Методы и технические средства определения параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов для группового соединения

Ильин, Михаил Владимирович

Силовая электроника

автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Методы и технические средства определения параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов для группового соединения

кандидата технических наук: Ильин, Михаил Владимирович
город: Саранск
год: 2008
специальность ВАК РФ: 05.09.12

Диссертация по электротехнике на тему «Методы и технические средства определения параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов для группового соединения»

Автореферат диссертации по теме "Методы и технические средства определения параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов для группового соединения"

На правах рукописи

ИЛЬИН Михаил Владимирович

МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ ДЛЯ ГРУППОВОГО СОЕДИНЕНИЯ

Специальность: 05.09.12 - Силовая электроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 2008

003449883

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева»

Научный руководитель: кандидат технических наук

Беспалов Николай Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Сивяков Борис Константинович

кандидат технических наук Семёнов Владимир Константинович

Ведущая организация: ОАО «Электровыпрямитель»,

г. Саранск

Защита состоится « 13 » ноября 2008 г. в 13°° часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.10 при ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» по адресу: 410054, Саратов, ул. Политехническая, 77, Саратовский государственный технический университет, корп.1, ауд. 319.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет».

Автореферат разослан « 8 » октября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Томашевский Ю. Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Тенденция развития современной энергетики промышленных объектов направлена на увеличение потребления электрической энергии. В металлургической, химической промышленности, электротранспорте и в других отраслях используются преобразователи электрической энергии на основе групповых соединений силовых полупроводниковых приборов (СПП).

Надёжность эксплуатации СПП, в качестве которых широко применяются силовые диоды и тиристоры, определяется их исходным качеством и режимами эксплуатации. Особое значение имеет тепловой режим эксплуатации, который в основном определяется величинами параметров вольт-амперной характеристики (ВАХ) в состоянии высокой проводимости и тепловыми параметрами и характеристиками.

Величины параметров и характеристик серийных СПП имеют значительный разброс, вызванный естественной нестабильностью технологии производства. Отсутствие у производителей и потребителей СПП эффективных методик и высокопроизводительных технических средств определения величин параметров и характеристик .СПП не позволяет определять эти величины для каждого конкретного прибора.

Это вынуждает разработчиков преобразователей для определения предельных режимов эксплуатации преобразователей ориентироваться на типовые данные. При этом требуемую надёжность обеспечивают за счёт снижения величины предельных параметров режимов эксплуатации и применения дополнительных выравнивающих цепей для групповых соединений. Применение этих мер приводит к недоиспользованию СПП, а также увеличению массы и габаритов преобразователей, дополнительным потерям энергии и повышению стоимости преобразователей.

При изготовлении преобразователей также осуществляется подбор приборов по их параметрам. Однако, по тем же причинам, решение этой задачи осуществляется только в основном по величинам параметров ВАХ, а именно по величинам импульсного напряжения Uf(du• Температура полупроводниковой структуры СПП при эксплуатации также зависит от их тепловых параметров: теплового сопротивления переход-корпус в состоянии теплового равновесия Rihjc и переходного Z,h]c- Дополнительно отсутствие учёта взаимосвязи электрических и тепловых параметров и характеристик СПП, влияющих на режим эксплуатации, приводит к неэффективности подбора приборов и к повышению вероятности отказа отдельных приборов.

Практика эксплуатации преобразователей на основе групповых соединений СПП показала, что, несмотря на принимаемые меры, наблюдаются характерные отказы СПП, вызванные перегревом отдельных приборов. Таким образом, все вышеописанные меры не являются достаточными для обеспечения их высокоэффективной и надёжной эксплуатации.

Таким образом, в связи с вышеизложенными проблемами, возникающими в практике проектирования, изготовления и эксплуатации преобразователей на основе групповых соединений СПП, теоретическое и экспериментальное исследование электротепловых процессов в СПП, разработка высокопроизводительных методов комплексного определения величин электрических параметров в состоянии высокой проводимости, их температурных зависимостей и величин тепловых параметров и характеристик СПП, высокопроизводительных технических средств, с помощью которых возможна реализация этих методов и методов подбора СПП для групповых соединений, являются актуальными задачами.

Среди ученых, работающих в этом направлении, следует отметить JI. Р. Неймана, М. И. Абрамовича, А. А. Рабинерсона, Г. А. Ашкинази, Ю. А. Чес-нокова, Ю. А. Евсеева, В. М. Бардина, М. Е. Гольдштейна, Н. А. Шипулину.

Целью работы является исследование электротепловых режимов СПП при групповых соединениях с учетом взаимосвязи их электрических и тепловых параметров и характеристик, разработка комплекса методов и технических средств для определения этих параметров и характеристик и разработка метода подбора и отбраковки СПП для групповых соединений.

Эта цель достигается решением в работе следующих задач:

1) разработка электротепловых моделей СПП различных конструкций корпусов, моделей их группового соединения и исследование электротепловых процессов в них;

2) разработка метода определения величин тепловых параметров и характеристик и электрических параметров и характеристик СПП в состоянии высокой проводимости;

3) разработка технических средств для определения электрических и тепловых параметров и характеристик Ciili;

4) создание метода подбора и отбраковки СПП для групповых соединений на основе измеренных и определённых величин их электрических и тепловых параметров и характеристик.

Объектом исследования являются элсктротепловые модели СПП, электротепловые модели группового соединения СПП.

Предметом исследования являются тепловые и электрические процессы, протекающие в СПП при их различных групповых соединениях.

Методы и средства исследований. Теоретические исследования базировались на применении основных разделов математического анализа, теории электрических цепей, численных методов решения задач и статистических методов обработки результатов экспериментов. Расчёты проводились с помощью вычислительной техники с применением лицензированных пакетов программ Multisim и Lab View. Научно-физическими основами являлись положения теории электротепловой аналогии, теоретических основ электротехники и теории дифференциальных уравнений. Экспериментальные исследования проводились с использованием макетного

образца испытательно-измерительного комплекса аппаратуры, реализованного на базе программных и аппаратных средств National Instruments.

Научные результаты, выносимые на защиту:

1) электротепловые модели широко применяемых силовых диодов и тиристоров штыревых и таблеточной конструкций с учётом параметров систем охлаждения и их групповых соединений и результаты моделирования и исследования электротепловых процессов в СПП в различных режимах;

2) методы и аппаратно-программные технические средства комплексного определения величин тепловых параметров и характеристик и электрических параметров и характеристик СПП в состоянии высокой проводимости;

3) результаты моделирования и исследования тепловых и электрических процессов в реальных СПП во времени при их групповом соединении;

4) метод отбраковки и подбора СПП для групповых соединений с учетом величин их тепловых и электрических параметров.

Достоверность научных результатов обеспечивается использованием аппарата математического анализа, теории электрических цепей, теории статистических методов обработки результатов экспериментов и профессиональных пакетов прикладных программ Multisim и Lab View и подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов моделирования и экспериментальных исследований.

Научная новизна работы:

1) разработаны модели одиночных и соединённых в группы СПП штыревых и таблеточной конструкций, которые учитывают взаимовлияние электрических и тепловых процессов в них и на основе измерительной информации о величинах тепловых и электрических параметров и характеристик, полученной при их испытании, позволяют исследовать электротепловые процессы в них во времени;

2) разработан комплексный метод, позволяющий экспериментально за один испытательно-измерительный цикл определять величины электрических параметров и характеристик СПП в состоянии высокой проводимости и их зависимостей от температуры, теплового сопротивления в установившемся тепловом режиме R¡hjC и переходного теплового сопротивления ZthJC\

3) разработан метод отбраковки и подбора СПП для групповых соединений на основе информации о величинах их тепловых и электрических параметров и характеристик, получаемой при испытании приборов, и моделирования функционирования группового соединения во времени.

Практическая ценность диссертации.

Разработанные методы и технические средства позволяют:

1) при производстве СПП определять величины электрических и тепловых параметров и характеристик конкретного прибора для отбраковки потенциально ненадёжных приборов, оценки качества и стабильности технологического процесса производства, а также для расширения паспортной информации о величинах этих параметров;

2) при разработке электрических преобразователей, выполняемых на основе схем, предусматривающих групповое соединение СПП, путем моделирования определять безопасные условия работы приборов;

3) при изготовлении преобразователей на основе групповых соединений СПП, их комплектации и настройке, а также при их эксплуатации в ходе ремонтных и профилактических работ подбирать СПП с идентичными параметрами и отбраковывать потенциально ненадёжные приборы.

Реализация и внедрение результатов работы.

Разработанные методы положены в основу автоматизированного программно-аппаратного комплекса «АДИП-6», разработанного Научно-производственным предприятием «Электронная техника - МГУ», г. Саранск.

Метод подбора и отбраковки СПП по электрическим параметрам ВАХ в состоянии высокой проводимости внедрён в ООО ПКП «Атомспец-снаб», г. Воронеж, где используется на входном контроле СПП при формировании заказов для атомных станций и металлургических комбинатов.

Теоретические положения и практические результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры автоматики Мордовского государственного университета при обучении студентов специальности 210106 -«Промышленная электроника» по дисциплине «Проектирование информационно-измерительных систем».

Результаты внедрения подтверждены соответствующими документами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на: ежегодных научно-технических конференциях «Огарёв-ские чтения» Мордовского государственного университета им. Н. П. Огарёва в 2005 - 2007 гг.; V и VI научно-практических конференциях «Наука и инновации в Республике Мордовия» 2006 г. и 2007 г., VIII и IX международных конференциях «Актуальные проблемы электронного приборостроения» г. Новосибирск 2006 и 2008 гг.; V Всероссийской научно-технической конференции «Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов», г. Пенза 29 - 30 мая 2007 г.; II Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии», г. Тольятти 16-18 мая 2007 г.; IX Симпозиуме «Перспективные технологии электроэнергетики. Электротехника 2030», г. Москва 28 мая - 1 июня 2007 г.; IV Международной конференции «Методы и средства управления технологическими процессами: МСУТП- 2007», г. Саранск 24 - 26 октября 2007 г.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 23 печатные работы, из них: 1 патент на изобретение, 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ, 21 статья, в том числе 1 статья в издании, рекомендуемом ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Работа включает в себя введение, четыре главы основного материала, заключение и список использованной литературы. Объем работы составляет 205 страниц, включая приложение на 5 страницах, 107 иллюстраций, 17 таблиц. Список использованной литературы содержит 106 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определены актуальность работы, объект и предмет исследований, структура и содержание диссертационной работы.

