Введение к работе
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 токоведуших частей .(ЭМАТВЧ) преобразователей нагрузки параллельных тиристоров (тога, напряжения, мощности потерь и температуры полупроводниковых структур) могут различаться. Воздействие ряда факторов на загрузку тиристоров хорошо изучено: Между 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 неинтенсивным охлаждением (воздушным и односторонні»! 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 "Уралэлектротяжм'ащ", НПО "Электротехника", ВНИИПреобразователь..
.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:
-
Провести комплексные натурные исследования для уточнения, . расширения и обобщения информации об особенностях развития переходных процессов в параллельных тиристорах.
-
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. .
-
Разработать математические модели группы параллельных тиристоров, позволяющие учитывать влияние переходных процессов распространения включенного. состояния и выключение на распределение нагрузки между тиристорами.
-
Провести на моделях имитационные исследования и определить услоеия снижения этого влияния.
Идея работы заключается в выявлении и моделировании разной
интенсивности развития и взаимного елияния 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 методы измерения параметров процесса распространения включенного состояния тиристоров.
Научная новизна.
- Разработана функциональная математическая модель.одиночно
го тиристора на этапе выключения, которая обеспечивает с доста-.
точр.ой для инженерных-расчетов точностью Еоспроизведение кривой
обратного восстанавливающегося на нем напряжения на всем интерва
ле нарастания. Параметры модели могут быть определены из каталож
ных характеристик тиристоров при заданном ре-киме рзиоты.
- Разработаны математические модели группы параллельных
тиристоров на этапах переходных, процессов распространения вклю
ченного состояния и выключения, которые позволяют на стадии про
ектирования преобразователей исследовать 'влияние этих процессов
на распределение нагрузки между тиристорами.
- Разработаны способы выявления и снижения влияния процесса
распространения включенного состояния 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.
4'
-
Способы определения параметров процесса распространения включенного состояния в тиристорах и снижения влияния их разброса на загрузку паралельних еєтвєй.
-
Фуіікционзльная модель тиристора при выключении.
-
Математические модели группы параллельных тиристоров на 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, по
зволяющие 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 е параллельных тиристорах на распределение" нагрузки1 между ними.
Предложены, косвенные способы определения критической плотности 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" при формулировании требований к конструкции токоведущих частей и определении параметров защитных RC-цепэй в преобразователях без :.делите.пей тока серии В-'ГПП для систем возбуждения турбо- и гидрогенераторов;
в АО "Уралэлектротяжмаш" при 'определении параметров токо-Еедущих 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 серии выпрямителей типа ТПВ-8000/24 с водяным охлаждением без дэ.тлтелей тока.
Апробация работы. Основные положения" диссертационной работы докладазались и обсуждались:
- нз VIII Всесоюзной конференции "Силовая полупроводниковая
техника и ее применение в народном хозяйстве" лг.Мизсс,- 1989 г.);
.. 5 ' . '
на V Всесоюзной научно-технической конференщш "Проблемы преобразовательной техники" (т.Киев, I99.I г)^
на 7 Всероссийской конференции "Пути улучшения энергетических и массо-габаритных показателей полупроводниковых преобразователей электрической энергии" (г.Челябинск, 1993 г.).
' - Публикации. По теме диссертаций опубликовано 9 печатных работ, полнено 4 авторских свидетельств и патентов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех .глав, заключения, списка использованных источников и приложений; содеркит 201 стр. основного текста, включая список сокращений и обозначение, 50 рис. на 41 стр., 5 таблиц, список литературы из 109 названий, а также приложения не 50 стр.
