IGBT

절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT) 구현

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  • IGBT block

라이브러리:
Simscape / Electrical / Specialized Power Systems / Power Electronics

설명

IGBT 블록은 게이트 신호로 제어할 수 있는 반도체 소자를 구현합니다. IGBT는 저항기(Ron), 인덕터(Lon), DC 전압원(Vf)이 스위치와 직렬로 결합되어 있고 이 스위치를 논리형 신호(g > 0 또는 g = 0)로 제어하는 방식으로 시뮬레이션됩니다.

IGBT는 컬렉터-이미터 전압이 양수이고 Vf보다 크며 게이트 입력에 양의 신호(g > 0)가 적용될 때 켜집니다. 컬렉터-이미터 전압이 양수이고 게이트 입력에 0 신호(g = 0)가 적용될 때 꺼집니다.

IGBT 소자는 컬렉터-이미터 전압이 음수인 경우 꺼진 상태입니다. 참고로 많은 상용 IGBT에는 역방향 차단 기능이 없습니다. 따라서 주로 역병렬 다이오드와 함께 사용됩니다.

IGBT 블록에는 IGBT 소자와 병렬로 연결(단자 C와 E 사이)된 직렬 Rs-Cs 스너버 회로가 포함되어 있습니다.

IGBT 모델의 턴오프 특성은 2개의 세그먼트에 의해 근사됩니다. 게이트 신호가 0으로 떨어질 때, 컬렉터 전류는 하강 시간(Tf) 동안 Imax에서 0.1 Imax로 감소하고, 이후 꼬리 시간(Tt) 동안 0.1 Imax에서 0으로 감소합니다.

예제

power_igbtconv 예제는 부스트 DC-DC 컨버터에서 IGBT 블록을 사용하는 방법을 설명합니다. IGBT는 10kHz의 주파수로 스위치를 켜고 끄면서 DC 전원에서 부하(RC)로 에너지를 전달합니다. 평균 출력 전압(VR)은 IGBT 스위치의 듀티 사이클(α) 함수로, 다음과 같습니다.

VR=11−αVdc

가정 및 제한 사항

  • IGBT 블록은 실제 IGBT 소자의 매크로 모델을 구현합니다. 이 블록에서는 소자의 기하학적 구조나 복잡한 물리적 과정을 고려하지 않습니다[1].

  • IGBT는 인덕턴스 Lon의 값에 따라 전류원(Lon > 0) 또는 가변 토폴로지 회로(Lon = 0)로 모델링됩니다. 스너버 회로를 사용하지 않으면 IGBT 블록을 인덕터, 전류원 또는 개방 회로와 직렬로 연결할 수 없습니다.

  • 회로를 이산화하는 경우에는 인덕턴스 Lon이 0으로 강제 설정됩니다.

포트

입력

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IGBT를 열고 닫는 동작을 제어하는 Simulink 신호입니다.

출력

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블록의 Simulink 출력은 두 개의 신호를 포함하는 벡터입니다. Simulink 라이브러리에서 제공하는 Bus Selector 블록을 사용하여 이러한 신호를 역다중화할 수 있습니다.

신호

정의

단위

1

IGBT 전류

A

2

IGBT 전압

V

종속 관계

이 포트를 활성화하려면 Show measurement port 파라미터를 선택합니다.

보존

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IGBT 컬렉터와 연결되는 특화된 전기 에너지 보존 포트입니다.

IGBT 이미터와 연결되는 특화된 전기 에너지 보존 포트입니다.

파라미터

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블록 파라미터를 대화형 방식으로 편집하려면 속성 인스펙터를 사용합니다. Simulink 툴스트립의 시뮬레이션 탭에 있는 준비 갤러리에서 속성 인스펙터를 선택하십시오.

스위칭 소자의 내부 저항(단위: 옴(Ω))입니다. Inductance Lon 파라미터가 0으로 설정되어 있으면 Resistance Ron 파라미터를 0으로 설정할 수 없습니다.

내부 인덕턴스 Lon(단위: 헨리(H))입니다. Resistance Ron 파라미터가 0으로 설정된 경우를 제외하고 Inductance Lon 파라미터는 일반적으로 0으로 설정됩니다.

IGBT 소자의 순방향 전압(단위: 볼트)입니다.

IGBT에 흐르는 초기 전류입니다. 일반적으로 소자를 차단한 상태에서 시뮬레이션을 시작하기 위해 0으로 설정합니다.

Initial current Ic 파라미터를 0보다 큰 값으로 설정한 경우 정상 상태 계산에서는 IGBT의 초기 상태를 닫힌 것으로 간주합니다. 전력전자 컨버터의 모든 상태를 초기화하는 작업은 복잡합니다. 따라서 이 옵션은 간단한 회로에서만 유용합니다.

스너버 저항(단위: 옴(Ω))입니다. 디폴트 값은 1e5입니다. 모델에서 스너버를 제거하려면 Snubber resistance Rs 파라미터를 inf로 설정합니다.

스너버 커패시턴스(단위: 패럿(F))입니다. 디폴트 값은 inf입니다. 스너버를 제거하려면 Snubber capacitance Cs 파라미터를 0으로 설정하고, 저항 스너버를 사용하려면 inf로 설정합니다.

이 파라미터를 선택한 경우, 다이오드 IGBT 전류와 전압을 반환하는 Simulink 출력이 이 블록에 추가됩니다.

참고 문헌

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

확장 기능

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C/C++ 코드 생성
Simulink® Coder™를 사용하여 C 코드나 C++ 코드를 생성할 수 있습니다.

버전 내역

R2006a 이전에 개발됨

참고 항목

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