В первой главе дан обзор основных схем групповых соединений СПП в преобразователях и методов выравнивания электрических и тепловых нагрузок СПП. Рассмотрены существующие методы расчета и моделирования электрических процессов в преобразователях и электротепловых процессов в СПП. Рассмотрены основные тепловые и электрические параметры и характеристики СПП, определяющие тепловые режимы эксплуатации, существующие методы и технические средства для определения величин основных тепловых и электрических параметров и характеристик СПП, используемых при проектировании и изготовлении преобразователей на основе групповых соединений СПП.

Проведённый анализ показал, что групповые соединения СПП являются основой схемотехнических решений современных мощных преобразователей электрической энергии. Для обеспечения надёжного функционирования СПП при групповых соединениях особые требования предъявляются к идентичности величин их параметров и характеристик. При технологическом процессе производства СПП из-за его нестабильности наблюдаются разбросы величин их параметров и характеристик. В паспортных данных приборов приводятся только типовые предельные значения основных параметров и характеристик. В них отсутствует информация о величинах параметров и характеристик для каждого прибора и их разбросов.

Ограниченность информации о величинах параметров и характеристик СПП приводит к тому, что преобразователи на основе их групповых соединений проектируются и изготавливаются с применением специальных цепей, которые предназначены для выравнивания величин тока или мощности потерь в СПП. При этом предполагается, что за счёт этого обеспечиваются выравнивание и снижение температуры их полупроводниковых структур при эксплуатации. Однако применение этих цепей увеличивает габариты, массу и стоимость преобразователей и приводит к снижению КПД преобразователей, что свидетельствует о неэффективности принимаемых мер.

При производстве преобразователей, при профилактических работах и их ремонте при формировании группы СПП для обеспечения надёжного функционирования приборов дополнительно осуществляется их подбор по величинам параметров и характеристик. Разработанные методы подбора основываются только на подборе при формировании группы СПП по величинам некоторых параметров ВАХ в состоянии высокой проводимости при одной величине температуры корпуса СПП. Это оказывается недостаточным для повышения эффективности подбора вследствие того, что при этом не учитываются зависимости электрических параметров и характеристик СПП от температуры. В литературе рекомендуется использовать СПП с

одинаковыми значениями Однако сплошной контроль и определение величин тепловых параметров и характеристик не осуществляется ни на одном этапе жизненного цикла приборов из-за отсутствия высокопроизводительных и точных методов и технических средств для их определения. При производстве СПП осуществляется только периодический контроль и определяются величины ограниченной партии приборов. Всё это также предопределяет неэффективность принимаемых мер.

Методы расчёта преобразовательных устройств направлены в основном на определение электрических режимов в их цепях. При этом СПП представляются в виде идеальных ключей. Выбор СПП осуществляется на основе оценки предельных и перегрузочных режимов работы, которая осуществляется на основе справочных данных о величинах параметров линеаризованных ВАХ и тепловых параметров. При этом не осуществляется расчёт электротепловых процессов, развивающихся в СПП во времени, что необходимо для оценки возможности надёжного функционирования групп СПП при эксплуатации. Это объясняется отсутствием разработок моделей СПП, в которых учитываются взаимосвязь их электрических и тепловых параметров, конструктивное исполнение и параметры систем охлаждения. В связи с этим электротепловые процессы, которые зависят от большого числа факторов и определяют функционирование группы СПП во времени, не изучены достаточно подробно.

В последнем пункте главы сформулированы краткие выводы, вытекающие из обзора литературы, и определены конкретные цели и задачи данной диссертационной работы.

Во второй главе разработаны и исследованы электротепловые модели СПП и их групповых соединений на основе метода электротепловой аналогии. Модели реализованы в вычислительной среде МиШвнп. Обобщенная структура разработанных моделей СПП (рис. 1) включает в себя модель электрических процессов (МЭП) и тепловую модель (ТМ).

Информация о протекающем токе через СПП поступает в МЭП. На выходе МЭП формируется информация о величине мощности потерь р,о1 в полупроводниковой структуре (ПС). Эта информация передаётся на вход

ТМ, в которой осуществляется расчёт температуры ПС Т). Информация о 7} передаётся по обратной связи в МЭП, где на её основе осуществляется температурная коррекция величин электрических параметров ВАХ в МЭП.

Базовым элементом модели является модель диода УО, которая основывается на параметрах кусочно-линейной аппроксимации ВАХ в состоянии высокой проводимости порогового напряжения и^-о) и дифференциального сопротивления гт. Исходные значения параметров УО соответствуют устанавливаемой начальной температуре полупроводниковой структуры 7}о, относительно которой производится расчёт. Падение напряжения на модели диода описывается выражением:

и г т = и(ТО) (Гу0) + 1Ргт (Т]0). (I)

Блок ТК реализует функцию температурной зависимости щ- МЭП. Данный блок представляет собой управляемый источник напряжения V1, напряжение которого определяется как:

щ=АТгТКН^Р). (2)

В свою очередь, величина ТКН зависит от величины протекающего тока через диод КО и определяется из следующего соотношения:

ТКН(1г) = -а + Ь-\&Р, (3)

где а и Ь - постоянные коэффициенты, экспериментально определяемые для конкретного моделируемого прибора.

Общее напряжение на модели СПП определяется соотношением:

«? = И^И)+И1- (4)

Блок ИМ предназначен для вычисления мощности потерь р,0(. ИМ состоит из трёх основных блоков: датчика напряжения (ДН), датчика тока (ДТ), умножителя (УМ). Мощность, выделяемая в диоде УО, вычисляется как:

(5)

ТМ конструкции СПП разработана на основе метода элевсгротепловой аналогии и состоит из т элементов, которые соответствуют элементам конструкции прибора и охладителя. Элемент с индексом п является полупроводниковой структурой. Дня ТМ входной информацией является величина теплового сопротивления конкретного прибора, исходя из которой определяются значения эквивалентов тепловых сопротивлений межэлементных контактов Як. Введение дополнительных межэлементных резисторов - аналогов дефектов дает возможность учесть разброс величин тепловых параметров СПП.

С целью сравнения качества охлаждения полупроводниковых структур приборов различных типов и конструкций с типовыми охладителями были разработаны и исследованы модели следующих приборов: ВЛ200, Д151-160, Д143-800, ВКДУ-150, Т161-160, Т243-400.

Сравнительной оценкой являлся коэффициент запаса кзГ по температуре полупроводниковой структуры относительно максимальной величины температуры полупроводниковой структуры Т]т в установившемся тепловом режиме. Значения этого коэффициента определялись по формуле:

гт~т А г-гТ ГТ-т

кзТ=-^—;'тах~ - -100%, (6) ■

где Д7}тах - максимальный перегрев полупроводниковой структуры в установившемся тепловом режиме, Та = +40°С - максимальная температура окружающей среды.

Значения к3т для всех исследуемых типов приборов приведены на рис. 2.

20 15 1(1 5 0

■10 ■15

Рис. 2. Коэффициент запаса по температуре в установившемся тепловом режиме исследуемых типов СПП различных конструкций Моделирование показало, что приборы различных конструкций при типовых значениях параметров систем охлаждения имеют существенные различия в величинах коэффициента запаса по температуре к3т полупроводниковой структуры. Ряд приборов штыревой конструкции вообще не имеют запаса по температуре, что предполагает их потенциальную ненадёжность.

Разработаны и исследованы электротепловые модели групповых соединений СПП. Моделирование процессов в СПП при параллельном соединении трёх диодов Д151-160 с одинаковыми величинами электрических параметров и характеристик в начальном состоянии, но с различными значениями тепловых сопротивлений переход-корпус Кщс и корпус-охладитель показало их существенное влияние на перегревы полупроводниковой структуры СПП и перераспределение токов между ними.

0 3' 10 ¿5 20

а) б)

Рис. 3. Зависимость разницы прямых токов, протекающих через СПП (а) и перегревов (б) с максимальным и минимальным значениями в группе от величины ДййуС

На рис. За представлены зависимости разности максимального и минимального протекающих токов через параллельные диоды Д7> и, соответственно, на рис. 36 зависимости разности температур полупроводниковых структур Д2} от исследуемых тепловых параметров.

Результаты исследования показывают существенную зависимость распределения тепловых перегревов полупроводниковой структуры С1111 в группе и тока в них от величин тепловых сопротивлений и

Исследование также показало существенное влияние на величину предельного среднего тока /ятх СПП различных конструкций в группе и времени установления теплового равновесия в приборах от величин разброса теплового сопротивления АЯ,^ и количества приборов п в группе (рис. 4).

. _ 'г—Лтлг.

-—¿Jby. mJff И

\ -я-ДЛ,*.-;* -А-Д&и,- Sfi -н-4

т=

а) 6)

Рис. 4. Зависимости соотношения lF(T)mJlF(T)AVm ДЛЯ одного СПП при их параллельном соединении Д151-160 (а) и Т161-160 (б) от количества приборов в группе N для различных величин разброса R,hjC

Показано, что величины существенно уменьшаются с увели-

чением ARthjc и количества приборов N в группе. Также показано, что для различных типов СПП в этих зависимостях наблюдается различный характер этих изменений. Время установления теплового равновесия в приборах различных типов при параллельном соединении колеблется от десятков минут до единиц часов.

Исследование последовательно-параллельного соединения СПП показало возможность осуществлять расчёт тепловых процессов в группе по методике, применяемой для расчёта параллельного соединения СПП. Дополнительно для данного типа соединения возможно выравнивание температуры полупроводниковых структур за счёт комбинации приборов с различными величинами параметров.

Проведенные исследования показывают, что групповые соединения СПП с одинаковыми величинами электрических параметров и характеристик, но с различными величинами тепловых параметров и характеристик, имеют пониженную нагрузочную способность. Причём нагрузочная способность группы снижается с увеличением величины разброса AR,hjc и количества СПП в группе.

