電力電子開關(guān)器件仿真模型比較

電力電子開關(guān)器件的模型建立一直是一個研究難點，其真實性和精確性是衡量建模的標準。本文對基本電力電子開關(guān)器件如二極管、GTO、晶閘管、MOSFET和IGBT的現(xiàn)有仿真模型進行了歸納和總結(jié)，并比較了各種器件不同模型之間的優(yōu)缺點和適用場合，由此為電力電子開關(guān)器件的分析提供研究基礎(chǔ)。
關(guān)鍵字：功率二極管；GTO；晶閘管；MOSFET；IGBT；仿真模型
Abstract: There is always a difficulty in modeling of power electronic devices, with the validity and accuracy as its judgment. This paper reviews generic modeling approaches and simulations of some power electronic devices, including power diode, GTO, thyristor, MOSFET and IGBT.? Their basic principles are described and their merits and limitations are remarked, which provides a basis for analysis of power electronic devices.
Key words: power diode, GTO, thyristor, MOSFET, IGBT, simulation model

1引言
電力電子技術(shù)包括功率半導體器件與IC技術(shù)、功率變換技術(shù)及控制技術(shù)等幾個方面，其中電力電子器件是電力電子技術(shù)的重要基礎(chǔ)，也是電力電子技術(shù)發(fā)展的“龍頭”。而對電力電子器件的仿真，對于電力電子裝置的研究、設(shè)計、分析及應用都有重要意義。仿真計算的首要問題是電力電子器件的建模，國內(nèi)外現(xiàn)已發(fā)表多篇論著。目前有兩種建模途徑，一是從器件內(nèi)在物理過程出發(fā)推導出相應的方程組，其對應的電路就是器件的模型。一是從器件的外部特性出發(fā)，設(shè)計一個具有該特性的集總參數(shù)電路，它就是模擬器件外部特性的模型。前者復雜完善，多用于電路分析，多用于器件的設(shè)計和制造。后者較簡單，多用于電路分析，尤其是對整個電力電子電路的仿真。
本文對常用電力電子器件做了簡單的介紹，給出了一般主流電力電子器件的仿真模型和原理，比較了每種器件不同模型之間的優(yōu)缺點，為深入的理論研究和實際應用打下基礎(chǔ)。

2功率二極管模型
二極管產(chǎn)生于上世紀40年代[1]，是電力電子器件中結(jié)構(gòu)最簡單、使用最廣泛的一種器件，對改善各種電力電子電路的性能、降低電路損耗和提高電源使用效率等方面都具有非常重要的作用。