4. Разработка соединения силовых полупроводниковых приборов
В качестве СПП для построения силовой схемы управляемого выпрямителя используются тиристоры. Выбор типа тиристора производится по двум параметрам:
по предельному току –
;
по максимальному импульсному обратному
напряжению –
.
Охладитель выбирается типовой для данного типа СПП т.е. тот, который рекомендуется в справочниках.
Был выбран тиристор типа Т253-1250 и охладитель О153-150 со следующими параметрами:
максимальное обратное повторяющееся
напряжение
,
В 4000
повторяющийся импульсный обратный
ток
,
А 0,2
пороговое напряжение
,
В 1,3
дифференциальное сопротивление
,
мОм 0,365
максимально допустимая температура
перехода
,
С 120
тепловое сопротивление «структура-корпус»
,
С/Вт 0,018
тепловое сопротивление «корпус-охладитель»
,
С/Вт 0,005
тепловое сопротивление «охладитель-охл.
среда»
,
С/Вт 0,11
переходное тепловое сопротивление
«структура-охл. среда»
за время перегрузки
с, С/Вт
0,03
переходное тепловое сопротивление
«структура-охл. среда»
за период питающего напряжения
мс, С/Вт
0,005
переходное тепловое сопротивление
«структура-охл. среда»
за время эквивалентного импульса
мс, С/Вт
0,002
переходное тепловое сопротивление
«структура-охл. среда»
за время перегрузки
мс, С/Вт
0,0055
заряд восстановления
,
мкКл 1200
При расчете числа параллельных СПП рассматриваются три режима работы преобразователя:
режим длительной нагрузки (
);
режим рабочей перегрузки (
);
режим аварийной перегрузки (
).
4.1. Режим длительной нагрузки
Число параллельных СПП в плече определяется по формуле:
,
где
–
коэффициент нагрузки.
,
где
–
коэффициент, учитывающий снижение
предельного тока из-за повышения
окружающей среды;
– коэффициент перегрузки;
–
коэффициент неравномерности распределения
тока.
,
где
–
предельный ток СПП.
Для режима длительной нагрузки
.
,
где
–
коэффициент формы тока;
–
температура окружающей среды, С;
–
тепловое сопротивление «структура-охл.
среда», С/Вт.
;
.
(С/Вт);
;
(А);
;
;
.
4.2. Режим рабочей перегрузки
Ток перегрузки определяется по выражению:
,
где
–
температура структуры перед перегрузкой,
С;
–
коэффициент скважности импульсов;
–
мощность потерь, Вт.
;
;
,
где
–
средний ток одного СПП при кратности
нагрузки Х, А.
.
(Вт);
(С);
(А);
;
.
Число параллельных СПП в плече для режима рабочей перегрузки:
.
4.3. Режим аварийной перегрузки
Ток перегрузки определяется по выражению:
.
(А);
;
;
Число параллельных СПП в плече для режима рабочей перегрузки:
.
Окончательно принимаем число параллельных СПП в плече равным 4.
4.4. Число последовательных СПП в плече
,
где
–
коэффициент неравномерности распределения
обратного напряжения;
–
кратность перенапряжения;
–
неповторяющееся импульсное напряжение,
В.
.
(В);
.
Округляя полученное значение, принимаем число последовательных СПП равным 2.
4.5. Расчет сопротивления шунтов и емкости конденсаторов для группового соединения полупроводниковых приборов
Сопротивления шунтирующих резисторов:
.
(кОм).
Мощность шунтирующих резисторов:
,
где
–
эффективное значение напряжения на
резисторе, В.
.
(В);
(Вт).
Емкость конденсатора:
.
(нФ).
Рис. 5 Схема группового соединения тиристоров.