Одним из путей уменьшения А 7) и AIF является уменьшение значения величины Rthch. Этого можно добиться за счёт улучшения качества обработки

контактирующих поверхностей либо за счёт применения теплопроводных паст. Однако, эффект уменьшения ATj и А1р наиболее существенен при подборе приборов в группе с примерно равными значениями Неприменение разработанных электротепловых моделей для исследования тепловых процессов в СПП при групповых соединениях позволяет на стадиях разработки и производства преобразователей исключить сложный и дорогостоящий процесс экспериментального исследования групповых схем.

В третьей главе разработаны методы и технические средства для определения тепловых и электрических параметров СПП.

Первоначально в главе формируются подходы к определению информативных параметров, к которым относятся температура полупроводниковой структуры Тр ТКН, температуры корпуса СПП Тс, средней мощности потерь Ршау, на основе которых разработан метод определения тепловых и электрических параметров и характеристик.

Метод определения и R,hJC прибора заключается в выполнении двух последовательно выполняемых во времени этапов испытания: 1) формирование испытательного режима и измерение информативных параметров; 2) расчётный этап. Все эти этапы производятся за один испытательный цикл. Временные диаграммы электрических и тепловых процессов в СПП при испытании поясняются рис. 5.

температуры структуры и корпуса при испытании

Первый этап испытания и измерения информативных параметров в свою очередь разделяется на этап нагрева ((о- (2) и этап остывания (¿2- к).

На этапе нагрева формируются тестовые сигналы постоянного тока и импульсов греющего тока через испытуемый прибор. Этот этап предназначен для измерения информативных параметров для определения характеристики

и параметра На этапе остывания измеряются дополнительные значения информативных параметров для определения ТКН испытуемого прибора.

Этап нагрева разделяется на стадию нагрева постоянным током - '1) и стадию нагрева импульсным током (¿1 - г2) испытуемого прибора. Разделение процесса нагрева испытуемого прибора на две данных стадии позволяет более точно определить характеристику 2Л]С на интервале времени до 100 мс.

Рассмотрим более подробно все этапы испытательного цикла.

1. Этап нагрева.

1.1. Этап нагрева постоянным током.

1.1.1. На этом этапе через испытуемый прибор на интервале времени ta — t^,в течение 100 мс, пропускается стабилизированный постоянный ток 1,1 величиной, приводящей к разогреву испытуемого прибора. В данном случае ток I,\ является одновременно и греющим и тестовым. В течение этого интервала времени измеряются и запоминаются дискретные значения напряжения на испытуемом приборе в состоянии высокой проводимости «/к(?„ 1,{) и температура корпуса испытуемого прибора Гс{/,). Средняя мощность потерь за этот промежуток времени вычисляется по формуле:

РшГл'у + (7)

■¿и 1=0

Здесь п = - количество измеренных дискретных значений напряжено

ния м/,с, где ='о/-<+и-'о| - период дискретизации измерения напряжения

иис', к, - момент на интервале времени ¿о — к.

1.1.2. В момент ^ величина протекающего тока уменьшается до величины 1а, не влияющей на тепловое равновесие испытуемого прибора, который является вторым тестовым током. При этом измеряется и запоминается напряжение иис(Н, /д). Величина этого напряжения используется в дальнейшем для вычисления ТКН(/,2).

1.2. Этап нагрева импульсным током.

На этом этапе, который начинается с момента /ь осуществляется нагрев испытуемого прибора импульсами тока с предварительно установленными амплитудой и углом регулирования греющего тока. Нагрев продолжается до момента /2, когда температура корпуса испытуемого прибора достигает заранее установленного максимального значения ТСтах. В процессе нагрева в моменты времени Ц, /-го интервала измерения запоминаются значения и /А(г/,), и вычисляются дискретные у'-е значения средней мощности потерь за период греющего тока //0 -//„ по формуле:

РЦ\у = ^"¿КсЮ ■ №{,) + (С.)) • ♦.>)]• (8)

¿п,=о

где „- - количество измеренных точек информативных параметров Л'1

за один период греющего тока, где Дг, = /1(Ы) -/„ - период дискретизации измерения информативных параметров; ^ - момент на интервале времени <\п ~ '/о У"го импульса греющего тока. 2. Этап остывания.

2.1. На стадии остывания, на интервале /2 - ?з> продолжается измерение Гс(/2|), и измеряется продолжительность данного интервала. По полученным данным вычисляются предварительные дискретные значения ТКН(/2,) для тока 1а-

ТКНи 1 = ' ) ~ иИс > ) гд\

ТМ-ТсЪ)

и дискретные значения производной ТКН(%+п) по времени: ДЖ//(Г2(1+1)) _ Ш^2(|+1))-ТКН«2.)

(10)

Момент ¿з - момент достижения термодинамического равновесия участка конструкции ИП переход-корпус. Достижение этого момента определяется условием _ р _

2.2. Протекание тестового тока /д длительное время приводит к погрешности определения температуры 2} по температуре Тс. В момент ^ температура кристалла Т} определяется как:

з) = Тс0 з) + я^УАЛМ«). (11)

Для выравнивания температур 7} и Тс источник тестового тока 1а отключается на интервал времени ?3 - Г4, равный ¡2 - fз. При испытании тиристоров и симисторов интервал Ц — пропускается.

2.3. В момент и через испытуемый прибор вновь пропускается ток величиной 1а, измеряются и запоминаются значения 4), 1Л). В момент тестовый ток уменьшается до величины 1а и производятся измерения и запоминание 7с(?з), 1а)- В момент источник тестового тока отключается.

3. Расчетный этап. На этом этапе вычисляются следующие величины:

1) ТКН при протекании тока 1ц:

ТКН(1„) = и"с (<4'/")~ '7,1); (12)

12 ТС«А)-ТС(10)

2) температура кристалла 2] в момент

Т (( \ = Пкс

' х ТКН(1п)

3) значение ТКН при протекании тока 1а\

4) переходное тепловое сопротивление переход-корпус на промежутке - Ь:

' и ТКН{1Л) С °

ТКН(1.2) = иьс(*М (14)

7<о-!|/, \ иис(.101>1д) .

5) средняя мощность потерь в процессе нагрева:

рЛ-а _ 1 V р<^>

ГЮ1АУ ~ 2^ГЮ1 АУ >

ш 1

где т - количество импульсов греющего тока;

6) средняя мощность потерь на интервале /0 - Н'-

ЫО-12 _ ~(о) + ^1о1Ау((2

■По! А У

и-и

(15)

(16)

(17)

Далее по полученной информации в процессе испытания рассчитываются дискретные значения характеристики 21к]с после каждого у-го импульса греющего тока на интервале времени /| - /2:

=- ( ,2) _,„_„-+ (18)

ПоЫУ

В массиве дискретных значений (//„) находится максимальное значение которое в установившемся режиме равно величине

В-1>ус = %1)ус ('¡я )тах • ( * 9)

Характеристика 2Й (?/„) на интервале времени -/2:

7 \ _ 7 (* \ I У*' иНс ((!я *''»Л2 ) ~ иИс (Нп > А2 )

тгигт \ О'0"'2 '

(20)

у=1

' 101АУ.

где т - количество греющих импульсов.

На основе моделирования характеристики на электротепловой модели диода Д151-200 было проведено сравнение методической погрешности у^ определения теплового сопротивления Яцис стандартным методом и разработанным методом. Результата расчётов представлены на рис. 6.

6СВ>» 0,01

Ск,Дж/'С

1 2 3 4 » 0 2'103 4-10' ¡'М1 ¡'Ю1 104

а) б)

Рис. 6. Зависимость погрешности определения стандартным методом от величины Л^а, (а) и зависимость погрешности определения разработанным методом от теплоемкости охладителя Съ (б)

Результаты исследования показали существенное увеличение погрешности определения R,hjc от величины R,hca стандартным методом и независимость её от теплоёмкости охладителя Разработанный метод показал независимость погрешности определения Rlhjc от R,i,ca и существенное её снижение при увеличении Сн-

На основе предложенного способа разработан испытательно-измерительный комплекс аппаратуры, базирующийся на применении ПЭВМ и аппаратных средств и программы Lab View компании National Instruments.

В четвёртой главе проведены экспериментальные исследования вариации величин тепловых и электрических параметров и характеристик серийных СПП, разработаны электротепловые модели реальных СПП при групповом соединении. Осуществлено моделирование и исследование электротепловых процессов в реальных СПП с различными величинами параметров электротепловых характеристик при параллельном групповом соединении во времени. С целью выявления потенциально ненадёжных приборов предложен метод отбраковки СПП по величине предельного тока If(r)AVnf Предложен метод подбора СПП для групповых соединений.

Экспериментальные исследования показывают значительную вариацию величин тепловых и электрических параметров и характеристик серийных диодов, что свидетельствует о нестабильности процесса производства исследуемых приборов. При этом по величине предельного прямого тока ¡FAYm только 30% приборов соответствуют объявленной типовой паспортной величине. Это свидетельствует также об относительно низком качестве контроля приборов при производстве и о невозможности надёжной эксплуатации этих приборов без проведения процесса тщательной отбраковки и подбора.

Разработана обобщенная электротепловая модель реальных СПП. Информационной основой модели является измерительная информация, получаемая с помощью разработанного испытательно-измерительного комплекса аппаратуры. При этом входной информацией для электрической модели являются следующие характеристики реальных СПП:

1) В АХ СПП при начальной температуре полупроводниковой температуры Tj0;

2) зависимости ТКН от тока в состоянии высокой проводимости TKH(Ihc). На основе этих двух характеристик восстанавливается ВАХ для любой температуры полупроводниковой структуры, напряжение на которой в состоянии высокой проводимости определяется по формуле:

U* = UhcWjo) + ТКН(Ifc)- ATt. (21)

Для тепловой модели входной информацией является величина теплового сопротивления RihJC конкретного прибора. Разработанная обобщенная тепловая модель СПП описывается системой дифференциальных уравнений на основе законов Кирхгофа:

duCA dt

du^ dt

uc, -u,

r12 + R» + R,

21 ■

4^12 +R2I + R*\2 ^22 + -Kjl + "^«23 J

duCr = 1

Л C„

dt C„,

"C(n-l) •

Сл "C(m-l)

Лп2 + + I)

- + /„

"C(m-I) ~ "Cm

i + Я , + Я ,

i V Лт-1)2 "ml T 'V(»-l)«

Решением этой системы уравнений относительно мсл(0 является временная зависимость 7){/).

