116 / 203
Количество параллельно включенных диодов можно ориентировочно определить исходя из
соотношения:
n
пар
=
k
нер
k
п
I
dmax
/
I
ном
(10.29)
Рис. 10.19. Параллельное включение силовых полупроводниковых приборов.
а – схема соединения,
б – вольтамперные характеристики вентилей.
где
k
нер
– коэффициент неравномерности распределения токов по параллельно включенным
приборам (для большинства диодов
промышленного применения k
нер
= 1,2...1,3);
k
п
–
коэффициент возможных перегрузок по току (
k
п
= 1,2);
I
dmax
– максимальный выпрямленный
ток, А;
I
ном
– номинальный ток диода, А. При конструировании полупроводникового
преобразователя задачу деления тока решают в каждом конкретном случае на основе
технико-экономического обоснования. В частности, в локомотивных выпрямительных
установках эта задача решена за счет более чем двукратного запаса по мощности.
Длительный период монопольное положение среди силовых полупроводниковых приборов,
используемых в статических
преобразователях энергии, занимали силовой биполярный
транзистор и обычный тиристор. Применение этих приборов позволило сделать
качественный скачок в развитии силовой электроники. Однако присущие им недостатки в
дальнейшем стали сдерживающими факторами в этой области. Принципиальными
недостатками биполярного транзистора являются значительная мощность, потребляемая на
управление, и большое напряжение насыщения. Недостатки тиристора – неполная
управляемость и сравнительно низкое быстродействие (f
s
≤ 1 кГц). Это
проявляется в
необходимости принудительной коммутации тиристора при его выключении. В результате
затрудняется практическая реализация схем выпрямительно-инверторных преобразователей.
Новые перспективы в принципиальном совершенствовании параметров транзисторов в части
существенного снижения мощности управления и повышения быстродействия открыло
создание силового МОП-транзистора. В настоящее время МОП-транзисторы используются
на рабочие напряжения, не превышающие 400 В. Из-за относительно высоких значений
сопротивления мощные МОП-транзисторы уступают биполярным в
отношении потерь
мощности в проводящем состоянии. Компромиссным техническим решением, позволившим
реализовать положительные качества как биполярных, так и МОП-транзисторов, стало
создание IGBT-транзисторов (биполярный транзистор с полевым управлением). Эти
транзисторы обладают хорошими частотными свойствами (f
s
> 20 кГц), крайне низкими
значениями мощности управления и падения напряжения (2,5... 3,5 В) в проводящем
состоянии при рабочих напряжениях до 1700 В и токе 1200 А.
Благодаря этим качествам
область использования IGBT-транзисторов постоянно расширяется и начинает занимать
доминирующее положение в устройствах преобразовательной техники средней и большой
мощности. На основе IGBT-транзисторов в настоящее время разрабатывается большинство
силовых электронных устройств. Практически все крупнейшие фирмы мира, производящие
электронную продукцию, развивают новые технологии IGBT-транзисторов. Появилась
возможность
создания
унифицированной
схемы
выпрямительно-инверторного
преобразователя энергии VT1– VT6. С использованием
модулей IGBT-транзисторов
разработан статический преобразователь энергии для привода переменного тока скоростного
электропоезда «Сокол» (рис. 10.20).
117 / 203
Рис. 10.20. Статический преобразователь энергии электропоезда «Сокол»
Для увеличения допустимого диапазона рабочих мощностей статического преобразователя
энергии IGBT-транзисторы могут работать параллельно. При этом для обеспечения
оптимального распределения токов должно быть выполнено следующее условие:
параллельно включенные IGBT -транзисторы должны быть расположены рядом друг с
другом для обеспечения одинаковых условий работы. По этой причине они выполняются в
виде модулей из двух, четырех или шести транзисторов с отсекающими диодами на общей
подложке.
Рис. 10.21. Выпрямительная установка УВКТ-5 тепловоза.
Все силовые электрические соединения должны быть выполнены симметрично и с
минимальной индуктивностью соединений. Соединения между схемой управления и
параллельно включенными IGBT-транзисторами также
должны быть симметричны и
обладать минимальной индуктивностью. Значения порогового напряжения затвора и
напряжения насыщения открытого транзистора должны быть близкими.
Do'stlaringiz bilan baham: