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Simulink电力电子仿真模块详细介绍

Simulink电力电子仿真模块详细介绍1、二极管1.1、电路符号和静态伏安特性:1.2、模块图标:1.3、外部接口:二极管模块有2个电气接口和1个输出接口。

2个电气接口(a,k)分别位于二极管的阳极和阴极。

输出接口(m)输出二极管的电流和电压测量值(Iak、Vak),其中电流单位A,电压单位V。

1.4参数设置:(1)Resistance Ron:导通电阻,单位Ω,当电感为0时,电阻不能为0;(2)Inductance Lon:电感,单位H,当电阻为0时,电感不能为0;(3)Forward voltage Vf:正向电压,当二极管正向电压大于Vf后,二极管导通;(4)Initial current Ic:初始电流,通常为0;(5)Snubber resistance Rs:并联缓冲电路的电阻值,设置inf时取消缓冲电阻;(6)Snubber capacitance Cs:缓冲电路电容值,单位F,当电容为0时,取消缓冲电容;设置inf时,缓冲电路为纯电阻性电路;(7)Show measurement port:选中复选框,出现测量输出接线口m,可观测二极管的电流和电压值。

2、晶闸管模块2.1、原理当晶闸管承受正向电压(Vak>0)且门极有正的触发脉冲(g>0)时,晶闸管导通。

触发脉冲必须足够宽,才能使阳极电流Iak大于设定的晶闸管擎住电流I1,否则晶闸管任要转向关断。

导通晶闸管阳极电流下降到0,或者承受反向电压时关断。

2.2、电路负荷和静态伏安特性2.3、模块图例详细模块简化模块2.4、外部接口晶闸管模块有2个电气接口,1个输入接口和1个输出接口。

2个电气接口(a,k)分别对应晶闸管的阳极和阴极。

输入接口(g)为门极逻辑信号。

输出接口(m)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。

2.5、参数设置:(1)Resistance Ron:导通电阻,单位Ω,当电感为0时,电阻不能为0;(2)Inductance Lon:电感,单位H,当电阻为0时,电感不能为0;(3)Forward voltage Vf:正向电压,晶闸管的门槛电压Vf;(4)Latching current Il:擎住电流,(简单模块无该选项);(5)Turn-off time Tq:单位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,(简单模块无该项);(6)Initial current Ic:初始电流,单位A,当电感值大于0时,可以设置仿真开始晶闸管的初始电流值,通常为0;(7)Snubber resistance Rs:并联缓冲电路的电阻值,设置inf时取消缓冲电阻;(8)Snubber capacitance Cs:缓冲电路电容值,单位F,当电容为0时,取消缓冲电容;设置inf时,缓冲电路为纯电阻性电路;(9)Show measurement port:选中复选框,出现测量输出接线口m,可观测晶闸管的电流和电压值。

3、可开断晶闸管模块3.1、原理可开断晶闸管与普通晶闸管一样,GTO可被正的门极信号(g>0)触发导通,与普通晶闸管的区别是,普通晶闸管导通后,只有等到阳极电流过0时才能关断,而GTO可以在任何时刻通过施加等于0或负的门极信号实现关断。

3.2、电路负荷和开关特性3.3、图标3.4、外部接口GTO有两个电气接口、1个输入接口和1个输出接口。

2个电气接口(a,k)分别对应于可关断晶闸管的阳极和阴极。

输入接口(g)为门输入信号。

输出接口(m)输出GTO的电流和电压测量值(Iak,Vak)。

3.5、参数设置(1)Resistance Ron:导通电阻,单位Ω,当电感为0时,电阻不能为0;(2)Inductance Lon:电感,单位H,当电阻为0时,电感不能为0;(3)Forward voltage Vf:正向电压,GTO的门槛电压Vf;(4)Current 10% fall time Tf:电流减小到10%的下降时间,单位s;(5)Current tail time Ts:单位s,从0.1Imax降到0的时间,单位s(6)Initial current Ic:初始电流,单位A,当电感值大于0时,可以设置GTO仿真开始的初始电流值,通常为0;(7)Snubber resistance Rs:并联缓冲电路的电阻值,设置inf时取消缓冲电阻;(8)Snubber capacitance Cs:缓冲电路电容值,单位F,当电容为0时,取消缓冲电容;设置inf时,缓冲电路为纯电阻性电路;(9)Show measurement port:选中复选框,出现测量输出接线口m,可观测GTO的电流和电压值。

注意点:GTO模块不能被离散化,如需离散化电路,建议蚕蛹通用桥式电路或三电平桥式电路。

4、电力场效应晶体管模块4.1、原理电流场效应晶体管时一种在漏电流大于0时,受栅极信号(g>0)控制的半导体器件。

它具有开关频率高、导通压降小等特点。

Mosfet模块在门极信号为正(g>0)且漏极电流大于0时导通,在门极信号为0时关断。

4.2、电路符号及特性4.3、模块图标4.4、外部接口MOSFET模块有2个电气接口、1个输入接口和1个输出接口。

2个电气接口(d,s)分别对应于MOSFET的漏极和源极。

输入接口(g)为栅极控制信号。

输出接口(m)输出MOSFET的电流和电压测量值(Id、Vds),单位分别为A和V。

4.5、参数设置(1)FET resistance Ron:导通电阻,单位Ω(2)internal diode inductance Lon:二极管内部电感,单位H(3)Internal diode resistance Rd:二极管内部电阻,单位Ω(4)Internal diode forward voltage Vf:二极管内部正向电流。

