常用電力電子器件特性測試

1、實(shí)驗(yàn)二：常用電力電子器件特性測試（一） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握幾種常用電力電子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性；（2）掌握各器件的參數(shù)設(shè)置方法，以及對觸發(fā)信號的要求。（二） 實(shí)驗(yàn)原理圖1.MATLAB電力電子器件模型MATLAB 電力電子器件模型使用的是簡化的宏模型，只要求器件的外特性與實(shí)際器件特性基本相符。MATLAB 電力電子器件模型主要仿真了電力電子器件的開關(guān)特性，并且不同電力電子器件模型都具有類似的模型結(jié)構(gòu) 。模型中的電阻Ron和直流電壓源Vf分別用來反映電力電子器件的導(dǎo)通電阻和導(dǎo)通時的門檻電壓。串聯(lián)電感限制了器件開關(guān)過程中的電流升降速度，模擬器件導(dǎo)通或關(guān)斷時的動態(tài)

2、過程。MATLAB電力電子器件模型一般都沒有考慮器件關(guān)斷時的漏電流。在MATLAB 電力電子器件模型中已經(jīng)并聯(lián)了簡單的RC 串聯(lián)緩沖電路，在參數(shù)表中設(shè)置，名稱分別為Rs和Cs。更復(fù)雜的緩沖電路則需要另外建立。對于MOSFET模型還反并聯(lián)了二極管，在使用中要注意，需要設(shè)置體內(nèi)二極管的正向壓降Vf和等效電阻Rd。對于GTO和IGBT需要設(shè)置電流下降時間Tf和電流拖尾時間Tt。MATLAB 的電力電子器件必須連接在電路中使用，也就是要有電流的回路，但是器件的驅(qū)動僅僅是取決于門極信號的有無，沒有電壓型和電流型驅(qū)動的區(qū)別，也不需要形成驅(qū)動的回路。盡管模型與實(shí)際器件工作有差異，但使MATLAB電力電子器件

3、模型與控制連接的時候很方便。MATLAB 的電力電子器件模型中含有電感，因此具有電流源的性質(zhì)，所以在模塊參數(shù)中還包含了IC即初始電流項(xiàng)。此外也不能開路工作。含電力電子模型的電路或系統(tǒng)仿真時，仿真算法一般采用剛性積分算法，如ode23tb、ode15s。電力電子器件的模塊上，一般都帶有一個測量輸出端口，通過輸出端m可以觀測器件的電壓和電流。本實(shí)驗(yàn)將電力電子器件和負(fù)載電阻串聯(lián)后接至直流電源的兩端，給器件提供觸發(fā)信號，使器件觸發(fā)導(dǎo)通。（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）在MATLAB/Simulink中構(gòu)建仿真電路，設(shè)置相關(guān)參數(shù)。（2）改變器件和觸發(fā)脈沖的參數(shù)設(shè)置，觀察器件的導(dǎo)通情況及負(fù)載端電壓、器件電流的變化情況

4、。（四）實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果分析1仿真系統(tǒng)Matlab平臺2仿真參數(shù)（1）Thyristor參數(shù)設(shè)置：直流源和電阻參數(shù)：圖2器件和觸發(fā)脈沖參數(shù)：圖3改變器件和觸發(fā)脈沖參數(shù)：圖4（2）GTO參數(shù)設(shè)置：器件和觸發(fā)脈沖參數(shù)：圖5改變器件和觸發(fā)脈沖參數(shù)：圖6（3）MOSFET參數(shù)設(shè)置：器件和觸發(fā)脈沖參數(shù)：圖7改變器件和觸發(fā)脈沖參數(shù)：圖8（4）IGBT參數(shù)設(shè)置：器件和觸發(fā)脈沖參數(shù)：圖9改變器件和觸發(fā)脈沖參數(shù)：圖103仿真波形與分析（1）Thyristor的仿真模型和仿真波形如下：圖11、Thyristor的仿真模型圖12、Thyristor的仿真波形1圖13、Thyristor的仿真模型和仿真波形2波形分析：

5、Thyristor為半控型器件，觸發(fā)脈沖只能觸發(fā)導(dǎo)通，無法使其關(guān)斷。器件的電壓和負(fù)載端電壓由器件的導(dǎo)通電阻和負(fù)載的電阻值按分壓定律確定。若存在導(dǎo)通電感，則導(dǎo)通電流存在一個緩慢上升直至穩(wěn)定的過程，比較接近于器件的實(shí)際導(dǎo)通情況。（2）GTO的仿真模型和仿真波形如下：圖14、GTO的仿真模型圖15、GTO的仿真波形1圖16、GTO的仿真波形2波形分析：GTO為全控型器件，觸發(fā)脈沖既能觸發(fā)導(dǎo)通，又能使其關(guān)斷。觸發(fā)導(dǎo)通的時間取決于觸發(fā)脈沖的占空比，改變觸發(fā)脈沖的占空，器件觸發(fā)導(dǎo)通的時間隨之變化。器件關(guān)斷時，導(dǎo)通電流驟增，形成一個小尖峰，完全關(guān)斷后電流變?yōu)?。（3）MOSFET的仿真模型和仿真波形如下：圖

6、17、MOSFET的仿真模型圖18、MOSFET的仿真波形1圖19、MOSFET的仿真波形2波形分析：MOSFET為全控型器件，觸發(fā)脈沖既能觸發(fā)導(dǎo)通，又能使其關(guān)斷。觸發(fā)導(dǎo)通的時間取決于觸發(fā)脈沖的占空比，改變觸發(fā)脈沖的占空，器件觸發(fā)導(dǎo)通的時間隨之變化。改變MOSFET的導(dǎo)通電感的值，電流依然能很快達(dá)到穩(wěn)定，不存在一個緩慢的上升過程。（4）IGBT的仿真模型和仿真波形如下：圖20、IGBT的仿真模型圖21、IGBT的仿真波形1圖22、IGBT的仿真波形2波形分析：IGBT為全控型器件，觸發(fā)脈沖既能觸發(fā)導(dǎo)通，又能使其關(guān)斷。觸發(fā)導(dǎo)通的時間取決于觸發(fā)脈沖的占空比，改變觸發(fā)脈沖的占空，器件觸發(fā)導(dǎo)通的時間隨之變化。改變導(dǎo)通電感的值，導(dǎo)通電流存在一個緩慢上升的過程，并且不存在小尖峰。4結(jié)論（1）對于半控型器件，觸發(fā)脈沖只能使其導(dǎo)通，沒法使其關(guān)斷；對于全控型器件，觸發(fā)脈沖既能使其導(dǎo)通，又能使