基于matlab的晶闸管换相过电压仿真

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1、122/2009电力电子器件与应用基于Matlab的晶闸管换相过电压仿真申宁，杨山（山东泰开电力电子有限公司，山东泰安271000）摘要：首先讨论了晶闸管的反向恢复过程以及晶闸管反向恢复电流的数学模型，然后以ABB公司的晶闸管5STP34Q5200为例，用Matlab建立晶闸管反向恢复电流的指数函数模型。通过对模型进行仿真发现，在换相电压相同的情况下，线路电感值越大，晶闸管换相过电压越大。关键词：晶闸管；反向恢复；换相过电压；数学模型中图分类号：TN344；TP391.9文献标识码：A文章编号：1671-8410(2009)02-0012-0

2、3SimulationofCommutatingOverVoltageforThyristorBasedonMatlabSHENNing,YANGShan(TaikaiPowerElectronicCo.,Ltd.,Taian,Shandong271000,China)Abstract:Itisfirstlyintroducedthereverserecoveryprocessofthyristorandmodelsforreverserecoverycurrent.Thentakingthristor5STP34Q5200ofABBasan

3、example,theexponentialfunctionmodelofrecoverycurrentisestablishedbyMatlab.Finallyweachievethesimulationconclusionthatundertheconditionofconstantcommutatingvoltage,thebiggerinductanceofcircuit,thehighercommutationovervoltageofthyristor.Keywords:thyristor;reverserecovery;comm

4、utatingovervoltage;mathematicalmodel能强大，而且还集成有很多专业工具箱，具有易用性、0引言灵活性和扩展性。Matlab中的电力系统工具箱可以很好随着半导体元器件技术的发展，高性能大容量的地对高电压、大电流的电力电子电路进行仿真。利用晶闸管元件得到广泛应用，对晶闸管元件的换相过电Matlab对晶闸管反向恢复过程的数学模型进行分析，对压保护技术提出了更高的要求。晶闸管换相关断过程晶闸管换相过电压的计算和保护回路的设计都具有重中，由晶闸管反向恢复特性产生的换相过电压是晶闸要的现实意义。管变流装置的主要过电压之一。

5、如果不采取切实有效1晶闸管的反向恢复过程的保护措施，换相过电压不仅会导致元件击穿或者误导通，而且会影响到其他设备的正常工作，造成巨大的晶闸管具有低掺杂、大注入的基区。在导通期间，经济损失，因此必须重视这个问题。晶闸管的换相过电晶闸管内部充满了大量的载流子。当晶闸管加反向电压保护技术是变流装置设计和应用中所面临的重要课压强制关断时，正向电流逐渐衰减为零。由于残留的载题，该过电压通常用与晶闸管元件并联的RC吸收电路流子不能立即消失，晶闸管短时间内仍保持导通，电流来抑制。过零后继续反向流通，此后晶闸管恢复阻断能力，反向Matlab作为目前流行的通用

6、建模仿真软件，不仅功电流迅速从最大值衰减到稳态漏电流值。此时产生的尖峰脉冲极大，在线路电感上会产生很高的过电压，这收稿日期：2008-12-30个过程就是晶闸管的反向恢复过程。晶闸管关断过程作者简介：申宁(1983-)，男，硕士研究生，从事高压静止无功补偿器方面的研发工作。等效电路如图1所示。2/2009基于Matlab的晶闸管换相过电压仿真13于开路[1]。晶闸管反向恢复电流可以用式(1)描述：（1）这种分析方法优点在于容易求解等效电路的微分方程，便于数学分析。事实上，绝大多数晶闸管的恢复过程都是“软恢复”，反向恢复电流不会突然截止，因此这

7、个数学模型不能准确地反映晶闸管反向恢复过程，晶闸管换相过电压计算结果不准确。（2）假定反向恢复电流到达峰值I时，反向恢复电rr图1晶闸管关断过程等效电路流再以指数函数规律衰减，晶闸管反向恢复电流可以Fig.1Equivalentcircuitforturn-offprocessofathyristor用式(2)描述[2，3]：在初始状态时，开关K处于位置a，晶闸管的正向导通电流I=I，RC吸收电路电流I为零，电容C未充电。在ATSst=t时刻，开关K打到位置b，晶闸管阳极电流开始以斜（2）T率di/dt=-V/L减小(图2)，这种状态一直持续

8、到阳极电RC流反向。由于晶闸管内部还有大量剩余电荷（载流子），式中：。因此晶闸管可以反向导通几十微秒直至全部剩余电荷利用指数模型模拟反向恢复电流，可有效地克服Q被复