電力電子Simulink仿真——電力電子器件


1. 電源模塊

Electrical Sources

模塊分別為:交流電流源、交流電壓源、受控電流源、受控電壓源、直流電壓源、三相電源、三相可編程電壓源。

以三相電源為例介紹。

聯結方式(Configuration)

  • Y:星形連接中性點不接地;
  • Yn:星形連接中性點經端子N引出;
  • Yg:星形連接中性點接地。

勾選Specify internal voltages for each phase時,可分別設置每相電壓。

否則統一設置。

  • Phase-to-phase voltage(Vrms)表示線電壓有效值。
  • Phase angle of phase A(degree)以角度形式設置A相的初始相角。
  • Frequency(Hz)為電源頻率。

不勾選Specify short-circuit level parameters時,直接設置電源的電阻和電感;勾選時通過設置電源在額定電壓下的短路容量、額定線電壓有效值和電抗/電阻比由程序自動計算電源內阻。

2. 二極管

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  • Resistance Ron:二極管內部電阻(Ω)。默認是0.001。當電感Lon參數設置為0時,電阻Ron參數不能設置為0。
  • Inductance Lon:二極管內部電感(H)。默認為0。當電阻Ron參數設置為0時,電感Lon參數不能設置為0。
  • Forward voltage Vf:二極管器件的正向電壓,單位為伏特(V)。默認值為0.8。
  • Initial current Ic:指定流過二極管設備的初始電流。默認值為0。
  • Snubber resistance Rs:緩沖電阻(Ω)。默認是500。將緩沖電阻Rs參數設置為inf,以消除模型中的緩沖。
  • Snubber capacitance Cs:緩沖電容(F)。默認是250e-9。將緩沖電容Cs參數設置為0以消除緩沖,或設置為inf以獲得電阻緩沖。
  • Show measurement port:如果勾選,添加一個輸出端口,返回二極管電流和電壓。默認被選中。

 

負載電壓過零時,電流未過零。待電流過零時二極管關斷。

3. 晶閘管

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晶閘管是一種半導體器件,可以通過柵信號打開。

  • 當晶閘管承受反向電壓時,不論門極是否有觸發電流,晶閘管都不會導通;
  • 當晶閘管承受正向電壓時,僅在門極有觸發電流的情況下,晶閘管才能導通;
  • 晶閘管一旦導通,門極就失去控制作用,不論門極觸發電流是否還存在,晶閘管都保持導通;
  • 若要使已導通的晶閘管關斷,只能利用外加電壓和外電路的作用,使流過晶閘管的電流降到接近於零的某一數值之下。

觸發角逐漸延遲,導通角逐漸減小。

4. GTO

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柵極關斷(GTO)晶閘管是一種可以通過柵極信號開關的半導體器件。與傳統的晶閘管一樣,GTO晶閘管可以通過一個正的門信號開通,然而,與晶閘管不同的是,晶閘管只能在電流過零點時關閉,GTO可以在任何時間通過一個等於0的門信號來關閉。

5. MOSFET

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金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)是由柵信號(g > 0)控制的半導體器件,MOSFET器件與內部二極管並聯,當MOSFET器件反向偏置(Vds < 0)且不施加柵信號(g=0)時,內部二極管打開。該模型由邏輯信號(g > 0或g =0)控制的理想開關和並聯的二極管模擬。

無論漏源極電壓是正的還是負的,當在柵輸入端(g > 0)施加一個正信號時,MOSFET器件就會打開。如果在柵極輸入端沒有信號(g=0),只有內部二極管在電壓超過正向電壓Vf時導通。

6. IGBT

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該IGBT模塊實現了由柵信號控制的半導體器件。

boost電路:

IGBT導通,電源Vdc向電感L1充電,同時電容C1向負載R1供電;當IGBT關斷,電源Vdc和電感L1同時向電容C充電並向負載R提供能量。

Vdc=100V,占空比Pulse Width=50%,輸出電壓約為200V。

7. Bridge

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通用橋接模塊實現了一個通用三相電源轉換器,該轉換器由最多六個電源開關組成。電源開關類型和轉換器配置可從對話框中選擇。

通用橋接模塊允許使用自然換向電力電子設備(二極管或晶閘管)和強制換向設備(GTO, IGBT, MOSFET)轉換器。

8. Switch

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理想的開關塊並不對應於特定的物理設備。當與適當的開關邏輯一起使用時,它可以用於模擬簡化的半導體器件,例如GTO或MOSFET,甚至是具有電流截斷的電源斷路器。

開關初始導通,關斷后電壓和電流波動減小,再次開通時電壓立即加到負載上。

 


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