Документация Engee
Notebook

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:

In [ ]: 
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).

image_2.png

Условия теста:

  • Напряжение питания $U_s = 12 В$. Напряжение питания должно быть подано не резко, а постепенно, с помощью блока Линейный сигнал (Ramp), чтобы предотвратить dv/dt-запуск;
  • Нагрузка $R_L =120 Ом$;
  • В схеме нет внешнего резистора на затворе, поэтому для включения устройства импульсом 3 мкА необходимо установить значение внутреннего сопротивления шунта (Internal shunt resistor, Rs) $R_s = 87.0$. Если сопротивление мало, тиристор не сработает при входном токе $i_{GT}$, а если напротив слишком велико, то тиристор сработает при токе, меньшем, чем $i_{GT}$.
In [ ]: 
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

In [ ]: 
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)

Получение параметров

In [ ]: 
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

In [ ]: 
using Plots
plotlyjs();
In [ ]: 
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")
Out[0]:

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 $U_{AK}$, соответствует параметрам, указанным в настройках тиристора (On-state voltage) $U_T = 1.2 В$ при токе нагрузки во включенном состоянии (On-state current) $I_T=1 А$.

image.png

Условия теста:

  • Напряжение питания $U_s = 12 В$ (постепенная подача);
  • Нагрузка $R_L = \frac{U_s-U_T}{I_T}=\frac{12В-1.2В}{1А} = 10.8 Ом$;
  • Внешний резистор $R_{GK} = 1000 Ом$ снижает чувствительность срабатывания тиристора. ток срабатывания увеличивается примерно до $U_{GT}/R_{GK}=0.6 В/1000 Ом = 0.6 мА$. Критический ток будет немного меньше $0.6 мА$ из-за увеличенного тока анод-затвор, который вносит вклад в ток затвора.
In [ ]: 
V_s2 = 12;          #В
R_load2 = 10.8;     #Ом
R_GK = 1000;        #Ом
I_on2 = 0.6*1e-3;   #А

Запуск модели

In [ ]: 
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)

Получение параметров

In [ ]: 
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

In [ ]: 
using Plots
plotlyjs();
In [ ]: 
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")
Out[0]:

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.

Блоки, использованные в примере