Исследованы электротепловые процессы в силовых диодах при основных видах групповых соединений. Исследования показали, что для обеспечения надёжного функционирования СПП при групповых соединениях необходимо осуществлять подбор приборов в группы с обязательным учётом взаимосвязи электрических и тепловых параметров СПП.

Предложен новый метод отбраковки и подбора СПП для групповых соединений. Метод основывается на реализации четырёх этапов.

Первый этап. На этом этапе осуществляются испытание выборки приборов, предназначенных для группового соединения, измерение и определение величин электрических и тепловых параметров и характеристик каждого прибора, а также характеристик их взаимосвязи.

Второй этап. На данном этапе первоначально отбраковываются приборы с заниженными значениями lF(r)AVm, затем осуществляется сортировка приборов по группам, в которых группируются приборы с заданным диапазоном значений определенных параметров, таких как Ufjo) и R,hJC-

Третий этап. На этом этапе, на базе обобщенной электротепловой модели реальных СПП, сформированных в группу, производится моделирование электротепловых процессов в них во времени.

Четвёртый этап. На данном этапе на основе полученной информации принимается решение о возможности надёжного функционирования исследуемой группы приборов. Условием принятия решения является отсутствие в группе приборов, максимальная температура полупроводниковых структур которых превышает предельно допустимую величину Tjm. В случае невыполнения для данного группового соединения этого условия осуществляется переход к операциям второго этапа.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработаны новые электротепловые модели дискретных силовых диодов и тиристоров различных конструкций, реализованные на основе метода электротепловой аналогии. При этом в моделях учтены параметры

систем охлаждения и взаимосвязи электрических и тепловых параметров и характеристик СПП.

2. На базе разработанных электротепловых моделей дискретных СПП предложены модели их групповых соединений.

3. Разработан комплекс методов для определения величин электрических параметров и характеристик СПП в состоянии высокой проводимости и тепловых параметров и характеристик.

4. Разработаны технические средства, позволяющие в ходе одного цикла испытаний определять величины основных электрических параметров ВАХ СПП в состоянии высокой проводимости и их тепловых параметров и характеристик.

5. Разработана обобщённая электротепловая модель реальных СПП на основе их измеренных электротепловых характеристик для исследования групповых соединений приборов.

6. Предложен новый метод отбраковки и подбора СПП для групповых соединений на основе испытаний приборов с помощью разработанных технических средств и моделирования электротепловых процессов в группе СПП во времени.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих печатных работах

В изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:

1. Ильин, М. В. Метод определения тепловых характеристик силовых полупроводниковых приборов // Н. Н. Беспалов, Ю. М. Голембиовский, М. В. Ильин // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2007. № 2 (24). Вып. 1. -С.88-94.

Свидетельства и патенты:

2. Патент 2300115 РФ, МПК7 О 01 Я 31/26. Способ определения теплового сопротивления переход-корпус силовых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении / Н. Н. Беспалов (Щ), М. В. Ильин (Щ) - № 200610336; заявлено 02.02.2006; опубл. 27.05.2007. Официальный бюллетень «Изобретения. Полезные модели». № 15. - С. 642.

3. Свидетельство № 2007614237. Определение тепловых и электрических характеристик полупроводниковых приборов / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 05.10. 2007 г.

В других изданиях:

4. Ильин, М. В. Применение программы МЬХТ1Э1М для определения температуры перегрева силовых полупроводниковых приборов / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин // Технические и естественные науки: проблемы, теория, эксперимент: межвуз. сб науч. тр. - Вып. V. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2005. - С. 12-15.

5. Ильин, М. В. Исследование термочувствительного параметра полупроводниковых диодов / Н. Н. Беспалов, М. В Ильин // Технические и естественные науки: проблемы, теория, эксперимент: межвуз. сб. науч. тр. - Вып. V. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2005.-С. 29-30.

6. Ильин, М. В. Разработка источника тока для нагрева полупроводниковых приборов / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин // XXXIV Огаревские чтения: материалы науч. конф.: в 2 ч. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2006. 4.2. - С. 228.

7. Ильин, М. В. Исследование температурной зависимости параметров диодов в прямом направлении / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин, С. А. Зинин // XXXIV Огаревские чтения: материалы науч. конф.: в 2 ч. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2006. 4.2. - С. 239.

8. Ильин, М. В. Моделирование тепловых процессов в силовых тиристорах, используемых на высоких частотах / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин // Актуальные проблемы электронного приборостроения 2006: материалы VIII Междунар. конф.: в 9 т. Новосибирск: НГТУ,2006. - Т. 7. - С. 101-103.

9. Ильин, М. В. Тепловое сопротивление переход-корпус силовых полупроводниковых приборов и способы его оценки / Н. Н. Беспалов, В. М. Бардин, М. В. Ильин // Естественно-технические исследования: теория, методы, практика: межвуз. сб. науч. тр. - Вып. VI. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2006. - С. 15-17.

10. Ильин, М. В. Автоматизация исследования температурной зависимости прямого напряжения диода с помощью LABVIEW / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин // Естественно-технические исследования: теория, методы, практика: межвуз. сб. науч. тр. -Вып. VI. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2006. - С. 39-41.

11. Ильин, М. В. Применение лабораторного комплекса National Instruments для исследования температурной зависимости параметров диодов / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин, С. А. Зинин // Наука и инновации в Республике Мордовия: материалы V науч.-пракг. конф. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2006. - С. 544-545.

12. Ильин, М. В. Выбор типоразмера сердечника импульсного трансформатора для систем управления тиристорами / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин, М. Н. Байбиков // Электротехнические комплексы и силовая электроника, анализ, синтез и управление: межвуз. науч. сб. тр. Саратов: СГТУ, 2004. - С. 74-77.

13. Ильин, М. В. Исследование драйвера управления силовых тиристоров на основе управляемого источника тока / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин, М. Н. Байбиков // Технические и естественные науки: проблемы, теория, эксперимент: межвуз. сб. науч. тр. -Вып. VI. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2006. - С. 28-29.

14. Ильин, М. В. Метод определения теплового сопротивления силовых полупроводниковых приборов / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии: труды II Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием: в 2 ч. Тольятти: ТГУ, 2007. Ч. 1. - С. 288-291.

15. Ильин М. В. О выборе величины тестового тока при определении теплового сопротивления тиристоров / М. В. Ильин И Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов: сб. статей V Всерос. науч.-техн. конф. Пенза: АНОО «Приволжский Дом знаний», 2007. - С. 156-158.

16. Ильин М. В Определение температурного коэффициента напряжения силовых полупроводниковых приборов / М. В. Ильин // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов: сб. статей V Всерос. науч.-техн. конф. Пенза: АНОО «Приволжский Дом знаний», 2007. - С. 159-161.

17. Ильин М. В. Аппаратура для определения теплового сопротивления СПП на базе программы Lab View / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин II Наука и инновации в Республике Мордовия: материалы VI науч.-практ. конф. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2007. -С. 143-145.

18. Ильин М. В. Определение энергии потерь в СПП в открытом состоянии с применением программы LabView / Н. Н. Беспалов, М В. Ильин, С. А. Зинин // XXXV Огаревские чтения: материалы науч. конф: в 2 ч. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2007.4.2. - С. 258-259.

19. Ильин М. В. Токораспределение и тепловой режим в силовых полупроводниковых приборах с различными тепловыми сопротивлениями при групповом параллельном соединении / Н. Н. Беспалов, М В. Ильин // Технические и естественные науки: проблемы, теория, эксперимент: межвуз. сб. науч. тр. - Вып. VII. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2007. - С.6-9.

x9)

20. Ильин М. В. Диагностика и контроль параметров силовых полупроводниковых приборов / Н. Н. Беспалов, А. В. Мускатиньев, М. В. Ильин // Методы и средства управления технологическими процессами: МСУТП - 2007: материалы IV Междунар. конф Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2007. - С. 8В - 91.

21. Ильин М. В. Исследование электротепловой модели параллельно-последовательного соединения СПП / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин // Методы и средства управления технологическими процессами: МСУТП - 2007. материалы IV Междунар. конф. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2007. - С. 91 - 94

22. Ильин М. В. Автоматизация измерений параметров силовых полупроводниковых приборов на основе LABVIEW / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин // Технологии National Instruments в науке, технике и образовании: материалы Междунар. науч конф Таганрог: Изд -во ТРТУ, 2006. - С. 4-6.

23. Ильин М. В. Моделирование электротепловых процессов в силовых полупроводниковых приборах при параллельном групповом соединении с применением программы LabView / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин // Актуальные проблемы электронного приборостроения 2008: материалы VIII Междунар. конф.: в 9 т. Новосибирск: НГТУ, 2008.-Т. 7.-С. 76-81.

ИЛЬИН Михаил Владимирович

МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ ДЛЯ ГРУППОВОГО СОЕДИНЕНИЯ

Автореферат Корректор O.A. Панина

Подписано в печать 03.10.08 Формат 60x84 1/16

Бум. офсет. Усл. печ.л. 0,93 (1,0) Уч.-изд.л 1,0

Тираж 100 экз. Заказ 245 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Отпечатано в РИЦ СГТУ. 410054, Саратов, Политехническая ул, 77

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Ильин, Михаил Владимирович

Список сокращений и обозначений.

Введение.

Глава 1 Методы и технические средства, применяемые при создании преобразователей на основе групповых соединений силовых полупроводниковых приборов.

1.0 Введение.

1.1 Групповое соединение СПП и способы выравнивания нагрузок приборов при соединении.

1.1.1 Параллельное соединение СПП.

1.1.2 Последовательное соединение СПП.

1.1.3 Последовательно-параллельное и параллельно-последовательное соединение СПП.

1.2 Методы расчета и моделирования групповых соединений СПП.

1.2.1 Методы расчета и моделирования схем преобразователей.

