[发明专利]二极管组件雷击暂态过程的建模方法、系统、装置及介质

权利要求书

1.一种二极管组件雷击暂态过程的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据雷电波时间尺度特性和高压不控整流阀的整体结构特点，构建高压不控整流阀串联二极管组件雷击时间尺度的电气模型架构；

根据电气模型架构，将二极管的反向过程电气模型分为二极管的反向过程工频工作电气模型和二极管的反向过程暂态工作电气模型；

基于工频稳态工作时间尺度，构建二极管反向过程工频工作等效模型；

基于雷电波时间尺度，构建雷击作用下二极管反向关断物理过程模型；

通过电气连接，构建高压不控整流阀串联二极管组件电气模型；

基于雷电波的波形特征，构建面向雷电冲击全过程的串联二极管电气模型。

2.根据权利要求1所述的一种二极管组件雷击暂态过程的建模方法，其特征在于，所述雷电波的波形为雷电流陡波前迅速上升，陡波后相对缓慢下降至正常电流状态。

3.根据权利要求1所述的一种二极管组件雷击暂态过程的建模方法，其特征在于，所述二极管反向过程工频工作等效模型采用结电容C与二极管内阻R并联的简化形式进行构建。

4.根据权利要求1所述的一种二极管组件雷击暂态过程的建模方法，其特征在于，所述构建雷击作用下二极管反向关断物理过程模型，包括：

在少数载流子耗尽阶段，二极管的两端电压维持在导通电压状态，结合PN结的电荷状态，流过二极管的电流模型为：

q_E＝(τ+T_M)i

其中，i为流过二极管的电流，q_E为PN结电荷量，q_M为PN结边界存储电荷量，T_M为转移时间，τ为载流子寿命；

q_E由PN结材料所决定，表示为：

其中，v为二极管结电压，I_s为二极管反向饱和电流，V_Tj为温度的电压当量；

在少数载流子耗尽阶段内，由于二极管处于导通状态，流过二极管的电也受到不控整流阀的电流影响，则流过二极管的电流为：

i＝i_F+at

其中，a为电流变化率，a＝di/dt；

在少数载流子耗尽阶段，q_M在电流衰减的过程中，发生变化，并逐渐耗尽q_E；则少数载流子耗尽阶段内，q_M解析为：

在少数载流子耗尽时间范围内，电流按斜率a变化，则该过程时间为：

当处于反向恢复过程时，电流表示为：

其中，t₃表示反向恢复阶段开始时刻；反向恢复时间常数为τ_rr，与载流子寿命τ和载流子转移时间T_M相关，表示为：

由于当t＝I_RM/a+t_F时，反向恢复电流为：

I_RM/10

则t_F解析为：

t_F＝τ_rrlog(10)+i_RM/a

t_S时间内的电荷量：

t_F时间内的电荷量为：

Q_F＝τ_rri_RM

Q_rr＝Q_S+Q_F

则在反向恢复电荷约束下的反向恢复时间为：

其中，I_RM表示反向最大电流的幅值；i_RM表示反向最大电流的瞬时值。

5.根据权利要求1所述的一种二极管组件雷击暂态过程的建模方法，其特征在于，所述通过电气连接，构建高压不控整流阀串联二极管组件电气模型，包括：

采用电气连接，将同一时间尺度下的二极管反向过程模型串联，构成高压不控整流阀串联二极管组件电气模型。