Моделює напівпровідниковий силовий діод.
Модель діода складається з послідовно включених резистора Ron. індуктивності Lon. джерела постійної напруги Vf і ключа SW (рис. 1.46). Блок логіки управляє роботою ключа. При позитивному напрузі на діоді (Vak - Vf) відбувається замикання ключа і через прилад починає протікати струм. Розмикання ключа (виключення діода) виконується при зниженні струму Iak. протікає через діод, до нуля.
Статична вольт-амперна характеристика моделі діода показана на рис. 1.47.
У моделі паралельно самому диоду включена послідовна RC-ланцюг, що виконує демпфирующие функції.
Вікно завдання параметрів:
Resistance Ron (Ohm):
[Опір у ввімкненому стані (Ом)],
Inductance Lon (H):
[Індуктивність у включеному стані (Гн)].
Forward voltage Uf (V):
[Падіння напруги в прямому напрямку (В)].
Initial current Ic (A):
[Початкове значення струму (А)]. При значенні параметра дорівнює нулю моделювання починається при закритому стані діода. Якщо параметр заданий позитивним значенням, то моделювання буде розпочато при відкритому стані діода.
Snubber resistance Rs (Ohm):
[Опір демпфирующей ланцюга (Ом)].
Snubber capacitance Cs (F):
[Ємність демпфирующей ланцюга (Ф)].
На вихідному порту блоку, позначеному m, формується векторний Simulink-сигнал з двох елементів. Перший елемент - анодний струм тиристора, другий - напруга анод-катод тиристора.
На рис. 1.48 показана схема моделі, однополупериодного випрямляча, що працює на активно-індуктивне навантаження.
Thyristor, Detailed Thyristor
Моделює тиристор. У бібліотеці SimPowerSystem є дві моделі тиристора: Thyristor (спрощена модель) і Detailed Thyristor (уточнена модель).
Спрощена модель тиристора складається з послідовно включених резистора Ron. індуктивності Lon. джерела постійної напруги Vf і ключа SW (рис. 1.49). Блок логіки управляє роботою ключа. При позитивному напрузі на тиристорі (Vak - Vf) і наявності позитивного сигналу на керуючому електроді (g) відбувається замикання ключа і через прилад починає протікати струм. Розмикання ключа (вимикання тиристора) виконується при зниженні струму Iak. протікає через тиристор, до нуля.
В уточненій моделі тиристора тривалість імпульсу повинна бути такою, щоб, при включенні, анодний струм тиристора перевищив ток утримання (Il). В іншому випадку включення не відбудеться. При виключенні тиристора тривалість додатки негативного напруги анод-катод повинна перевищувати час вимикання тітістора (Tq). В іншому випадку відбудеться автоматичне включення тиристора навіть, якщо керуючий сигнал дорівнює нулю.
Статичні вольт-амперні характеристики моделі тиристора для включеного і вимкненого станів показані на рис. 1.50.
У моделі паралельно самому тиристору включена послідовна RC-ланцюг, що виконує демпфирующие функції.
Вікно завдання параметрів:
Resistance Ron (Ohm):
[Опір у ввімкненому стані (Ом)],
Inductance Lon (H):
[Індуктивність у включеному стані (Гн)].
Forward voltage Uf (V):
[Падіння напруги в прямому напрямку (В)].
Initial current Ic (A):
[Початкове значення струму (А)]. При значенні параметра дорівнює нулю моделювання починається при закритому стані тиристора. Якщо параметр заданий позитивним значенням, то моделювання буде розпочато при відкритому стані тиристора.
Snubber resistance Rs (Ohm):
[Опір демпфирующей ланцюга (Ом)].
Snubber capacitance Cs (F):
[Ємність демпфирующей ланцюга (Ф)].
Latching current Ii (A):
[Величина струму утримання (А)]. Параметр задається в уточненої моделі тиристора.
Turn of time Tq (s):
[Час виключення (с)]. Параметр задається в уточненої моделі тиристора.
На вихідному порту блоку, позначеному m, формується векторний Simulink-сигнал з двох елементів. Перший елемент - анодний струм тиристора, другий - напруга анод-катод тиристора.
