。
例3：この例は、図3に示すように、出力に異なるフィルタトポロジと回路ブレーカを備えた2つのコンバータを表しています。最初のケースでは、LCフィルタと回路ブレーカがあり、その後にカップリング部品が接続されています。カップリング部品の赤色の電流源側は、回路ブレーカ側に回転しています。回路ブレーカのスイッチが開いている場合（開いているスイッチと電流源が直列に接続されている場合）のみ、トポロジの競合が発生します。これは、ダイナミックスナバによって解決できます。
図の右側には、LCLフィルタトポロジがあり、その後ろに回路ブレーカとカップリングが配置されています。また、カップリング部品の電流源側はブレーカ側に回転しているため、前例と同じトポロジの競合が発生しますが、これはダイナミックスナバで対処できます。ただし、ブレーカが閉じている場合、カップリング部品の電流源と直列に接続されたフィルタインダクタンスとの競合も発生します。この回路では、スイッチの配置を変えてもトポロジの競合が発生するため、固定スナバが必要です。
例4：図4の回路は、結合部品の両側にインダクタンスが存在する電力システム回路の典型的な分割を表しています。これは、固定RCスナバを追加することで解決されます。
例5：図5では、コンバータの出力が並列に接続されています。誘導負荷のため、カップリングの電圧源側は負荷側に回転しています。この例では、カップリング部品の2つの電圧源が常に並列に接続されています。固定R||Lスナバが必要です。動的スナバは、常に衝突が発生するため、実際には固定スナバと同じ動作をします。
例6：図6では、コンバータの出力が直列に接続されています。容量性負荷のため、カップリングの電流源側は負荷側に回転します。この例では、2つのカップリング部品の電流源が常に直列に接続されています。固定RCスナバが必要です。動的スナバは、常に競合状態にあるため、実際には固定RCスナバと同じ動作をします。
スナバパラメータ化
このセクションでは、RCスナバとR||Lスナバのパラメータ設定について説明します。スナバのパラメータ設定には、2つの一般的なルールがあります。
- RC または R||L の時定数は、シミュレーション ステップよりも数ステップ大きくする必要があります。
- 対象周波数（通常は50/60Hz）におけるスナバ全体のインピーダンスは、回路に小さな損失（通常は1%未満）をもたらすように設定する必要があります。これは、回路内の電圧レベルと、結合部品を介して伝送される総電力に依存します。
スナバによって生じる相対誤差は、スナバ回路を通過する総電力に依存することに注意することが重要です。公称電力がカップリングを介して伝送される場合、スナバ回路の影響は無視できますが、カップリングを全く通過しない場合は、スナバ回路を通過する電力のみが流れるため、相対誤差は大きくなります。
RC スナバは、対象周波数におけるインピーダンスの容量性部分が抵抗性部分よりもはるかに大きいという前提のもと、次の式を使用して計算できます。
ここで変数は以下のとおりです。
S – 結合要素を流れる最大電力 [VA]
V – 電圧レベル（線間電圧）[V]
ω – ネットワーク角周波数 (2πf) [rad/s]
k – スナバ電力（最大電力Sに対する割合）[-]; k=Sスナバ/S 通常k=0.1
C – スナバ容量 [F]
L – スナバインダクタンス [H]
R – スナバ抵抗 [Ω]
τ – スナバ時定数 [s] 通常 10μs
計算したスナバ回路が不安定性を引き起こす場合は、容量を2倍に増やし、抵抗を再計算します。この手順は、安定が得られるまで繰り返されます。
R||L スナバの場合も、次の式を使用して同じプロセスに従う必要があります。
IT スナバ パラメータ化に関する追加情報と例は、ビデオ ナレッジベースおよびHIL 基礎コースの一部として入手できます。