1.2.2 Методы расчета и моделирования тепловых процессов в СПП.

1.3 Основные параметры и характеристики СПП, используемые при разработке преобразовательных устройств.

1.4 Аппаратура и методы измерения, определения контроля электрических и тепловых параметров, и характеристик.

1.4.1 Определение В АХ СПП и её параметров в состоянии высокой проводимости.

1.4.2 Определение и контроль тепловых параметров и характеристик.

1.4.3 Определение предельного прямого тока в состоянии высокой проводимости.

1.5 Выводы и постановка задачи.

Глава 2 Разработка и исследование электротепловых моделей силовых полупроводниковых приборов различных конструкций и моделей их групповых соединений.

2.0 Введение.

2.1 Разработка и исследование электротепловых моделей СПП штыревой и таблеточной конструкции.

2.1.1 Обобщенная структура электротепловой модели СПП.

2.1.2 Реализация электрической части модели СПП.

2.1.3 Реализация тепловой части модели СПП.

2.1.4 Визуализация электротепловой модели СПП в Multisim.

2.1.5 Тепловой режим СПП различных конструкций с предельными значениями теплового сопротивления переход-корпус Rthjc.

2.2 Разработка и исследование электротепловых моделей группового соединения СПП.

2.2.1 Исследование распределения тока и теплового режима параллельного соединения СПП с различными значениями теплового сопротивления переход-корпус

2.2.2 Исследование величины предельного среднего тока параллельного соединения СПП с различными значениями теплового сопротивления переход корпус

Rthjc и влияния на неё теплового сопротивления корпус-охладитель RthjC.

2.2.3 Исследование влияния количества СПП в группе параллельного соединения с различными значениями теплового сопротивления переход корпус RthjC на величины предельного среднего тока.

2.3 Разработка и исследование электротепловой модели последовательно- параллельного соединения СПП.

2.4 Выводы.

Глава 3 Разработка методов и аппаратуры для определения тепловых и электрических параметров и характеристик СПП.

3.0 Введение.

3.1 Разработка метода определения переходного теплового сопротивления переход-корпус СПП и теплового сопротивления переход-корпус СПП в установившемся тепловом режиме.

3.1.1 Основные тепловые параметры и характеристики СПП.

3.1.2 Определение температуры полупроводниковой структуры.

3.1.3 Определение температуры корпуса СПП.

3.1.4 Определение средней мощности потерь.

3.1.5 Метод определения теплового сопротивление переход-корпус R,i,jC СПП в установившемся тепловом режиме.

3.1.6 Исследование и выбор параметров системы охлаждения при определении теплового сопротивления переход-корпус.

3.2 Испытательно-измерительное устройство для определения тепловых и электрических параметров СПП.

3.2.1 Технические характеристики и структура испытательно-измерительного устройства.

3.2.2 Программная реализация испытательно-измерительного устройства.

3.2.2.1 Требования предъявляемые к программному обеспечению испытательно-измерительного устройства.

3.2.2.2 Алгоритм работы ВП испытательно-измерительного устройства.

3.2.2.3 Интерфейс ВП.

3.3 Определение электрических параметров В АХ СПП.

3.4 Электрические параметры В АХ и их температурные зависимости.

3.5 Определение предельного тока в состоянии высокой проводимости СПП.

3.6 Определение времени распространения включённого состояния и момента измерения параметров начального состояния силовых тиристоров при определении тепловых параметров.

3.7 Выводы.

Глава 4 Исследование электротепловых параметров и характеристик

СПП и разработка метода подбора и отбраковки СПП для групповых соединений.

4.0 Введение.

4.1 Экспериментальное исследование тепловых и электрических параметров и характеристик диодов.

4.2 ЭТМ реальных СПП при групповом соединении и способ их формирования.

4.3 Моделирование и исследование электротепловых процессов в реальных СПП при параллельном групповом соединении.

4.4 Метод подбора и отбраковки СПП для группового соединения.

4.5 Выводы.

Введение 2008 год, диссертация по электротехнике, Ильин, Михаил Владимирович

Тенденция развития современной энергетики промышленных и объектов направлена на увеличение потребления электрической энергии. Поступающая энергия для питания потребителей, как правило, требует преобразования. В металлургической, химической промышленности, электротранспорте и в других отраслях требуется преобразование электрической энергии мощностью величиной исчисляемой мегаваттами. Для этих целей используются преобразователи электрической энергии на основе групповых соединений СПП.

Актуальность темы. Надежность преобразователей на основе СПП, в качестве которых широко применяются силовые диоды и тиристоры, при эксплуатации определяется надёжностью составных элементов, в частности СПП. Надёжность СПП, в свою очередь, определяется их исходным качеством и режимами эксплуатации. Особенное значение имеет тепловой режим эксплуатации. Тепловой режим СПП в основном определяется потерями мощности в состоянии высокой проводимости и способности конструкции прибора отводить тепловую энергию от ПС. В свою очередь мощность потерь определяется величинами параметров ВАХ в состоянии высокой проводимости, а способность отводить тепловую энергию характеризуется тепловыми параметрами. Некоторые величины этих параметров и характеристик разработчиками приборов приводятся в паспортных данных на тип СПП. Однако величины электротепловых параметров и характеристик серийных СПП имеют значительный разброс, вызванный естественной нестабильностью технологии производства. Отсутствие в производстве эффективных методик и высокопроизводительных технических средств определения величин электротепловых параметров и характеристик серийных СПП не позволяет определять эти величины для каждого конкретного прибора. Это, в свою очередь, вынуждает разработчиков преобразователей для определения предельных режимов эксплуатации преобразователей ориентироваться на эти типовые данные. При этом для обеспечения надёжности функционирования

СПП при эксплуатации они вынуждены применять ряд следующих мер:

1) снижать величины предельных параметров режимов эксплуатации СПП на основе введения запаса по предельному току нагрузки;

2) использовать в преобразователях различные дополнительные схемотехнические решения, позволяющие в той или иной мере осуществлять выравнивание электрических и тепловых режимов приборов.

Применение этих мер, во-первых, приводит к недоиспользованию СПП по току, а, во-вторых, приводит к увеличению габаритов и массы преобразователей, дополнительным потерям энергии и, как следствие, к снижению их КПД и к повышению стоимости изготовления и эксплуатации преобразователей.

При изготовлении преобразователей с групповыми соединениями СПП для выравнивания тепловых режимов также осуществляется подбор приборов. Однако отсутствие у изготовителей расширенной информации о величинах электротепловых параметров и характеристик конкретных СПП и специализированных высокопроизводительных испытательно-измерительных технических средств, обусловило решение этой задачи только в основном по величинам электрических параметров ВАХ в состоянии высокой проводимости. Обычно подбор осуществляется по величинам следующих параметров СПП, характеризующих их состояние:

1) для СД по величинам импульсного прямого напряжения Ufm,

2) для СТ по величинам импульсного напряжения в открытом состоянии UT\t.

Однако, температура ПС СПП при эксплуатации, величина которой предопределяет надёжность их функционирования, зависит не только от электрической мощности потерь Рш, но и от способности конструкции СПП отводить тепловую энергию от ПС. Основными тепловыми параметрами, которые характеризуют эту способность, являются тепловое сопротивление переход-корпус в состоянии теплового равновесия Rti,jC и переходное тепловое сопротивление переход-корпус 2щс. Определение Rtj,jC и Ztj,jC СПП на основе существующих методов является трудоёмким, практически не автоматизированным процессом, что предопределяет невозможность их применения в серийном производстве на стадиях выходного и входного контроля. Это обуславливает то, что для определённого типа СПП в качестве паспортных приводятся только предельные величины Rthjc и типовая графическая зависимость Zt/yC от времени, определяемые по результатам испытаний представительной выборки типовых СПП в ходе разработки и постановки на производство. Это обусловлено, прежде всего, тем, что к настоящему времени не разработаны и не внедрены в практику производства СПП и преобразователей на их основе высокопроизводительные методы и технические средства для их определения. Отсутствие учёта взаимосвязи электротепловых параметров и характеристик СПП на реальный тепловой режим эксплуатации приводит к неэффективности подбора для группового соединения, что при определённых условиях эксплуатации приводит к повышению вероятности отказа отдельных приборов, имеющих по тем либо иным причинам повышенную температуру ПС.

Практика эксплуатации преобразователей на основе групповых соединений СПП различных типов показывает, что, несмотря на принимаемые меры при их разработке и изготовлении в них наблюдаются характерные отказы СПП, вызванные перегревом отдельных приборов. Это свидетельствует о том, что все вышеописанные меры, применяемые при создании преобразователей на основе групповых соединений СПП, не являются достаточными для обеспечения их высокоэффективной и надёжной эксплуатации.

Таким образом, в связи с вышеизложенными проблемами, возникающими в практике проектирования, изготовления и эксплуатации преобразователей на основе групповых соединений СПП, теоретическое и экспериментальное исследование электротепловых процессов в СПП при групповом соединении, разработка высокопроизводительных методов комплексного определения величин электрических параметров в состоянии высокой проводимости, их температурных зависимостей и величин тепловых параметров и характеристик СПП, высокопроизводительных технических средств, с помощью которых возможна реализация этих методов и методов подбора СПП для групповых соединений, является актуальной задачей.

Эта цель достигается решением в работе следующих задач:

3) разработка технических средств для определения электрических и тепловых параметров и характеристик СПП;

Объектом исследования являются электротепловые модели СПП, электротепловые модели группового соединения СПП.

Научные результаты, выносимые на защиту:

Достоверность научных результатов обеспечивается использованием аппарата математического анализа, теории электрических цепей, теории статистических методов обработки результатов экспериментов и профессиональных пакетов прикладных программ Multisim и LabView и подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов моделирования и экспериментальных исследований.

Научная новизна работы:

2) разработан комплексный метод, позволяющий экспериментально за один испытательно-измерительный цикл определять величины электрических параметров и характеристик СПП в состоянии высокой проводимости и их зависимостей от температуры, теплового сопротивления в установившемся тепловом режиме Rthjc и переходного теплового сопротивления ZlhJc.

Практическая ценность диссертации.

