автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Влияние переходных процессов в параллельных низкочастотных тиристорах на распределение нагрузки между ними

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГб од

На правах рукописи

Коровин Юрий Витальевич

ВЛИЯНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ТИРИСТОРАХ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ . НАГРУЗКИ МЕЖДУ НИШ

Специальность 05.09.12 - Силовая электроника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г

ЯККНИЙ Новгород - 19?б

Работа выполнена на кафедре "Электрические станции, сети и системы" Челябинского государственного технического университета

Научный'руководитель - кандидат технических наук, доцент Гольдштейн М.Е.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Катаев И.Г.

- кандидат технических наук Щербаков Б.Ф.

Ведущее предприятие - АО "Уралэлектротяжмая". г.Екатеринбург

Заащта состоится декабря 1996 г. в 14 часов,

ауд. М258 на заседании диссертационного соиета К063.85.05 по пр . суздению ученой степени кандидата технических наук в Нижегородск государственном техническом университете (603600, ГСП-41, г. На ний Новгород, ул. Минина, 24).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Н&хегородскс Государственного технического университета.

Автореферат разослан

г.

Ученый секретарь диссертационного совета

V

Ш-

В.В. Соколов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Несмотря на'увеличение мощности освоенных -промышленностью силовых тиристоров в преобразовательных устройствах (ПУ) широко используется их параллельное соединение. При этом из-за технологического . разброса параметров тиристоров и, электромагнитной асимметрии токоведущих частей . (ЭМАТВЧ) преобразователей нагрузки параллельных тиристоров (тога, напряжения, мощности потерь и температуры полупроводниковых структур) могут различаться. Воздействие ряда факторов на загрузку тиристоров хорошо изучено: Мевду тем, влияние переходных процессов распространения включенного состояния (РВС) и выключения в параллельных тиристорах на распределение, их нагрузок исследовано недостаточно.

В то же время, перераспределение токов параллельных тиристоров на интервалах развития процессов РВС и выключения приводит к тому, что потери в некоторых из вентилей существенно возрастают. Это особенно проявляется в ПУ без-делителей токов с неинтенсивннм охлаждением (воздушным и односторонние водяным, где предельно допустимые токовые нагрузки тиристоров не превышают 50 % от их номинального значения). При этом стремиться снижать только потери мощности в тиристорах при их выключении, не обращая внимания нз величины коммутационных перенапряжений, нельзя, так как эти параметры взаимосвязаны. Поэтому исследование влияния переходных процессов РВС. и выключения на -нагрузки параллельных тиристоров является актуальным. Заинтересованность в этом проявили предприятия НЩ АО- "Электросила",. АО "Уралэлектротяжмащ", НПО "Электротехника", ВНИШреобразователь. .

. Цель'работы. Исследовать влияние переходных процессов в параллельных низкочастотных силовых тиристорах на распределение нагрузки между ними; разработать средства оценки и снижения этого влияния.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести комплексные натурные исследования для уточнения, . расширения и обобщения информации об особенностях развития переходных процессов в параллельных тиристорах.

2. Разработать способы определения параметров, характеризующих процесс распространения включенного состояния в тиристорах и степень влияния этого процесса на распределение нагрузки между тиристорами, а также способы подбора тиристоров для параллельной

работы, снижающие это влияние. .

3. Разработать математические модели группы параллельных тиристоров, позволяющие учитывать влияние переходных процессов распространения включенного. состояния и выключение на распределение нагрузки между тиристорами.

4. Провести на моделях имитационные исследования и определить условия снижения этого влияния.

Идея работы заключается в выявлении и моделировании разной интенсивности развития и взаимного влияния переходных процессов распространения включенного состояния и выключения в параллельных тиристорах. 1

Методы исследования. В диссертационной 'работе применены методы численного решения систем линейных дифференциальных уравнений с постоянными и переменными коэффициентами, описывающих электрбмагнитные процессы"в группах параллельных тиристоров; методы математической статистики для обработки 'экспериментальных данных; специально разработанные метода измерения параметров процесса распространения включенного состояния тиристоров.

