Мощные устройства импульсной энергетики на основе реверсивно включаемых динисторов (РВД)

• Автор: Коротков, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 275 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И КОММУТАЦИОННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ РВД
1.1. Физические основы работы РВД
1.2. Основные эксплуатационные характеристики РВД и способы их
оптимизации
1.3. Коммутационные возможности РВД
1.4. Выводы
ГЛАВА 2. ПРИНЦИПЫ РВД-СХЕМОТЕХНИКИ
2.1. Принципы построения схем запуска РВД
2.2. Принципы построения схем мощных РВД-переключателей .2
2.3. Принципы построения схем импульсных РВД-устройств
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. МОЩНЫЕ РВД-ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ
3.1. РВД-переключатели с питанием цепи управления от
силовой цепи
3.2. РВД-переключатели с автономным питанием цепи
управления
3.3. РВД-переключатели с эстафетным запуском динисторных
блоков
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. МОЩНЫЕ НИЗКОЧАСТОТНЫЕ РВД-УСТРОЙСТВА
4.1. РВД-устройства с микросекундной длительностью
фронта выходных импульсов
4.2. РВ Д-устройства с субмикросекундной длительностью
фронта выходных импульсов
4.3. РВ Д-устройства с наносекундной длительностью
фронта выходных импульсов
4.4. Выводы
ГЛАВА 5. МОЩНЫЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ РВД-УСТРОЙСТВА
5.1. Высокочастотный РВД-генератор униполярных импульсов
5.2. Высокочастотные РВД-инверторы
5.3. РВД-преобразователь постоянного напряжения
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
6.1. Основные результаты
6.2. Перспективы импульсных устройств на основе РВД
ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ
ВВЕДЕНИЕ.
Для развития многих областей современной импульсной энергетики необходимо создание сильноточных устройств, способных переключать мега и гигаваттные импульсные мощности за времена от долей микросекунды до сотен микросекунд. Причем в последние годы наряду с традиционными областями использования мощных электрических импульсов (лазерная, ускорительная и локационная техника, управляемый термоядерный синтез, электропривод крупных технических систем) начали быстро развиваться новые промышленные технологии - электроразрядная очистка индустриальных газовых выбросов и сточных вод, системы высокочастотного индукционного нагрева, различные импульсные магнитные технологии и т.д.
На стадии эксперимента многие задачи, связанные с быстрой коммутацией больших мощностей, могут решаться с помощью различного рода управляемых разрядников, игнитронов, тиратронов - традиционных и сравнительно недорогих переключателей. Однако при использовании импульсных технологий в промышленности переход к полупроводниковым приборам представляется неизбежным, поскольку только они обладают достаточно большим сроком службы, особенно при работе в частотных режимах. Известными достоинствами полупроводниковых переключателей являются также высокий КПД, бесшумность в эксплуатации, мгновенная готовность к работе и экологическая безопасность.
В этой связи проблема разработки и исследования мощных импульсных устройств на основе новых быстродействующих полупроводниковых приборов - реверсивно включаемых динисторов (РВД) является важной и актуальной.
Перспективы использования полупроводниковых приборов в мощных устройствах импульсной энергетики определяются максимальным уровнем
1.3. КОММУТАЦИОННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ РВД.
В настоящее время АО «Электровыпрямитель» г. Саранск производит несколько модификаций реверсивно включаемых динисторов, отличающихся уровнем потерь энергии, максимально допустимым блокируемым напряжением и временем выключения.
Выпускаемые динисторы имеют плотные анодную и катодную шунтировки (диаметр шунтов ~ 250 мкм, расстояние между центрами соответственно ~ 600 и 1000 мкм), позволяющие обеспечить однородное переключение и высокую (не менее 1000 В/мкс) допустимую скорость нарастания блокируемого напряжения. Время выключения РВД регулируется путем облучения электронами.
Основным конструктивным различием выпускаемых РВД является разная ширина базовых областей. По этому параметру можно выделить 4 типа динисторов: РВД-В*, РВД-В, РВД-Н и РВД- Н* (см. таблицу на рис. 1.3.1).
Более тонкие РВД-Н и РВД-Н* имеют меньшие потери энергии Е, время выключения Ц и максимально допустимое блокируемое напряжение ит. Они предназначены для коммутации мощных импульсов тока с очень большой скоростью нарастания и способны работать на высокой частоте.
Основным назначением высоковольтных толстобазовых РВД-В* и РВД-В является коммутация очень больших мощностей в импульсных цепях с более длинным фронтом силового тока, что обусловлено существенно большими амплитудой ик и длительностью 1К коммутационных пиков напряжения, определяемых значительной шириной базовых областей, необходимой для обеспечения ВЫСОКОГО ит.
Так как ширина базовых областей в РВД-В* больше, чем в РВД-В, то они способны блокировать более высокое напряжение и имеют более высокие коммутационные потери энергии.