Разработанные методы и технические средства для определения величин электрических и тепловых параметров и характеристик СПП, а также метод подбора и отбраковки СПП для групповых соединений позволяют:

1) при производстве СПП определять величины этих параметров и характеристик конкретного прибора для отбраковки потенциально ненадёжных приборов, оценки качества и стабильности технологического процесса производства, а также для расширения паспортной информации о величинах этих параметров;

Реализация и внедрение результатов работы.

Разработанные методы положены в основу разработки автоматизированного программно-технического комплекса «АДИП-6», осуществляемого Научно-производственным предприятием «Электронная техника — МГУ» (г. Саранск).

Метод подбора и отбраковки СПП по электрическим параметрам ВАХ в состоянии высокой проводимости внедрён в ООО ПКП «Атомспецснаб» (г. Воронеж), где используется на входном контроле СПП при формировании заказов для атомных станций и металлургических комбинатов.

Теоретические положения и практические результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры «Автоматики» Мордовского государственного университета при обучении студентов специальности 210106 — «Промышленная электроника» по дисциплине «Проектирование информационно-измерительных систем».

Результаты внедрения подтверждены соответствующими документами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на:

1) ежегодных научно-технических конференциях «Огарёвские чтения» Мордовского государственного университета им. Н. П. Огарёва в 2005 - 2007 гг.;

2) V и VI научно-практической конференции «Наука и инновации в Республике Мордовия» 2006 г. и 2007 г,

3) VIII международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения 2006» г. Новосибирск 23 сентября 2006 г.;

4) V Всероссийской научно-технической конференции «Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов», г. Пенза 29-30 мая 2007 г.;

5) II Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии», г. Тольятти 16 — 18 мая 2007 г.;

6) IX Симпозиум «Перспективные технологии электроэнергетики. Электротехника 2030» г. Москва 28 мая — 1 июня 2007 г;

7) IV Международная конференция «Методы и средства управления технологическими процессами: МСУТП — 2007» г. Саранск 24 - 26 окт. 2007 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 печатных работ, из них: 1 патент на изобретение, 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ, 20 статей, 1 тезисы докладов на конференциях.

Структура и объем диссертации включает в себя введение, четыре главы основного материала, заключение и библиографический список использованных литературных источников. Объем работы составляет 200 листов и приложение на 5 страницах, в тексте 107 иллюстраций, 17 таблиц. Список использованных источников включает 106 наименований.

Заключение диссертация на тему "Методы и технические средства определения параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов для группового соединения"

Основные результаты работы и вытекающие из них выводы можно сформулировать следующим образом.

1. Разработаны новые электротепловые модели дискретных силовых диодов и тиристоров, реализованные на основе метода электротепловой аналогии. При этом предложены электротепловые модели СПП различных типовых конструкций корпусов с учётом параметров систем охлаждения и взаимосвязи их электрических и тепловых параметров и характеристик, на базе которых разработаны электротепловые модели СПП при групповых соединениях. Электротепловые модели позволили выявить ранее неизвестные закономерности процесса функционирования СПП в преобразователях на основе их групповых соединений.

2. Разработан комплекс методов и технических средств для определения электрических и тепловых параметров и характеристик СПП, позволяющие в ходе одного кратковременного цикла испытаний определять величины всех основных электрических параметров ВАХ СПП в состоянии высокой проводимости и их тепловых параметров и характеристик.

2.1 Разработанные технические средства включают в себя современные вычислительную технику и программное обеспечение, что позволяет автоматизировать процессы испытаний, измерений и определений необходимых параметров и характеристик СПП.

2.2 Использование этого комплекса на этапах проектирования и производства СПП позволяет получать более объективную и расширенную информацию о величинах электрических параметров и ВАХ приборов в состоянии высокой проводимости, а также о величинах тепловых параметров и характеристик. Эта информация может быть использована для определения качества выпускаемых приборов, а также для отбраковки потенциально ненадёжных приборов. На этапе проектирования СПП использование этого комплекса позволяет оценивать перегрузочную способность вновь создаваемых приборов и проводить меры по повышению их качества.

2.3 Использование разработанного комплекса методов и технических средств при проектировании преобразователей на основе групповых соединений СПП позволяет более объективно производить расчёт электротепловых процессов в СПП и принимать решение о необходимости применения в проектируемых преобразователях дополнительных выравнивающих цепей.

2.4 Использование комплекса при производстве преобразователей их ремонте и при профилактических работах позволяет отбраковать потенциально ненадёжные приборы и для групповых соединений сформировать группы такие группы СПП, которые способны обеспечить надёжное функционирование преобразователя во времени.

3. Предложен новый метод подбора и отбраковки СПП для групповых соединений. Метод основан на проведении испытаний приборов с помощью разработанных технических средств в кратковременном режиме, измерении и определении величин электрических и тепловых параметров и характеристик каждого прибора, а также характеристик их взаимосвязи и моделировании электротепловых процессов в сформированной группе СПП во времени, по результатам которого принимается решение о возможности надёжного функционирования сформированной группы приборов.

Материалы по теме данной диссертации опубликованы в следующих работах:

В изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:

1. Беспалов, Н. Н. Метод определения тепловых характеристик силовых полупроводниковых приборов // Н. Н. Беспалов, Ю. М. Голембиовский, М. В. Ильин // Вестник СГТУ, 2007, № 2 (24) Выпуск 1. - С.88 - 94.

Свидетельства и патенты

2. ПАТЕНТ 2300115 РФ, МПК7 G 01 R 31/26. Способ определения теплового сопротивления переход-корпус силовых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении / Н. Н. Беспалов (RU), М. В. Ильин (RU),. — № 200610336; заявлено 02.02.2006; опубл. 27.05.2007, Официальный бюллетень «Изобретения. Полезные модели». № 15. - 642 с.

3. Свидетельство № 2007614237. Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин. Определение тепловых и электрических характеристик полупроводниковых приборов. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 05.10. 2007 г.

В других изданиях:

4. Беспалов, Н. Н. Применение программы MULTISIM для определения температуры перегрева силовых полупроводниковых приборов / Н., Н. Беспалов, М. В. Ильин // Технические и естественные науки: проблемы, теория, эксперимент (Межвузовский сборник научных трудов). — Вып. V. - Саранск,

2005. -С. 12-15.

5 Беспалов, Н. Н. Исследование термочувствительного параметра полупроводниковых диодов / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин // Технические и естественные науки: проблемы, теория, эксперимент (Межвузовский сборник научных трудов). - Вып. V. - Саранск, 2005. - С. 29-30.

6 Беспалов, Н. Н. Разработка источника тока для нагрева полупроводниковых приборов / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин // XXXIV Огаревские чтения : материалы науч. конф. В 2 ч. 4.2. - Саранск, - 2006. - С. 228.

7 Беспалов, Н. Н. Исследование температурной зависимости параметров диодов в прямом направлении / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин, С. А. Зинин // XXXIV Огаревские чтения : материалы науч. конф. В 2 ч. 4.2. - Саранск,

2006.-С. 239.

8 Беспалов, Н. Н. Моделирование тепловых процессов в силовых тиристорах, используемых на высоких частотах / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин // Материалы VIII международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения 2006». Новосибирск.- 2006. — Т. 7. - С. 101-103.

9 Беспалов, Н. Н. Тепловое сопротивление переход-корпус силовых полупроводниковых приборов и способы его оценки / Н. Н. Беспалов, В. М. Бардин, М. В. Ильин // Естественно-технические исследования: теория, методы, практика (Межвузовский сборник научных трудов). — Вып. VI. Саранск, 2006. — С. 15-17.

10. Беспалов, Н. Н. Применение лабораторного комплекса National Instruments для исследования температурной зависимости параметров диодов / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин, С. А. Зинин // Естественно-технические исследования: теория, методы, практика (Межвузовский сборник научных трудов). - Вып. VI. Саранск, 2006. - С. 34-35.

11. Беспалов, Н. Н. Автоматизация исследования температурной зависимости прямого напряжения диода с помощью LAB VIEW частотах / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин // Естественно-технические исследования: теория, методы, практика (Межвузовский сборник научных трудов). - Вып. VI. Саранск, 2006. - С. 39-41.

12. Беспалов, Н. Н. Применение лабораторного комплекса National Instruments для исследования температурной зависимости параметров диодов / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин, С. А. Зинин // Наука и инновации в Республике Мордовия: Материалы V научно-практической конференции - февраль 2006. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2006. С. 544-545.

13. Беспалов, Н. Н. Выбор типоразмера сердечника импульсного трансформатора для систем управления тиристорами / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин, М. Н. Байбиков // Электротехнические комплексы и силовая электроника, анализ, синтез и управление. (Межвузовский научный сборник трудов), Саратов, СГТУ, 2004. - С. 74-77.

14. Беспалов, Н. Н. Исследование драйвера управления силовых тиристоров на основе управляемого источника тока. / Н. Н. Беспалов, М. В.

Ильин, М. Н. Байбиков // Технические и естественные науки: проблемы, теория, эксперимент (Межвузовский сборник научных трудов). — Вып. VI. Саранск, 2006. - С. 28-29.

15. Беспалов Н. Н., Метод определения теплового сопротивления силовых полупроводниковых приборов. / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии: Труды II Всероссийской научно-технической конференции с международным участием 16-18 мая. Ч. 1.-Тольятти: ТГУ, 2007. - С. 288-291.

16. Ильин М. В., О выборе величины тестового тока при определении теплового сопротивления тиристоров. / М. В. Ильин // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов: сборник статей V Всероссийской научно-технической конференции. — Пенза, 2007. — С. 156-158.

17. Ильин М. В., Определение температурного коэффициента напряжения силовых полупроводниковых приборов. / М. В. Ильин // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов: сборник статей V Всероссийской научно-технической конференции. — Пенза, 2007. - С. 159-161.

18. Беспалов, Н. Н. Аппаратура для определения теплового сопротивления СПИ на базе программы Lab View / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин // Наука и инновации в Республике Мордовия: Материалы VI научно-практической конференции - февраль 2007. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2007. С. 143-145.

