可仿真晶闸管实际特性的matlab模型及构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种可仿真晶闸管实际特性的MATLAB模型及构建方法。
【背景技术】
[0002] 具有实际特性的晶闸管的伏安特性曲线，如图1-1中的第一象限所代表的是其正 向特性，第三象限所代表的是其反向特性。当时，若在晶闸管两端施以正向电压，则 其不导通。若正向电压继续增大，直至其值超过转折电压:爲:时，会使其导通。由图1-1可 知，随着4逐渐增大，^逐渐降低。若在晶闸管两端施以反向电压时，则其关断，若反向电 压继续增大，当达到反向击穿电压时，其反向电流迅速增大，若不及时限制，会使其发热甚 至击穿。因此，晶闸管所需的正、反向电压以及门极电路提供的触发电压、电流都应控制在 合理的范围内。流过晶闸管的电流随时间变化曲线图1-2所示，晶闸管在正向电压作用下 流过正向电流，在反向电压作用下电流下降至反向最大值_^，然后以一定规律减小至零。 由于MATLAB中原有的晶闸管模型只具有正向特性，当在其两端施加反向电压时，其电流值 直接截止为0,不符合晶闸管正常关断时的电流反向恢复特性。故需要在原有晶闸管模型的 基础上添加反向恢复特性模块，从而建立出可体现实际特性的晶闸管模型，以便于应用于 各种复杂的晶闸管电路仿真中。
【发明内容】
[0003] 本发明提出的是一种可仿真晶闸管实际特性的MATLAB模型用构建方法，其目的 旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，可反映出晶闸管中电流的反向恢复曲线，可以很好 地弥补MATLAB中自带的晶闸管模型中电流曲线突然截止的理想化缺陷，从而体现出晶闸 管模型的实际特性。
[0004] 本发明的技术解决方案：一种可仿真晶闸管实际特性的MATLAB模型，其结构是包 括MATLAB中原有晶闸管模型1、信号控制模块2、使能系统模块3和续流模块4,其中原有晶 闸管模型1的信号输出端连接信号控制模块2的信号输入端，信号控制模块2的信号输出 端连接使能系统模块3的信号输入端，使能系统模块3的信号输出端接续流模块4的信号 输入端。
[0005] 其构建方法，在MATLAB中自带的晶闸管模块1基础上，对于MATLAB中自带的原 有晶闸管模型1，对采集的电流值经过信号控制模块进行时间上的逻辑运算，判断出电流值 减小为零的时刻，作为使能系统模块的控制信号。对采集的电流值经过微分环节作用后作 为使能系统模块的输入信号。再通过采用使能系统模块判断出电流是否到达反向最大值， 若达到反向最大值后以一定的指数函数规律输出电流信号，其输出的电流信号控制续流模 块，从而产生晶闸管的续流电流。在此基础上，对原有晶闸管模型1中测量端口m的电压、 电流信号进行测量，通过添加信号控制模块2、使能系统模块3和续流模块4,对晶闸管阳极 a、阴极k、门极g和测量端口m重新进行定义，从而构成新建晶闸管模型。
[0006] 本发明的有益效果是： 1) 建立的晶闸管模型可反映出晶闸管中电流的反向恢复曲线，可以很好地弥补MATLAB 中自带的晶闸管模型中电流曲线突然截止的理想化缺陷，从而体现出晶闸管模型的实际特 性； 2) 建立的晶闸管模型可以自由选择反向恢复电流的数学模型，通过修改使能系统模块 中的最大反向恢复电流值和电流衰减指数函数公式，从而反映具有不同特性的晶闸管的反 向恢复电流曲线，可以将该模型应用于各种复杂的晶闸管电路仿真中，具有很好的适应性 和扩展性； 3) 建立的晶闸管模型结构较为简单，使用方便，具有较强的应用价值。
【附图说明】
