Разработка методики подбора силовых полупроводниковых приборов по комплексу параметров для формирования групповых последовательных цепей устройств силовой электроники

• Автор: Капитонов, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 203 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1 Проектирование и изготовление устройств силовой электроники на основе схем группового последовательного соединения силовых полупроводниковых приборов
1.0 Ведение
1.1 Способы защиты силовых полупроводниковых приборов от различных видов перенапряжений при их последовательном групповом соединении
1.1.1 Способы ограничения коммутационных перенапряжений на силовых полупроводниковых приборах
1.1.2 Групповое последовательное соединение силовых полупроводниковых приборов и способы обеспечения равномерного распределения запираемого напряжения по последовательно соединённым приборам
1.2 Методы измерения и аппаратура для определения значений параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов
1.2.1 Критерии годности силовых полупроводниковых приборов
1.2.2 Подходы к построению испытательной аппаратуры, определённые в ГОСТ
1.2.2.1 Состояние высокой проводимости
1.2.2.2 Состояние низкой проводимости
1.2.2.3 Тепловые параметры
1.2.3 Оборудование ведущих предприятий в области диагностики силовых полупроводниковых приборов
1.3 Выводы и постановка задачи
Глава 2 Разработка и исследование электротепловых моделей силовых полупроводниковых приборов различных конструкций и моделей их групповых соединений

2.0 Введение
2.1 Разработка и исследование электротепловой модели силового
полупроводникового прибора
2.1.1 Обобщённая структура электротепловой модели силового полупроводникового прибора
2.1.2 Реализация электрической части модели силового
полупроводникового прибора в состоянии высокой проводимости 4
2.1.3 Реализация электрической части модели силового
полупроводникового прибора в состоянии низкой проводимости
2.1.4 Визуализация электрической части модели силового полупроводникового прибора в среде Multi sim
2.1.5 Реализация тепловой части модели силового полупроводникового прибора
2.1.6 Визуализация тепловой части модели силового
полупроводникового прибора в среде Multisim
2.1.7 Исследование процессов, протекающих в силовых
полупроводниковых приборах в состоянии высокой проводимости
2.1.8 Исследование процессов, протекающих в силовых
полупроводниковых приборах в состоянии низкой проводимости
2.1.9 Исследование процессов, протекающих в силовых
полупроводниковых приборах при их выключении
2.2 Разработка и исследование электротепловых моделей группового
последовательного соединения СИП
2.2.1 Исследование процессов, протекающих в последовательной цепи силовых полупроводниковых приборов с одинаковыми значениями температуры их полупроводниковой структуры
2.2.2 Исследование процессов, протекающих в последовательной цепи силовых полупроводниковых приборов при вариации значений температуры ПС отдельных приборов группы
2.2.3 Исследование ограничения перенапряжений при выключении

силовых полупроводниковых приборов и в состоянии низкой
проводимости с помощью защитных снабберных цепей
2.3 Выводы
Г лава 3 Разработка методик и аппаратно-программного
информационно-измерительного комплекса для определения значений параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов в состоянии высокой проводимости
3.0 Введение
3.1 Общие подходы к определению значений параметров силовых полупроводниковых приборов в состоянии высокой проводимости
3.1.1 Определение значений электрических параметров
3.1.2 Определение значений основных тепловых параметров и
характеристик силовых полупроводниковых приборов
3.1.2.1 Определение значения температуры
полупроводниковой структуры
3.1.2.2 Определение значения температуры корпуса силового полупроводникового прибора
3.1.2.3 Определение значения средней мощности потерь
3.1.3 Определение значения предельного тока силовых полупроводниковых приборов в состоянии высокой проводимости
3.1.4 Определение значений неповторяющегося ударного тока
3.2 Методика определения значений параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов в состоянии высокой проводимости
3.2.1 Выбор способа нагрева силовых полупроводниковых приборов..
3.2.2 Измерение и определение информативных параметров
3.2.3 Основные этапы испытания силовых полупроводниковых приборов
3.3 Разработка аппаратно-программного информационноизмерительного комплекса для диагностики силовых

энергетические затраты на процесс градуировки и испытания СПП. Данные обстоятельства определяют низкую производительность метода, поэтому этот метод практически не применим для определения Яф при подборе СПП для группового соединения.
Сокращение времени определения Яф достигается путём допущения того предположения, что зависимости ир(т){1}) одинаковы для партии однотипных приборов. Для этого осуществляется градуировка нескольких приборов, по которым определяется усреднённая характеристика, которая и применяется при определении Яф для всех приборов. Однако из-за технологических отклонений в процессе производства СПП реальные зависимости 2}) каждого прибора отличаются друг от друга, поэтому по данному методу, с учётом введённого допущения, Яф определяется с существенной погрешностью.
Второй способ в [6] исключает непосредственное определение Ту Для этого первый способ дополняется ещё одним режимом нагрева, при котором через ИП протекает ток, вдвое меньший, чем в первом режиме нагрева, но при этом осуществляется дополнительный нагрев ИП в термостате. Нагрев продолжается до тех пор, пока напряжение на ИП не будет равно напряжению в установившемся тепловом режиме при нагреве на первой стадии. На основе данных о полученных величинах протекающего тока и напряжения на ИП в двух режимах нагрева определяется величина Яф.
Недостатками данного способа также являются большие временные и энергетические затраты и использование дополнительного внешнего нагревательного устройства. Дополнительно увеличение времени испытания происходит за счёт введения второй стадии испытания. При этом испытание прибора происходит совместно с его охладителем, что определяет большое значение тепловой постоянной времени всей системы, и, следовательно, для прогрева всей системы, изменение температуры в термостате необходимо осуществлять с очень малой скоростью.
Структуры, реализующие методы определения Яф [6], представлены на рисунке 1.10.