4. Разработка соединения силовых полупроводниковых приборов

В рамках данного курсового проекта выбор СПП производится по трем критериям:

1) по функциональному назначению преобразователя (диод или тиристор);

2) по предельному току ( );

3) по максимальному импульсному обратному напряжению ( ).

Выбираем диод типа Д253-1600 и охладитель О153-150.

Параметры диода:

• максимальное обратное напряжение

• повторяющийся импульсный обратный ток

• пороговое напряжение

• дифференциальное сопротивление

• максимальная допустимая температура полупроводниковой структуры

• тепловое сопротивление «структура-корпус»

• тепловое сопротивление «корпус-охладитель»

• тепловое сопротивление «охладитель-окружающая среда» при естественном охлаждении

• переходное тепловое сопротивление «структура-окружающая среда», за время перегрузки

• переходное тепловое сопротивление «структура-окружающая среда», за период

• переходное тепловое сопротивление «структура-окружающая среда»,за время эквивалентного импульса

• переходное тепловое сопротивление «структура-окружающая среда», за время

• заряд восстановления

При расчете числа параллельных СПП рассматриваются три режима работы преобразователя:

1. режим длительной нагрузки

2. режим рабочей перегрузки

3. режим аварийной перегрузки

Расчет предельного тока по формуле нагрузочной способности производится по формуле:

(21)

где - установившееся тепловое сопротивление «структура – охлаждающая среда»;

- температура окружающей среды,

- коэффициент формы тока .

(22)

(23)

Число параллельных СПП в плече для режима длительной нагрузки определяется из соотношения:

(24)

где - коэффициент нагрузки.

(25)

где - коэффициент, учитывающий снижение предельного тока из-за повышения температуры охлаждающей среды,

- коэффициент перегрузки;

- коэффициент неравномерности распределения тока,

Таким образом:

Число параллельных СПП в плече для режимов рабочей и аварийной перегрузок.

Период питающего напряжения:

(26)

Коэффициент скважности импульсов определяется по формуле:

(27)

где время протекания импульса тока за один период,

Начальное значение кратности нагрузки предшествующей перегрузке:

Средний ток одного СПП при кратности нагрузки х:

(28)

Мощность потерь:

(29)

Температуры структуры перед перегрузкой:

(30)

Предельный ток СПП для рабочей перегрузки:

(31)

Таким образом, число параллельных СПП для режима рабочей перегрузки:

Предельный ток СПП для аварийной перегрузки:

(32)

Таким образом, число параллельных СПП в плече для режима аварийной перегрузки:

Так принимаем

Истинный средний ток одного СПП перед перегрузкой:

₍₃₃₎

Истинная кратность нагрузки одного СПП перед перегрузкой:

(34)

Если , то .

В нашем случае:

,

Число последовательных СПП в плече определяется из соотношения:

(35)

где - коэффициент неравномерности распределения обратного напряжения,

- кратность перенапряжений,

- неповторяющееся импульсное напряжение.

(36)

Таким образом, число последовательных СПП в плече принимаем

Сопротивление шунтирующих резисторов, определяется по формуле:

(37)

Мощность шунтирующих резисторов определяется по формуле:

(38)

где эффективное значение напряжения на резисторе.

(39)

Емкость конденсатора:

(40)