IGBT транзистора

Пример

На рисунке 2.139, а показана модель нереверсивного широтно-импульсного преобразователя постоянного напряжения с параллельным включением транзистора по отношению к нагрузке.

На рисунке 2.139, б представлены осциллограммы напряжения и тока в активно-емкостной нагрузке.

Пример (IGBT_1.zip).

Mosfet

Mosfet транзистор

Назначение: моделирует силовой полевой транзистор с параллельно включенным обратным диодом.

Примечание - Полевой транзистор, канальный транзистор, полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия перпендикулярного току электрического поля, создаваемого входным сигналом.

Пиктограмма (рисунок 2.140).

Модель Mosfet транзистора состоит из последовательно включенных резистора R_on, индуктивности L_on и ключа SW (рисунок 2.141).

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.

Статические вольтамперные характеристики модели Mosfet транзистора для включенного и выключенного состояний показаны на рисунке 2.142.

В модели параллельно самому прибору включена последовательная RC-цепь, выполняющая демпфирующие функции.

Окно блока параметров (рисунок 2.143).

Параметры блока:

- FET resistance Ron (Ohms):

[Сопротивление во включенном состоянии (Ом)].

- Internal diode inductance Lon (H):

[Индуктивность во включенном состоянии (Гн)].

- Internal diode resistance Rd (Ohms):

[Внутреннее сопротивление диода (Ом)]

- Internal diode forvard voltage Vf (V):

Рисунок 2.139, а - Модель нереверсивного широтно-импульсного преобразователя постоянного напряжения

Рисунок 2.139, б - Осциллограммы напряжения и тока

в активно-емкостной нагрузке

Рисунок 2.140 - Пиктограмма

Рисунок 2.141 - Модель Mosfet транзистора

Рисунок 2.142 - Статические вольтамперные характеристики модели Mosfet транзистора

[Внутреннее падение напряжения на диоде в проводящем состоянии (В)]

- 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):

[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 сток-исток транзистора, второй - напряжение сток-исток транзистора.

Пример

На рисунке 2.144, а показана модель полумостового однофазного инвертора, работающего на активно-индуктивную нагрузку. На рисунке 2.144, б представлены осциллограммы напряжения и тока в нагрузке.

Рисунок 2.143 - Окно блока параметров Mosfet транзистора

Примечание - Инвертор - это преобразователь, преобразующий один вид напряжения в другой.

Пример (Mosfet_1.zip).

Ideal Switch

Идеальный ключ

Назначение: м оделирует идеальный ключ.

Примечание - Идеальный ключ срабатывает в любой момент времени. Идеальный ключ может моделировать контактор, разъединитель, выключатель нагрузки, отделитель, тумблер, пакетный выключатель, кнопочный выключатель, рубильник, пускатель.

Пиктограмма (рисунок 2.145).

Модель ключа состоит из последовательно соединенных резистора R_on и ключа SW (рисунок 2.146).

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).

Статические вольтамперные характеристики модели ключа для включенного и выключенного состояний показаны на рисунке 2.147.

В модели параллельно контактам ключа подсоединена последовательная RC-цепь, выполняющая демпфирующие функции.

Рисунок 2.144, а - Модель полумостового однофазного инвертора, работающего на активно-индуктивную нагрузку

Рисунок 2.144, б - Осциллограммы напряжения и тока в нагрузке

Рисунок 2.145 - Пиктограмма

Рисунок 2.146 - Модель ключа

Окно блока параметров (рисунок 2.148).

Рисунок 2.147 - Статические вольтамперные характеристики модели ключа

Параметры блока:

- Internal 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):

Рисунок 2.148 - Окно блока параметров идеального ключа

[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 рисунке 2.149 показана модель питания асинхронного электродвигателя при замыкании трех ключей Ideal Switch. Управляющий сигнал для каждого ключа формируется блоком Step.

Пример (Ideal_Switch_1.zip).

Universal Bridge

Универсальный мост

Назначение: м оделирует универсальный мост.

Примечание - Универсальный мост – Мост Уитстона.

Пиктограмма (рисунок 2.150).

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

Рисунок 2.149 - Модель питания асинхронного электродвигателя при замыкании трех ключей Ideal Switch

Рисунок 2.150 – Пиктограмма

зажимов A, B и C (входные или выходные). На рисунке 2.151, в качестве примера, представлены схемы тиристорного трехфазного моста для обоих вариантов вида входных зажимов.

Окно блока параметров (рисунок 2.152).

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

Рисунок 2.151 - Схема тиристорного трехфазного моста

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):

[Сопротивление демпфирующей цепи (Ом)].

- Snubber capacitance Cs (F):

[Емкость демпфирующей цепи (Ф)].

- Power Electronic device:

[Вид полупроводниковых устройств моста]. Значение параметра выбирается из списка:

- Diodes - диоды,

- Thyristors - тиристоры,

- GTO / Diodes - полностью управляемые тиристоры, шунтированные обратными диодами,

Примечание - Обратный диод-это диод, включенный параллельно тиристорам, но в обратном направлении.

- MOSFET / Diodes - MOSFET- транзисторы, шунтированные обратными диодами,

- IGBT / Diodes - IGBT-транзисторы, шунтированные обратными диодами,

- Ideal Switches - идеальные ключи.

- Measurements:

[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,

- Device currents - токи полупроводниковых устройств,

- UAB UBC UCA UDC voltages - напряжения на зажимах моста.

- All voltages and currents - все напряжения и токи моста.

Отображаемым сигналам в блоке Multimeter присваиваются метки:

- Usw1, Usw2, Usw3, Usw4, Usw5, Usw6 - напряжения ключей,

- Isw1, Isw2, Isw3, Isw4, Isw5, Isw6 - токи ключей,

- Uab, Ubc, Uca, Udc - напряжения на зажимах моста.

Кроме приведенных выше параметров, в окне диалога задаются параметры и для выбранных полупроводниковых приборов.

Пример

На рисунке 2.153, а показана модель трехфазного тиристорного выпрямителя, работающего на активно-индуктивную нагрузку. В момент времени равный 0,06 с выполняется перевод выпрямителя в инверторный режим. На осциллограмме (рисунок 2.153, б) хорошо видно, что выходное напряжение выпрямителя при этом меняет знак.

Рисунок 2.152 – Окно блока параметров универсального моста

Пример (Universal_Brige_1.zip).

Пример

На рисунке 2.154, а показана модель однофазного инвертора на IGBT-транзисторах, шунтированных обратными диодами. Нагрузка инвертора носит резонансный характер, что объясняет синусоидальный характер тока в ней (рисунок 2.154, б).

Пример (Universal_Brige_2.zip).

Рисунок 2.153, а - Модель трехфазного тиристорного выпрямителя

Рисунок 2.153, б - Осциллограммы тока и напряжения

Рисунок 2.154, а - Модель однофазного инвертора на IGBT-транзисторах, шунтированных обратными диодами

Рисунок 2.154, б - Осциллограммы тока и напряжения