Теплоотвод

Современные полупроводниковые приборы в открытом состоянии обладают небольшим сопротивлением. Однако, при большом прямом токе в них могут выделяться значительные тепловые потери, способные вызвать разруше­ние прибора. Поэтому силовые полупроводниковые приборы оснащаются устройствами охлаждения, способствующими отводу тепла от полупроводникового прибора и передаче его в атмосферу.

Обычно мощность преобразователей с естественным ох­лаждением не превышает 10 кВт. На большие мощности ис­пользуют охладители с принудительным воздушным или жидкостным охлаждением. В первом случае отвод тепла в окружающую среду осуществляется с помощью радиатора и проходящего вдоль его теплоотводящих ребер потока воздуха, создаваемого вентилятором. При жидкостном охлаждении в радиатор по специальным каналам пропускают теплоотводящую жидкость (вода, трансформаторное масло, диэлектриче­ская синтетическая жидкость).

Защита цепи управляющего электрода.

Цепи управляю­щих электродов защищают как от перенапряжений, так и аварийных токов. Малая мощность этих цепей позволяет применять простые защитные средства, такие, как стабили­троны, ограничивающие напряжение на управляющем элек­троде, и токоограничивающие резисторы.

Одной из проблем, относящейся к тиристорным преобра­зователям, является ложное срабатывание тиристоров. В цепи управляющего электрода могут быть индуцированы импульсы от коммутации соседних тиристоров или сетевых помех, яв­ляющихся причиной перехода тиристора в открытое состоя­ние и неправильной работы схемы. Для устранения влияния помех между выводами управляющего электрода и катодом параллельно включают конденсатор и резистор, шунтирую­щие помехи. Кроме того, применяют скручивание и экрани­рование проводов и др.

Схемная защита

Рассмотренные виды аварийной защиты срабатывают не во всех возможных случаях неисправной работы полупроводникового прибора. Для организации защиты цепей тиристорного преобразователя могут быть также ис­пользованы различные схемные решения. Одним из них яв­ляется блокировка управляющих импульсов. Обнаружив с помощью датчика превышение допустимого тока, схема пре­кращает подачу импульсов на тиристор. Могут быть также использованы и другие виды защиты, например электронный ключ, представляющий собой дополнительный тиристор, шунтирующий основной при аварийном токе до тех пор, по­ка не сработает автоматический выключатель.

Схема тиристорного блока с устройствами защиты пока­зана на рис. 25.

Силовые ключи с интегрированной системой защиты. Одной из основных тенденций развития современных сило­вых ключей является объединение в едином корпусе прибора функций переключателя, его управления и защиты. Данные приборы, получившие название «разумные» (Smart) или ин­теллектуальные (Intelligent), позволяют избавиться от гро­моздких и неэкономичных дополнительных цепей защиты.

Рис. 25. Схема тиристорного блока с устройствами защиты

Среди уже достаточно широкого перечня этих приборов можно выделить следующие основные группы:

1. Силовые полупроводниковые ключи с одной или несколькими встроенными системами защиты. Для управления этими приборами требуется применение внешнего драйвера. Эти ключи, называемые также самозащищенными, обеспечивают защиту от перенапряжений, токовых перегрузок и перегрева.

2. Силовые ключи с интегрированными функциями защиты и управления. Данные приборы получили название силовых интегральных схем (Power Integrated Circuits) и, как правило, разрабатываются для конкретной области применения, например, для систем управления электродвигателями.

3. Силовые интеллектуальные модули ΙΡΜ (Intelligent Power Modules). Они строятся на базе IGBT — ключей для применения в преобразователях мощностью десятки и сотни киловатт.