Thyristor
使用 NPN 和 PNP 晶体管的晶闸管。
类型: AcausalElectricPowerSystems.Semiconductors.Thyristor
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说明
通过 Thyristor 模块，您可以用两种方式为三极管建模：
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基于 NPN 和 PNP 双极晶体管的等效电路。
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使用匹配表逼近开关导通状态下的 I-V 曲线（电流-电压）。
使用等效电路表示
如下图所示，等效电路包含一对 NPN 和 PNP 双极晶体管。
P-N-P-N 晶闸管结构与 P-N-P 和 N-P-N 双极晶体管结构相对应，每个器件的基极都与另一个器件的集电极相连。为了使该电路表现得像晶闸管，有必要为 NPN 和 PNP 晶体管以及外部电阻器的参数选择合适的值。例如，为了使电路在适当的控制电流触发后锁定为导通状态，两个晶体管的总增益必须大于 1。这种模型结构再现了晶闸管在典型应用电路中的行为，同时为求解器提供了最少的方程，从而提高了仿真速度。
| 在模型中使用晶闸管元件之前，正确设置其参数非常重要。根据设备数据表，修改晶闸管元件的参数，使其模拟所需的行为。然后将参数化组件复制到模型中。注意正确模拟控制电极连接电路，包括电路的串联电阻。将受控电压源直接连接到晶闸管的控制电极会产生非物理结果，因为当控制电极上的电压为零时，控制电极上的电压会与阴极上的电压相压。 |
该模型反映了以下晶闸管特性：
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闭态电流、 和 。这些通常是为最大闭态电压规定的， 和 。与大多数晶闸管一样，假定 和 。
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当控制电极中的电流等于晶闸管的导通电流（栅极触发电流，I_GT）时，控制电极上的开路电压等于*对应栅极电压，V_GT*的值。
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当控制电流的值达到晶闸管触发电流（栅极触发电流，I_GT）的值时，晶闸管导通。在控制电流达到该值之前，晶闸管不会接通。为此，必须正确设置 * 内部分流电阻 Rs*。如果电阻过大，晶闸管将在控制电流达到 之前接通。如果电阻过低，晶闸管将不会导通。
您可以通过运行仿真来确定 * 内部分流电阻 Rs* 的值。如果将晶闸管用于从控制电极连接到阴极的外部电阻 的电路中，由 * 内部分流电阻 Rs* 的值决定的电阻的影响通常很小，可以设置为 "Inf"。
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如果晶闸管处于导通状态，只要负载电流大于保持电流，晶闸管在无控制信号时保持导通。保持电流不能直接设置，因为其值主要由其他模块参数决定。不过，保持电流可受参数*NPN 和 PNP 正向电流增益的乘积*的影响。增益减小，则保持电流增大。
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当负载电流等于开启电流（开启电流，I_T）时，开启电压等于晶闸管两端的压降，即*开启电压，V_T*。这是通过电阻值 来保证的，该电阻值考虑了 PNP 和 NPN 器件上的压降。
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通过闭合状态下的电压上升率触发。阳极-阴极电压的快速变化会在基极-集电极电路中产生电流。如果该电流足够大，就会将晶闸管切换到断开状态。通过计算基极-集电极电容的合适值，当电压变化率等于最大允许关断电压上升率（关断电压临界上升率 dV/dt）时，晶闸管将跳闸。这种计算方法基于以下近似值：所需电流等于 ，其中 是计算最大允许*关断电压临界上升率 dV/dt* 时所用的控制电极与阴极之间的电阻值。
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开启延迟时间主要取决于 NPN 器件正向传输时间 TF 参数的值。您可以直接指定该参数，或根据接通时间计算出 的近似值。
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关断延迟时间主要受 PNP 设备前向传输时间 TF 参数值的影响。可以直接设置该参数，也可以将其设置为等于 NPN 晶体管的正向传输时间。
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pnp_resistor 和 npn_resistor 可提高大正向和反向电压下数值解的稳定性。在最大正向和反向闭合状态电压下，它们的值对关断电流的影响不超过 1%。
| 由于该模块包含电荷模型，因此必须对驱动栅极的电路总电阻进行建模，才能获得清晰的晶闸管开/关动态。因此，如果将电极控制电路简化为受控电压源，则必须在电压源和控制极之间串联一个合适的电阻。 |
使用匹配表进行参数化
使用匹配表对晶闸管进行参数化时，阳极到阴极的电流值是开路状态下阳极和阴极之间电压的函数。使用该选项的主要优点是建模速度快，易于参数化。为了进一步简化基本模型，这种表示方法不进行模拟：