Научная новизна.

- Разработана функциональная математическая модель.одиночного тиристора на этапе -выключения, которая обеспечивает с доста-. точной для инженерных-расчетов точностью воспроизведение -кривой обратного восстанавливающегося на нем напряжения на всем интервале нарастания. Параметры модели могут быть определены из каталожных характеристик тиристоров, при заданием ре-кимв рзиоты.

- Разработаны математические модели группы параллельных тиристоров на этапах переходных, процессов распространения включенного состояния и выключения, которые позволяют на стада! проектирования преобразователей исследовать 'влияние этих процессов на распределение нагрузки между тиристорами.

- Разработаны способы выявления и снижения влияния процесса распространения включенного состояшя на неравномерность загрузки параллельных тиристоров.

На защиту выносятся.

I. Результаты экспериментальных исследований влияния переходных процессов.распространения включенного, состояния и выключения в параллельных тиристорах на. распределение токов между ними.

2. Способы определения параметров процесса распространения включенного состояния в тиристсрах к снижения влияния их разброса на загрузку параллельных Еетвей.

3. Фужционэльная модель тиристора при выключении.

4. Математические модели группы параллельных тиристоров ría этапах распространения включенного состояния и выключения.

, 5. Результаты имитационных исследований влияния различных факторов на развитие переходных процессов в параллельных тиристорах и распределение нагрузки между ними.

Практическая значимость.

- Разработаны способы комплектования групп, параллельных тиристоров с учетом разброса параметров процесса Р6С в них, позволяющие снизить неравномерность загрузки вентилей и тем самым повысить надежность работы преобразователей.

- Результаты имитационных исследований позволяют обосновать требования к параметрам токоведущих частей преобразователей, обеспечивающие снижение влияния'переходных процессов в параллель-.4 ных тиристорах на распределение" нагрузки мезду ними.

- Предложены, косвенные способы определения критической плот--ности тока тиристоров с помощью электрических сигналов на их еы-Еодах, что позволяет достаточно легко учитывать разброс этого параметра у однотипных тиристоров.

Результаты работы реализованы:

- в КИМ АО "Электросила" щш формулировании требований к конструкции токоведущих частей и определении параметров защитных RC-цепей в преобразователях без :.делите.лей тока серии В-'ГПП для систем возбуждения турбо- и гидрогенераторов;

- в АО "Уралэлектротяжмаш" при определении параметров токе- ■ ведущих частей и комплектовании тиристорами преобразователей без делителей тока с воздушным охлаждением для систем возбуждения • синхронных генераторов и с водяным охлаждением для систем возбуждения асинхронизированных турбогенераторов. АСТГ-220 и АСТГ-800;

- е НПО "Электротехника" при разработке серчи выпрямителей типа ТПВ-8000/24 с водяным охлаздйшем' без дэ.тлтелей тока.

Апробация работы. Основные положения" диссертационной работы доклэдызялись и обсуждались:

- нз VIII Всесоюзной конференции "Силовая'полупроводниковая техника и ее применение в народном хозяйстве" дг.Мизсс,- IPS9 "■)',.

- на V Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы преобразовательной техники"•(т.Киев, 1991 г)^

- на 7 Всероссийской конференции "Пути улучшения энергетических и массо-гэбзритны? показателей полупроводниковых преобразователей электрической энергии" (г.Челябинск, 1993 г.).

' - Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, получено 4 авторских свидетельств и патентов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из зЕэдения, четырех .глав, заключения, списка использованных источников и приложений; содержит 201 стр. основного текста, включая список сокращений и обозначений, 50 рис. на 41 стр., 5 таблиц, список литературы из 109 названий, а также приложения не 50 стр.

_ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении проведено обоснование актуальности работы, сформулирована ее цель и научные положения, Еьшосимые на ¿ащш'У.

