Реализовать тиристорную модель отключения затвора (GTO)
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Силовая электроника
Тиристор отключения затвора (GTO) - полупроводниковый прибор, который может включаться и выключаться по сигналу затвора. Подобно обычному тиристору, тиристор GTO может включаться положительным сигналом затвора (g > 0). Однако, в отличие от тиристора, который может быть выключен только при пересечении тока с нулем, GTO может быть выключен в любое время приложением сигнала затвора, равного 0.
Тиристор ГТО моделируется как резистор Ron, индуктор Lon и источник напряжения постоянного тока Vf, соединенный последовательно с переключателем. Переключатель управляется логическим сигналом в зависимости от напряжения Vak, тока Iak и сигнала g затвора.
Параметрами Vf, Ron и Lon являются падение напряжения в прямом направлении во время проводимости, сопротивление прямой проводимости и индуктивность устройства. Блок GTO также содержит последовательную шнуровую схему Rs-C, которая может быть подключена параллельно устройству GTO (между терминальными портами A и K).
Тиристор GTO включается, когда напряжение анод-катод больше Vf и на входе затвора присутствует положительный импульсный сигнал (g > 0). Когда сигнал затвора установлен в 0, тиристор GTO начинает блокироваться, но его ток не останавливается мгновенно.
Поскольку процесс затухания тока тиристора GTO вносит значительный вклад в потери при отключении, характеристика отключения встроена в модель. Текущее уменьшение аппроксимируется двумя сегментами. Когда сигнал затвора становится равным 0, ток Iak сначала уменьшается от значения Imax (значение Iak, когда тиристор GTO начинает открываться) до Imax/10, в течение времени падения (Tf), а затем от Imax/10 до 0 в течение времени окончания (Tt). Тиристор GTO выключается, когда ток Iak становится равным 0. Фиксирующие и удерживающие токи не рассматриваются.
Внутреннее сопротивление Ron, в Ом. По умолчанию: 0.001. Параметр Ron сопротивления не может быть установлен в значение 0 если параметр «Индуктивность Lon» имеет значение 0.
Внутренняя индуктивность Lon, в хенриях (H). По умолчанию: 0. Обычно для параметра индуктивности Lon установлено значение 0 за исключением случаев, когда для параметра Resistance Ron установлено значение 0.
Напряжение прямого направления тиристорного устройства GTO в вольтах (В). По умолчанию: 1.
Можно указать начальный ток, протекающий в тиристоре GTO. Обычно устанавливается значение 0, чтобы начать моделирование с заблокированного устройства. По умолчанию: 0.
Если для параметра Initial Current IC установлено значение больше 0, при расчете установившегося состояния начальный статус GTO считается закрытым. Инициализация всех состояний силового электронного преобразователя является сложной задачей. Поэтому эта опция полезна только с простыми цепями.
Сопротивление snubber, в Ом. По умолчанию: 1e5. Задайте для параметра Rs сопротивления Snubber значение inf для исключения привязки из модели.
Емкость snubber в фарадах (F). По умолчанию: inf. Задайте для параметра емкости Cs Snubber значение 0 для устранения привязки или для inf чтобы получить резистивный шуббер.
Если выбрано, добавьте выход Simulink ® в блок, возвращающий ток и напряжение GTO. Выбрано значение по умолчанию.
gСигнал симулятора для управления затвором GTO.
mВыход Simulink блока представляет собой вектор, содержащий два сигнала. Демультиплексировать эти сигналы можно с помощью блока выбора шины, предоставленного в библиотеке Simulink.
Сигнал | Определение | Единицы |
|---|---|---|
1 | Ток GTO | A |
2 | Напряжение ГТО | V |
Блок GTO реализует макромодель реального тиристора GTO. Он не учитывает ни геометрию устройства, ни основные физические процессы устройства [1].
Блок GTO требует непрерывного применения сигнала затвора (g > 0), чтобы находиться в включенном состоянии (с Iak > 0). Ток фиксации и ток удержания не рассматриваются. Критическое значение производной повторно применяемого анодно-катодного напряжения не учитывается.
В зависимости от значения индуктивности Lon, GTO моделируется либо как источник тока (Lon > 0), либо как схема переменной топологии (Lon = 0). Блок GTO не может быть соединен последовательно с индуктором, источником тока или разомкнутой цепью, если не используется его схема привязки.
Индуктивность Lon принудительно устанавливается в 0, если выбрана дискретизация цепи.
[1] Мохан, Н., Т. М. Унделанд и В. П. Роббинс, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк, 1995.
IGBT, MOSFET, трехуровневый мост, тиристор, универсальный мост