[0007] 图1-1是具有实际特性的晶闸管的伏安特性曲线图； 图1-2是流过晶闸管的电流随时间变化曲线图； 图1是本发明的拓扑结构框图； 图2是本发明实施案例MATLAB仿真图； 图3和图4是本发明实施案例MATLAB仿真输出波形图； 图5是新的晶闸管模型5的结构示意图； 图6是信号控制模块2的结构示意图； 图7是使能系统模块3的结构示意图； 图8是Fen模块的结构示意图；
【具体实施方式】
[0008] -种可仿真晶闸管实际特性的MATLAB模型，其结构是包括MATLAB中原有 晶闸管模型1、信号控制模块2、使能系统模块3和续流模块4,其中原有晶闸管模型1 的信号输出端连接信号控制模块2的信号输入端，信号控制模块2的信号输出端连接使能 系统模块3的信号输入端，使能系统模块3的信号输出端接续流模块4的信号输入端， 其构建方法：在MATLAB中自带的晶闸管模块1基础上，对于MATLAB中自带的原有晶闸 管模型1，对采集的电流值经过信号控制模块进行时间上的逻辑运算，判断出电流值减小为 零的时刻，作为使能系统模块的控制信号。对采集的电流值经过微分环节作用后作为使能 系统模块的输入信号。再通过采用使能系统模块判断出电流是否到达反向最大值，若达到 反向最大值后以一定的指数函数规律输出电流信号，其输出的电流信号控制续流模块，从 而产生晶闸管的续流电流。在此基础上，对原有晶闸管模型1中测量端口m的电压、电流信 号进行测量，通过添加信号控制模块2、使能系统模块3和续流模块4,对晶闸管阳极a、阴极 k、门极g和测量端口m重新进行定义，从而构成新建晶闸管模型。
[0009] 所述的采用信号控制模块对采集的电流值进行时间上的逻辑运算，判断出电流值 减小为零的时刻。所述采用使能系统模块和续流模块的作用是产生晶闸管的续流电流。
[0010] 所述的构成新建晶闸管模型，可反映出晶闸管中电流的反向恢复曲线，弥补MATLAB中自带的晶闸管模型中电流突然截止的理想化缺陷，从而体现出晶闸管模型的实际 特性。
[0011] 所述构成新建晶闸管模型可通过修改使能系统模块中的最大反向恢复电流值和 电流衰减指数函数公式，从而反映具有不同特性的晶闸管的反向恢复曲线，将该模型应用 于各种复杂的晶闸管电路仿真中，具有很好的适应性和扩展性。
[0012] 所述信号控制模块2的输入端为原有晶闸管模型1的信号输出端，其输出端为使 能系统模块3的信号输入端。
[0013] 所述使能系统模块3的输入端为信号控制模块2的信号输出端，其输出端为续流 模块4的信号输入端。
[0014] 所述续流模块4的输入端为使能系统模块3的信号输出端，其输出端为原有晶闸 管模型1的信号输入端。
[0015] 所述新的晶闸管模型5由原有晶闸管模型1、信号控制模块2、使能系统模块3和 续流模块4共同构成。
[0016] 下面结合附图和具体实施案例，进一步阐明本发明的技术方案： 晶闸管的反向恢复过程是指晶闸管在导通后，突然撤去施加在晶闸管阳极和阴极两端 的正向电压，而在两极间施加上反向电压时，晶闸管由导通到恢复阻断能力的过程。根据对 其反向恢复特性曲线的分析，可以假定其反向恢复电流到达最大值驗::后，以某一特有指数 函数规律成衰减趋势直至到零，指数函数如下式所示，利用该公式建立其反向恢复电流可 很好地弥补MATLAB中自带的晶闸管模型中电流突然截止的理想化缺陷。
[0017]
在MATLAB中虽然自带了晶闸管器件的电学模型，但由于该模型只包含正向导通特性， 对其反向恢复特性表现不足，故需对原有晶闸管1重新建模，增添晶闸管实际运用中电流 的反向恢复特性曲线，以便于更准确的模拟晶闸管的开关过程。
[0018] 如图1所示，一种可仿真晶闸管实际特性的MATLAB建模方法。