发电机空载短路时励磁系统整流桥BG输出电流根据和可知,计算出发电机空载三相短路电流峰值后,只需要根据两级变换,就可求出励磁系统整流桥交流侧三相短路时的电流峰值,此时不考虑饱和的影响。根据的仿真波形可知,短路后发电机交流电流峰值约为43729 A,和理论计算值43865 A相比其误差仅约为0.3%(参考值为理论计算值)。
根据的仿真波形可知,整流桥BG的输出电流峰值约为84.3 A,和理论计算值86.0 A相比其误差约为1.98%(参考值为理论计算值)。显然理论计算结果与仿真结果相吻合,证明了所建仿真模型的正确性,从而可用系统的仿真模型来对系统进行分析和研究。
为了更准确的对大功率晶体管D 2的过电压与过电流现象进行分析,在仿真模型中考虑相复励电压绕组的影响,并取滤波电容C 1为50μF,可得到大功率晶体管在三相空载短路时的电压与电流波形,如所示。
根据的仿真波形可知大功率晶体管的最高电压约为1014 V,最大峰值电流约为98 A.经过进一步的仿真与分析可得到如下结论:(1)增大整流输出电容(例如由100uF代替原来的50uF),功率管的最高电压和最大电流均有一定减小;(2)阻容吸收回路的电容从0.1uF变为4uF,对功率管的瞬态电压、电流影响较小;(3)大功率晶体管的开关频率如果控制不好,则会增加功率管上的电压和电流,使管子更容易被击穿;(4)为保护大功率晶体管,可在大功率功率管上并联适当的压敏电阻,以限制突然短路起始阶段(40ms以内)功率管上的电压,保护功率管不受过压、过流损坏;(5)增大电流互感器铁芯饱和度及整流桥侧的滤波电容,也可以降低突然短路起始阶段功率管上的电压;(6)将AVR的PWM功率输出电路大功率晶体管改为IGBT,并选择适当型号的IGBT,可以显著增加功率输出电路的过压过流能力。