D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1996.06.015 第18卷第6期 北京科技大学学报 Vol.18 No.6 1996年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.1996 种新的电力电子线路仿真方法 钟家桢戈素贞 北京科技大学自动化信息工程学院，北京100083 镝要在对电子线路通用分析软件MC3开发的基础上，讨论了SCR准开关模型和功率开关模 型，完成了电力电子线路的仿真， 关键词电力电子线路，SCR开关，模型化，仿真 中图分类号TN342.2 电力电子线路中有功率半导体器件，如SCR等.但是，在常见的通用电子线路分析软件 中（如SPICEⅡ，MC3等）一般不包括功率半导体器件的模型，要想采用这些软件实现对电力 电子线路仿真必须先建立适合其仿真软件的SC模型.目前，对电力电子线路的仿真多是通 过SPICEⅡ软件实现的，所以本文采用另一种MC3软件对电力电子线路的仿真进行了研究. 1SCR准开关模型及其电路的仿真 在SCR的众多模型中，SCR双三极管模型（见图1）是较实用 的一种.该模型中R,R。用来限制门极的触发电流.两个三极管 Q和Q,须选定的参数有：①两个三极管的电流放大系数an与a。: ②Q,的发射极体电阻和接触电阻R;③两个三极管的反向饱和电 G 流I,和12：④正向渡越时间t⑤Q,的集电结电容C2· R 在双三极管模型的基础上，作如下两个假定：①静态时，取导通 电阻R。为0，因此相应的模型参数R,=0:②动态时，假设关断时 间和导通时间足够小，dVd:足够大，因此相应的模型参数t。,和t。2, K C2就可以足够小.仿真结果表明，双三极管模型只须选定一组合 图1SCR准开关模型 适的I和I2B,和p,(保证a,+a2>1),R和R参数，其他参数取 缺省值，就能实现开关功能.在此基础上增加C(SCRJ,结的势累电容，即Q,的发射结电容) 的选取，可使此开关模型适合于含电感负载电路的模拟.C的作用是当SC承受反向电压 而关断时，J结由正偏变成反偏，其结电容（主要是势垒电容）便增加，而形成LC回路，用于贮 存未达到反向峰值电压时电感转换的能量，再加上反映dd的C,(Q,的集电结电容)，实际 上成了准开关模型，使之适用于含电感、电容负载的电路.所以，准开关模型是在双三极管模 型的基础上简化而来的.其各参数的求取公式为：1=12=10以+07910；a,=a2=0.9; 6,=B2=a1/1-a)=9;R。=0.7511Ca0=0.4,d)Vom·(dV1d-;C= 1995-03-25收稿第一作者男57岁副教授第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 。 一种新 的 电力 电子线路仿真方法 钟 家祯 戈素 贞 北京科技 大学 自动化信息工 程学 院 ， 北京 摘要 在对 电子 线路 通 用 分 析 软件 开 发 的基 础 上 ， 讨论 了 准开 关 模型 和 功率 开 关 模 型 ， 完成 了 电力 电子线路 的仿真 关键词 电力 电子 线路 ， 开 关 ， 模型化 ， 仿真 中圈分类号 电力 电子 线路 中有 功 率半 导体器件 ， 如 等 但 是 ， 在 常见 的通 用 电子 线 路分析 软件 中 如 ， 等 一般不 包括 功率半 导体器件 的模 型 ， 要 想 采用 这些 软件实现 对电力 电子 线路仿真 必须 先建 立 适合其仿真 软 件 的 模 型 目前 ， 对 电力 电子 线路 的仿真 多 是 通 过 软件 实现 的 ， 所 以 本文 采 用另 一种 软件 对 电力 电子 线路 的仿真 进行 了研究 准开关模型及其 电路 的仿真 在 的 众 多 模 型 中 ， 双 三 极 管模 型 见 图 是 较 实 用 的 一 种 · 该 模 型 中 ， 用 来 限 制 门极 的 触 发 电 流 · 两 个 三 极 管 和 须 选 定 的参 数有 ① 两个三 极 管 的 电流 放 大 系 数 与 。 ② ，的发射 极体 电阻和 接触 电阻 尺 ， ③ 两个三极 管 的反 向饱和 电 流 几 ，和 毛‘④ 正 向渡越 时 间 ，‘⑤ 的集 电结 电容 · 在 双 三 极 管模 型 的基 础 上 ， 作 如 下 两个 假定 ① 静 态时 ， 取 导通 电阻 。 为 ， 因 此 相 应 的模 型 参 数 凡 ② 动 态 时 ， 假 设 关 断 时 间和 导通 时 间足够 小 ， 足 够大 ， 因此相 应 的模 型参数 几 ，和 几， 今就 可 以 足 够 小 · 仿 真 结 果 表 明 ， 双 三 极 管 模 型 只 须 选 定 一 组 合 适 的 几 ，和 凡 ， 卢 ，和 几 保证 “ ， 和 参数 ， 其他参数取 图 准开关模型 缺 省值 ， 就 能 实现 开 关功 能 · 在 此基 础 上 增 加 砚 ， 结 的势 累 电容 ， 即 的 发射结 电容 的选 取 ， 可 使此 开 关模 型 适 合于 含 电感 负载 电路 的模 拟 · 。 ，的作 用 是 当 承 受 反 向 电压 而 关 断 时 ， ，结 由正 偏 变 成 反偏 ， 其结 电容 主要 是 势垒 电容 便增 加 ， 而 形 成 回路 ， 用 于贮 存未 达到 反 向峰值 电压 时 电感 转换 的能量 ， 再加 上 反 映 的 的集 电结 电容 ， 实 际 上 成 了 准 开 关模 型 ， 使 之 适 用 于 含 电感 、 电容 负载 的 电路 所 以 ， 准 开 关模 型是 在 双 三极 管模 型 的基础 上 简化 而 来 的 其 各参数 的求 取 公 式 为 汽 ， 一 爪 一 一 ‘ 。 ” “ ， 一 一 。 一 。 一 一 一 一 。 几 ， 。 仍 一 。 、 ， 丫 。 · 。 ， 一 。 一 一 收稿 第 一 作 者 男 岁 副教授 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1996．06．015