2.3. Групповое соединение силовых полупроводниковых приборов

Если необходимо соединить силовые полупроводниковые приборы последовательно и параллельно для получения большого тока нагрузки и большой величины обратного напряжения, то может быть применено два способа: последовательное соединение параллельных цепочек и параллельное соединение последовательных цепочек (рис 2.6).

При последовательном соединении параллельных цепочек можно устанавливать только один R_ш на всю параллельную цепочку, но для обеспечения равномерного распределения тока между параллельно включёнными полупроводниковыми приборами придётся устанавливать ИДТ на каждую цепочку.

Р ис. 2.6. Групповое соединение силовых полупроводниковых диодов:

а - последовательное соединение параллельных цепочек, б - параллельное соединение последовательных цепочек

При параллельном соединении последовательных цепочек можно устанавливать только один ИДТ на всю схему, но для обеспечения равномерного распределения обратного напряжения между последовательно включёнными полупроводниковыми приборами придётся устанавливать R_ш на каждый диод или тиристор.

Ч тобы в схеме параллельного соединения последовательных цепочек можно было применить один R_ш для нескольких полупроводниковых приборов, можно соединить последовательные цепочки параллельно через резисторы связи R_с, величина которых выбирается 0,5…0,7 Ом (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Работа резисторов Rc для параллельного соединения последовательных цепочек:

а – при протекании прямого тока, б – при приложении обратного напряжения

При протекании прямого тока сопротивление резистора связи большое по сравнению с прямым дифференциальным сопротивлением полупроводникового прибора (R_c>>R_д), и прямые токи равномерно распределяются между параллельными цепочками. При приложении обратного напряжения и протекании обратных токов сопротивление резистора связи весьма малое по сравнению с обратными сопротивлениями (R_c<<R_обр.min), и обратное напряжение на всех параллельно соединённых через R_c полупроводниковых приборах выравнивается. Следует учесть, что величина сопротивления резистора R_ш в схеме с резисторами связи должна быть уменьшена во столько раз, сколько последовательных цепочек включено параллельно, т.е. , где а – число параллельно включенных цепочек.

2.4. Схема вентильного плеча выпрямителя пвэ-3

В ыпрямитель ПВЭ-3 предназначен для работы с тяговым трансформатором ТМРУ-16000/10Ж. Рассмотрим схему вентильного плеча выпрямителя ПВЭ-3 (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Схема вентильного плеча выпрямителя ПВЭ-3:

VD1 – VD90 ВЛ200-8, Rш – резистор ПЭВ-50 5,1 к, Rc – резистор 0,5…0,7 Ом,

HL – лампа коммутаторная КМ-3

Вентильное плечо содержит 90 лавинных диодов ВЛ200-8: 5 параллельно и 18 последовательно. Параллельно диодам через коммутаторные лампы HL подключены резисторы R_ш, между цепочками включены резисторы связи R_c. С помощью ламп HL можно контролировать исправное состояние диодов. Рассмотрим фрагмент схемы для пояснения работы лампы HL (рис. 2.9).

Р ис. 2.9. Работа сигнализации о пробое диода: а - диоды исправны, б – один диод пробит

Резисторы R_ш и обратные сопротивления диодов VD1 и VD2 образуют сбалансированный мост. При протекании токов I_ш и I_обр мост сбалансирован, и лампа HL не светится. Если произойдёт пробой одного диода, то баланс моста нарушится и лампа окажется подключённой параллельно R_ш. Рабочий ток лампы КМ-3 составляет 120 мА, а ток через резисторы R_ш около 80 мА, поэтому ток пойдёт через нить лампы и вызовет её свечение. Свечение лампы контролируется фотоэлементом, включённым в схему индикации о пробое диода.

Также в схеме ПВЭ-3 предусмотрены реле контроля скорости и температуры охлаждающего воздуха.

Контрольные вопросы

1. Для чего применяется параллельное соединение силовых диодов и тиристоров?

2. Почему ток между параллельно включёнными диодами делится неравномерно? Поясните на примере графика вольтамперных характеристик.

3. Что такое ИДТ? Чем определяется его эффективность?

4. Когда применяется замкнутая кольцевая схема соединения ИДТ? Нарисуйте схему включения ИДТ для трёх, четырёх и пяти диодов.

5. Когда применяется схема включения ИДТ с задающим вентилем? Нарисуйте схему включения ИДТ для шести диодов.

6. Для чего применяется последовательное соединение силовых диодов и тиристоров?

7. Почему обратное напряжение между последовательно включёнными диодами делится неравномерно? Поясните на примере графика вольтамперных характеристик.

8. Что такое R_ш? Как рассчитывается величина R_ш?

9. Для чего применяется одновременно параллельное и последовательное соединение диодов?

10. Нарисуйте схемы последовательного соединения параллельных цепочек и параллельного соединения последовательных цепочек. Поясните их достоинства и недостатки.

11. Для чего в схеме параллельного соединения последовательных цепочек применяются резисторы связи R_c?

12. Нарисуйте схему вентильного плеча ПВЭ-3. Поясните назначение элементов схемы.

13. Как работает схема сигнализации о пробое диода в вентильном плече ПВЭ-3?