Стабилизированные формирователи высоковольтных импульсов для аппаратуры измерения параметров силовых полупроводниковых приборов

• Автор: Мускатиньев, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 221 с. : ил.

Глава 1. Формирователи (генераторы) испытательного напряжения в
аппаратуре для измерения параметров СПП в состоянии низкой проводимости
1.1 Особенности измерения параметров СПП в состоянии низкой
проводимости
1.2 Обзор технических решений и классификация формирователей испытательных высоковольтных импульсов напряжения
1.3 Особенности генераторов с параметрической стабилизацией пологой вершины импульса
1.4 Моделирование динамических процессов и оценка погрешности измерения токов утечки при использовании генераторов с параметрической стабилизацией пологой вершины импульса
1.5 Основные результаты и выводы
Глава 2. Стабилизированный формирователь с замкнутой структурой
2.1 Построение структурной схемы формирователя
2.2 Передаточные функции звеньев замкнутой системы
2.2.1 Усилитель сигнала рассогласования
2.2.2 Регулирующий элемент
2.2.3 Высоковольтный трансформатор
2.3 Оценка устойчивости замкнутой системы
2.4 Основные результаты и выводы
Глава 3. Обеспечение устойчивости стабилизированного формирователя импульсов
3.1 Критерии выбора вида корректирующих звеньев
3.2 Требования к форме желаемой ЛАЧХ разомкнутого

формирователя
3.3 Разработка методики обеспечения устойчивости формирователя с помощью низкочастотных звеньев коррекции и оценка погрешностей при измерении тока утечки
3.4 Разработка методики применения высокочастотных звеньев коррекции ЛАЧХ для повышения запаса устойчивости и уменьшения погрешностей при измерении тока утечки
3.5 Основные результаты и выводы
Глава 4. Схемотехническое моделирование и исследование макетных образцов формирователей
4.1 Схемотехническое моделирование и экспериментальное
исследование макета автономного стабилизированного формирователя с цепью низкочастотной коррекции
4.2 Схемотехническое моделирование и экспериментальное исследование
макета стабилизированного формирователя с сетевым входным импульсом и цепью низкочастотной коррекции
4.3 Схемотехническое моделирование и экспериментальные
исследования макетов стабилизированных формирователей с цепью высокочастотной коррекции
4.4 Прибор для измерения токов СПП в состоянии низкой
проводимости
4.5 Основные результаты и выводы
Заключение
Библиографический список
Приложение

В последнее десятилетие российской силовой электронике стала доступной новая элементная база, изменившая схемотехнику преобразовательных устройств. Мощные полевые транзисторы вида MOSFET, биполярные с изолированным затвором IGBT постепенно вытесняют обычные силовые полупроводниковые приборы (СПП) - тиристоры и диоды из традиционных областей их применения. Это объясняется многими факторами, главными из которых являются [1-5]: полная управляемость транзисторов, малая мощность управления, возможность параллельного соединения (униполярные с р-n переходом, MOSFET), малое падение напряжения в открытом состоянии (IGBT) и др. Тем не менее, остаются обширные ниши преобразовательной техники, где позиции обычных СПП достаточно устойчивы. В первую очередь это касается применений, где требуются высоконадежные, способные к многократным перегрузкам по току силовые ключи, какими и являются СПП. К таким областям промышленности могут быть отнесены передача и преобразование энергии, преобразователи для подвижного состава (трамваи, троллейбусы, метро, магистральные электровозы), индукционный нагрев металлов, дуговые печи постоянного тока для плавки металлов, гальванотехника, электролиз металлов (цинк, марганец, никель, медь, алюминий, магний, галлий) [6].
В настоящее время кроме завода «ЭЛЕКТРОВЫПРЯМИТЕЛЬ», являющегося российским флагманом по производству СПП, появились новые, динамично развивающиеся предприятия подобного профиля с широкой номенклатурой элементов силовой электроники, в том числе силовых тиристоров и диодов. Это заводы «ПРОТОН ЭЛЕКТРОТЕКС» и «ЭЛЕКТРУМ АБ» г. Орел [7-12]. На указанных предприятиях постоянно ведутся разработки новых СПП, и в настоящее время их ряд расширился по току до 5000 А и напряжению до 600Ö
В. Основная цель указанных предприятий - обеспечить отечественных производителей и разработчиков устройств силовой электроники недорогими полу-

показаны на рис. 1.35 и 1.36.
Рис. 1.35. Влияние скорости нарастания входного сигнала на форму испытательного импульса (Ь5Жв = 0,001 Гн, Снжв = 5 нФ, Ьм= 1 Гн)
1 - Тфр = 1 мс; 2 - Тфр = 3 мс; 3 - Тфр = 5 мс;
Рис. 1.36. Влияние скорости нарастания входного сигнала на время установления емкостной составляющей тока нагрузки для 4э*» = °’001 Гн> счжв = 5 нФ, LM= 1 Гн
Источники входных сигналов с различной длительностью фронтов реализованы блоками Signal Builder 1-3 из раздела Sources библиотеки Simulink. Форма этих сигналов в области пологой части показана на рис. 1.35.а. Выходные напряжения формирователей (сигналы на выходах блоков с передаточными функциями Fl(s) - F3(s)) показаны на рис. 1.35.6. Искажение формы этих