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由于关断状态下的电压上升率而导致的设备开启。
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关断延迟时间。
接通延迟由控制电极和阴极之间的输入电容表示，其值通过计算得出，控制电极电压上升与设备开始接通之间的延迟等于*接通延迟时间*参数指定的值。接通负载电流上升时间是通过电流从零非线性上升到开路状态下电流-电压曲线所定义的电流来实现的，其时间由 *接通上升时间 * 参数值指定。请注意，由此产生的接通电流曲线只是真实设备的近似值。
假设和限制
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本程序块不模拟温度效应。本模块在 * 测量温度 * 参数值指定的温度下建模。必须为该温度指定所有参数。
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如果使用等效电路模型：
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在带有敏感控制电极的电路中（即控制电极阴极没有外部电阻 ），必须设置 内部分流电阻 Rs 参数值，以确保正确触发。如果内部分流电阻过大，晶闸管将在电流低于 时跳闸。如果内部分流电阻过低，晶闸管将不会在输入电流 时跳闸。
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超过击穿电压时的跳闸没有建模。
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与负载电流相比，晶闸管的控制电流非常小，而且在开关过程中电流会发生跳变，因此很难对晶闸管进行数值建模。不过，对于大多数基于晶闸管的典型电路，可以使用默认建模参数。在某些情况下，可能有必要收紧*Solver Configuration* 模块中的*绝对容差*和*相对容差*参数，以确保收敛。在这种情况下，通常只需将 Absolute Tolerance 的默认值从 "auto "改为 "1e-4 "或 "1e-5 "即可，因为这样可以防止该参数在仿真过程中发生自适应变化。
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如等效电路所示，漏电流近似于 i 漏二极管。这种方法假定通过两个晶体管的漏电流相对较小。这种假设对于 的值无效，因为 的值远小于 `0.6`V 的典型正向压降。
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如果使用合规表视图：
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未模拟击穿电压过高触发或关断状态下电压变化率触发。
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未模拟关断延迟时间。检查您的电路是否违反了指定的关断延迟时间。
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当您指定接通电流的上升时间时，所得到的电流-时间相关性只是一个近似值。
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参数
主要参数
*由*定义的I-V特性 - 晶闸管参数化
基本非线性方程（默认） | `查找表
使用基于 NPN 和 PNP 双极晶体管的等效电路（"基本非线性方程"），或使用 "查找表 "对导通状态下的 I-V 曲线进行近似建模。
导通电压，V_T - 晶闸管在导通状态下的压降
1.2 V（默认值）
导通状态下的静态阳极-阴极压降，电流等于开关导通电流 。
依赖关系
要使用该参数，请为由*定义的*I-V 特性设置 "基本非线性方程"。
通态电流，I_T - 开关接通状态下的静态负载电流
1 A（默认值）
当阳极-阴极电压等于接通状态下的电压 时流过的静态负载电流（阳极电流）。
依赖关系
要使用该参数，请为由*定义的*I-V 特性设置 "基本非线性方程"。
导通电压矢量，V_T - 导通电压值矢量
[0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25] V（默认值）。
用于查表的开态电压值矢量。矢量值必须严格递增，第一个值必须大于零。这些值不一定均匀分布。
依赖关系
要使用该参数，请为由*定义的 *I-V 特性设置`查找表`。
相应电流的矢量，I_T - 相应电流值的矢量
[0.015 0.22 0.75 1.4 2 2.75 3.45] A（默认值）。
与包含电压向量值相对应的电流向量，用于搜索一维表。两个向量的大小必须相同。
依赖关系
要使用此参数，请设置 "查找表 "为*I-V 特性定义的*。
关断状态电流，I_DRM - 关断状态下的阳极电流
0.01 mA（默认值）。
关态阳极电流 ，当阳极-阴极电压等于关态电压 时流过。
相应的关断电压，V_DRM - 关断状态下的阳极-阴极电压
`400 V（默认值）
当关断状态电流达到 时，施加到关断状态晶闸管的阳极-阴极电压 。
测量温度 - 设备建模温度
25 °C（默认值）
设备模拟温度。必须为该温度指定所有单位参数值。
依赖关系
要使用此参数，请为参数 I-V 特性定义 设置 "基本非线性方程"。
栅极触发
栅极触发电流，I_GT - 栅极触发电流。
3 µA（默认值）`。
