資料介紹
在電化學、核聚變以及勵磁等大型變換裝置上,都存在多個電力半導體器件(如整流管、晶閘管以及其它新型電力半導體器件等)的并聯問題,從線路應用的角度,已取得了許多成功的經驗[1]~[6],其中文獻[1]和[6]還從均流系數的角度,給出了對器件的要求。然而從器件及其篩選匹配方面,我們認為還有進一步的探討和研究的必要。從事器件應用的,注重器件的內在性能;從事器件設計的,注重線路對器件的要求,兩方面的結合是提升器件性能的最近之路。近年來,我們在解決器件的均流問題上,應用戶的要求,作了一些嘗試,取得了一些經驗,這些經驗是雙方共同努力的結晶。本文就是這些點滴嘗試經驗的說明。
1 器件均流問題的提出
當輸出電流容量的要求高于單個器件的最大可用電流時,就必須采用多個器件并聯;對于一些特殊的應用場合,如絕對不允許有因質量問題而出現停電和設備停止運轉時,往往也采用多個器件并聯,這樣即使有10%~20%的器件,或支路出現問題,也能確保運轉工作正常進行。
整流二極管和晶閘管等雙極性器件,其通態伏安特性均表現出溫度升高而壓降曲線減小的特點,即所謂負電阻溫度系數,而負電阻溫度系數的器件是很不利于并聯的,這就更增加了并聯均流的難度[7]。
要進行多個電力半導體器件的并聯,就必須認真解決均流問題。器件均流問題還可細分為動態均流和穩態均流。
所謂動態均流是指由斷到開,或由開到關情況下的均流。前者是主要的,后者往往可以不做考慮。由斷態到通態解決的是同時觸發開通的問題,以晶閘管為例,只要是同一批次的器件,開通延遲時間的誤差都在1滋s之內,而整個開通延遲時間才是幾滋s,因此要保證動態均流,就要注意:
1)將門檻電壓VTO盡量選低些[4];
2)確保門極觸發脈沖的幅度(例如應用時給定的觸發電流Igm等于器件觸發電流Ig的5倍)和寬度(例如100 滋s),特別是脈沖前沿的陡度(例如0.1滋s)[5],則動態均流是有保證的。
所謂穩態均流就是通態均流,也是最主要的均流問題。站在應用的角度,主要的均流措施有小電流應用中的電阻均流,大電流應用中的電抗器均流,總之,都是被動的并以額外附加一些電功率為前提。
不言而喻,之所以有不均流現象,是由于器件的不同通態參數引起的,只有把握好關鍵的器件通態參數這一關,才是抓住了并聯均流的主要矛盾。這一現象如圖1所示。
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