В педБсй главе на основании бибдяогрзфиче ского анализа показано, что. различие в параметрах переходных процессов РВО и выключения у параллельных тиристоров может существенно сказываться на распределении токов и мощностей потерь между ними.

Так, время распространения включенного состояния у современных низкочастотных силовых тиристоров таблеточной конструкции может достигать (I...3) мс, что более чем на два порядка превышает каталожные величины времени включения и составляет значительную часть интервала проводимости. Поэтому различие б интеасивнос-■гях 1-BG у параллельных тиристоров, вызаандое технологически^ разбросом их параметров и усиленное их взапглша влиянием, приводят к

л

неравномерности загрузки этих тирясторок. -

При выключении груш .парзллальных тиристоров из-за разброса параметров сами приборов (и ярезде всего различия з величинах их зарядоЕ обратного восстановления <J ) и ЭМАТВЧ вентильных ветвей происходит неодновременный переход чореь .толь токов ветвей и несинхронное затирание тирлсторов, яроявлягареся в неодновременной начале спада их обратных, тскоп. Следствием этого является перераспределение обратных токсв между параллельными тиристорами к мощностей потерь в них.

Однако в известиях работах на определена конкретные взаимосвязи между причинам, вызывающими неравномерность распределени/

негрузки между параллельными тиристорами этапах FEO и выключения, и параметрами, харахтерузуадши эту нерсвномерность; отсутствуют рекомендации ло ее.выявлению и снижению; не исследовано влияние различных факторов, в частности разброса параметров тиристоров и ЭМАТВЧ ГГ/, не развитие переходных процессов в параллельных' тиристорах и неравномерность их загрузки, обусловленной этими процессами. Часть из этих задач монет быть решена путем экспериментальных исследований. Для реаеиия других, например исследования влияния различных факторов, следует разработать математичес-* кие модели групп параллельный тиристоров на этапах роевлгпя i/epe--ходнйх ' процессов в hvix. При этом предпочтительно применение функциональных моделей, з качестве параметров которых используются величины либо каталожных характеристик тиристоров, либо измеренные на кх выводах.

Анализ известных моделей одиночных тиристороп на этапе FBC показал, что лучше других цели исследований соответствует модель,-которая напряжение на каждом из. параллельных ' тиристоров группа определяет как

uT(t) = UTO + rT..Sn/S(î).tT(t), (I)

где гт и UTO - динамическое сопротивление и пороговое напряжение;

Sn - площадь полностью включенной структуры тиристора;

S(t) — площадь включенной структуры в момент временй t. Эта модель позволяет учитывать неоднородности полупроводниковых структур и взаимное влияние параллельных тиристоров на развитие РВС в них и на электромагнитные процессы в rpyurrs, - а также она хорошо согласуется при S(t) = с широко применяемой кусочно-Линейной аппроксимацией вольт-амперной характеристики (ВАХ) полностью включенного тиристора .

Известные модели одиночных тиристоров при выключении либо сложны и содержат эмпирические параметры, что затрудняет их применение, либо недостаточно точно отражают характер спада обратного тока, что сказывается на точности расчетных значений гмилптуди■ и максимальной скорости ясрестшшя. восстанватаваючегоса обратного напряжения. Поэтому необходима ноеэя модель, лишенная'- и-тос недостатков.

Во второй главе анализируются проведении» натуряне иоолего-вания влияния переходных процессов i.BC а Бык.пюченнл в парэлзел«.-нцх тиристорах на раг.пределение нагрузки между ними. ■ '