通过控制电极 的电流阈值，是开启晶体管所必需的，其结果是栅极上的电压与控制电极上的相应电压相等 。必须设置 * 内部分流电阻 Rs*，以确保在 时触发栅极，而不是在电流小于 时触发栅极。
相应的栅极电压 V_GT 是控制电极和阴极之间的电压
0.6 V（默认值）`。
当控制电极上的电流等于开启电流 时，控制电极与阴极之间的电压 。
测试电压，V_D - 测试电源电压
12 V（默认值）
指定 和 值时使用的电源电压。
依赖关系
要使用该参数，请为由*定义的*I-V 特性设置 "基本非线性方程"。
测试负载电阻 - 测试负载电阻
120 欧姆（默认值）
用于计算 和 值的负载电阻。
依赖关系
要使用该参数，请为由*定义的*I-V 特性设置 "基本非线性方程"。
dV/dt 触发
离态电压的临界上升率，dV/dt - 离态电压的最大允许上升率
`150 V/秒（默认值） `
如果阳极和阴极电压的上升速度超过这一速率，晶闸管将因电容效应而出现寄生开关。
依赖关系
要使用该参数，请将 "基本非线性方程 "设置为*I-V 特性定义的*。
测试栅极-阴极电阻器，R_GK - 控制电极和阴极之间的测试电阻器
`1000 欧姆（默认值）
控制电极和阴极之间的电阻，用于计算关断状态下最大允许电压上升率。
依赖关系
要使用此参数，请为由*定义的*I-V 特性设置 "基本非线性方程"。
时间常数
NPN 器件正向传输时间参数化 - NPN 器件正向传输时间参数化
从门控开启时间（默认值）中获取近似值 | `直接指定 `
选择以下选项之一：
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从门控接通时间得出近似值"- 该模块根据接通时间和您指定的相应控制电流计算 NPN 器件的接通时间。
-
直接指定"- 使用 NPN 器件正向传输时间 参数直接指定数值。
依赖关系
要使用此参数，请为*参数定义的*I-V 特性设置 "基本非线性方程"。
门控导通时间 - 施加控制脉冲后晶闸管导通的延迟时间
2毫秒（默认值）
施加控制电流时晶闸管从关到开的时间。
相应的栅极电流 - 控制电极的测试电流
`10 mA（默认值）
控制电极电流，用于确定施加控制脉冲后晶闸管的导通延迟时间。栅极电流和导通时间用于计算 NPN 器件正向运行时间的近似值，假设所有输入电荷都用于将栅极电压提升至相应的栅极电压 。默认值为 10 mA。
依赖关系
要使用该参数，请为*I-V 特性定义*参数设置 "基本非线性方程"，并为*NPN 器件正向运行时间参数化*参数设置 "从栅极控制的导通时间得出近似值"。
NPN 器件前向传输时间 - 平均前向传输时间
0.3毫秒（默认值）"。
非基本电荷载流子通过 NPN 器件基区从发射极到集电极的平均传输时间 [1]。
依赖关系
要使用该参数，请为 I-V 特性定义 参数设置 "基本非线性方程"，并为 NPN 器件正向传输时间参数化 参数设置 "从栅极控制的导通时间得出近似值"。
PNP 器件正向传输时间参数化 - PNP 器件正向传输时间参数化
设置等于 NPN 器件前向传输时间（默认）` | 直接指定 | 设置等于 NPN 器件前向传输时间（默认） | 直接指定 | 直接指定 | 直接指定 | `直接指定
选择下列选项之一：
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设置等于 NPN 设备前向传输时间` - 块使用 NPN 设备前向传输时间值。
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直接指定` - 使用 *PNP 设备前向传输时间参数直接指定值。
依赖关系
要使用该参数，请为参数 I-V 特性定义 设置 "基本非线性方程"。
接通延迟时间 - 晶闸管接通延迟时间
0秒（默认值）
控制电极上的电流从零变为*接通延迟时间*参数所设定值后的接通延迟时间。
依赖关系
要使用该参数，请将 "查找表 "设置为*I-V 特性定义的*。
接通延迟时间的栅极电流 - 接通延迟时间控制电极上的电流
1 mA（默认值）
用于测量接通延迟时间的控制电极电流。
依赖关系
要使用该参数，请为由*定义的*I-V 特性设置 "查找表"。
接通上升时间 - 接通信号的上升时间
`0 秒（默认值）
晶闸管在接通延迟时间过后完全接通所需的时间。
依赖关系
要使用该参数，请为由*定义的*I-V 特性设置 "查找表"。
高级
内部分流电阻，Rs - 控制电极和阴极之间的分流电阻。
87 千欧（默认值） - 控制电极与阴极之间的分流电阻。
控制电极和阴极之间的分流电阻。重要的是，要设置该参数的值，使栅极在 时跳闸，而不是在电流小于 时跳闸。如果在有外部电阻 的电路中使用晶闸管， 的影响通常较小，可设置为`Inf`。
依赖关系
要使用该参数，请为由*定义的*I-V 特性设置 "基本非线性方程"。
内部串联栅极电阻，Rg - 与控制电极连接相关的电阻
10 欧姆（默认值）
与控制电极连接相关的电阻。典型值为几欧姆，对静态和动态特性的影响很小。因此，它的精确值并不重要，但如果栅极直接由电压源控制，它的存在有助于避免数值建模中的问题。您可以指定任何正值。
NPN 和 PNP 正向电流增益的乘积 - NPN 和 PNP 正向电流增益的乘积
10（默认值
这是 NPN 正向电流增益 与 PNP 正向电流增益 的乘积。该值必须大于 unity 才能发生锁存。该值越小，锁存电流越大。不过，闩锁电流主要由其他块参数决定，整体增益的影响不大。
依赖关系
要使用该参数，请将 "基本非线性方程 "设置为由*定义的*I-V 特性。