Групповое соединение полупроводниковых вентилей
§ 2.1 Неравномерность распределения нагрузки при групповом соединении вентилей
В мощных преобразовательных установках применяются следующие соединения вентилей следующих типов:
1) Последовательное соединение – используется для увеличения допустимых значений напряжения, когда отдельно взятый вентиль рассчитан на меньшее напряжение, чем имеется на входе преобразователя;
2) Параллельное соединение – используется для увеличения допустимого тока – когда отдельно взятый вентиль рассчитан на меньший прямой ток, а на нагрузку нужно подавать, значительно больший выпрямленный ток.
Также групповое соединение вентилей применяется для повышения надежности преобразователя – в нем выход из строя одного вентиля не должен нарушать работу всего преобразователя
Из-за технологического разброса ВАХ вентилей возможна перегрузка отдельных вентилей:
При параллельном соединении – перегрузка по току (см. рис. 2.1)
Рисунок 2.1 – схема параллельного соединения (а) и неравномерность распределения прямого тока
Пусть имеется два вентиля VD1 и VD2 соединенные параллельно. К диодам приложено прямое напряжение UF, при этом диод VD1 имеет более крутую прямую ветвь ВАХ ( при изготовлении на заводе у него получилось меньшее динамическое сопротивление rт ), при этом через него протекает прямой ток I1, который больше тока I2 второго вентиля VD2, имеющую более пологую прямую ветвь ВАХ (потому что у него сопротивление rт больше). В результате первый вентиль перегружается током I1 и может выйти из строя.
Поэтому при параллельном включении вентилей их выбирают с определенным запасом по току (обычно коэффициент запаса составляет от 1,!5 до 1,25).
При последовательном соединении – возможна перегрузка по напряжению (см. рис. 2.2)
Рисунок 2.2 – схема последовательного соединения (а) и неравномерность распределения обратного напряжения
Два вентиля VD1 и VD2 соединены последовательно и у них разные обратные ветви ВАХ. К вентилям приложено обратное напряжение, при этом через вентили протекает очень небольшой общий обратный ток утечки ir. Диод VD1 имеет более пологую обратную ветвь ВАХ. Поэтому к нему приложена большая доля обратного напряжения Ur, равная Ur1 (см. рис. 2.2 б) это может вызвать пробой в структуре вентиля.
Наличие разброса ВАХ вентилей приводит к тому, что ухудшается работа вентилей при групповом соединении.
Условия работы еще более ухудшаются при групповом соединении тиристоров. В динамических режимах приложения прямого напряжения из-за разброса времени восстановления запирающей способности к тиристору с меньшим временем восстановления будет прикладываться полное напряжение всей цепи, и тиристор может самопроизвольно включиться, что приводит к короткому замыканию в цепи.
При параллельном соединении тиристор, имеющий меньшее время включения будет воспринимать весь ток цепи и может выйти из строя из-за теплового пробоя.
Поэтому при групповом соединении вентилей должны приниматься специальные меры для равномерного распределения тока при параллельном соединении и напряжения при последовательном соединении.