Проверка статического поведения тиристора при его включении

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

V_GT = 0.6;     #В
I_GT = 3e-6;    #А
V_T = 1.2;      #В
I_T = 1.0;      #А
Rs = 87.0;      #кОм

Тест 1. Проверка отпирающего напряжения

В модели Thyristor_Static_Behavior_On_1.engee тиристор запускается при подаче на затвор импульса в 3 мкА и более (Gate trigger current, I_GT).

Условия теста:

Напряжение питания . Напряжение питания должно быть подано не резко, а постепенно, с помощью блока Линейный сигнал (Ramp), чтобы предотвратить dv/dt-запуск;
Нагрузка ;
В схеме нет внешнего резистора на затворе, поэтому для включения устройства импульсом 3 мкА необходимо установить значение внутреннего сопротивления шунта (Internal shunt resistor, Rs) . Если сопротивление мало, тиристор не сработает при входном токе , а если напротив слишком велико, то тиристор сработает при токе, меньшем, чем .

V_s1 = 12;         #В
R_load1 = 120;    #Ом
I_on1 = I_GT;      #A

В этом тесте мы будем проверять, что отпирающее напряжение на управляющем электроде равно значению Corresponding gate voltage, V_GT, 0.6 В, указанному в настройках, когда ток в управляющем электроде равен току включения тиристора, Gate trigger current, I_GT, 3 мкА.

Запуск модели

engee.addpath(@__DIR__)
if "Thyristor_Static_Behavior_On_1" in [m.name for m in engee.get_all_models()]
    m = engee.open( "Thyristor_Static_Behavior_On_1" ) # загрузка модели
else
    m = engee.load( "Thyristor_Static_Behavior_On_1.engee" )
end
results_1 = engee.run(m, verbose=true)

Building...
Progress 0%
Progress 0%
Progress 6%
Progress 27%
Progress 40%
Progress 52%
Progress 66%
Progress 71%
Progress 76%
Progress 100%
Progress 100%

SimulationResult(
    run_id => 19,
    "v_AK_1" => WorkspaceArray{Float64}("Thyristor_Static_Behavior_On_1/v_AK_1")
,
    "v_GT_1" => WorkspaceArray{Float64}("Thyristor_Static_Behavior_On_1/v_GT_1")
,
    "i_GT_1" => WorkspaceArray{Float64}("Thyristor_Static_Behavior_On_1/i_GT_1")
,
    "i_load_1" => WorkspaceArray{Float64}("Thyristor_Static_Behavior_On_1/i_load_1")

)

Получение параметров

t_1 = results_1["i_GT_1"].time;         # Время
i_GT_1 = results_1["i_GT_1"].value;     # Ток затвора
v_GT_1 = results_1["v_GT_1"].value;     # Напряжение между затвором и катодом 
i_load_1 = results_1["i_load_1"].value; # Ток нагрузки 
v_AK_1 = results_1["v_AK_1"].value;     # Прямое напряжение

Построение графиков

using Plots
plotlyjs();

plot(layout=@layout([a a; b b;]), legend=:outerbottomright)
plot!(t_1, i_GT_1, subplot=1, ylabel="Ток, А", w = 2, linecolor =:blue, label="Ток затвора")
plot!(t_1, v_AK_1, subplot=2, ylabel="Напряжение, В", w = 2, linecolor =:orange, label="Прямое напряжение")
plot!(t_1, i_load_1, subplot=3, xlabel="Время, c", ylabel="Ток, А", w = 2, linecolor =:green, label="Ток нагрузки")
plot!(t_1, v_GT_1, subplot=4, xlabel="Время, c", ylabel="Напряжение, В", w = 2, linecolor =:red, label="Напряжение между затвором и катодом")

По графикам видно, что тиристор запускается при подаче на затвор импульса в 3 мкА, а напряжение между затвором и катодом действительно близко к 0.6 В.

Тест 2. Проверка падения напряжения открытого тиристора

В модели Thyristor_Static_Behavior_On_2.engee используется тиристор с теми же настройками. В этом тесте мы проверим, что падение напряжения открытого тиристора , соответствует параметрам, указанным в настройках тиристора (On-state voltage) при токе нагрузки во включенном состоянии (On-state current) .

Условия теста:

Напряжение питания (постепенная подача);
Нагрузка ;
Внешний резистор снижает чувствительность срабатывания тиристора. ток срабатывания увеличивается примерно до . Критический ток будет немного меньше из-за увеличенного тока анод-затвор, который вносит вклад в ток затвора.

V_s2 = 12;          #В
R_load2 = 10.8;     #Ом
R_GK = 1000;        #Ом
I_on2 = 0.6*1e-3;   #А

Запуск модели

if "Thyristor_Static_Behavior_On_2" in [m.name for m in engee.get_all_models()]
    m = engee.open( "Thyristor_Static_Behavior_On_2" ) # загрузка модели
else
    m = engee.load( "Thyristor_Static_Behavior_On_2.engee" )
end
results_2 = engee.run(m, verbose=true)

Building...
Progress 0%
Progress 5%
Progress 5%
Progress 14%
Progress 48%
Progress 100%
Progress 100%

SimulationResult(
    run_id => 20,
    "i_GT_2" => WorkspaceArray{Float64}("Thyristor_Static_Behavior_On_2/i_GT_2")
,
    "v_AK_2" => WorkspaceArray{Float64}("Thyristor_Static_Behavior_On_2/v_AK_2")
,
    "v_GT_2" => WorkspaceArray{Float64}("Thyristor_Static_Behavior_On_2/v_GT_2")
,
    "i_load_2" => WorkspaceArray{Float64}("Thyristor_Static_Behavior_On_2/i_load_2")

)

Получение параметров

t_2 = results_2["i_GT_2"].time;         # Время
i_GT_2 = results_2["i_GT_2"].value;     # Ток затвора
v_GT_2 = results_2["v_GT_2"].value;     # Напряжение между затвором и катодом 
i_load_2 = results_2["i_load_2"].value; # Ток нагрузки 
v_AK_2 = results_2["v_AK_2"].value;     # Прямое напряжение

Построение графиков

using Plots
plotlyjs();

plot(layout=@layout([a a; b b;]), legend=:outerbottomright)
plot!(t_2, i_GT_2, subplot=1, ylabel="Ток, А", w = 2, linecolor =:blue, label="Ток затвора")
plot!(t_2, v_AK_2, subplot=2, ylabel="Напряжение, В", w = 2, linecolor =:orange, label="Прямое напряжение")
plot!(t_2, i_load_2, subplot=3, xlabel="Время, c", ylabel="Ток, А", w = 2, linecolor =:green, label="Ток нагрузки")
plot!(t_2, v_GT_2, subplot=4, xlabel="Время, c", ylabel="Напряжение, В", w = 2, linecolor =:red, label="Напряжение между затвором и катодом")

По графикам видно, что ток нагрузки во включенном состоянии составляет 1 А и при этом токе падение напряжения между анодом и катодом действительно близко к 1.2 В.

Вывод

Проведя два теста на включение тиристора, мы убедились, что статическое поведение тиристора соответствует параметрам, указанным в настройках его блока.

Проверка статического поведения тиристора при его включении