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

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• 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

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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

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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

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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。