Реализуйте тиристорную модель
Фундаментальные блоки/Силовая электроника
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Силовая электроника
Тиристор является полупроводниковым устройством, которое может быть включено через сигнал управления ключом. Тиристорная модель моделируется как резистор Ron, индуктор Lon и источник постоянного напряжения, представляющий прямое напряжение Vf, соединенный последовательно с переключателем. Переключателем управляет логический сигнал в зависимости от напряжения Vak, тока Iak и сигнала g управления ключом.
Блок Thyristor также содержит последовательную схему Rs-Cs, которая может быть соединена параллельно с тиристорным устройством.
Статическая характеристика VI этой модели показана ниже.
Тиристорное устройство включается, когда напряжение Vak анод-катод больше Vf и на вход затвора подается положительный импульсный сигнал (g > 0). Высота импульса должна быть больше 0 и длиться достаточно долго, чтобы позволить току тиристорного анода стать больше, чем ток I1 фиксации.
Тиристорное устройство отключается, когда ток, протекающий в устройстве, становится 0 (Iak = 0), и на аноде и катоде появляется отрицательное напряжение в течение, по меньшей мере, периода времени, равного времени Tq отключения. Если напряжение на устройстве становится положительным за период времени, меньше Tq, устройство включается автоматически, даже если сигнал управления ключом низок (g = 0), а ток анода меньше, чем ток фиксации. Кроме того, если во время включения амплитуда тока устройства остается ниже уровня тока фиксации, заданного в диалоговом окне, устройство отключается после того, как уровень сигнала управления ключом становится низким (g = 0).
Время переключения Tq представляет время восстановления несущей: это временной интервал между моментом уменьшения тока анода до 0 и моментом, когда тиристор способен выдерживать положительное напряжение Vak, не включаясь снова.
Для оптимизации скорости симуляции доступны две модели тиристоров: тиристорная модель и детальная тиристорная модель. Для тиристорной модели фиксирующий ток I1 и время восстановления Tq приняты 0.
Внутреннее сопротивление тиристора Ron, в омах ( По умолчанию это 0.001. Параметр Resistance Ron не может быть установлен на 0 когда параметру Inductance Lon задано значение 0.
Внутренняя индуктивность тиристора Lon, в henries (H). По умолчанию это 0 для блоков Thyristor и 1e–3 для Detailed Thyristor блоков. Параметр Inductance Lon обычно устанавливается на 0 кроме тех случаев, когда параметру Resistance Ron задано значение 0.
Прямое напряжение тиристора, в вольтах (V). По умолчанию это 0.8.
Когда параметр Inductance Lon больше 0можно задать начальный ток, протекающий в тиристоре. Обычно для него задано значение 0 чтобы начать симуляцию с блокированным тиристором. По умолчанию это 0.
Можно задать Initial current Ic значение, соответствующее конкретному состоянию схемы. В этом случае все состояния линейной схемы должны быть установлены соответственно. 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 500. Установите параметр Snubber resistance Rs равным inf чтобы исключить snubber из модели.
Демпфирующая емкость в фарадах (F). По умолчанию это 250e-9. Установите параметр Snubber capacitance Cs равным 0 чтобы устранить snubber, или чтобы inf чтобы получить сопротивление snubber.
Если выбран, добавьте Simulink® выход на блок, возвращающий тиристорный ток и напряжение. Выбран параметр по умолчанию.
Ток фиксации детальной тиристорной модели в амперах (A). По умолчанию это 0.1. Этот параметр характерен для блоков Detailed Thyristor.
Время отключения Tq подробной тиристорной модели, в амперах (A). По умолчанию это 100e–6. Этот параметр характерен для блоков Detailed Thyristor.
gСигнал Simulink для управления ключами Тиристора.
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 | Тиристорный ток | A |
2 | Тиристорное напряжение | V |
Блок Тиристора реализует макро- модель реального тиристора. Он не учитывает ни геометрию устройства, ни сложные физические процессы, моделирующие поведение устройства [1, 2]. Напряжение прямого прерывания и критическое значение производной повторно приложенного анодно-катодного напряжения не рассматриваются моделью.
В зависимости от значения индуктивности Lon, блок Тиристора моделируется или как источник тока (Lon > 0) или как переменная топологическая схема (Lon = 0). Блок Тиристора 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.
В power_thyristor например, одноимпульсный тиристорный выпрямитель используется для подачи нагрузки RL. Импульсы затвора получают от импульсного генератора, синхронизируемого от напряжения источника. Используются следующие параметры:
R |
| |
L |
| |
Тиристорный блок: | Рон |
|
Лон |
| |
VF |
| |
RS |
| |
Cs |
|
Угол включения изменяется импульсным генератором, синхронизируемым с источником напряжения. Запустите симуляцию и наблюдайте ток нагрузки и напряжение нагрузки, а также тиристорные ток и напряжение.
[1] Rajagopalan, V., Computer-Aided Analysis of Power Electronic Systems, Marcel Dekker, Inc., Нью-Йорк, 1987 год.
[2] Mohan, N., T.M. Undeland, and W.P. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк, 1995 год.