Установлено, что ВАХ одиночных тиристоров одного типа, даже имещих Слизкие значения пороговых напряжений и динатческхх сопротивлений, могут существенно различаться (рис.1).-' что и приводит к неравномерности загрузки тиристоров группы. При этом могут быть случаи, когда один из параллельных тиристоров включаемся, но практччэски не берет ток (например тиристор Я 3 при параллельной работе с тиристором HI); когда процесс РБС у одного ' или нескольких тиристоров группы нэ завершается до конца интерга-ла проводимости длительностью (S...IQ) мс (у тьристора м 4 при параллельной работе с тиристором .4 I). Эти явления обусловлены разной интенсивностью процесса FBC. у параллельных тиристоров, вызванной как деоднорсдностями в полупроводниковых структурах, тяк и различием в параметрах процесса РВС у разных тиристоров, что и проявляется в различии соответствующих переходных участков их ВАХ,. и приводит к существенной неравномерности загрузки парал--'-лешшх вентильных ветвей. Влияние процесса PEG на токорасареде-лйше в группах, составленных как из тиристоров с кольцевым управляющим алектодом и диаметром иайбы 50 ш, так и из тиристо-pjû с улрагчгязицим электродом в виде ■ трехлучевой звезды и диаметром ыайбы 76 мм,"качественно не отличаются. Однако в тиристорах с большим диаметром влияние процесса РВС более существенно из-за увеличения времени распространения. : ■

Разработана методика измерения ветчины иеравкомернэсти загрузки током параллельных тиристоров (небаланс тока), вызванной различием параметров процесса FEC в них - Эксперименталь-

ная исследования показали, что величина Л1рвс зависит от средне-, арифметической токовой загрузки параллельных, тиристоров и скорости нарсстания тока группы, возрастая при, их уменьшении. В прэ-. образователях без делителей тока с '; зсздузшым и односторонним водяным охлаждением дахе прл условии, что все параллельные тиристоры берут ток, небаланс А1рВ„ может достигать (10...40) % .Предложены способы комплектования тиристорам:: груш параллельных вентильных ветвей с учетом разброса параметров процесса РБС. Их применении позволяет исключить случаи, когда один ши нисколько тиристоров в группе не бзрут ток, и добиться того, что процесс FHC в тиристорах развивается. с - существенно меньшим временным разбросом, ч величина ДГ оказывается менее 10 %.

Разработаны два способа определения критической плотности тока у тиристоров с помощью измерения электрических сигналов на их выводах. Установленэл тесная корреляционная связь между 'значе-' ниями критической плотности анодного тока и параметра, характеризующего процесс РЗС, по которому следует подбирать тиристоры для .'".раллельной работы, подтверждает достоверность полученных результатов, так как оба параметра хярактерч&уит сдан л тот же процесс.

Экспериментально показано, что из-за нсодноьрекзнкого выключения параллельных тиристоров меняются скорости измензния чх токов, причем скорость спада прямого тока, а.послэ перехода гекз через ноль - скорость яарастзнля обратного текз у тиристора,•вк-

ключапцегося последним в груше, может оказаться больше скорости тока коммутации всей группы. В результате перераспределения обратных токов мевду параллельными тиристорами изменяются величины их зарядов обратного восстановления. Это неизбежно сказывается на величинах мощностей потерь в тиристорах при их 'выключении и амплитуде коммутационных перенапряжений, всзнихавдп при восстановлении обратного напряжения на тиристорах, что необходимо учитывать при выборе параметров защитных ЕС-цэлей.

В третьей главе представлены математические модели группы параллельных тиристоров на интервалах развития в ней процессов ЕВС и выключения, а также разработана функциональная математическая модель одиночного тиристора для воспроизведения кривой обратного восстанавливающегося на нем напряжения при выключении.

На интервале проводимости группы из' п параллельных тиристор-них ветвей электромагнитные процессы в ней описаны ,системой дифференциальных уравнений:

и = ь^сгг/'Л + гу г1 + V

и • Г1' + ит1.

и = ^п'* + гп •ь итп .

