Критерии выбора силовых полупроводниковых приборов и пути обеспечения их работоспособности в мощных преобразователях как элементах энергосистем

• Автор: Козлова, Мария Анатольевна
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 179 с. : ил.

* Глава 1. Особенности применения мощных полностью управляемых

силовых полупроводниковых приборов (СПП) в электроэнергетике

1.1. Современные мощные СПП и их максимально достигнутые параметры

1.2. Современное состояние российских разработок в области мощных

СПП и преобразователей на их основе

1.3. Особенности конструкции и функционирования мощных полностью управляемых СПП

1.4. Сравнительный анализ технических характеристик полностью управляемых СПП

1.5. Анализ мирового опыта применения полностью управляемых СПП в мощных преобразователях
1.6. Особенности полностью управляемых СПП как элементов комплектации мощных преобразователей

1.7. Постановка задач и исследований

Глава 2. Разработка инженерного метода определения допустимых режимов работы полностью управляемых СПП в мощных преобразователях
2.1. Обобщенная методика расчета мощности потерь в СПП
2.2. Оценка влияния диодов обратного тока на динамические характеристики полностью управляемых СПП в преобразователях напряжения
2.3. Оценка потерь в СПП преобразователей напряжения, управляемых по алгоритму широтно-импульсной модуляции (ШИМ)
2.4. Критерии выбора снабберных цепей для полностью управляемых СПП
* мощных преобразователей
2.4.1. Сравнение снабберных цепей наиболее распространенных конфигураций для полностью управляемых СПП мощных преобразователей

2.4.2. Разработка математической модели для расчета снабберной ЯС-цепи мощных полностью управляемых СПГТ
2.4.2.1. Общие аналитические выражения
2.4.2.2. Аналитические выражения для случая индуктивной нагрузки
2.4.2.3. Результаты математического моделирования и основные выводы
2.4.3. Оценка влияния параметров снабберной ЯС-цепи на динамические потери полностью управляемого СПП
2.5. Оценка необходимых запасов по току и напряжению полностью управляемых СПП для обеспечения надежной работы мощных преобразователей
2.6. Требования к объему исходных данных для создания мощных преобразователей и последовательность выбора полностью управляемых СПП
Глава 3. Исследование особенностей обеспечения теплового режима мощных преобразовательных установок для открытых подстанций
3.1. Способы охлаждения мощных преобразователей, их эксплуатационные достоинства и недостатки
3.2. Описание принципа охлаждения преобразовательной установки контейнерного типа
3.3. Методика расчета температурного режима преобразовательных установок контейнерного типа
3.4. Управляемая установка ВУПГ 14/1000 разработки ОАО «НИИПТ» для
плавки гололеда и ее тепловые характеристики
Глава 4. Разработка алгоритмов формирования выходного напряжения, целесообразных с точки зрения снижения потерь в СПП для преобразователей по схеме автономного инвертора напряжения (АПН)
4.1. Сравнение гармонического состава выходного напряжения при различных алгоритмах управления АИН
4.2. Разработка математической модели АИН совместно со схемой его питания
4.3. Оценка тепловыделения в силовых элементах АИН, выполненного по двухуровневой и трехуровневой схемам

4.3.1. Результаты моделирования
4.3.2. Выбор силовых полупроводниковых приборов для АИН
4.3.3. Результаты расчета мощности потерь в СПП АИН
щ. Заключение
Список литературы
Приложение 1. Обозначения основных параметров ГСВТ, ЮСТ и диодов
Приложение 2. Конструтивные варианты полностью управляемых СПП
Приложение 3. Исходные данные для расчета предельной частоты коммутации СПП
Приложение 4. Исходные данные расчета превышения температуры перехода СПП в конце импульса мощности над средней от частоты коммутации
Приложение 5. Программа в Ма1ЬаЬ 7.0 расчета напряжения на СПП в
процессе выключения с ИС-снаббером
* Приложение 6. Программы в Ма&аЬ 7.0 для расчета трансцендентных
уравнений
Приложение 7. Формы токов и напряжений СПП двух вариантов АИН
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОГО МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСТИМЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПОЛНОСТЬЮ УПРАВЛЯЕМЫХ СПП В МОЩНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ
2.2. Обобщенная методика расчета мощности потерь в СПП В этом разделе рассматривается методика расчета полной средней мощности потерь в СПП, включающих прямые потери и потери на переключение.
Полная энергия потерь на один импульс произвольной формы для полностью управляемых СПП в общем виде определяется как
£,о, = Щ)и№ , (2.1)

где /(/) - ток через СПП, А; и(() - падение напряжения на СПП, В; /р - длительность импульса, с.
Полная мощность потерь в СПП:
Рю(= Рсопа+Роп+Рот (2.2)
где РС0ПС) - средняя мощность потерь в проводящем состоянии, Вт; Роп - мощность потерь при включении, Вт; Ро1Т- мощность потерь при выключении, Вт.
Аппроксимируя реальные ВАХ СПП кусочно-линейной зависимостью [9], среднюю мощность потерь при протекании прямого тока можно определить по выражению:
Рсопа^Со-Цу+гг^мз2 (2-3)
где и0 - пороговое напряжение, В;
1АУ - средний ток, А;
гт - дифференциальное сопротивление, Ом;
1ям5 ~ эффективное значение тока, А.
Полную рассеиваемую мощность Р(0, при условии переключения СПП с постоянной частотой можно приближенно определить по следующему выражению
Л*=(ОЯ-+0/, (2-4)
где /- частота переключения, Гц; Е*оп - энергия потерь на включение на один импульс при рабочих условиях, Дж; ЕсопЛ - энергия потерь в проводящем со-