19. Беспалов, Н. Н. Определение энергии потерь в СПП в открытом состоянии с применением программы Lab View / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин, С. А. Зинин // XXXV Огаревские чтения : материалы науч. конф. В 2 ч. 4.2. -Саранск, - 2007. - С. 258-259.

20. Беспалов, Н. Н. Токораспределение и тепловой режим в силовых полупроводниковых приборах с различными тепловыми сопротивлениями при групповом параллельном соединении / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин //

Технические и естественные науки: проблемы, теория, эксперимент (Межвузовский сборник научных трудов). - Вып. VII. — Саранск, 2007. — С.6 - 9.

21. Беспалов, Н. Н. Диагностика и контроль параметров силовых полупроводниковых приборов / Н. Н. Беспалов, А. В. Мускатиньев, М. В. Ильин // Методы и средства управления технологическими процессами: МСУТП - 2007: материалы IV Междунар. Конф., Саранск, 24 - 26 окт. 2007 г. / редкол.: И. В. Гуляев (отв. ред.) [и др.]. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2007.-С. 88-91.

22. Беспалов, Н. Н. Исследование электротепловой модели параллельно-последовательного соединения СПП / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин // Методы и средства управления технологическими процессами: МСУТП — 2007: материалы IV Междунар. Конф., Саранск, 24 - 26 окт. 2007 г. / редкол.: И. В. Гуляев (отв. ред.) [и др.]. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2007. - С. 91 - 94.

23. Беспалов, Н. Н. Автоматизация измерений параметров силовых полупроводниковых приборов на основе LAB VIEW. / Н. Н. Беспалов, М. В. Ильин // Материалы международной научной конференции «Технологии National Instruments в науке, технике и образовании» - Таганрог: Изд. ТРТУ, 2006. - С. 4-6.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Ильин, Михаил Владимирович, диссертация по теме Силовая электроника

1. ГОСТ 24461-80. Приборы полупроводниковые силовые. Методы измерений и испытаний.

2. Чебовский, О. Г. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник / О. Г. Чебовский, JI. Г. Моисеев, Р. П. Недошивин. — 2-е изд. перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1985. 400 с.

3. Чебовский, О. Г. Испытания силовых полупроводниковых приборов / О. Г. Чебовский, JI. Г. Моисеев -М.: Энергоатомиздат, 1981. 200 с.

4. Беспалов, Н. Н. Аппаратура для измерения статических параметров силовых полупроводниковых приборов / Н. Н. Беспалов, А. В. Мускатиньев, Г. И. Колпахчьян // Электровозостроение: Сб. научн. тр. Новочеркасск: Изд-во ВЭлНИИ, 1986. — Т. 27.-С. 129-136.

5. CEI/IEC 60747-2:2000. International Standard. Second edition 2003 03. Part 2: Rectifier diodes.

6. CEI/IEC 60747-6:2000. International Standard. Second edition 2003 03. Part 6: Thyristors.

7. Герлах В. Тиристоры: Пер. с нем. / В. Герлах М.: Энергоатомиздат, 1985.-328 е., ил.

8. Кремниевые вентили. / С. Б. Юдицкий и др. М.: Энергия, 1968. — 304 с.

9. ГОСТ 20859.1—79. Приборы полупроводниковые силовые единой унифицированной серии. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1985.

10. ГОСТ 25529-82. Диоды полупроводниковые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров. М.: Изд-во стандартов, 1987.

11. ГОСТ 20332-84. Тиристоры. Электрические параметры. Термины, определения и буквенные обозначения. М.: Изд-во стандартов, 1975.

12. Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник / И. X.

13. Евзеров и др.; Под. Ред. Канд. Техн. Наук В. М. Перельмутера. М.: Энергоатомиздат, 1988.— 319 с.

14. Силовые полупроводниковые преобразователи в металлургии / С. Р. Резинский, и др. — М.: Металлургия. 1976. 184 с.

15. Тиристорные электроприводы прокатных станов / Под ред. В. М. Перельмутера. -М.: Металлургия. 1978. 152 с.

16. Диоды и тиристоры в преобразовательных установках / М. И. Абрамович и др. М.: Энергоатомиздат, 1992. — 432 с.

17. Зиновьев, Г. С. Основы силовой электроники: Учебник. / Г. С. Зиновьев Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. - 4.1. — 199 с.

18. Евсеев Ю. А. Силовые полупроводниковые приборы: Учебник для техникумов. / Ю. А. Евсеев, П. Г. Дерменжи П. Г. М.: Энергоатомиздат, 1981. -472 с.

19. Рабинерсон, А. А. Режимы нагрузки силовых полупроводниковых приборов / А. А. Рабинерсон, Г. А. Ашкинази М.: Энергия, 1976. - 296 с.

20. А. с. 1247798 СССР, G 01 R 31/26. Способ контроля теплового сопротивления силового полупроводникового прибора / 3. С. Иоспа, Г. В. Лаужа, В. Я. Узарс, В. П. Феоктистов, О. Г. Чаусов (СССР). -№ 3861856/24-21; заявлено 20.02.85; опубл. 30.07.86, Бюл. 28.

21. А. с. 798649 СССР, G 01 R 31/26. Устройство для измерения теплового сопротивления полупроводниковых приборов / В. А. Беляков, П. Н. Голубев, Е. А. Грицевский (СССР)—№ 2624196/18-25; заявлено 05.06.78; опубл. 23.01.81, Бюл. 3.

22. Пат. 2178893 RU, G 01 R31/26. Способ определения тепловогосопротивления переход-корпус полупроводниковых диодов / В. А. Сергеев — № 2001106867/09; заявлено 13.03.01; опубл. 27.01.02, Бюл.

23. Флоренцев, С. Н. Экспресс-метод определения теплового сопротивления силовых модулей / В. М. Гарцбейн, С. В. Иванов, JI. В. Романовская, С. Н. Флоренцев // Электротехника. — 2000. — №12 С.14-20

24. Пат. 2167429 RU, G 01 R31/26. Способ измерения теплового сопротивления двухполюсников с известным температурным коэффициентом сопротивления / В. А. Сергеев, А. Н. Васильев №2000106690/09; заявлено 17.03.00; опубл. 20.05.01, Бюл.

25. Пат. 2206900 RU, G 01 R31/26. Способ измерения теплового сопротивления двухполюсников / В. А. Сергеев — № 2002104181/09; заявлено 15.02.02; опубл. 20.06.03, Бюл.

26. Пат. 2227922 RU, G 01 R31/26. Устройчтво для измерения тепловых параметров двухполюсников методом сравнения / В. А. Сергеев № 2002118198/09; заявлено 05.07.02; опубл. 27.04.04, Бюл.

27. Кеоун, Дж. OrCAD Pspice. Анализ электрических цепей / Дж. Кеоун — М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. 640 с.

28. Сукер, К. Силовая электроника. Руководство разработчика / К. Сукер. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2008. — 252 с.

29. Тиристорные преобразователи частоты с искусственной коммутацией / Р. П. Карташёв, А. К. Кулиш, Э. М. Чехет и др. К., «Техшка», 1979. - 152 с.

30. Thermal Resistance Testers for Power Semiconductor Components. — Режим доступа: http://www.lorlin.com/Thermal%20Resistance.htm, свободный. —1. Загл. с экрана.

31. Чети, П. Проектирование ключевых источников электропитания: Перю с англ. / П. Четти М.: Энергоатомиздат, 1990. 240 с.

32. Чиженко, И. М. Основы преобразовательной техники / И. М. Чиженко, В. С. Руденко, В. И. Сенько М.: Высш. Школа, 1980. - 424 с.

33. Горюнов, Н. Н. Полупроводниковые диоды. Параметры, методы измерений / под ред. Горюнова Н. Н. и Носова Ю. Р. — Изл-во «Советское радио», 1968. 300 с.

34. Замятин, В. Я. Мощные полупроводниковые приборы. Тиристоры: Справочник / В. Я. Замятин, Б. В. Кондратьев, В. М. Петухов. М.: Радио и связь, 1987. — 576 с.

35. Владимиров, Я. Г. Моделирование на ЭВМ процессов в полупроводниковом преобразователе БДПТ / Я. Г. Владимиров // Электронная техника в автоматике. Сборник статей М: Радио и связь ЭТВА, 1986, вып. 17, С. 28-35.

36. Чуа, JI. О. Машинный анализ электронных схем / JI. О. Чуа, Пеи-Мин Лин. М.: Энергия, 1980. - 638 с.

37. Busatto, G.; u.a.: „PSPICE Model for High Voltage IGBTs" / G. Busatto // EPE, Trondheim Proc. -1997. -Vol. IV, P.145-150.

38. Мучник, Г. Ф. Методы теории теплообмена. Тепловое излучение. Учеб. Пособие для втузов / Г. Ф. Мучник, И. Б. Рубашов. М.: Высшая школа, 1974.-272 с.

39. Дульнев, Г. Н. Теплопроводность смесей и композитных материалов. Справочная книга / Г. Н. Дульнев, Ю. П. Заричняк. JL: Энергия, 1974. — 264 с.

40. Арнольд, JI. В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. / JI. В. Арнольд, Г. А. Михайловский, В. М. Селиверстов. — М.: Высшая школа, 1979. — 446 с.

41. Кутателадзе, С. С. Основы теории теплообмена / С. С. Кутателадзе. -Новосибирск: Наука, 1970.

42. Анализ и расчёт тепловых режимов полупроводниковых приборов / П. Д. Давидов и др.. М.: Энергия, 1967. - 144 с.

43. Лыков, А. В. Теория теплопроводности / А. В. Лыков. — М.: Высшая школа, 1967. — 436 с.

44. Тихонов, А. Н. Уравнения математической физики / А. Н. Тихонов, А. А. Самарский. -М.: Наука, 1966. 724 с.

45. Бурцев, Э. Ф. Физика электронно-дырочных переходов и полупроводниковых приборов / Э. Ф. Бурцев, И. В. Грехов. — М.: Наука, 1969. — 340 с.

46. Березин, И. С. Методы вычислений, т. II / И. С. Березин, Н. П. Жидков. М.: Физматгиз, 1959. - 620 с.

47. Яненко, Н. Н. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики / Н. Н. Яненко — Новосибирск: Наука, Сиб. отделение, 1967.- 195 с.