На рис. 1.50 показана схема моделі, керованого однополупериодного випрямляча, що працює на активно-індуктивне навантаження. Імпульси управління тиристором формуються блоком Pulse Generator, при цьому величина кута управління тиристором визначається тривалістю фазової затримки (Phase Delay) генератора.
Повністю керований тиристор
Моделює повністю керований тиристор.
Модель повністю керованого тиристора складається з послідовно включених резистора Ron. індуктивності Lon. джерела постійної напруги Vf і ключа SW (рис. 1.51). Блок логіки управляє роботою ключа. При позитивному напрузі на тиристорі (Vak - Vf) і наявності позитивного сигналу на керуючому електроді (g) відбувається замикання ключа і через прилад починає протікати струм. Для виключення приладу досить керуючий сигнал знизити до величини рівної нулю. Вимкнення GTO- тиристора відбудеться також при спаданні анодного струму до нуля не дивлячись на наявність керуючого сигналу.
Статичні вольт-амперні характеристики моделі повністю керованого тиристора для включеного і вимкненого станів показані на рис. 1.52.
У моделі паралельно самому тиристору включена послідовна RC-ланцюг, що виконує демпфирующие функції.
У моделі враховується також кінцеве час вимикання тиристора. Процес вимкнення розбитий на дві ділянки (рис. 1.53) і характеризується, відповідно, часом спаду (Tf), при якому анодний струм зменшується до 0.1 від струму в момент вимикання (Imax) і часом затягування (Tt), при якому анодний струм зменшується до нуля.
Вікно завдання параметрів:
Resistance Ron (Ohm):
[Опір у ввімкненому стані (Ом)],
Inductance Lon (H):
[Індуктивність у включеному стані (Гн)].
Forward voltage Uf (V):
[Падіння напруги в прямому напрямку (В)].
Current 10% fall time Tf (s):
[Час спаду струму до рівня 0.1 від струму в момент вимикання (с)].
Current tail time Tt (s):
[Час затягування (с)]. Час, за яке струм зменшиться до нуля від рівня 0.1 струму в момент вимикання.
Initial current Ic (A):
[Початкове значення струму (А)]. При значенні параметра дорівнює нулю моделювання починається при закритому стані приладу. Якщо параметр заданий позитивним значенням, то моделювання буде розпочато при відкритому стані приладу.
Snubber resistance Rs (Ohm):
[Опір демпфирующей ланцюга (Ом)].
Snubber capacitance Cs (F):
[Ємність демпфирующей ланцюга (Ф)].
На вихідному порту блоку позначеному m, формується векторний Simulink-сигнал з двох елементів. Перший елемент - анодний струм тиристора, другий - напруга анод-катод тиристора.
На рис. 1.54 показана схема моделі, імпульсного регулятора напруги. Величина середнього значення напруги на навантаженні такого регулятора залежить від шпаруватості керуючих імпульсів. На малюнку представлені також графіки напруги і струму в навантаженні.
Біполярний IGBT транзистор
Моделює біполярний транзистор з ізольованим затвором.
Модель IGBT транзистора складається з послідовно включених резистора Ron. індуктивності Lon. джерела постійної напруги Vf і ключа SW (рис. 1.55). Блок логіки управляє роботою ключа. Включення приладу відбувається в разі, якщо напруга колектор-емітер позитивно і більше, ніж Vf і на затвор транзистора поданий позитивний сигнал (g> 0). Вимкнення приладу відбувається при зменшенні сигналу на затворі до нуля (g = 0). При негативному напрузі колектор-емітер транзистор знаходиться у вимкненому стані.
Статичні вольт-амперні характеристики моделі IGBT транзистора для включеного і вимкненого станів показані на рис. 1.56.
У моделі паралельно самому приладу включена послідовна RC-ланцюг, що виконує демпфирующие функції.
У моделі враховується також кінцеве час вимикання транзистора. Процес вимкнення розбитий на дві ділянки (рис. 1.57) і характеризується, відповідно, часом спаду (Tf), при якому струм колектор-емітер зменшується до 0.1 від струму в момент вимикання (Imax) і часом затягування (Tt), при якому струм зменшується до нуля.
Вікно завдання параметрів:
Resistance Ron (Ohm):
[Опір у ввімкненому стані (Ом)],
Inductance Lon (H):
[Індуктивність у включеному стані (Гн)].