п

1 = 14

1=1

где и - мгновенное падение напряжения на .тобой из ветвей группы;

% Е Г1 - эквивалентные индуктивносгь и активное сопротивление вентильной ветви с номзром 1, вклочаздиа, в частности.' и параметры ТВЧ;

и скорость его нгггензцл;; в.ветви с номером 1; -'мгновенное 'падение.напряжения'на тирасторе 1-ой ветви; г - ток группы, считающийся заданным. 'Вела для каждой. тиристоршй ве*ви в скстс:.:о (2) подставить вместо ЦР0ВУ" 'часть' выражения (I), ввести обозначение г ¿(4)' = а затем преобразовать уравнения.к нормальной форме относительно.<И±/(Л,,.то' (п-1)-уравнений будут шрть гад,.(для произвольно выбранной ветви с номером к) :

а1к/ах

I ^Ы^Н1 -Г К-^])+

- 1--1 п

+ I [ -

1=1

п

- [ ^ток - I Кок!' ) -

1=1

пД^к

- 1/П- ^ [ (г^^)-,^.^^-!,)/!,] +

п

/ [ 1 - 1/«. 7 [(1^.)/^] ] / ^ , (3)

3 = 1

п

■ • . 1=1 а оставшееся п-ое уравнение для ветви с произвольным номером д •

^ = г ' ; ' '•<> : г=1

Система из (тГ-1) дифференциальных уравнений вида (3) содержит нелинейные коэффициенты г < (1), поэтому ее ¡решение .о учетом уравнения (4) и начальных условий найдено с помощью. чаалепного метода Рунге-Кутты четвертого порядка. При &тсм промежуток ¿реме-, ни, в течение которого в тиристорах .группы развивается '¡гпоЬ.еос РВС (от момента -включения тиристоров' до момента - окончания' процесса РВС в последнем из них), разбивается на временные интервалы М , на каждом ия 'которых' до^реншвлъные уравнения (3 5 заменяются разнсст.чыжг и производится их решение.. Скорости распространения 7 у тиристоров з преде пэх хаздого ''ингераола полагаются кеиьменнима и равными ¿лечениям в- нячакь: интервала л определяются по плотностям тока Jj(te) в -конца лрэдадуцех-о интервала с помощьюфункциональной зависимости ?8р '••=' параметры которой - критическая плотнеешь тока „?_. я" коаффациен?

1-1

Kv - найдена экспериментальный путем для партий тиристоров Т253-1000, Т353--800, TI73-I250. Тогда за рассматриваемый интервал времени At линейная координата, соответствующая переднему фронту включенного состояния в полупроводниковой структуре i-го тиристора, возрастет на величину V . üe)'Aie, а плотность его тока принимает значение . = tAt+ii^)/SAt+ A£ ) (здесь

J. с с i. tf 6 l с

i^d +Ai ) .к S£(t - ток v, площадь включенной области i-го

Tj*pi'c'"cpf' в момент времена (t -r-Lt ) ). При допущении, «то РВС прл'.схсдат равномерно по всей полупроводниковой структуре,' были галучбЕЫ выражения для определения площади включенной области Sit} в тиристорах с уиравлятагам электродом в форме трехлучевой звезда, где они наиболее сложны. Это позволяет последовательно находить Si(ie+Aie), J^i^-btJ и VBpi(ift+Ale), после чего процесс вычисления продолжается аналогично на следующем интервале. '■'■■■''■Для более точного воспроизведения кривой обратного восста-наЕливякщзТсся на тиристоре напряжения при его выключении ралра-ботана комбинированная .функциональная модель. Согласно этой модели спадающая вэтвь'.кривой, обратного тока тиристора описывается следувтииа выражениями:

- первоначально на интервале времени от tg до i,

-(а-(t-t ))2

- - w« • . (5)

Гггы - - амплитуда обратного тока тиристора;

•Q и ipp - заряд и время обратного восстановления тиристора;

t. - I

ь

^^/tdi^/rfi- интервал нарастания обратного тока;

(dl„/dt- скорость спада прямого тока тиристора; с I/(2-W--ln0.9> ;

~ - 0.504- (tri,-tB) ; ' -

с ■■= t - 2-т- ЗлО.Э ;

■ ■ С С i

- начиная о момента времени ¿ü -(i-t.)A

- i (i) = - с,э-г . • (G)

. г > . * г?м Уточпокке характера спада обратного тока обеспечивает получение бвдаккх к ..пкс'кь'рлмйитадьдам' как'расчотни* начальной я мрксимзль-•вой 'ск0рсст<?й . карзотсаияoöpsraoj'o' напряженая,- так р -.?нччеиий

амплитуд коммутационных' перенапряжений. Комбинированная модель содержит лишь параметры, определяете' через каталожные (иха измеренные для конкретного прибора) характеристики тиристоров при известном режиме эксплуатации.

