Особенности моделирования схем силовой электроники

Для моделирования устройств силовой электроники используются два метода:

· Если внутренне сопротивление ключа имеет только активный характер (Ron > 0), а внутренняя индуктивность отсутствует (Lon = 0), то модель ключа рассматривается как часть линейной схемы. В процессе расчета, при изменении состояния ключей производится пересмотр топологии схемы и переопределение ее модели пространства-состояния. Этот метод всегда используется при наличии в схеме блоков Breaker и Ideal Switch, поскольку они не имеют внутренней индуктивности. Этот метод применяется также для блоков Diode и Thyristor, если для них задано Ron > 0 и Lon = 0, а также для блока Universal Bridge в том случае, если в качестве приборов моста выбраны GTO, MOSFET, IGBT или Ideal Switches (для этих устройств в составе моста - Lon = 0).

· Если ключ содержит индуктивность (Diode и Thyristor с Lon > 0, IGBT, MOSFET или GTO), то он моделируется как нелинейный элемент на базе источника тока в цепи обратной связи линейной схемы, как показано на рис. 7.2.

Пример:

Для многих задач внутреннюю индуктивность ключей можно задать равной нулю. Однако, для ряда задач необходимо задавать ненулевое значение индуктивности. На рис. 7.3 показана схема трехфазного тиристорного преобразователя работающего на активно-индуктивную нагрузку. Если индуктивность Lon = 0, то в процессе коммутации, который происходит квазимгновенно, два тиристора моста шунтируют источник питания. Ток в таком контуре ограничивается только активными сопротивлениями самих тиристоров и сопротивлением источника. Поскольку эти сопротивления весьма малы (Ron = 0.01 Ом), ток в короткозамкнутом контуре достигает очень больших значений (более 7 кА).

Рис. 7.3

Для исключения этого явления следует задавать конечное значение Lon. На рис. 7.4 показаны осциллограммы для той же самой схемы, но при Lon = 1 мкГн. Как видно из осциллограмм броски тока отсутствуют.

Рис. 7.4