1 导言
在弧焊逆变器中,大功率快康复二极管的瞬态过渡进程和特性关于高频整流和主开关器材的正常作业具有至关重要的影响。在IGBT注册瞬间,功率二极管处于续流状况,会引起变压器次级短路,对IGBT构成电流冲击,不利于IGBT的牢靠运转。
功率二极管存在明显的电导调制和电荷存储效应,其开、关状况的改动需求必定的时刻。在正向康复进程中,注册初期呈现高出正常通态压降2~10倍的电压尖峰;而在反向康复进程中,关断初期不能接受反向电压而发生较高的反向电流。为精确表征弧焊逆变器的动态进程,功率二极管的仿真模型有必要能正确反映正向和反向的康复特性。
SPICE规范二极管模型彻底忽视了正向康复效应,对二极管反向康复现象的模仿也会发生过错的振动。国际上许多文献对功率二极管的有用仿真模型进行了很多研讨”,其间依据会集电荷的概念,依据功率二极管内部载流子的简化输运方程,成功地给出了能够一起正确描绘二极管正、反向康复瞬态进程的仿真模型。以下将以 C L Ma和P O Lauritizen的系列研讨为根底,对功率二极管的电路仿真模型进行深入探讨。
2 功率二极管的数学物理方程
功率二极管的数学物理方程由反向康复、正向康复、发射区复合方程以及包含触摸电阻和结电容的总变量方程等4部分组成。
2.1 反向康复的方程
2.2 正向康复的方程
2.3 发射区的载流子复合
2.4 包含触摸电阻和结电容的总变量方程
3 二极管正反向康复SPICE仿真模型
运用非线性受控源B元素,SPICE3.0以上版别具有直接将数学方程转化为电路仿真模型的功用。
例如,假定规划的仿真模型中电压的变量q0,电压表明数学方程中变量VE,则仿真模型方程式为:B10V= {ISO}*|τ*(EXP(V(2)VT)-1)。
4 定论
用SPICE类通用电路仿真与CAD软件研讨电力电子器材和体系的关键是正确树立描绘电力电子器材重要特性的数学物理模型。在剖析功率二极管数学物理方程的根底上,获得了可正确描绘正反向康复进程的功率二极管仿真模型。该模型克服了规范二极管模型彻底忽视正向康复效应,对二极管反向康复现象的模仿也会发生过错振动的缺点,具有必定的实际意义。