T hyristor

Модель тиристора

Т иристор - полупроводниковое устройство, который включается управляющим импульсом. Модель тиристора представлена сопротивлением Ron, индуктивностью Lon и источником постоянного напряжения Vf, соединенных последовательно с выключателем. Выключатель управляется логическим сигналом в зависимости от напряжения Vak, ток Iak и управляющего сигнала g.

Блок тиристора также содержит последовательное соединение демпфирующих Rs-Cs элементов, которое может быть связано параллельно с тиристором. Статическая ВАХ этой модели показана ниже.

Тиристор включается, когда анодно-катодное напряжение больше Vf и положительный импульс поступает на вход схемы (g>0). Амплитуда импульса должна быть больше нуля и достаточной длительности, чтобы позволить току анода тиристора стать больше запирающего тока Il.

Тиристор выключает, когда ток в нем становится нулевым (Iak=0) и отрицательное напряжение появляется между анодом и катодом в течение, по крайней мере, времени запирания (turnoff) Tq. Если напряжение на устройстве становится положительным в пределах меньше чем Tq, устройство включатся автоматически, даже если управляющий сигнал мал (g = 0) и анодный ток меньше чем запирающийся ток. Кроме того, если в тиристор включается в это время и амплитуда тока тиристора ниже уровня запирающего тока, точно установленного в блоке диалога, устройство выключается после того, как уровень управляющего сигнала становится низким (g = 0).

Время запирания Tq есть время рассасывания носителей: это - временной интервал между моментом, когда анодный ток уменьшился до нуля и моментом, когда тиристор способен к противостоянию положительному напряжению Vak и не включается снова.

Thyristor Model и Detailed Thyristor Model

Модель тиристора и детальная модель тиристора.

Чтобы оптимизировать скорость моделирования, предлагаются две модели тиристоров: модель тиристора и детальная модель тиристора. Для модели тиристора ток запирания Il и время возврата Tq приняты нулевыми.

Resistance Ron

Внутреннее сопротивление тиристора Ron, в Омах. Resistance Ron не может быть установлено 0, когда Inductance Lon установлен 0.

Inductance Lon

Внутренняя индуктивность тиристора Lon, в Генри. Inductance Lon не может быть установлена 0, когда Resistance Ron установлен 0.

Forward voltage Vf

Прямое напряжение тиристора, в Вольтах.

Initial current Ic

Начальный ток. Когда Inductance Lon больше нуля, Вы можете определить начальный ток, текущий в тиристоре. Обычно устанавливается нулевым, чтобы запустить моделирование с отключенного тиристора.

Вы можете определить начальный ток Ic , соответствующий особенному состоянию цепи. В таком случае все части линейной цепи должны быть установлены соответственно. Инициализация всех энергетических-электронных частей – сложная задача. Поэтому, эта опция полезна только в простых цепях.

Snubber resistance Rs

Сопротивление демпферной цепочки, в Омах. Установка Snubber resistance Rs inf устраняет их из модели.

Snubber capacitance Cs

Емкость демпферной цепочки в Фарадах. Установка Snubber capacitance Cs 0 устранить ее или inf, чтобы получить просто сопротивление.

Latching current Il

Запирающийся ток детальной модели тиристора, в Амперах.

Turn off time Tq

Время запирания Tq детальной модели тиристора, в секундах.

Вход и выход

Блок тиристора содержит два входа и два вывода. Первый вход и выход - клеммы тиристора, связанные соответственно с анодом (a) и катодом (k). Второй вход (g) - Simulink логический сигнал, поданный на схему. Второй вывод (m) - Simulink вектор вывода измерений [Iak, Vak]и возвращает ток тиристора и напряжение.

Допущения и ограничения

Блок тиристора осуществляет макромодель реального тиристора. Не принимается во внимание геометрия устройства или сложные физические процессы, которыми определяется поведение устройства. Напряжение смещения при прямом включении и критическое значение второй производной обращенного анодно-катодного напряжения не рассматривается в модели.

В зависимости от значения индуктивности Lon, блок тиристора смоделирован как источник тока (Lon > 0) или как цепь переменной структуры (Lon = 0).

Поскольку блок тиристора смоделирован как источник тока, он не может быть связан последовательно с катушкой индуктивности, источником тока или разомкнутой цепью, если не используется демпферная цепочка.

В вычислениях нужно использовать жесткий алгоритм интегрирования, чтобы моделировать цепи с тиристорами. Ode23tb или Ode15s с заданными по умолчанию параметрами обычно дают лучшую скорость моделирования.

Если выбрано discretize, то индуктивность Lon будет обнулена.

ПРИМЕР

Выпрямитель с одним тиристором нагружен RL цепью. Импульсы схемы получены от генератора импульса, синхронизированного с исходным напряжением. Цепь расположена в файле psbthyristor.mdl. Используются следующие параметры: R=1Ом; L=10 мГн; блок тиристора: Ron=0.001Ом, Lon=0 Гн, Vf=0.8 В, Rs=20 Ом, Cs=4e-6 Ф.

Угол отпирания тиристора зависит от генератора импульса, синхронизированног с источником напряжения.