В оглавление\ К следующему разделу \ К предыдущему разделу

1. Библиотека блоков SimPowerSystems

1.6 Power Electronics - элементы силовой электроники

Пиктограмма:

Назначение:

Моделирует полупроводниковый силовой диод.

Модель диода состоит из последовательно включенных резистора R_on, индуктивности L_on, источника постоянного напряжения V_f и ключа SW (рис. 1.46). Блок логики управляет работой ключа. При положительном напряжении на диоде (V_ak - V_f) происходит замыкание ключа и через прибор начинает протекать ток. Размыкание ключа (выключение диода) выполняется при снижении тока I_ak, протекающего через диод, до нуля.

Рис. 1.46

Статическая вольт-амперная характеристика модели диода показана на рис. 1.47.

Рис. 1.47

В модели параллельно самому диоду включена последовательная RC-цепь, выполняющая демпфирующие функции.

Окно задания параметров:

Параметры блока:

Resistance Ron (Ohm):

[Cопротивление во включенном состоянии (Ом)],

Inductance Lon (H):

[Индуктивность во включенном состоянии (Гн)].

Forward voltage Uf (V):

[Падение напряжения в прямом направлении (В)].

Initial current Ic (A):

[Начальное значение тока (А)]. При значении параметра равном нулю моделирование начинается при закрытом состоянии диода. Если параметр задан положительным значением, то моделирование будет начато при открытом состоянии диода.

Snubber resistance Rs (Ohm):

[Cопротивление демпфирующей цепи (Ом)].

Snubber capacitance Cs (F):

[Емкость демпфирующей цепи (Ф)].

На выходном порту блока, обозначенном m, формируется векторный Simulink-сигнал из двух элементов. Первый элемент - анодный ток тиристора, второй - напряжение анод-катод тиристора.

Пример:

На рис. 1.48 показана схема модели, однополупериодного выпрямителя, работающего на активно-индуктивную нагрузку.

Рис. 1.48

Скачать пример (Diode_1.zip)

Пиктограмма:

Назначение:

Моделирует тиристор. В библиотеке SimPowerSystem имеется две модели тиристора: Thyristor (упрощенная модель) и Detailed Thyristor (уточненная модель).

Упрощенная модель тиристора состоит из последовательно включенных резистора R_on, индуктивности L_on, источника постоянного напряжения V_f и ключа SW (рис. 1.49). Блок логики управляет работой ключа. При положительном напряжении на тиристоре (V_ak - V_f) и наличии положительного сигнала на управляющем электроде (g) происходит замыкание ключа и через прибор начинает протекать ток. Размыкание ключа (выключение тиристора ) выполняется при снижении тока I_ak, протекающего через тиристор, до нуля.

В уточненной модели тиристора длительность управляющего импульса должна быть такой, чтобы, при включении, анодный ток тиристора превысил ток удержания (Il). В противном случае включение не произойдет. При выключении тиристора длительность приложения отрицательного напряжения анод-катод должна превышать время выключения титистора (Tq). В противном случае произойдет автоматическое включение тиристора даже, если управляющий сигнал равен нулю.

Рис. 1.49

Статические вольт-амперные характеристики модели тиристора для включенного и выключенного состояний показаны на рис. 1.50.

Рис. 1.50

В модели параллельно самому тиристору включена последовательная RC-цепь, выполняющая демпфирующие функции.

Окно задания параметров:

Параметры блока:

Resistance Ron (Ohm):

[Cопротивление во включенном состоянии (Ом)],

Inductance Lon (H):

[Индуктивность во включенном состоянии (Гн)].

Forward voltage Uf (V):

[Падение напряжения в прямом направлении (В)].

Initial current Ic (A):

[Начальное значение тока (А)]. При значении параметра равном нулю моделирование начинается при закрытом состоянии тиристора. Если параметр задан положительным значением, то моделирование будет начато при открытом состоянии тиристора.

Snubber resistance Rs (Ohm):

[Cопротивление демпфирующей цепи (Ом)].

Snubber capacitance Cs (F):

[Емкость демпфирующей цепи (Ф)].

Latching current Ii (A):

[Величина тока удержания (А)]. Параметр задается в уточненной модели тиристора.

