Модель диода состоит из последовательно включенных резистора Ron, индуктивности Lon, источника постоянного напряжения Vf и ключа SW (рис. 1.46). Блок логики управляет работой ключа. При положительном напряжении на диоде (Vak - Vf) происходит замыкание ключа и через прибор начинает протекать ток. Размыкание ключа (выключение диода) выполняется при снижении тока Iak, 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)
Thyristor, Detailed Thyristor
Тиристор
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 Ron, индуктивности Lon, источника постоянного напряжения Vf и ключа SW (рис. 1.49). Блок логики управляет работой ключа. При положительном напряжении на тиристоре (Vak - Vf) 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 Iak, 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)
GTO Thyristor
Полностью управляемый тиристор
Пиктограмма:
Назначение:
Моделирует полностью управляемый тиристор.
Модель полностью управляемого тиристора состоит из последовательно включенных резистора Ron, индуктивности Lon, источника постоянного напряжения Vf и ключа SW (рис. 1.51). Блок логики управляет работой ключа. При положительном напряжении на тиристоре (Vak - Vf) 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 (Imax) 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)
IGBT
Биполярный IGBT транзистор
Пиктограмма:
Назначение:
Моделирует биполярный транзистор с изолированным затвором.
Модель IGBT транзистора состоит из последовательно включенных резистора Ron, индуктивности Lon, источника постоянного напряжения Vf и ключа SW (рис. 1.55). Блок логики управляет работой ключа. Включение прибора происходит в случае, если напряжение коллектор-эмиттер положительно и больше, чем Vf 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 (Imax) 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)
Mosfet
Mosfet транзистор
Пиктограмма:
Назначение:
Моделирует силовой полевой транзистор с параллельно включенным обратным диодом.
Модель Mosfet транзистора состоит из последовательно включенных резистора Ron, индуктивности Lon 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)
Ideal Switch
Идеальный ключ
Пиктограмма:
Назначение:
Моделирует идеальный ключ.
Модель ключа состоит из последовательно соединенных резистора Ron и ключа SW (рис. 1.62). Блок логики управляет работой ключа. Включение прибора происходит в случае, если на управляющий вход подан единичный положительный сигнал (g 1). Выключение прибора происходит при уменьшении сигнала на затворе до нуля (g = 0).
Рис. 1.62
Статические вольт-амперные характеристики модели ключа для включенного и выключенного состояний показаны на рис. 1.63.
Рис. 1.63
В модели параллельно контактам ключа подсоединена последовательная RC-цепь, выполняющая демпфирующие функции.
Окно задания параметров:
Параметры блока:
Resistance Ron (Ohm):
[Сопротивление во включенном состоянии (Ом)],
Initial state:
[Начальное состояние]. Параметр задается равным 0 для открытого состояния ключа и 1 для закрытого состояния.
Snubber resistance Rs (Ohm):
[Сопротивление 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 ключа, второй - напряжение ключа.
Пример:
На рис. 1.64 показана схема модели в которой подключение питания асинхронного электродвигателя производится при замыкании трех ключей Ideal Switch. Управляющий сигнал для каждого ключа формируется блоком Step.
Рис. 1.64
Скачать пример (Ideal_Switch_1.zip)
Universal Bridge
Универсальный мост
Пиктограмма:
Назначение:
Моделирует универсальный мост.
Модель позволяет выбирать количество плеч моста (от 1 до 3), вид полупроводниковых приборов (диоды, тиристоры, идеальные ключи, а также полностью управляемые тиристоры, IGBT и MOSFET транзисторы, шунтированные обратными диодами). В модели можно также выбрать вид зажимов A, B и C (входные или выходные). На рис. 165, в качестве примера, представлены схемы тиристорного трехфазного моста для обоих вариантов вида входных зажимов.
Рис. 165
Окно задания параметров:
Параметры блока:
Number of bridge arms:
[Число плеч моста]. Выбирается из списка: 1, 2 или 3.
Port configuration:
[Конфигурация портов]. Параметр определяет какие зажимы порта будут входными, а какие - выходными.
Значение параметра выбирается из списка:
· ABC as input terminals - зажимы A, B и C являются входными,
· ABC as output terminals - зажимы A, B и C являются выходными.
Snubber resistance Rs (Ohm):
[Cопротивление демпфирующей цепи (Ом)].
Snubber capacitance Cs (F):
[Емкость демпфирующей цепи (Ф)].
Power Electronic device:
[Вид полупроводниковых устройств моста]. Значение параметра выбирается из списка:
[Измеряемые переменные]. Параметр позволяет выбрать, передаваемые в блок Multimeter, переменные, которые затем можно увидеть с помощью блока Scope. Значения параметра выбираются из списка:
· None - нет переменных для отображения,
· Device voltages - напряжения на полупроводниковых устройствах,
· Uab, Ubc, Uca, Udc - напряжения на зажимах моста.
Кроме приведенных выше параметров, в окне диалога задаются параметры и для выбранных полупроводниковых приборов.
Пример 1:
На рис. 1.66 показана схема трехфазного тиристорного выпрямителя, работающего на активно-индуктивную нагрузку. В момент времени равный 0,06 с выполняется перевод выпрямителя в инверторный режим. На графиках хорошо видно, что выходное напряжение выпрямителя при этом меняет знак.
Рис. 1.66
Скачать пример (Universal_Brige_1.zip)
Пример 2:
На рис. 1.67 показана схема однофазного инвертора на IGBT-транзисторах, шунтированных обратными диодами. Нагрузка инвертора носит резонансный характер, что объясняет синусоидальный характер тока в ней.
1). Выключение прибора происходит при уменьшении сигнала на затворе до нуля (g = 0).
