功率半导体

优化的模型确保仿真高速准确

Inside an IGBT module

理想开关模型

在电力电子领域,功率半导体被当作开关使用,因此PLECS中的功率半导体和断路器元件均基于理想开关模型。此模型在开通时是理想短路(Ron = 0),而关断时是理想开路((Roff = ∞)。 模型在“开”与“关”两种状态间瞬时切换。理想开关建模方式使得仿真模型易于扩展,运行稳定且速度快。

使用简便

绝大多数情况下,使用理想开关建模电力电子系统,足以探究主电路瞬态以及控制回路和散热系统的动态响应。理想开关无需输入特定半导体元件的复杂物理参数,由此自上而下的设计流程变得简单易行。

稳定

基于理想开关的行为模型不存在Spice物理模型的数值稳定性问题。PLECS的半导体元件无需附加虚构缓冲回路或使用定步长求解器以使仿真稳定。PLECS模型结合变步长求解器可以精确定位开关时间(例如二极管的电流过零)。用户可以依据电路特性选择刚性或非刚性高阶求解器来精确运行仿真。

高速

在传统的电路仿真程序中,开关瞬态尤其费时。其间有限的电压电流变化率要求极小的仿真步长。而PLECS中功率半导体模型的瞬时开断操作合理解决了此问题。每一个开关事件只需要两步,如下图所示。由此有效提高了仿真速度。尤其在PLECS Standalone中,得益于优化的求解器,用户将体验到电力电子仿真意想不到的高速。

附加行为模型

在理想开关之外,PLECS同时提供了用以模拟功率半导体杂散效应的行为模型,例如带有反向恢复特性的二极管或有限di/dt的IGBT。这些元件可以用于再现由电路杂散电感引起的过电压,从而指导后续的设计改进。