Реализуйте тиристорную модель выключения затвора (GTO)
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Силовая электроника
Тиристор переключения управления ключами (GTO) является полупроводниковым устройством, которое может быть включено и отключено через сигнал управления ключами. Как и обычный тиристор, тиристор GTO может быть включен положительным сигналом управления ключами (g > 0). Однако, в отличие от тиристора, который может быть выключен только при нулевом пересечении тока, GTO может быть выключен в любой момент приложением сигнала управления ключами, равного 0.
Тиристор GTO моделируется как резистор Ron, индуктор Lon и источник постоянного напряжения Vf, соединенный последовательно с переключателем. Переключателем управляет логический сигнал в зависимости от напряжения Vak, тока Iak и сигнала g управления ключом.
Параметры Vf, Ron и Lon являются прямым падением напряжения во время проводимости, прямым проводящим сопротивлением и индуктивностью устройства. Блок GTO также содержит последовательную сглаживающую схему Rs-Cs, которая может быть соединена параллельно с устройством GTO (между терминальными портами А и K).
Тиристор GTO включается, когда напряжение анода-катода больше Vf и на входе затвора присутствует положительный импульсный сигнал (g > 0). Когда сигнал управления ключами установлен в 0, тиристор GTO начинает блокироваться, но его ток не останавливается мгновенно.
Поскольку текущий процесс вымирания тиристора GTO вносит значительный вклад в потери при повороте, характеристика отключения встроена в модель. Уменьшение тока аппроксимируется двумя сегментами. Когда сигнал управления ключами становится 0, ток Iak сначала уменьшается со значения Imax (значение Iak, когда тиристор GTO начинает открываться) до Imax/10, во время спада (Tf), а затем с Imax/10 до 0 в течение хвостового времени (Tt). Тиристор GTO отключается, когда ток Iak становится 0. Фиксирующие и удерживающие токи не рассматриваются.
Внутреннее сопротивление Рон, в омах (В). По умолчанию это 0.001. Параметр Resistance Ron не может быть установлен на 0 если для параметра Inductance Lon задано значение 0.
Внутренняя индуктивность Lon, у генри (H). По умолчанию это 0. Параметр Inductance Lon обычно устанавливается на 0 кроме тех случаев, когда параметру Resistance Ron задано значение 0.
Прямое напряжение тиристорного устройства GTO, в вольтах (V). По умолчанию это 1.
Можно задать начальный ток, протекающий в тиристоре GTO. Обычно он устанавливается равным 0 в порядок, чтобы начать симуляцию с блокированным устройством. По умолчанию это 0.
Если для параметра Initial Current IC задано значение, больше 0, статическое вычисление рассматривает начальное состояние GTO как закрытое. Инициализация всех состояний силового электронного преобразователя является сложной задачей. Поэтому эта опция полезна только с простыми схемами.
Сопротивление снюббера, в омах (И). По умолчанию это 1e5. Установите параметр сопротивления Snubber Rs равным inf чтобы исключить snubber из модели.
Демпфирующая емкость, в фарадах (F). По умолчанию это inf. Установите параметр Емкость Snubber Cs равным 0 чтобы устранить snubber, или чтобы inf чтобы получить сопротивление snubber.
Если выбран, добавьте Simulink® выход на блок, возвращающий ток и напряжение GTO. Выбран параметр по умолчанию.
gСигнал Simulink для управления ключом GTO.
mВыход Simulink блока является вектором, содержащим два сигнала. Можно демультиплексировать эти сигналы с помощью блока Bus Selector, предоставленного в библиотеке Simulink.
Сигнал | Определение | Модули |
|---|---|---|
1 | Ток GTO | A |
2 | Напряжение GTO | V |
Блок GTO реализует макро- модель реального GTO-тиристора. Он не учитывает ни геометрию устройства, ни базовые физические процессы устройства [1].
Блок GTO требует непрерывного применения сигнала управления ключами (g > 0), порядок находится в включенном состоянии (с Iak > 0). Фиксирующий ток и удерживающий ток не рассматриваются. Критическое значение производной повторно приложенного анодно-катодного напряжения не рассматривается.
В зависимости от значения индуктивности Lon, GTO моделируется или как источник тока (Lon > 0) или как переменная топологическая схема (Lon = 0). Блок GTO не может быть соединен последовательно с индуктором, источником тока или разомкнутой схемой, если не используется его сглаживающая схема.
Индуктивность Lon вынуждена к 0, если вы принимаете решение дискретизировать свою схему.
[1] Mohan, N., T.M. Undeland, and W.P. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк, 1995 год.
IGBT, MOSFET, Трехуровневый мост, Тиристор, Универсальный мост