Проверка динамического поведения тиристора при его включении

В этом примере мы проверим, что динамическое поведение включенного тиристора соответствует параметрам, указанным в настройках его блока:

T_on = 2.0;           #мкс
Rate_dvdt = 150.0;  #В/мкс

Тест 1. Проверка задержки включения

В модели Thyristor_Dynamic_Behavior_On_1.engee на затвор тиристора подается импульс, запускающий тиристор. В этом тесте мы будем определять время включения тиристора.

Время, необходимое для перехода затвора из выключенного во включенное состояние (Gate-controlled turn-on time) задано в параметрах блока Тиристор (Thyristor) и равно 2 мкс.

Запуск модели

engee.addpath(@__DIR__)
if "Thyristor_Dynamic_Behavior_On_1" in [m.name for m in engee.get_all_models()]
    m = engee.open( "Thyristor_Dynamic_Behavior_On_1" ) # загрузка модели
else
    m = engee.load( "Thyristor_Dynamic_Behavior_On_1.engee" )
end
results_1 = engee.run(m, verbose=true)

Building...
Progress 0%
Progress 5%
Progress 10%
Progress 15%
Progress 20%
Progress 25%
Progress 30%
Progress 35%
Progress 40%
Progress 45%
Progress 50%
Progress 55%
Progress 60%
Progress 65%
Progress 70%
Progress 75%
Progress 80%
Progress 85%
Progress 90%
Progress 95%
Progress 100%
Progress 100%

SimulationResult(
    run_id => 17,
    "v_GT_1" => WorkspaceArray{Float64}("Thyristor_Dynamic_Behavior_On_1/v_GT_1")
,
    "v_AK_1" => WorkspaceArray{Float64}("Thyristor_Dynamic_Behavior_On_1/v_AK_1")
,
    "i_GT_1" => WorkspaceArray{Float64}("Thyristor_Dynamic_Behavior_On_1/i_GT_1")
,
    "i_load_1" => WorkspaceArray{Float64}("Thyristor_Dynamic_Behavior_On_1/i_load_1")

)

Получение параметров

t_1 = results_1["i_GT_1"].time;
i_GT_1 = results_1["i_GT_1"].value; 
i_load_1 = results_1["i_load_1"].value;

Построение графиков

using Plots
plotlyjs();

plot(layout=@layout([a; b;]), legend=:outerbottomright)
plot!(t_1, i_GT_1, subplot=1, ylabel="Ток, А", w = 2, linecolor =:blue, label="Ток затвора")
plot!(t_1, i_load_1, subplot=2, xlabel="Время, c", ylabel="Ток, А", w = 2, linecolor =:green, label="Ток нагрузки")

По графикам видно, что ток нагрузки отстает от импульса тока затвора примерно на 1,3 мкс. Точное время зависит от напряжения питания и сопротивления нагрузки, но влияние этих параметров не учитывается при инициализации блока.

Тест 2. Проверка dV/dt-запуска

В модели Thyristor_Dynamic_Behavior_On_2.engee показан dv/dt запуск — это самопроизвольное включение тиристора из-за слишком быстрого изменения прямого напряжения. Напряжение создает емкостной ток в цепи затвор-анод.Если этот ток достаточно велик, он откроет тиристор даже без подачи управляющего сигнала.

Значение максимально допустимой скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии указано в параметре блока Тиристор (Critical rate of rise of off-state voltage, dV/dt). Блок тиристора использует этот параметр, чтобы вычислить приблизительное значение емкости перехода затвор-анод, чтобы при указанной скорости тиристор сработал. Из-за приближений, используемых при оценке значения емкости, в этом примере тиристор все равно сработает, если скорость изменения напряжения превышает 95 В/мкс.

В этом тесте подадим прямое напряжение , резко возрастающее от нуля до 400 В со скоростью 150 В/мкс.

Запуск модели

if "Thyristor_Dynamic_Behavior_On_2" in [m.name for m in engee.get_all_models()]
    m = engee.open( "Thyristor_Dynamic_Behavior_On_2" ) # загрузка модели
else
    m = engee.load( "Thyristor_Dynamic_Behavior_On_2.engee" )
end
results_2 = engee.run(m, verbose=true)

Building...
Progress 0%
Progress 5%
Progress 11%
Progress 16%
Progress 21%
Progress 26%
Progress 31%
Progress 36%
Progress 41%
Progress 46%
Progress 51%
Progress 56%
Progress 61%
Progress 66%
Progress 71%
Progress 76%
Progress 81%
Progress 86%
Progress 92%
Progress 97%
Progress 100%
Progress 100%

SimulationResult(
    run_id => 18,
    "v_AK_2" => WorkspaceArray{Float64}("Thyristor_Dynamic_Behavior_On_2/v_AK_2")
,
    "v_s_2" => WorkspaceArray{Float64}("Thyristor_Dynamic_Behavior_On_2/v_s_2")
,
    "i_load_2" => WorkspaceArray{Float64}("Thyristor_Dynamic_Behavior_On_2/i_load_2")

)

Получение параметров

t_2 = results_2["v_s_2"].time;   
v_s_2 = results_2["v_s_2"].value;   
v_AK_2 = results_2["v_AK_2"].value;
i_load_2 = results_2["i_load_2"].value;

Построение графиков

plot(layout=@layout([a; b; c]), legend=:outertopright)
plot!(t_2, v_s_2, subplot=1, ylabel="Напряжение, В", w = 2, linecolor =:blue, label="Напряжение питания")
plot!(t_2, v_AK_2, subplot=2, ylabel="Напряжение, В", w = 2, linecolor =:green, label="Прямое напряжение на тиристоре")
plot!(t_2, i_load_2, subplot=3, xlabel="Время, c", ylabel="Ток, А", w = 2, linecolor =:red, label="Ток нагрузки")

По графикам видно, что при изменении прямого напряжения со скоростью 150 В/мкс тиристор включается.

Вывод

Проведя два теста, мы изучили динамическое поведение тиристора. В первом тесте тиристор включался подачей тока управления на затвор, а во втором тесте показан dv/dt запуск.

Проверка динамического поведения тиристора при его включении