可仿真晶閘管實(shí)際特性的matlab模型及構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種可仿真晶閘管實(shí)際特性的MATLAB模型及構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 具有實(shí)際特性的晶閘管的伏安特性曲線，如圖1-1中的第一象限所代表的是其正 向特性，第三象限所代表的是其反向特性。當(dāng)時(shí)，若在晶閘管兩端施以正向電壓，則 其不導(dǎo)通。若正向電壓繼續(xù)增大，直至其值超過轉(zhuǎn)折電壓:爲(wèi):時(shí)，會(huì)使其導(dǎo)通。由圖1-1可 知，隨著4逐漸增大，^逐漸降低。若在晶閘管兩端施以反向電壓時(shí)，則其關(guān)斷，若反向電 壓繼續(xù)增大，當(dāng)達(dá)到反向擊穿電壓時(shí)，其反向電流迅速增大，若不及時(shí)限制，會(huì)使其發(fā)熱甚 至擊穿。因此，晶閘管所需的正、反向電壓以及門極電路提供的觸發(fā)電壓、電流都應(yīng)控制在 合理的范圍內(nèi)。流過晶閘管的電流隨時(shí)間變化曲線圖1-2所示，晶閘管在正向電壓作用下 流過正向電流，在反向電壓作用下電流下降至反向最大值_^，然后以一定規(guī)律減小至零。 由于MATLAB中原有的晶閘管模型只具有正向特性，當(dāng)在其兩端施加反向電壓時(shí)，其電流值 直接截止為0,不符合晶閘管正常關(guān)斷時(shí)的電流反向恢復(fù)特性。故需要在原有晶閘管模型的 基礎(chǔ)上添加反向恢復(fù)特性模塊，從而建立出可體現(xiàn)實(shí)際特性的晶閘管模型，以便于應(yīng)用于 各種復(fù)雜的晶閘管電路仿真中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提出的是一種可仿真晶閘管實(shí)際特性的MATLAB模型用構(gòu)建方法，其目的 旨在克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺陷，可反映出晶閘管中電流的反向恢復(fù)曲線，可以很好 地彌補(bǔ)MATLAB中自帶的晶閘管模型中電流曲線突然截止的理想化缺陷，從而體現(xiàn)出晶閘 管模型的實(shí)際特性。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種可仿真晶閘管實(shí)際特性的MATLAB模型，其結(jié)構(gòu)是包 括MATLAB中原有晶閘管模型1、信號(hào)控制模塊2、使能系統(tǒng)模塊3和續(xù)流模塊4,其中原有晶 閘管模型1的信號(hào)輸出端連接信號(hào)控制模塊2的信號(hào)輸入端，信號(hào)控制模塊2的信號(hào)輸出 端連接使能系統(tǒng)模塊3的信號(hào)輸入端，使能系統(tǒng)模塊3的信號(hào)輸出端接續(xù)流模塊4的信號(hào) 輸入端。
[0005] 其構(gòu)建方法，在MATLAB中自帶的晶閘管模塊1基礎(chǔ)上，對(duì)于MATLAB中自帶的原 有晶閘管模型1，對(duì)采集的電流值經(jīng)過信號(hào)控制模塊進(jìn)行時(shí)間上的邏輯運(yùn)算，判斷出電流值 減小為零的時(shí)刻，作為使能系統(tǒng)模塊的控制信號(hào)。對(duì)采集的電流值經(jīng)過微分環(huán)節(jié)作用后作 為使能系統(tǒng)模塊的輸入信號(hào)。再通過采用使能系統(tǒng)模塊判斷出電流是否到達(dá)反向最大值， 若達(dá)到反向最大值后以一定的指數(shù)函數(shù)規(guī)律輸出電流信號(hào)，其輸出的電流信號(hào)控制續(xù)流模 塊，從而產(chǎn)生晶閘管的續(xù)流電流。在此基礎(chǔ)上，對(duì)原有晶閘管模型1中測量端口m的電壓、 電流信號(hào)進(jìn)行測量，通過添加信號(hào)控制模塊2、使能系統(tǒng)模塊3和續(xù)流模塊4,對(duì)晶閘管陽極 a、陰極k、門極g和測量端口m重新進(jìn)行定義，從而構(gòu)成新建晶閘管模型。
[0006] 本發(fā)明的有益效果是： 1) 建立的晶閘管模型可反映出晶閘管中電流的反向恢復(fù)曲線，可以很好地彌補(bǔ)MATLAB 中自帶的晶閘管模型中電流曲線突然截止的理想化缺陷，從而體現(xiàn)出晶閘管模型的實(shí)際特 性； 2) 建立的晶閘管模型可以自由選擇反向恢復(fù)電流的數(shù)學(xué)模型，通過修改使能系統(tǒng)模塊 中的最大反向恢復(fù)電流值和電流衰減指數(shù)函數(shù)公式，從而反映具有不同特性的晶閘管的反 向恢復(fù)電流曲線，可以將該模型應(yīng)用于各種復(fù)雜的晶閘管電路仿真中，具有很好的適應(yīng)性 和擴(kuò)展性； 3) 建立的晶閘管模型結(jié)構(gòu)較為簡單，使用方便，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0007] 圖1-1是具有實(shí)際特性的晶閘管的伏安特性曲線圖； 圖1-2是流過晶閘管的電流隨時(shí)間變化曲線圖； 圖1是本發(fā)明的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施案例MATLAB仿真圖； 