Turn of time Tq (s):

[Время выключения (с)]. Параметр задается в уточненной модели тиристора.

На выходном порту блока, обозначенном m, формируется векторный Simulink-сигнал из двух элементов. Первый элемент - анодный ток тиристора, второй - напряжение анод-катод тиристора.

Пример:

На рис. 1.50 показана схема модели, управляемого однополупериодного выпрямителя, работающего на активно-индуктивную нагрузку. Импульсы управления тиристором формируются блоком Pulse Generator, при этом величина угла управления тиристором определяется длительностью фазовой задержки (Phase Delay) генератора.

Рис. 1.50

Скачать пример (Thyristor_1.zip)

Пиктограмма:

Назначение:

Моделирует полностью управляемый тиристор.

Модель полностью управляемого тиристора состоит из последовательно включенных резистора R_on, индуктивности L_on, источника постоянного напряжения V_f и ключа SW (рис. 1.51). Блок логики управляет работой ключа. При положительном напряжении на тиристоре (V_ak - V_f) и наличии положительного сигнала на управляющем электроде (g) происходит замыкание ключа и через прибор начинает протекать ток. Для выключения прибора достаточно управляющий сигнал снизить до величины равной нулю. Выключение GTO- тиристора произойдет также при спадании анодного тока до нуля не смотря на наличие управляющего сигнала.

Рис. 1.51

Статические вольт-амперные характеристики модели полностью управляемого тиристора для включенного и выключенного состояний показаны на рис. 1.52.

Рис. 1.52

В модели параллельно самому тиристору включена последовательная RC-цепь, выполняющая демпфирующие функции.

В модели учитывается также конечное время выключения тиристора. Процесс выключения разбит на два участка (рис. 1.53) и характеризуется, соответственно, временем спада (Tf), при котором анодный ток уменьшается до 0.1 от тока в момент выключения (I_max) и временем затягивания (Tt), при котором анодный ток уменьшается до нуля.

Рис. 1.53

Окно задания параметров:

Параметры блока:

Resistance Ron (Ohm):

[Cопротивление во включенном состоянии (Ом)],

Inductance Lon (H):

[Индуктивность во включенном состоянии (Гн)].

Forward voltage Uf (V):

[Падение напряжения в прямом направлении (В)].

Current 10% fall time Tf (s):

[Время спада тока до уровня 0.1 от тока в момент выключения (с)].

Current tail time Tt (s):

[Время затягивания (с)]. Время, за которое ток уменьшится до нуля от уровня 0.1 тока в момент выключения.

Initial current Ic (A):

[Начальное значение тока (А)]. При значении параметра равном нулю моделирование начинается при закрытом состоянии прибора. Если параметр задан положительным значением, то моделирование будет начато при открытом состоянии прибора.

Snubber resistance Rs (Ohm):

[Cопротивление демпфирующей цепи (Ом)].

Snubber capacitance Cs (F):

[Емкость демпфирующей цепи (Ф)].

На выходном порту блока обозначенном m, формируется векторный Simulink-сигнал из двух элементов. Первый элемент - анодный ток тиристора, второй - напряжение анод-катод тиристора.

Пример:

На рис. 1.54 показана схема модели, импульсного регулятора напряжения. Величина среднего значения напряжения на нагрузке такого регулятора зависит от скважности управляющих импульсов. На рисунке представлены также графики напряжения и тока в нагрузке.

Рис. 1.54

Скачать пример (GTO_1.zip)

Пиктограмма:

Назначение:

Моделирует биполярный транзистор с изолированным затвором.

Модель IGBT транзистора состоит из последовательно включенных резистора R_on, индуктивности L_on, источника постоянного напряжения V_f и ключа SW (рис. 1.55). Блок логики управляет работой ключа. Включение прибора происходит в случае, если напряжение коллектор-эмиттер положительно и больше, чем V_f и на затвор транзистора подан положительный сигнал (g > 0). Выключение прибора происходит при уменьшении сигнала на затворе до нуля (g = 0). При отрицательном напряжении коллектор-эмиттер транзистор находится в выключенном состоянии.