Forward voltage Vf (V):
[Падіння напруги в прямому напрямках (В)].
Current 10% fall time Tf (s):
[Час спаду струму до рівня 0.1 від струму в момент вимикання (с)].
Current tail time Tt (s):
[Час затягування (с)]. Час, за яке струм зменшиться до нуля від рівня 0.1 струму в момент вимикання.
Initial current Ic (A):
[Початкове значення струму (А)]. При значенні параметра дорівнює нулю моделювання починається при закритому стані приладу. Якщо параметр заданий позитивним значенням, то моделювання буде розпочато при відкритому стані приладу.
Snubber resistance Rs (Ohm):
[Опір демпфирующей ланцюга (Ом)].
Snubber capacitance Cs (F):
[Ємність демпфирующей ланцюга (Ф)].
На вихідному порту блоку позначеному m, формується векторний Simulink-сигнал з двох елементів. Перший елемент -струм колектор-емітер транзистора, другий - напруга колектор-емітер транзистора.
На рис. 1.58 показана схема моделі нереверсивного широтно-імпульсного перетворювача постійної напруги з паралельним включенням транзистора по відношенню до навантаження. На малюнку представлені також графіки напруги і струму в активно-ємнісний навантаження.
Моделює універсальний міст.
Модель дозволяє вибирати кількість плечей моста (від 1 до 3), вид напівпровідникових приладів (діоди, тиристори, ідеальні ключі, а також повністю керовані тиристори, IGBT і MOSFET транзистори, шунтуватися зворотними діодами). У моделі можна також вибрати вид затискачів A, B і C (вхідні або вихідні). На рис. 165, як приклад, представлені схеми тиристорного трифазного моста для обох варіантів виду вхідних затискачів.
Вікно завдання параметрів:
Number of bridge arms:
[Число плечей моста]. Вибирається зі списку: 1, 2 або 3.
[Конфігурація портів]. Параметр визначає які затискачі порту будуть вхідними, а які - вихідними.
Значення параметра вибирається зі списку:
- ABC as input terminals - затискачі A, B і C є вхідними,
- ABC as output terminals - затискачі A, B і C є вихідними.
Snubber resistance Rs (Ohm):
[Опір демпфирующей ланцюга (Ом)].
Snubber capacitance Cs (F):
[Ємність демпфирующей ланцюга (Ф)].
Power Electronic device:
[Вид напівпровідникових пристроїв моста]. Значення параметра вибирається зі списку:
- Diodes - діоди,
- Thyristors - тиристори,
- GTO / Diodes - повністю керовані тиристори, шунтуватися зворотними діодами,
- MOSFET / Diodes - MOSFET- транзистори, шунтуватися зворотними діодами,
- IGBT / Diodes - IGBT-транзистори, шунтуватися зворотними діодами,
- Ideal Switches - ідеальні ключі.
[Вимірювані змінні]. Дає змогу вибрати, що передаються в блок Multimeter, змінні, які потім можна побачити за допомогою блоку Scope. Значення параметра вибираються зі списку:
- None - немає змінних для відображення,
- Device voltages - напруги на напівпровідникових пристроях,
- Device currents - струми напівпровідникових пристроїв,
- UAB UBC UCA UDC voltages - напруги на затискачах моста.
- All voltages and currents - все напруги і струми моста.
Відображуваним сигналам в блоці Multimeter присвоюються мітки:
- Usw1, Usw2, Usw3, Usw4, Usw5, Usw6 - напруги ключів,
- Isw1, Isw2, Isw3, Isw4, Isw5, Isw6 - струми ключів,
- Uab, Ubc, Uca, Udc - напруги на затискачах моста.
Крім наведених вище параметрів, в вікні діалогу задаються параметри і для обраних напівпровідникових приладів.
На рис. 1.66 показана схема трифазного тиристорного випрямляча, що працює на активно-індуктивне навантаження. У момент часу рівний 0,06 с виконується переклад випрямляча в інверторний режим. На графіках добре видно, що вихідна напруга випрямляча при цьому змінює знак.
На рис. 1.67 показана схема однофазного інвертора на IGBT-транзисторах, шунтуватися зворотними діодами. Навантаження інвертора носить резонансний характер, що пояснює синусоїдальний характер струму в ній.