圖3和圖4是本發(fā)明實(shí)施案例MATLAB仿真輸出波形圖； 圖5是新的晶閘管模型5的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是信號(hào)控制模塊2的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是使能系統(tǒng)模塊3的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是Fen模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0008] -種可仿真晶閘管實(shí)際特性的MATLAB模型，其結(jié)構(gòu)是包括MATLAB中原有 晶閘管模型1、信號(hào)控制模塊2、使能系統(tǒng)模塊3和續(xù)流模塊4,其中原有晶閘管模型1 的信號(hào)輸出端連接信號(hào)控制模塊2的信號(hào)輸入端，信號(hào)控制模塊2的信號(hào)輸出端連接使能 系統(tǒng)模塊3的信號(hào)輸入端，使能系統(tǒng)模塊3的信號(hào)輸出端接續(xù)流模塊4的信號(hào)輸入端， 其構(gòu)建方法：在MATLAB中自帶的晶閘管模塊1基礎(chǔ)上，對(duì)于MATLAB中自帶的原有晶閘 管模型1，對(duì)采集的電流值經(jīng)過信號(hào)控制模塊進(jìn)行時(shí)間上的邏輯運(yùn)算，判斷出電流值減小為 零的時(shí)刻，作為使能系統(tǒng)模塊的控制信號(hào)。對(duì)采集的電流值經(jīng)過微分環(huán)節(jié)作用后作為使能 系統(tǒng)模塊的輸入信號(hào)。再通過采用使能系統(tǒng)模塊判斷出電流是否到達(dá)反向最大值，若達(dá)到 反向最大值后以一定的指數(shù)函數(shù)規(guī)律輸出電流信號(hào)，其輸出的電流信號(hào)控制續(xù)流模塊，從 而產(chǎn)生晶閘管的續(xù)流電流。在此基礎(chǔ)上，對(duì)原有晶閘管模型1中測量端口m的電壓、電流信 號(hào)進(jìn)行測量，通過添加信號(hào)控制模塊2、使能系統(tǒng)模塊3和續(xù)流模塊4,對(duì)晶閘管陽極a、陰極 k、門極g和測量端口m重新進(jìn)行定義，從而構(gòu)成新建晶閘管模型。
[0009] 所述的采用信號(hào)控制模塊對(duì)采集的電流值進(jìn)行時(shí)間上的邏輯運(yùn)算，判斷出電流值 減小為零的時(shí)刻。所述采用使能系統(tǒng)模塊和續(xù)流模塊的作用是產(chǎn)生晶閘管的續(xù)流電流。
[0010] 所述的構(gòu)成新建晶閘管模型，可反映出晶閘管中電流的反向恢復(fù)曲線，彌補(bǔ)MATLAB中自帶的晶閘管模型中電流突然截止的理想化缺陷，從而體現(xiàn)出晶閘管模型的實(shí)際 特性。
[0011] 所述構(gòu)成新建晶閘管模型可通過修改使能系統(tǒng)模塊中的最大反向恢復(fù)電流值和 電流衰減指數(shù)函數(shù)公式，從而反映具有不同特性的晶閘管的反向恢復(fù)曲線，將該模型應(yīng)用 于各種復(fù)雜的晶閘管電路仿真中，具有很好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性。
[0012] 所述信號(hào)控制模塊2的輸入端為原有晶閘管模型1的信號(hào)輸出端，其輸出端為使 能系統(tǒng)模塊3的信號(hào)輸入端。
[0013] 所述使能系統(tǒng)模塊3的輸入端為信號(hào)控制模塊2的信號(hào)輸出端，其輸出端為續(xù)流 模塊4的信號(hào)輸入端。
[0014] 所述續(xù)流模塊4的輸入端為使能系統(tǒng)模塊3的信號(hào)輸出端，其輸出端為原有晶閘 管模型1的信號(hào)輸入端。
[0015] 所述新的晶閘管模型5由原有晶閘管模型1、信號(hào)控制模塊2、使能系統(tǒng)模塊3和 續(xù)流模塊4共同構(gòu)成。
[0016] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施案例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明的技術(shù)方案： 晶閘管的反向恢復(fù)過程是指晶閘管在導(dǎo)通后，突然撤去施加在晶閘管陽極和陰極兩端 的正向電壓，而在兩極間施加上反向電壓時(shí)，晶閘管由導(dǎo)通到恢復(fù)阻斷能力的過程。根據(jù)對(duì) 其反向恢復(fù)特性曲線的分析，可以假定其反向恢復(fù)電流到達(dá)最大值驗(yàn)::后，以某一特有指數(shù) 函數(shù)規(guī)律成衰減趨勢直至到零，指數(shù)函數(shù)如下式所示，利用該公式建立其反向恢復(fù)電流可 很好地彌補(bǔ)MATLAB中自帶的晶閘管模型中電流突然截止的理想化缺陷。
[0017]
在MATLAB中雖然自帶了晶閘管器件的電學(xué)模型，但由于該模型只包含正向?qū)ㄌ匦裕?對(duì)其反向恢復(fù)特性表現(xiàn)不足，故需對(duì)原有晶閘管1重新建模，增添晶閘管實(shí)際運(yùn)用中電流 的反向恢復(fù)特性曲線，以便于更準(zhǔn)確的模擬晶閘管的開關(guān)過程。
[0018] 如圖1所示，一種可仿真晶閘管實(shí)際特性的MATLAB建模方法。