Рис. 1.55

Статические вольт-амперные характеристики модели IGBT транзистора для включенного и выключенного состояний показаны на рис. 1.56.

Рис. 1.56

В модели параллельно самому прибору включена последовательная RC-цепь, выполняющая демпфирующие функции.

В модели учитывается также конечное время выключения транзистора. Процесс выключения разбит на два участка (рис. 1.57) и характеризуется, соответственно, временем спада (Tf), при котором ток коллектор-эмиттер уменьшается до 0.1 от тока в момент выключения (I_max) и временем затягивания (Tt), при котором ток уменьшается до нуля.

Рис. 1.57

Окно задания параметров:

Параметры блока:

Resistance Ron (Ohm):

[Cопротивление во включенном состоянии (Ом)],

Inductance Lon (H):

[Индуктивность во включенном состоянии (Гн)].

Forward voltage Vf (V):

[Падение напряжения в прямом направлени (В)].

Current 10% fall time Tf (s):

[Время спада тока до уровня 0.1 от тока в момент выключения (с)].

Current tail time Tt (s):

[Время затягивания (с)]. Время, за которое ток уменьшится до нуля от уровня 0.1 тока в момент выключения.

Initial current Ic (A):

[Начальное значение тока (А)]. При значении параметра равном нулю моделирование начинается при закрытом состоянии прибора. Если параметр задан положительным значением, то моделирование будет начато при открытом состоянии прибора.

Snubber resistance Rs (Ohm):

[Cопротивление демпфирующей цепи (Ом)].

Snubber capacitance Cs (F):

[Емкость демпфирующей цепи (Ф)].

На выходном порту блока обозначенном m, формируется векторный Simulink-сигнал из двух элементов. Первый элемент -ток коллектор-эмиттер транзистора, второй - напряжение коллектор-эмиттер транзистора.

Пример:

На рис. 1.58 показана схема модели нереверсивного широтно-импульсного преобразователя постоянного напряжения с параллельным включением транзистора по отношению к нагрузке. На рисунке представлены также графики напряжения и тока в активно-емкостной нагрузке.

Рис. 1.58

Скачать пример (IGBT_1.zip)

Пиктограмма:

Назначение:

Моделирует силовой полевой транзистор с параллельно включенным обратным диодом.

Модель Mosfet транзистора состоит из последовательно включенных резистора R_on, индуктивности L_on и ключа SW (рис. 1.59). Блок логики управляет работой ключа. Включение прибора происходит в случае, если напряжение сток-исток положительно и на затвор транзистора подан положительный сигнал (g > 0). Выключение прибора происходит при уменьшении сигнала на затворе до нуля (g = 0). При отрицательном напряжении коллектор-эмиттер транзистор находится в выключенном состоянии и ток проводит обратный диод.

Рис. 1.59

Статические вольт-амперные характеристики модели Mosfet транзистора для включенного и выключенного состояний показаны на рис. 1.60.

Рис. 1.60

В модели параллельно самому прибору включена последовательная RC-цепь, выполняющая демпфирующие функции.

Окно задания параметров:

Параметры блока:

MOSFET on-state resistance Ron (Ohm):

[Сопротивление во включенном состоянии (Ом)].

MOSFET on-state inductance Lon (H):

[Индуктивность во включенном состоянии (Гн)].

Initial current Ic (A):

[Начальное значение тока (А)]. При значении параметра равном нулю моделирование начинается при закрытом состоянии прибора. Если параметр задан положительным значением, то моделирование будет начато при открытом состоянии прибора.

Snubber resistance Rs (Ohm):

[Cопротивление демпфирующей цепи (Ом)].

Snubber capacitance Cs (F):

[Емкость демпфирующей цепи (Ф)].

На выходном порту блока обозначенном m, формируется векторный Simulink-сигнал из двух элементов. Первый элемент - ток сток-исток транзистора, второй - напряжение сток-исток транзистора.

Пример:

На рис. 1.61 показана схема модели полумостового однофазного инвертора, работающего на резонансную нагрузку. На рисунке представлены также графики напряжения и тока в нагрузке.

Рис. 1.61

Скачать пример(Mosfet_1.zip)

В оглавление\ К следующему разделу \ К предыдущему разделу