Проведено обоснование сземы. замещения и рззработпна математическая модель группы параллельных тиристоров на интервале выключения. Налете в модели двух неодновременно выключающихся тиристоров, каждый из которых эквиЕалентирует определенную часть параллельных тиристоров группы, позеоляэт, с одной стороны, у:и-тывать перераспределение обратных токов, скоростей их изменеття, зарядов восстановления тиристоров из-зя их неодяазрепетюго выключения и, как следствие, измеке1ше дополнительных потерь ковкости з тиристорах при выключении- а амплитуды коммутационных переналряжений; а с другой стороны, наличие в модели .ищь дв.уу параллельных тиристоров существенно упрощает процесс вычисления, так как в противном случае каждый из параллельных тиристоров причлось бы вводить отдельным нелинейным элементом.

В результате сформирована модель 'преобразователя с группами параллельных тиристоршх ьетвей, предус?,гатривамщэя реально существующее разделение защитных ПС-цепей на внешние, в качеству которых рассмотрен вариант с "поглотителем. энергии",' устапзвлпзаомим в преобразователях АО,"Электросила", и индивидуальные. Этя модель позволяет исследовать елияниэ ЗМА7ВЧ 1С и различия параметров тиристоров на процесс восстановления обратного напряжения на них, определять потери мощности в тиристорах и Р.С-цепях, что делает более цедепалравлешшм поиск оптимальных параметров защитных цепей.

Экспериментальная проверка тюкэзала, что( все разработанные модели обладают достаточной точностью для проведения инженерных расчетов. ''''." "*" ■

В четвертой гл^ве проанализирован» результаты кммтьционнкх исследований слияния различна* 'факторов на рдзвкгаё переходных процессов в параллельных. тиристорах и. не свяаа?®-/»-.. о -клип неравномерность загрузки тиристоров,. "

Показано, что влияние процесса FBC в зераллолышх ифисторах,. на распределение нагрузки мекду ними оказываемся наибо-гее c./lvc-твояным в определенных диапазонах постоялкой нрекеки гирясторанх ветвей {jmc,2h М яраобразовьтелях без. ягоо*ктибнкх ■ .еьжгигл?,

ля

10"' 2

5 ' ¡0° 2 8 10* 2 МС

Рис. 2. Зависимости небалансов мощностей лотерь в тиристорах. вызванных влиянием процесса РВС е них. ДР^ от величины постоянной воемени вентильной ветви ть для группы из ¿вух параллельных тиристоров {ть- Ь/т. где Ь и г- эквивалентные индуктивность и активное сопротивление ветви)

ь*А. —

Ряс.З. Зависимости."'хграигерюуюшие елияние относительной .ргОгмць! ш. моментах' перехода через «от> токоб аьу* г.арзг,-г.,-гъмы.г "Тиристоров яа велшины коэффициент комму-. у;и1;он«о<>. .г^рг^априжеииЙ А:, и косности потерь при сы-.пю-г. Р„г а тиристоре, выключающемся последним ( - зре-' н» «эоастания обратного тона ь тиристоре. эычлючак>шьмся .первым) '..'■■'■: ■ ■'■■"■'. ' •-..• .-■

тска оно в сильной степени зависит от эквивалентных индуктивности й ТВ*. Влияние становится наиболее существенным в том случае, если при условии полного включения части параллельных тиристоров, плотности токов в остальных окажутся на уровне или меньше кркти-ческих* величия., Поэтому это влияние может проявляться наиболее сильно в преобразователях с неинтенсхвным охлаждением, где среднеарифметическая загрузка тиристоров по току составляет (25...50) " от номинальной.

