Реализовать тиристорную модель
Основные блоки/силовая электроника
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Силовая электроника
Тиристор представляет собой полупроводниковый прибор, который может включаться через сигнал затвора. Модель тиристора моделируется как резистор Ron, индуктор Lon и источник постоянного напряжения, представляющий прямое напряжение Vf, соединенные последовательно с переключателем. Переключатель управляется логическим сигналом в зависимости от напряжения Vak, тока Iak и сигнала g затвора.
Тиристорный блок также содержит последовательную Rs-Cs шнуровую схему, которая может быть подключена параллельно тиристорному устройству.
Статическая VI характеристика этой модели показана ниже.
Тиристорное устройство включается, когда напряжение Vak анода-катода больше Vf и на вход затвора подается положительный импульсный сигнал (g > 0). Высота импульса должна быть больше 0 и длиться достаточно долго, чтобы ток тиристорного анода стал больше тока фиксации Il.
Тиристорное устройство выключается, когда ток, протекающий в устройстве, становится равным 0 (Iak = 0), и отрицательное напряжение появляется на аноде и катоде в течение, по меньшей мере, периода времени, равного времени Tq отключения. Если напряжение на устройстве становится положительным в течение периода времени менее Tq, устройство включается автоматически, даже если сигнал затвора низкий (g = 0) и ток анода меньше тока фиксации. Кроме того, если во время включения амплитуда тока устройства остается ниже уровня тока фиксации, указанного в диалоговом окне, устройство отключается после того, как уровень сигнала затвора становится низким (g = 0).
Время Tq включения представляет время восстановления несущей: это интервал времени между моментом, когда ток анода уменьшился до 0, и моментом, когда тиристор способен выдерживать положительное напряжение Vak без повторного включения.
Для оптимизации скорости моделирования доступны две модели тиристоров: тиристорная модель и детальная тиристорная модель. Для тиристорной модели предполагается, что ток блокировки Il и время восстановления Tq составляют 0.
Внутреннее сопротивление тиристора 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 тиристора Lon, в хенриях (H). По умолчанию: 0 для тиристорных блоков и 1e–3 для подробных тиристорных блоков. Обычно для параметра индуктивности Lon установлено значение 0 за исключением случаев, когда для параметра Resistance Ron установлено значение 0.
Прямое напряжение тиристора, в вольтах (В). По умолчанию: 0.8.
Если параметр индуктивности Lon больше, чем 0, можно указать начальный ток, протекающий в тиристоре. Обычно устанавливается значение 0 для запуска моделирования с заблокированным тиристором. По умолчанию: 0.
Можно задать начальное значение Ic тока, соответствующее определенному состоянию цепи. В этом случае все состояния линейной схемы должны быть установлены соответствующим образом. Инициализация всех состояний силового электронного преобразователя является сложной задачей. Поэтому эта опция полезна только с простыми цепями.
Сопротивление snubber, в Ом. По умолчанию: 500. Задайте для параметра Rs сопротивления Snubber значение inf для исключения привязки из модели.
Поглощающая емкость в фарадах (F). По умолчанию: 250e-9. Задайте для параметра емкости Cs Snubber значение 0 для устранения привязки или для inf чтобы получить резистивный шуббер.
Если выбрано, добавьте выход Simulink ® к блоку, возвращающему ток и напряжение тиристора. Выбрано значение по умолчанию.
Ток фиксации детализированной тиристорной модели в амперах (A). По умолчанию: 0.1. Этот параметр относится к детальным тиристорным блокам.
Время Tq включения детализированной тиристорной модели в амперах (A). По умолчанию: 100e–6. Этот параметр относится к детальным тиристорным блокам.
gСигнал симулятора для управления затвором тиристора.
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 тиристора | A |
2 | Напряжение тиристора | V |
Тиристорный блок реализует макромодель реального тиристора. Он не учитывает ни геометрию устройства, ни сложные физические процессы, моделирующие поведение устройства [1, 2]. Прямое напряжение пробоя и критическое значение производной повторно применяемого анодно-катодного напряжения не учитываются моделью.
В зависимости от значения индуктивности Lon тиристорный блок моделируется либо как источник тока (Lon > 0), либо как схема переменной топологии (Lon = 0). Тиристорный блок не может быть соединен последовательно с индуктором, источником тока или разомкнутой цепью, если только не используется его схема привязки.
Индуктивность Lon принудительно устанавливается в 0, если выбрана дискретизация цепи.
В power_thyristor например, для питания нагрузки RL используется одноимпульсный тиристорный выпрямитель. Импульсы затвора получают от генератора импульсов, синхронизированного с напряжением источника. Используются следующие параметры:
R |
| |
L |
| |
Тиристорный блок: | Рон |
|
Лон |
| |
VF |
| |
RS |
| |
Cs |
|
Угол выстрела изменяется генератором импульсов, синхронизированным на источнике напряжения. Выполните моделирование и проверьте ток и напряжение нагрузки, а также ток и напряжение тиристора.
[1] Раджагопалан, V., Компьютерный анализ силовых электронных систем, Марсель Деккер, Inc., Нью-Йорк, 1987.
[2] Мохан, Н., Т. М. Унделанд и В. П. Роббинс, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк, 1995.