4.3. Расчет группового соединения вентилей

В преобразователях большой мощности приходится использовать групповое соединение силовых полупроводниковых приборов с целью обеспечения нагрузочных режимов и необходимой надежности. Различие вольт-амперных характеристик приборов, соединенных в группу, приводит к тому, что определенные из них будут перегружаться по току (при параллельном соединении) или по напряжению (при последовательном соединении). Для предупреждения выхода вентилей из строя необходимо правильно рассчитать их число в плече и применять специальные устройства для равномерного распределения напряжения или тока.

Порядок расчета числа параллельно соединяемых вентилей предусматривает определение его по трем режимам:

1. номинальной нагрузки;

2. технологической перегрузки;

короткого замыкания.

Коэффициент, учитывающий возможное неравномерное распределение тока между параллельными вентилями

, (4.10)

.

Число параллельных ветвей по режиму номинальной нагрузки

, (4.11)

.

Число параллельных ветвей по режиму технологической перегрузки

, (4.12)

где I_в.пер – максимальное значение тока вентильного плеча при перегрузке,

, (4.13)

где k_п=I_в.пер/I_d.ном=3 по заданию,

,

.

Число параллельных ветвей по режиму короткого замыкания

, (4.14)

.

Получаем а₃=0,93а₂=1,14а₁=1,68а=2. Таким образом, при двух параллельных ветвях обеспечивается работа преобразователя во всех режимах.

Для равномерного деления тока в параллельных ветвях используем одновитковые индуктивные делители. Индуктивный делитель (ИД) представляет собой тороидальный магнитопровод, сквозь окно которого пропущены токоведущие шины.

Число последовательно соединяемых вентилей в плече схемы также определяется по трем режимам:

1. расчетному;

2. по повторяющимся перенапряжениям;

по неповторяющимся перенапряжениям.

Рабочее обратное напряжение вентиля

, (4.15)

.

Неповторяющееся обратное напряжение вентиля

, (4.16)

.

Коэффициент, учитывающий возможное неравномерное распределение напряжения

, (4.17)

где s – число последовательных вентилей, предварительно примем s=1,

.

Регулярно повторяющиеся перенапряжения на плече и неповторяющееся аварийное перенапряжение определяются исходными данными: U_в.пов/U_в.макс=1,5 и U_{в.непов}/U_d0=2,5. Откуда U_в.пов=1,5670,2=1005 В и U_{в.непов}=2,5320=800 В.

Число последовательных вентилей в расчетном режиме

, (4.18)

.

Число последовательных вентилей по повторяющимся перенапряжениям

, (4.19)

.

Число последовательных вентилей по неповторяющимся перенапряжениям

, (4.20)

где n – число последовательных плеч в схеме, включенных на выпрямленное напряжение, в заданной схеме n=1,

.

Находим s₃=0,606s₁=0,762s₂=0,914s=1. Следовательно, при s=1 обеспечивается работа преобразователя во всех режимах.

Так как в каждой ветви включен лишь один вентиль, то не требуется средств обеспечения равномерного распределения напряжения на вентилях.

Принимаем схему плеча, содержащую два параллельно соединенных тиристора и два одновитковых индуктивных делителей тока.

Общее число потребных вентилей

, (4.21)

где р – число плеч, в заданной схеме р=6,

.