48. Ваничев, А. П. Приближённый метод решения задач теплопроводности при переменных константах / А. П. Ваничев // Изв. АН СССР, ОТН. 1946. - № 12. - С. 1767.

49. Зевеке, Г. В. Основы теории цепей. Учебник для вузов. Изд. 4-е, переработанное / Г. В. Зевеке, П. А. Ионкин, А. В. Нетушил, С. В. Страхов. — М.: Энергия, 1975. 752 с.

50. Бессонов, JI. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи / JI. А. Бессонов — М.: Гардарики, 2007. 701 с.

51. Тетельбаум, И. М. Практика аналогового моделирования динамических систем: Справочное пособие / И. М. Тетельбаум, Ю. Р. Шнейдер. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 384 с.

52. Дащенко, А. Ф. MatLab в инженерных и научных расчётах / А. Ф. Дащенко, В. X. Кириллов, JI. В. Коломиец, В. Ф. Оробей. Одесса: Астропринт, 2003. - 213 с.

53. Дьяконов, В. Математические пакеты расширения MATLAB. Специальный справочник / В. Дьяконов, В. Круглов. — СПб.: Питер, 2001. — 480 с.

54. Дьяконов, В. SIMULINK 4. Специальный справочник / Дьяконов В. — СПб.: Питер, 2002. 528 с.

55. Хайнеман, P. PSPICE Моделирование работы электронных схем / Р. Хайнеман. М.: ДМК-пресс. - 336 с.

56. Карлащук, В. И. Электронная лаборатория на IDM PC. Программа Electronics Workbench и её применение. Издание 2-е, дополненное и переработанное / В. И. Карлащук. — М.; Солон—Р, 2001. 736 с.

57. Гува, А. Я. Контактный теплообмен силовых полупроводниковых приборов / А. Я. Гува. Новосибирск: ГУЛ СИПКП «Наука». - 2005. - 210 с.

58. Конструкции корпусов и тепловые свойства полупроводниковых приборов / Н. Н. Горюнов и др. — М.: Энергия, 1972. — 120 с.

59. Electronics Workbench Professional Edition. Technical Reference. Ver. 5. Interactive Image Technologies Ltd. Toronto, Ontario, Canada, 1996.

60. Тревис, Дж. Lab View для всех / Дж. Тревис: Пер. с англ. Клушин Н. А. М.: ДМК Пресс; ПриборКомплект, 2004. - 544 с.

61. Пейч, JI. И. LabView для новичков и специалистов / JI. И. Пейч, Д. А. Точилин, Б. П. Поллак — М.: Горячая линия Телеком, 2004. - 384 с:

62. Суранов А. Я. LabView 7: справочник по функциям / А. Я. Суранов — М.: ДМК Пресс, 2005. 512 с.

63. Автоматизация физических исследований и эксперемента: компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе LabView 7 / Бутырин П. А. и др. М.: ДМК Пресс, 2005. - 264 с.

64. ОСТ 11 0944 96. Микросхемы интегральные и приборы полупроводниковые. Методы расчёта, измерения и контроля теплового сопрпотивления.

65. Разевиг, В. Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap V / В. Д. Разевиг. М.: Солон, 1997. - 274 с.

66. Чернышёв, А. А. Основы надёжности полупроводниковых приборов и интегральных микросхем / А. А. Чернышёв. — М.: Радио и связь, 1988. 256 с.

67. Вопросы математической теории надёжности / Е. Ю. Барзилович и др. — М.: Радио и связь, 1983. 376 с.

68. Барлоу, Р. Математическая теория надёжности: Пер. с англ. / Р. Барлоу. Под ред. Б. В. Гнеденко. — М.: Сов. радио, 1969.

69. Беляев, Ю. К. Статистические методы в теории надёжности / Ю. К. Беляев. -М.: Знание, 1978.

70. ГОСТ 15467-70. Качество продукции. Термины и определения.

71. ГОСТ 27.002-83. Надёжность в технике. Термины и определения.

72. Дёмкин, Н. Б. Контактирование шероховатых поверхностей / Н. Б. Дёмкин. М.: Наука, 1970. - 227 с.

73. Гува, А. Я. Теплопроводящая паста для тепловых мостов / А. Я. Гува // Техника средств связи. — Сер. ТПО. 1986. Вып. 3. — С. 57 — 60.

74. А. с. 1624565 СССР, Кл. HOIL 23/36. Теплопроводящая паста / А. Я. Гува/ Открытия, изобретения. — 1991. — № 4.

75. Гува, А. Я. Металлическая паста для контактного теплообмена / А. Я. Гува // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТРТО. - 1992. - Вып. 2, С. 84^86.

76. Longini, R. L. Gated turn-on of four layer switch / R. L. Longini, J. Melngailis // IEEE Trans. Electron Devices. -1963. V. ED-13. - № 3. - P. 178-185.

77. Крюкова, H. H. Исследование физических процессов в тиристорах при включении и кратковременной перегрузке током большой амплитуды: Автореф:, дисс. канд. физ.-мат. наук. / Крюкова, Н. Н. JL: ЛФТИ, 1970. - 24 с.

78. Грехов, И. В. Физические процессы в мощных кремниевых приборах с р-п переходами: Автореф: дисс. . .д-ра. физ.-мат. наук. / Грехов И: В. Л.: ЛФТИ, 1972. -36 с.

79. Расчёт силовых полупроводниковых приборов / П. Г. Дерменжи, В. А. Кузьмин, Н: Н. Крюкова и др.; Под ред. В. А. Кузьмина. М: Энергия, 1980. -184 с.

80. Бардин, В. М. Аппаратура и методы контроля параметров силовых полупроводниковых приборов / В. М. Бардин, Л. Г. Моисеев, Ж. Г. Сурочан, О. Г. Чебовский -М.: Энергия, 1971. 184 с.

81. Беспалов, Н.Н. «АДИП»: диагностика силовых полупроводниковых приборов / Н.Н. Беспалов, А.В. Мускатиньев // Силовая электроника 2004. — № 1-С. 24-25.

82. Энергетическая электроника: Справочное пособие: Пер. с нем. / Под. Ред. В. А. Лабунцова. — М: Энергоатомиздат, 1987. — 464 с.

83. Аптер, Э. М. Мощные тиристорные выпрямители для электроприводов постоянного тока / Э. М. Аптер, Г. Г. Жемеров, И. И. Левитан, А. Г. Элькин. -М.: Энергия, 1975.-208 с.

84. Сенигов, П. Н. Анализ режимов работы делителей тока с вспомогательным вентилем / П. Н. Сенигов // Автоматизация энергосистем и энергоустановок промышленных предприятий, т. 224 — Челябинск:.Л11И, 1979,, с. 43 50.

85. Гольдштейн, М. Е. Параметры и допустимые нагрузки схем с „ -групповым соединением вентилей / М. Е. Гольдштейн // Электричество. — 1977. № 6. — С. 78 — 82!

86. Фридман, Г. Б. Разработка унифицированных преобразовательных секций с водяным охлаждением / Г. Б. Фридман, С. А. Саньков, В. А. Потапенко // Тезисы докладов совещания: Основы унификации вентильных преобразователей Таллин, 1977. - С. 14-16.

87. Гольдштейн, М. Е. К вопросу об отказе от делителей тока в многоамперных преобразователях / М. Е. Гольдштейн, П. Н. Сенигов, В. Г. Машьянов, Г. Б. Фридман, С. А. Саньков // Электромеханика. 1983. №5. — С. 92-96.

88. Григорьев, А. М. Основные направления исследования и повышения надёжности силовых полупроводниковых приборов. / А. М. Григорьев, Г. А. Синегуб, В. Л. Шпер — М.: Информэлектро. 1985. Сер. 05. Вып. 1. - С. 1-53.

89. Бурков, А. Т. Электронная техника и преобразователи: Учеб. Длявузов ж.-д. трансп. / А. Т. Бурков М.: Транспорт, 1999. — 464 с.

90. Низковольтовые сильноточные источники вторичного электропитания РЭА/В. / В. И. Орехов и др. — М.: Радио и связь, 1986. 104 с.

91. Ромаш, Э. М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. / Э. М. Ромаш. — М.: Радио и связь, 1981. — 224 с.

92. Справочник по преобразовательной технике. / И. М. Чиженко и др. К.: Техника, 1978. - 445 с.

93. Ильина Михаила Владимировича «Методы и технические средства определения параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов для группового соединения»

94. Внедрение методики подбора приборов позволило существенно повысить надежность силовых блоков преобразовательных устройств и снизить эксплуатационные расходы, связанные с профилактическими и ремонтными работами.

95. Заместитель директора ООО ПКП «Атомспецснаб»1. А. И. Столяров1. УТВЕРЖДАЮ»

96. Методы и технические средства определения параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов для группового соединения»

97. Способы определения тепловых иг электрических параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов, разработанные в диссертационной работе Ильина М. В. используются в лекционных курсах «Проектирование информационно-измерительных систем».

98. Под руководством Ильина М. В. студентами факультета электронной техники выполнено и успешно защищено 9 дипломных проектов по разработке испытательно-измерительной аппаратуры для силовых полупровод!шковых приборов.

99. Использование в учебном процессе результатов диссертационной работы Ильина М. Б. позволило повысить эффективность учебного процесса и качество под.'ото вк и студентов, выпускаемых по специальности «11ромышленная электроника».

100. Заместитель декана факультета электронной техники,к.ф-м.н.

101. Заведующий кафедрой автоматикифакультета электроннойк.т.н.йпппиг.к заверяю*

102. Начальник управления кадров |1.qu*1 плА 4- %1.s ^. . . . ^2.041. УТВЕРЖДАЮ

103. Технический директор НПП «Электронная техника — МГУ» кандидат технических наук1. А. В. МускатиньевррСДЛри» 'VSавгуста 2008 г.1. Ч ^cNl-i^-Co0 л?1. АКТо внедрении научно-технических результатов диссертационной работы

104. Ильина Михаила Владимировича «Методы и технические средства определения параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов для группового соединения»

105. Заместитель директора по научной работекандидат технических наук1. В. М. Бардии

Похожие работы

Электротехника
05.09.00