Тиристор выключения ворот
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Силовая электроника
Блок GTO моделирует тиристор выключения затвора (GTO). Характеристика I-V GTO такова, что, если напряжение затвора-катода превышает заданное напряжение запуска затвора, GTO включается. Если напряжение затвора-катода падает ниже заданного значения напряжения выключения затвора, или если ток нагрузки падает ниже заданного значения тока удержания, устройство отключается.
Чтобы определить I-V характеристику GTO, установите параметр On-state behaviour and switching losses на Specify constant values или Tabulate with temperature and current. The Tabulate with temperature and current опция доступна, только если вы открываете тепловой порт блока.
В включенном состоянии путь анод-катод ведет себя как линейный диод с прямым падением напряжения, Vf и on-сопротивлением, Ron. Однако, если вы выставляете тепловой порт блока и параметризоваете устройство с помощью табличных данных I-V, табличное сопротивление является функцией от температуры и тока.
В выключенном состоянии путь анод-катод ведет себя как линейный резистор с низким значением проводимости вне состояния, Goff.
Определяющие Simscape™ уравнения для блока:
if ((v > Vf)&&((G>Vgt)||(i>Ih)))&&(G>Vgt_off)
i == (v - Vf*(1-Ron*Goff))/Ron;
else
i == v*Goff;
end где:
v - анодно-катодное напряжение.
Vf - прямое напряжение.
G - напряжение затвора.
Vgt - триггерное напряжение затвора.
i - ток анод-катод.
Ih - удерживающий ток.
Vgt_off - напряжение выключения затвора.
Ron - сопротивление в состоянии «on-state».
Goff - проводимость вне состояния.
Используя параметры Integral Diode, можно включать интегральный катодно-анодный диод. GTO, который включает интегральный катодно-анодный диод, известен как асимметричный GTO (A-GTO) или обратнопроводящий GTO (RCGTO). Интегральный диод защищает полупроводниковое устройство путем обеспечения пути проводимости для обратного тока. Индуктивная нагрузка может создавать высокий всплеск обратного напряжения, когда полупроводниковое устройство внезапно отключает подачу напряжения на нагрузку.
Таблица показывает, как задать параметр Integral protection diode на основе ваших целей.
| Цель | Значение, которое нужно выбрать | Поведение блоков |
|---|---|---|
| Приоритезируйте скорость симуляции. | Protection diode with no dynamics | Блок включает интегральную копию блока Diode. Чтобы параметризовать внутренний Diode блок, используйте параметры Protection. |
| Точно задайте динамику заряда в обратном режиме. | Protection diode with charge dynamics | Блок включает интегральную копию динамической модели блока Diode. Чтобы параметризовать внутренний Diode блок, используйте параметры Protection. |
Блок обеспечивает четыре варианта моделирования. Чтобы выбрать нужный вариант, щелкните правой кнопкой мыши блок в модели. В контекстном меню выберите Simscape > Block choices, а затем один из следующих вариантов:
PS Control Port - содержит порт физического сигнала, который сопоставлен с клеммой управления ключом. Этот вариант является вариантом по умолчанию.
Electrical Control Port - содержит электрический порт, сопоставленный с клеммой управления ключом.
PS Control Port | Thermal Port - содержит тепловой порт и порт физического сигнала, который сопоставлен с клеммой управления ключом.
Electrical Control Port | Thermal Port - содержит тепловой порт и электрический порт, который сопоставлен с клеммой управления ключом.
Варианты этого блока без теплового порта не моделируют генерацию тепла в устройстве.
Варианты с тепловым портом позволяют вам смоделировать тепло, которое генерируют события переключения и потери проводимости. Тепловой порт по умолчанию скрыт. Чтобы включить тепловой порт, выберите вариант теплового блока.
Рисунок показывает идеализированное представление выходного напряжения, Vout и выходного тока, Iout, полупроводникового устройства. Показанный интервал включает в себя весь nth цикл переключения, во время которого блок выключается и затем включается.
Потери переключений являются одним из основных источников тепловых потерь в полупроводниках. Во время каждого перехода включения-выключения паразитики GTO сохраняют и затем рассеивают энергию.
Потери переключения зависят от напряжения вне состояния и тока в состоянии включения. Когда переключающее устройство включено, потери степени зависят от начального напряжения в нерабочем состоянии на устройстве и последнего тока в включенном состоянии, когда устройство полностью находится в включенном состоянии. Точно так же, когда переключающее устройство выключено, потери степени зависят от начального тока включения через устройство и конечного напряжения вне состояния, когда устройство полностью находится в выключенном состоянии. Включенное и коммутируемое усилием отключение потерь либо фиксированы, либо зависят от температуры соединения и тока источника стока, в зависимости от того, как вы задаете поведение On-state и параметр потерь. В обоих случаях потери масштабируются напряжением вне состояния до последнего события включения устройства.
Когда ток падает ниже удерживающего тока и устройство естественно коммутируется, потери устанавливаются параметром Natural commutation rectification loss. Поскольку невозможно узнать, когда измерить стартовый или конечное напряжение для потерь выпрямления, невозможно масштабировать его на напряжение вне состояния или ток в состоянии включения.
В этом блоке потери переключения применяются путем увеличения температуры соединения со значением, равным потерям переключения, разделенным на общую тепловую массу в соединении.
Примечание
Поскольку окончательный ток после события переключения не известен во время симуляции, блок записывает ток в состоянии включения в точке, в которой устройство отключено. Аналогично, блок записывает напряжение вне состояния в точке, в которой устройство командуется. По этой причине журнал моделирования не сообщает о потерях переключения в тепловой сети до одного цикла переключения позже.
Для всех идеальных коммутационных устройств потери переключений сообщаются в журнале моделирования следующим lastTurnOffLoss и lastTurnOnLoss и записан как импульс с амплитудой, равной потере энергии. Если вы используете скрипт, чтобы суммировать общие потери за определенный период симуляции, необходимо суммировать значения импульсов на каждом повышающем ребре импульса. Кроме того, можно использовать ee_getPowerLossSummary и ee_getPowerLossTimeSeries функции для извлечения проводимости и переключения потерь из записанных данных.
Рисунок показывает имена портов блоков.
Diode | Ideal Semiconductor Switch | IGBT (Ideal, Switching) | MOSFET (Ideal, Switching) | N-Channel MOSFET | P-Channel MOSFET | Thyristor (Piecewise Linear)
