Thyristor

Реализуйте тиристорную модель

Библиотека

Фундаментальные блоки/Силовая электроника

Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Силовая электроника

Описание

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.

Параметры

Тиристорная модель и детальная тиристорная модель

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.

Resistance Ron

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.

Inductance Lon

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.

Forward voltage Vf

Прямое напряжение тиристора, в вольтах (V). По умолчанию это 0.8.

Initial current Ic

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.

Snubber resistance Rs

Сопротивление снюббера, в омах (И). По умолчанию это 500. Установите параметр Snubber resistance Rs равным inf чтобы исключить snubber из модели.

Snubber capacitance Cs

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.

Show measurement port

Если выбран, добавьте Simulink^® выход на блок, возвращающий тиристорный ток и напряжение. Выбран параметр по умолчанию.

Latching current Il

Ток фиксации детальной тиристорной модели в амперах (A). По умолчанию это 0.1. Этот параметр характерен для блоков Detailed Thyristor.

Turn-off time Tq

Время отключения Tq подробной тиристорной модели, в амперах (A). По умолчанию это 100e–6. Этот параметр характерен для блоков Detailed Thyristor.

Входы и выходы

g

Сигнал Simulink для управления ключами Тиристора.

m

Выход 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

Допущения и ограничения

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.

Примеры

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		`1` Ω
L		`10 mH`
Тиристорный блок:	Рон	`0.001` Ω
	Лон	`0 H`
	VF	`0.8 V`
	RS	`20` Ω
	Cs	`4e-6 F`

Угол включения изменяется импульсным генератором, синхронизируемым с источником напряжения. Запустите симуляцию и наблюдайте ток нагрузки и напряжение нагрузки, а также тиристорные ток и напряжение.

Ссылки

[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.

Документация