Алєксєєв Олександр Геннадійович. Вдосконалення формувачів імпульсів управління для блокованих тиристорів

brief description

Алєксєєв Олександр Геннадійович. Вдосконалення формувачів імпульсів управління для блокованих тиристорів : Дис... канд. наук: 05.09.12 - 2002.

Алєксєєв О.Г. Вдосконалення формувачів імпульсів управління для блокованих тиристорів.-Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.12 - Напівпровідникові перетворювачі електроенергії. Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2002.
Дисертація присвячена питанням створення формувачів імпульсів управління з поліпшеними електроенергетичними характеристиками, що забезпечують номінальні режими управління блокованих тиристорів і що попереджають аварійні режими. Запропонована нова функціональна схема формувача, рекомендовані способи побудови основних його вузлів, визначені вимоги до характеристик імпульсів управління. Запропоновані методики розрахунку основних елементів і вузлів формувача, що засновані на аналітичних виразах, а також рекомендовані режими їх роботи. Запропонований новий аналітичний спосіб розрахунку нестаціонарних трьохмірних температурних полів в охолоджувачах радіоэлементів.
Основні результати роботи використані в ВАТ «НДІ Перетворювач» при розробці декількох типовиконань формувачів імпульсів управління для блокованих тиристорів на струми до 1500 А, а також при вдосконаленні дослідних зразків вітчизняних блокованих тиристорів ТЗА-243-630-45.

1. На основі аналізу тимчасових діаграм роботи блокованого тиристора, визначені параметри імпульсів управління, забезпечення яких є обов'язковим. Запропоновано нову структурну схему формувача імпульсів управління. Уведено блок логічної обробки сигналів, що дозволяє здійснити контроль стану блокованого тиристора і попередити виникнення аварійних процесів.
2. Показано, що для забезпечення необхідних характеристик імпульсів управління, вихідні ланцюги ФIУ для БТ на струми понад 200 А повинні мати безпосередній електричний контакт із керуючим електродом, а також вузли вмикання і вимикання, виконані за принципом часткового розряду попередньо зарядженого конденсатора великої ємності через цілком керований ключ. Гальванічна розв'язка різнопотенціальних ланцюгів ФIУ повинна здійснюватися по його входу.
3. Розроблено математичну модель для дослідження ланцюга управління блокованого тиристора, яка враховуює широкий набір паразитних елементів. Показано, що для моделювання різних станів блокованого тиристора, можуть застосовуватися як двохтранзисторна макромодель, так і модель у вигляді діода, для зменшення часу аналізу.
4. Розрахунковим шляхом і експериментально виявлені інтервали найбільш ефективного впливу величини напруги заряду накопичувального конденсатора вузла форсованого включення, на процес включення БТ. На основі цього рекомендовано вибирати чисельні значення напруги від 15 В, для БТ на струми більш 630 А.
5. Розроблено інженерну методику вибору номіналів конденсаторів, частковим розрядом яких створюються струми управління. Рекомендовано наступні мінімальні значення номінальних ємностей накопичувальних конденсаторів: 470 мкФ для вузлів форсированного включення і 10000 мкФ для вузлів запирання для БТ на струми до 1500 А.
6. Розроблено інженерну методику вибору силових ключів, що комутують імпульс замикаючого струму, завдяки якій рекомендовано у вузли запирання ФIУ для БТ на струми до 1500 А встановлювати польові транзистори сумарним опором каналу у відкритому стані не більш 3-4 мОм.
7. Отримано аналітичні співвідношення для визначення потужності енергоспоживання ФIУ, як функції частоти комутації БТ і шпаруватості, що конкретизовані для БТ на струми до 1500А. Це дозволяє розрахувати енергоспоживання різних вузлів формувача і проектувати елементи джерела живлення власних потреб перетворювача.
8. Методом джерел отримані аналітичні рішення задач по визначенню нестаціонарних тривимірних температурних полів у пластинах від впливу поверхневих джерел теплоти різної геометрії з різним розподілом питомої щільності теплового потоку. Рішення приведені до єдиної форми запису, що дозволило спростити їхній аналіз і програмну реалізацію.
9. Отримані рішення дозволили провести оцінку теплових режимів елементів, установлюваних на групові охолоджувачі, і видати рекомендації з їх взаємному розташуванню.
10. Результати проведених досліджень знайшли відображення в розроблених здобувачем комплектах конструкторської документації на модулі гальванічної розв'язки МГР-3000 і ФIУ для БТ на струми 630-1500 А, застосовуваних у різних перетворювачах частоти, установці для дослідження керуючого ланцюга БТ. Крім того, дані досліджень БТ на струми 160-1500 А сприяють подальшому удосконаленню вітчизняних БТ ТЗА243-630.