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Thyristor

サイリスタ モデルを実装

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  • Thyristor block

ライブラリ:
Simscape / Electrical / Specialized Power Systems / Power Electronics

説明

サイリスタは、ゲート信号によってオンにできる半導体デバイスです。サイリスタ モデルは、スイッチと直列に接続されている抵抗 Ron、インダクタ Lon、および順電圧を表す DC 電圧源 Vf としてシミュレーションします。スイッチは、電圧 Vak、電流 Iak、およびゲート信号 g に応じて異なる論理信号によって制御されます。

Thyristor ブロックには、サイリスタ デバイスと並列に接続できる直列 Rs-Cs スナバ回路も含まれています。

このモデルの静的 VI 特性を以下に示します。

サイリスタ デバイスは、アノード-カソード Vak 電圧が Vf より大きく、ゲート入力に正のパルス信号が印加されている (g > 0) 場合にオンになります。パルスの高さは 0 より大きい必要があり、サイリスタのアノード電流がラッチ電流 "Il" より大きくなる程度に長く続く必要があります。

サイリスタ デバイスは、デバイスに流れる電流が 0 (Iak = 0) になり、ターンオフ時間 Tq 以上の期間にわたってアノードとカソードに負の電圧がかかるとオフになります。デバイスにかかる電圧が Tq 未満の期間内に正になると、ゲート信号が Low (g = 0) でアノード電流がラッチ電流より小さくても、デバイスは自動的にオンになります。さらに、ターンオン時に、デバイスの電流の振幅がダイアログ ボックスで指定されたラッチ電流レベルを下回ったままの場合、デバイスはゲート信号レベルが Low (g = 0) になった後にオフになります。

ターンオフ時間 Tq は搬送波再生時間を表します。これは、アノード電流が 0 に低下した時点から、サイリスタが再度オンにならずに正の電圧 Vak に耐えることができる時点までの時間間隔です。

例

power_thyristor の例では、単一パルス サイリスタ整流器を使用して RL 負荷に電力を供給します。電源電圧で同期されたパルス発生器からゲート パルスが取得されます。次のパラメーターが使用されます。

R

 

1 Ω

L

 

10 mH

Thyristor ブロック:

Ron

0.001 Ω

 

Lon

0 H

 

Vf

0.8 V

 

Rs

20 Ω

 

Cs

4e-6 F

点弧角は、電圧源で同期されたパルス発生器によって変動します。シミュレーションを実行し、負荷電流と負荷電圧、およびサイリスタの電流と電圧を観察します。

仮定と制限

  • Thyristor ブロックは、実際のサイリスタのマクロ モデルを実装します。デバイスの形状も、デバイスの動作をモデル化する複雑な物理プロセスも考慮されません [1、2]。順方向ブレークオーバー電圧と、再印加されるアノード-カソード電圧の微分の限界値は、モデルで考慮されません。

  • インダクタンス Lon の値に応じて、Thyristor ブロックは電流源 (Lon > 0) または可変トポロジ回路 (Lon = 0) としてモデル化されます。Thyristor ブロックは、スナバ回路が使用されていない限り、インダクタ、電流源、あるいは開回路と直列に接続することはできません。

  • 回路を離散化する場合、インダクタンス Lon は強制的に 0 となります。

端子

入力

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サイリスタの開閉を制御する Simulink 信号。

出力

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ブロックの Simulink 出力は、2 つの信号を含むベクトルです。Simulink ライブラリで提供される Bus Selector ブロックを使用して、これらの信号を逆多重化できます。

信号

定義

単位

1

サイリスタ電流

A

2

サイリスタ電圧

V

依存関係

この端子を有効にするには、[Show measurement port] パラメーターを選択します。

保存

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サイリスタのアノードに関連付けられた特定用途向けの電気量保存端子。

サイリスタのカソードに関連付けられた特定用途向けの電気量保存端子。

パラメーター

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シミュレーション速度を最適化するために、サイリスタについてはサイリスタ モデルと詳細サイリスタ モデルの 2 つのモデルを使用できます。サイリスタ モデルでは、ラッチ電流 "Il" と回復時間 "Tq" は 0 と仮定されます。

ブロック パラメーターを対話的に編集するには、プロパティ インスペクターを使用します。Simulink ツールストリップの [シミュレーション] タブの [準備] ギャラリーで [プロパティ インスペクター] を選択します。

サイリスタの内部抵抗。単位はオーム (Ω) です。[Inductance Lon] パラメーターが 0 に設定されている場合、[Resistance Ron] パラメーターは 0 に設定できません。

内部インダクタンス Lon。単位はヘンリー (H) です。既定は、Thyristor ブロックの場合は 0、Detailed Thyristor ブロックの場合は 1e–3 です。[Resistance Ron] パラメーターが 0 に設定されている場合を除き、[Inductance Lon] パラメーターは通常 0 に設定します。

サイリスタ デバイスの順電圧。単位はボルトです。

サイリスタに流れる初期電流。デバイスが遮断された状態でシミュレーションを開始するために、通常は 0 に設定されます。

回路の特定の状態に対応する [Initial current Ic] 値を指定できます。このような場合、それに合わせて線形回路のすべての状態を設定する必要があります。パワー エレクトロニクス コンバーターのすべての状態を初期化するのは複雑なタスクです。そのため、このオプションは簡単な回路でのみ役立ちます。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[Inductance Lon] を 0 より大きい値に設定します。

スナバ抵抗。単位はオーム (Ω) です。[Snubber resistance Rs] パラメーターを inf に設定すると、モデルからスナバが削除されます。

スナバ静電容量。単位はファラド (F) です。[Snubber capacitance Cs] パラメーターを 0 に設定するとスナバが削除され、inf に設定すると抵抗スナバが得られます。

オンの場合、サイリスタの電流と電圧を返すブロックへの Simulink 出力を追加します。

詳細サイリスタ モデルのラッチ電流。単位はアンペア (A) です。既定は 0.1 です。このパラメーターは Detailed Thyristor ブロックに固有です。

詳細サイリスタ モデルのターンオフ時間 Tq (秒)。既定は 100e–6 です。このパラメーターは Detailed Thyristor ブロックに固有です。

参照

[1] Rajagopalan, V., Computer-Aided Analysis of Power Electronic Systems, Marcel Dekker, Inc., New York, 1987.

[2] Mohan, N., T.M. Undeland, and W.P. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1995.

拡張機能

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C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

バージョン履歴

R2006a より前に導入

参考

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