Показано, что принимаемые в расчетах .по известным методикам предположения, соответствующие либо синхронному запиранию всех параллельных тиристоров в группе, либо такому запиранию, когдм последний из проводящих ток тиристоров группы полностью определяет обратный ток всей группы, приводят к заниженным значениям амплитуда коммутационных перенапряжений и средней мощности потерь в тиристорах при их выключении по сравнении с реальными режимами неодновременного запиркния тиристоров (рис.3). Причем это занижение тем больше, чем больше число параллельных тиристоров.в группе и меньше число тиристоров, запирающихся синхронно последним в группе. .

Определено, что наибольшие значения коммутационных перенапряжений и дополнительных мощностей потерь в тиристорах при выключении имеют место прь условиях, если начало спада обратного тока тиристора, запирающегося первым, совпадает с моментом перехода через ноль тока тиристора, запирающегося последит (рисЛЗ). Этот режим и следует рассматривать з качестве расчетного для процесса восстановления напряжения на выключающимся плече (группе) вновь разрабатываемых преобразователей, например при выборе параметров защитных КС-цепей. . - ..

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

I. На основании натурных исследований расширена а систематизирована информация об особенностях развития переходных процессов в параллельных тиристорах (распространения включенного состояния, выключения и восстановления обратного нзпрдгевяя), и в -результат«; показано существенное гх влияние па распределение нагрузок- между параллельными вентильными ветвями.

2. Разработаны способа, которые позволяют

- оценивать неравномерность загрузки параллельных тиристоров, обусловленную различием параметров процесса РВС в них;

- косвенным образом с помощью электрических сигналов, 'измеряемых на выводах тиристоров, определять их критические плотности тока;

- с помощью входного контроля тиристоров по параметрам, характеризующим процесс РВС,' снижать влияние этого процесса. на "веравкомерность распределения нагрузки мавду параллельными тиристорами. ' .

•3. С помощью разработанной математической модели группы па-раллепьных тиристоров на интервале проводимости, учитывающей процесс PBG в них, проведены имитационные исследования влияния различных факторов на неравномерность распределения нагрузки между паралпельными тиристорами, определены сочетания параметров ТВЧ и тарпотсров, когда это влияние наибольшее, и, еледовательна, - которые необходимо исключать при проектировании и компоновке ПУ.

4. Разработана функциональная математическая модель одиночного тиристора при выключении, позволяющая определять с достаточной для .инженерных расчетов точностью максимальную скорость и амплитуду восстанавливающегося на тиристоре напряжения. Параметры модели определяются через каталожные характеристики тиристоров яри заданном режиме работа. Построенный на ее основе программный модуль для- выбора параметров защитных RC-цепей тиристоров апробирован и внедрен в НШ АО "Электросила". . '

5. На основании разработанной медели преобразователя на интервале выключения группы параллельных тиристоров проведены имитационные исследования влияния -неодновременного ваклвчения тиристоров на амплитуду ком/утационных 'перенапряжений, .максимальную скорость нарастания обратного напряжения на тиристорах к мощности потерь 'В них при выключении, позволяющие дополнить требования к

■ параметрам ТБЧ и оо'основ'акко учитывать при определении нагрузоч-способности преобразователя потери в тиристорах на интервалах их выключения.■ .

• 8. Результаты натурных л'имитационных исследований были использованы .при разработке човнх серий шогоамперныт. тиристорных преоОрэ&ОЕЗтелей без. делитеЛ5й тока б НШ АО "Электросила", АО ."Электротякмаз". и ЙЮ "Электротехника".-

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Коровин Ю.В.'Параллельная работа тиристоров с учетом их переходных Еольт-амперных характеристик// Автоматизация энергосистем и энергоустановок промышленных- предприятий.- Челябинск.-

1986.- С.56-58. - -

2. Коровин Ю.В. Влияние переходных вольт-амперных-характеристик тиристоров на их параллельную работу// Автоматизация, энергосистем и энергоустановок промышленных предприятий.- Челябинск.-

1987,- С.31-34.

