• 电力电子Simulink仿真——电力电子器件


    1. 电源模块

    Electrical Sources

    模块分别为:交流电流源、交流电压源、受控电流源、受控电压源、直流电压源、三相电源、三相可编程电压源。

    以三相电源为例介绍。

    联结方式(Configuration)

    • Y:星形连接中性点不接地;
    • Yn:星形连接中性点经端子N引出;
    • Yg:星形连接中性点接地。

    勾选Specify internal voltages for each phase时,可分别设置每相电压。

    否则统一设置。

    • Phase-to-phase voltage(Vrms)表示线电压有效值。
    • Phase angle of phase A(degree)以角度形式设置A相的初始相角。
    • Frequency(Hz)为电源频率。

    不勾选Specify short-circuit level parameters时,直接设置电源的电阻和电感;勾选时通过设置电源在额定电压下的短路容量、额定线电压有效值和电抗/电阻比由程序自动计算电源内阻。

    2. 二极管

    位置:Simscape/Power System/Specialized Technology/Fundamental Blocks/Power Electronics

    • Resistance Ron:二极管内部电阻(Ω)。默认是0.001。当电感Lon参数设置为0时,电阻Ron参数不能设置为0。
    • Inductance Lon:二极管内部电感(H)。默认为0。当电阻Ron参数设置为0时,电感Lon参数不能设置为0。
    • Forward voltage Vf:二极管器件的正向电压,单位为伏特(V)。默认值为0.8。
    • Initial current Ic:指定流过二极管设备的初始电流。默认值为0。
    • Snubber resistance Rs:缓冲电阻(Ω)。默认是500。将缓冲电阻Rs参数设置为inf,以消除模型中的缓冲。
    • Snubber capacitance Cs:缓冲电容(F)。默认是250e-9。将缓冲电容Cs参数设置为0以消除缓冲,或设置为inf以获得电阻缓冲。
    • Show measurement port:如果勾选,添加一个输出端口,返回二极管电流和电压。默认被选中。

     

    负载电压过零时,电流未过零。待电流过零时二极管关断。

    3. 晶闸管

    位置:Simscape/Power System/Specialized Technology/Fundamental Blocks/Power Electronics

    晶闸管是一种半导体器件,可以通过栅信号打开。

    • 当晶闸管承受反向电压时,不论门极是否有触发电流,晶闸管都不会导通;
    • 当晶闸管承受正向电压时,仅在门极有触发电流的情况下,晶闸管才能导通;
    • 晶闸管一旦导通,门极就失去控制作用,不论门极触发电流是否还存在,晶闸管都保持导通;
    • 若要使已导通的晶闸管关断,只能利用外加电压和外电路的作用,使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值之下。

    触发角逐渐延迟,导通角逐渐减小。

    4. GTO

    位置:Simscape/Power System/Specialized Technology/Fundamental Blocks/Power Electronics

    栅极关断(GTO)晶闸管是一种可以通过栅极信号开关的半导体器件。与传统的晶闸管一样,GTO晶闸管可以通过一个正的门信号开通,然而,与晶闸管不同的是,晶闸管只能在电流过零点时关闭,GTO可以在任何时间通过一个等于0的门信号来关闭。

    5. MOSFET

    位置:Simscape/Power System/Specialized Technology/Fundamental Blocks/Power Electronics

    金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是由栅信号(g > 0)控制的半导体器件,MOSFET器件与内部二极管并联,当MOSFET器件反向偏置(Vds < 0)且不施加栅信号(g=0)时,内部二极管打开。该模型由逻辑信号(g > 0或g =0)控制的理想开关和并联的二极管模拟。

    无论漏源极电压是正的还是负的,当在栅输入端(g > 0)施加一个正信号时,MOSFET器件就会打开。如果在栅极输入端没有信号(g=0),只有内部二极管在电压超过正向电压Vf时导通。

    6. IGBT

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    该IGBT模块实现了由栅信号控制的半导体器件。

    boost电路:

    IGBT导通,电源Vdc向电感L1充电,同时电容C1向负载R1供电;当IGBT关断,电源Vdc和电感L1同时向电容C充电并向负载R提供能量。

    Vdc=100V,占空比Pulse Width=50%,输出电压约为200V。

    7. Bridge

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    通用桥接模块实现了一个通用三相电源转换器,该转换器由最多六个电源开关组成。电源开关类型和转换器配置可从对话框中选择。

    通用桥接模块允许使用自然换向电力电子设备(二极管或晶闸管)和强制换向设备(GTO, IGBT, MOSFET)转换器。

    8. Switch

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    理想的开关块并不对应于特定的物理设备。当与适当的开关逻辑一起使用时,它可以用于模拟简化的半导体器件,例如GTO或MOSFET,甚至是具有电流截断的电源断路器。

    开关初始导通,关断后电压和电流波动减小,再次开通时电压立即加到负载上。

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