• 图5-4 二极管模块参数对话框
始电流值。通常将初始电流值设为0，表 示仿真开始时二极管为关断状态。设置 初始电流值大于0，表示仿真开始时二极 管为导通状态。如果初始电流值非0，则 必须设置该线性系统中所有状态变量的 初值。对电力电子变换器中的所有状态 变量设置初始值是很麻烦的事情，所以 该选项只适用于简单电路。
的二极管整流电路，观测整流效果。其 中电压源频率为50 Hz，幅值为100 V， 电阻R为1 Ω，二极管模块采用默认参数。 解：(1) 按图5-5搭建仿真电路模型， 选用的各模块的名称及提取路径见表5-1。
• 图5-5 例5.1的仿真电路图
表5-1 例5.1仿真电路模块的名称及提取路径
模 块 名 功率二极管模块 D1、D2、D3、D4 交流电压源 Vs 串联 RLC 支路 R 电压表模块 VR 电流表模块 IR 信号分离模块 Demux 示波器 Scope 提 取 路 径 SimPowerSystems/Power Electronics SimPowerSystems/Electrical Sources SimPowerSystems/Elements SimPowerSystems/Measurements SimPowerSystems/Measurements Simulink/Signal Routing Simulink/Sinks
• 图5-1 电力电子开关模块
开关逻辑和串联电路参数的不同，其中 开关逻辑决定了各种器件的开关特征； 模块的串联电阻Ron和直流电压源Vf分别 用来反映电力电子器件的导通电阻和导 通时的电压降；串联电感Lon限制了器件 开关过程中的电流升降速度，同时对器 件导通或关断时的变化过程进行模拟。
子开关模块中也并联了简单的RC串联缓 冲电路，缓冲电路的阻值和电容值可以 在参数对话框中设置，更复杂的缓冲电 路则需要另外建立。有的器件(如 MOSFET)模块内部还集成了寄生二极管， 在使用中需要加以注意。
输出晶闸管的电流和电压测量值[Iak， Vak]，其中电流单位为A，电压单位为V。 3. 参数设置 双击晶闸管模块，弹出该模块的参 数对话框，如图5-9所示。在该对话框中 含有如下参数(以详细模块为例)： (1) “导通电阻”(Resistance Ron)文 本框：单位为Ω，当电感值为0时，电阻 值不能为0。
法一般采用刚性积分算法，如ode23tb、 ode15s，这样可以得到较快的仿真速度。 如果需要离散化电路，必须将电感值设 为0。 电力电子开关模块一般都带有一个 测量输出端m，通过它可以输出器件上 的电压和电流值，不仅观测方便，而且 可以为选择器件的耐压性能和电流提供 依据。
图5-2所示为二极管模块的电路符号 和静态伏安特性。当二极管正向电压Vak 大于门槛电压Vf时，二极管导通；当二 极管两端加以反向电压或流过管子的电 流降到0时，二极管关断。
第5章 电力电子电路仿真分析
5.1 电力电子开关模块 5.2 桥式电路模块 5.3 驱动电路模块 习题
模块。SIMULINK库中的各种信号源可 以直接驱动这些开关单元和模块，因此 使用这些元件组建电力电子电路并进行 计算机数值仿真很方便。为了真实再现 实际电路的物理状态，MATLAB对几种 常用电力电子开关元件的开关特性分别 进行了建模，这些开关模型采用统一结 构来表示，如图5-1所示。
打开菜单[Simulation>Configuration Parameters]，选择ode23tb算法，同时 设置仿真结束时间为0.2 s。 (3) 仿真及结果。开始仿真。在仿真 结束后双击示波器模块，得到二极管D1 和电阻R上的电流电压如图5-6所示。图 中波形从上向下依次为二极管电流、二 极管电压、电阻电流、电阻电压。
capacitance Cs)文本框：并联缓冲电路 中的电容值，单位为F。缓冲电容值设 为0时，将取消缓冲电容；缓冲电容值设 为inf时，缓冲电路为纯电阻性电路。 (7) “测量输出端”(Show measurement port)复选框：选中该复选 框，出现测量输出接口m，可以观测二 极管的电流和电压值。
• 图5-9 晶闸管模块参数对话框
文本框：晶闸管的门槛电压Vf，单位为V。 (4) “擎住电流”(Latching current I1) 文本框：单位为A，简单模块没有该项。 (5) “关断时间”(Turn-off time Tq)文 本框：单位为s，它包括阳极电流下降到 0的时间和晶闸管正向阻断的时间。简单 模块没有该项。
• 图5-6 例5.1的仿真波形图
须足够宽，才能使阳极电流Iak大于设定 的晶闸管擎住电流I1，否则晶闸管仍要 转向关断。导通的晶闸管在阳极电流下 降到0(Iak=0)或者承受反向电压时关断， 同样晶闸管承受反向电压的时间应大于 设置的关断时间，否则，尽管门极信号 为0，晶闸管也可能导通。这是因为关断 时间是表示晶闸管内载流子复合的时间， 是晶闸管阳极电流降到0到晶闸管能重新 施加正向电压而不会误导通的时间。
(a)
(b)
• 图5-7 晶闸管模块的电路符号和静态伏安特性 • (a) 电路符号；(b) 静态伏安特性
模块一共有两种：一种是详细的模块 (Detailed Thyristor)，需要设置的参数较 多；另一种是简化的模块(Thyristor)，参 数设置较简单。晶闸管模块的图标如图 5-8。
• 图5-8 晶闸管模块图标 • (a) 详细模块；(b) 简化模块
• 图5-2 功率二极管模块的电路符号和静态伏安特性 • (a) 电路符号；(b) 静态伏安特性
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SimPowerSystems库提供的二极管模块 图标如图5-3所示。
• 图5-3 二极管模块图标
3. 参数设置 双击二极管模块，弹出该模块的参 数对话框，如图5-4所示。在该对话框中 含有如下参数： (1) “导通电阻”(Resistance Ron)文 本框：单位为Ω，当电感值为0时，电阻 值不能为0。 (2) “电感”(Inductance Lon)文本框： 单位为H，当电阻值为0时，电感值不能 为0。