3. Коровин Ю.В. Математическая модель группы параллельно включенных тиристоров с учетом процесса распространения// Автоматизация энергосистем и энергоустановок промышленных предприятий.-Челябинск: ЧПИ, 1989 - С.59-62.

4. Тольдштейн М.Е., Коровин Ю.В., Пястолов В.В. Формирование модели тиристоров для анализа их нагрузок в группах многоамперных преобразователей// Силовая полупроводниковая техника и ее применение в народном хозяйстве.- Тезисы докладов VIII Всесоюзной научно-технич. конф. по- силовой полупроводниковой технике.-"Челябинск, 1989.- С.122-123.

,5. A.C. I6I7558 (СССР). Способ комплектования тиристорами группы параллельных. вентильных ветвей / Гольдштейн М.Е., Коровин Ю.В. // Открытия. Изобретения. - 1990. - J6 48.

6. Коровин Ю.В., Исследование распределения нагрузок мегщу параллельными тиристорами на этапе распространения их включенного состояния'// Автоматизация энергосистем и энергоустановок промышленных предприятий.-Челябинск: ЧГТУ, 1991- С.83-85.

■ 7. Гольдштейн М.Е., Коровин Ю.В. Особенности применения тиристоров на токи 1250-2000 А при комплектовании групп сильноточных преобразователей// В кн. Проблемы преобразовательной техники. Ч.5.- Тез.докл.V Всесоюзной НТК.- Киев, 1991.- С.184-185.

. 8. Коровин Ю.В. О выборе защитных НС-цепей полупроводниковых вентилей// Автоматизация энергосистем и энергоустановок пром. предпр.: Сборник научных трудов.- Челябинск: ЧГТУ, 1992- С.52-55.

9. Патент I83I756 (СССР). Способ подбора силовых тиристоров для параллельного включения/ Гольдштейн М.Е., Коровин Ю.В.// Открытия. -Изобретения. - 1993. - А 28.

• 10. A.C. 1829635 (СССР-). Способ измерения критической плотности тока тиристора/ Гольдштейн М.Е., Коровин D¿B.

IT

11. А.С. 1829634 (СССР). Способ определения критической плотности тока тиристора/ Гольдштейн М.Е., Коровин Ю.В.

12. Гольдитейн* М.Е., Коровин Ю.В. Математическая модель группы для имитационных. исследований коммутационных перенапряжений при выключении параллельных тиристоров// V Всероссийская кэучн.-техн.конф. "Пути улучшения энергетических и массо-габаритных 'показателей полупроводниковых, преобразователей электрической энергии": Тез. докл.- Челябинск: ЧГТУ, 1Э93.- С. 45-47.

13. '.Математическая модель тиристора на этапе его выключения / Гольдштейн-М.Е., Коровин Ю.В.'; ЧГТУ. - Челябинск, 1996. - 10 с. Деп. В ВИНИТИ 06.06.96 И 1868-В96.

Личный вклад автора. В работе 4 показано, что при определении допустимой нагрузки параллельных тиристоров следует учитывать влияние процесса РВС с помощью соответствующей модели;-в работах 5 и 9 разработаны способы снижения влияния процесса РВС на загрузку параллельных тиристоров; в работе. 7 обобщены результаты экспериментальных исследований развития процесса РВС в параллельных тиристорах; в работах 10 и II разработаны режимы косвенного измерения критических плотностей тока в тиристорах; в работе 12 разработаны требования к схеме замещения и структуре математической модели группы параллельных тиристоров при выключении; в работе 13 разработана функциональная'комбинированная модель одиночного тиристора, при выключении. ..."