、(5)Initial current Ic:初始电流(6)Snubber resistance Rs:缓冲电路电阻,缓冲电阻值为inf时将取消缓冲电阻(7)Snubber capacitance Cs:缓冲电路电容值,单位F,当电容为0时,取消缓冲电容;设置inf时,缓冲电路为纯电阻性电路;(8)Show measurement port:测量输出端。

注意点:MOSFET模块不能被离散化,如需离散化电路,建议蚕蛹通用桥式电路或三电平桥式电路。

5、绝缘栅极双极性晶体管模块5.1、原理绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)是一种受栅极信号控制的半导体器件,具有驱动功率小、开关速度快,通流能力强的特点。

目前已成为中小功率电力电子设备的主导器件。

IGBT模块在集电极—发射极间电压Vcb为正且大于Vf,门极信号为正(g>0)时导通。

即使集电极—发射极间电压为正,但门极信号为0,IGBT也要断开。

5.2、图标5.3、模块图标5.4、外部接口该模块具有2个电气接口,1个输入接口和1个输出接口。

2个电气接口(C,E)分别对应于IGBT的集电极和发射极,输入接口(g)为门极控制信号,控制IGBT模块通和关断。

输出接口(m)输出IGBT模块的电流和电压测量值(Ic、Vca),单温为A和V。

5.5参数设置(1)Resistance Ron:导通电阻,单位Ω;(2)Inductance Lon:电感;(3)Forward voltage Vf:正向电压、IGBT门槛电压Vf,单位V;(4)Snubber resistance Rs: 缓冲电路电阻,缓冲电阻值为inf时将取消缓冲电阻(5)Snubber capacitance Cs: 缓冲电路电容值,单位F,当电容为0时,取消缓冲电容;设置inf时,缓冲电路为纯电阻性电路;(6)Show measurement port:测量输出端。

单个IGBT模块不能被离散化,但用通用桥模块或三级桥模块构成的IGBT/Dide桥电路可以被离散化。

6、理想开关模块6.1、原理理想开关模块是SIMULINK特设的一种电子开关。

理想开关模块特点是导通和开断受门极控制,开关导通时电流可以双向通过,当门极信号g=0时,无论开关承受正向还是反向电压,开关都要关断,当门极信号g>0时,无论开关承受正向还是反向电压,开关都导通,在门极触发时开关动作是瞬间完成的。

6.2、电路符号和伏安特性6.3、图标6.4、外部接口理想开关模块有2个电气接口、1个输入接口和1个输出接口。

2个电气接口(1,2)与电路直接连接。

输入接口(g)输入开关导通或关断的控制信号。

输出接口(m)输出理想开关的电流和电压测量值(I12,V12),单位分别为A和V。

6.5、参数设置(1)Internal resistance Ron:内部电阻,单温Ω,不能为0;(2)Initial state(0 for’pen’,1 for’closed’):初始状态,0为断开,1为导通;(3)Snubber resistance Rs:缓冲电路电阻并联缓冲电路中的电阻值,单位Ω,缓冲电阻为inf时,取消缓冲电阻;(4)Snubber Capacitance Cs:缓冲电路电容,并联缓冲电路中的电容,单位F,缓冲电容值设为0时,取消缓冲电容;缓冲电容值设置为inf时,缓冲电路为纯电阻性电路。

(5)Show mensurement port:测量输出端。

理想开关模块相当于一个电流源,在没有缓冲电路时不能喝电感、电流源串联或直接开路。

7、三电平桥式电路模块7.1、原理Simulink提供的三电平桥式电路模块,单相结构图如下所示,每一相由4个开关设备(Q1A、Q2A、Q3A、Q4A)、4个反向并联的二极管(D1A、D2A、D3A、D4A)和2个箝位二极管(D5A、D6A),所有开关器件均忽略导通时间、下降时间和拖尾时间。

7.2、模块图例7.3、外部接口三电平桥式电路模块有6个电气接口和1个输入接口。

电气接口A、B、C用于连接三相电源或整流变压器的三相输出。

电气接口“﹢”和“﹣”连接直流侧正负极。

箝位中性点N用于外电路的连接。

输入接口(g)用于接入开关设备的触发信号。

7.4、参数设置(1)Number of bridge arms:决定桥的拓扑结构,可选1、2、3三种桥臂数;(2)Snubber resistance Rs (Ohms):并联缓冲电路电阻,设置inf,表示取消缓冲电阻;(3)Snubber capacitance Cs (F):缓冲电路电容,设置0时表示取消缓冲电路电容,设置inf时,表示电路为纯电阻性电路;(4)Power Electronic device:电力电子开关,下拉框,可选择三电平桥式电路中的电力电子开关种类,有4种可供选择,即GTO-Diode、Mosfet-Diode、IGBT-Diode和理想开关。

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