Simulink之门极关断晶闸管(GTO)
晶閘管的派生器件,屬于全控型器件。
電氣符號
特性
陽極加正向電壓,門極加正脈沖信號,GTO由斷態轉為通態,開通時間ton=td+tr。
GTO導通后,門極加負負脈沖信號,GTO關斷,關斷時間toff=ts+tf。
主要參數
大多數和普通晶閘管相同。
最大可關斷陽極電流Iato:用門極電流可以重復關斷的陽極峰值電流
陽極尖峰電壓Up:下降時間的尾部出現的尖峰電壓。
關斷增益βoff:最大關斷陽極電流Iato與門極負電流最大值之比。
維持電流Ih:陽極電流減小到開始出現GTO元不能再維持導通的電流值。
擎住電流Il:門極觸發后,陽極電流上升到保持所有GTO元導通的最低值。
門極驅動
1.門極開通電路。GTO的門極觸發特性與普通晶閘管基本相同,驅動電路設計也基本一致。要求門極開通控制電流信號具有前沿陡、振幅高、寬度大、后沿緩的脈沖波形。脈沖前沿陡有利于GTO的快速導通,一般為5~10A/us;脈沖幅度高可實現強觸發,有利于縮短開通時間,減少開通損耗;脈沖有足夠的寬度則可保證陽極電流可靠建立;后沿緩一些可防止產生振蕩。
2.門極關斷電路。已導通的GTO用門極反向電流來關斷,反向門極電流波形對GTO的安全運行有很大影響。要求關斷控制電流波形為前沿較陡、寬度足夠、幅度較高、后沿平緩。一般關斷脈沖電流的上升率10~50A/us,這樣可縮短關斷時間,減少關斷損耗,但電流上升率過大會使關斷增益下降,通常增益為3~5,可見關斷脈沖電流要達到陽極電流的1/5~1/3才能將GTO關斷。當關斷增益保持不變,增加關斷控制電流幅值可提高GTO陽極關斷能力。關斷脈沖的寬度一般為120us左右。
3.門極反偏電路。由于結構原因,GTO與普通晶閘管相比承受電壓上升率的能力較差,如陽極電壓上升率較高時可能會引起誤觸發。為此可設置反偏電路,在GTO正向阻斷期間于門極施加負偏壓,從而提高承受電壓上升率的能力。
保護
快速熔斷器保護法;撬杠保護法;自關斷保護法。
仿真模型
路徑
電路模型
輸入輸出
a:陽極? ? k:陰極? ? g:門極? ? m:測量電流和電壓[Iak, Vak]
參數
Ron:GTO內電阻。當內電感設為0時,內電阻不能設為0。
Lon:GTO內電感。當內電阻設為0時,內電感不能為0。
Vf:GTO的正向管壓降。
Ic:GTO初始電流。設為非零時,內電感不能為0。
Rs:GTO緩沖電阻(和緩沖電容串聯,與二極管并聯)。Rs為0,純電容。
Cs:GTO緩沖電容(和緩沖電容串聯,與二極管并聯)。Cs為inf,純電阻。Rs為inf,Cs為0,消除緩沖。
Tf:電流下降到10%的時間。
Tt:電流拖尾時間。
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