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IGBT

絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ (IGBT) を実装する

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  • IGBT block

ライブラリ:
Simscape / Electrical / Specialized Power Systems / Power Electronics

説明

IGBT ブロックは、ゲート信号によって制御可能な半導体デバイスを実装します。IGBT は、論理信号 (g > 0 または g = 0) によって制御されるスイッチと直列に接続されている一連の抵抗 Ron、インダクタ Lon、および DC 電圧源 Vf の組み合わせとしてシミュレートされます。

IGBT は、コレクター-エミッター電圧が正で Vf より大きく、ゲート入力に正の信号が印加されている (g > 0) 場合にオンになります。コレクター-エミッター電圧が正でゲート入力に 0 信号が印加されている (g = 0) 場合にオフになります。

コレクター-エミッター電圧が負の場合、IGBT デバイスはオフ状態です。なお、多くの商用 IGBT には逆阻止機能はありません。したがって、通常は逆向きに接続されたダイオードとともに使用されます。

IGBT ブロックには、IGBT デバイスと並列に接続された直列 Rs-Cs スナバ回路が含まれています (端子 A と端子 E の間)。

IGBT モデルのターンオフ特性は、2 つのセグメントで近似されます。ゲート信号が 0 に低下すると、コレクター電流が立ち下がり時間 (Tf) に Imax から 0.1 Imax に低下し、その後テイル時間 (Tt) に 0.1 Imax から 0 に低下します。

例

power_igbtconv の例では、昇圧 DC-DC コンバーターでの IGBT ブロックの使用が示されています。IGBT は、周波数 10 kHz でオンおよびオフが切り替わり、DC 電源から負荷 (RC) にエネルギーを伝送します。平均出力電圧 (VR) は、以下のように IGBT スイッチのデューティ比 (α) の関数です。

VR=11−αVdc

仮定と制限

  • IGBT ブロックは、実際の IGBT デバイスのマクロ モデルを実装します。デバイスの形状も、複雑な物理プロセスも考慮されません [1]。

  • インダクタンス Lon の値に応じて、IGBT は電流源 (Lon > 0) または可変トポロジ回路 (Lon = 0) としてモデル化されます。IGBT ブロックは、スナバ回路が使用されていない限り、インダクタ、電流源、あるいは開回路と直列に接続することはできません。

  • 回路を離散化する場合、インダクタンス Lon は強制的に 0 となります。

端子

入力

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IGBT の開閉を制御する Simulink 信号。

出力

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ブロックの Simulink 出力は、2 つの信号を含むベクトルです。Simulink ライブラリで提供される Bus Selector ブロックを使用して、これらの信号を逆多重化できます。

信号

定義

単位

1

IGBT 電流

A

2

IGBT 電圧

V

依存関係

この端子を有効にするには、[Show measurement port] パラメーターを選択します。

保存

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IGBT コレクターに関連付けられた特定用途向けの電気量保存端子。

IGBT エミッターに関連付けられた特定用途向けの電気量保存端子。

パラメーター

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ブロック パラメーターを対話的に編集するには、プロパティ インスペクターを使用します。Simulink ツールストリップの [シミュレーション] タブの [準備] ギャラリーで [プロパティ インスペクター] を選択します。

スイッチ デバイスの内部抵抗。単位はオーム (Ω) です。[Inductance Lon] パラメーターが 0 に設定されている場合、[Resistance Ron] パラメーターは 0 に設定できません。

内部インダクタンス Lon。単位はヘンリー (H) です。[Resistance Ron] パラメーターが 0 に設定されている場合を除き、[Inductance Lon] パラメーターは通常 0 に設定します。

IGBT デバイスの順電圧。単位はボルトです。

IGBT に流れる初期電流。デバイスが遮断された状態でシミュレーションを開始するために、通常は 0 に設定されます。

[Initial current Ic] パラメーターが 0 より大きい値に設定されている場合は、定常状態の計算で IGBT の初期ステータスが閉と見なされます。パワー エレクトロニクス コンバーターのすべての状態を初期化するのは複雑なタスクです。そのため、このオプションは簡単な回路でのみ役立ちます。

スナバ抵抗。単位はオーム (Ω) です。既定は 1e5 です。[Snubber resistance Rs] パラメーターを inf に設定すると、モデルからスナバが削除されます。

スナバ静電容量。単位はファラド (F) です。既定は inf です。[Snubber capacitance Cs] パラメーターを 0 に設定するとスナバが削除され、inf に設定すると抵抗スナバが得られます。

オンの場合、IGBT の電流と電圧を返すブロックへの Simulink 出力を追加します。

参照

[1] Mohan, N., T.M. Undeland, and W.P. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1995.

拡張機能

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

バージョン履歴

R2006a より前に導入

参考

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