220kV成碧线可控串补晶闸管阀电气设计及仿真

介绍了220kV成碧输电线路可控串联补偿器晶闸管阀的研制过程。首先针对晶闸管阀的运行工况建立相应的仿真模型,通过仿真分析得出晶闸管阀的电气强度。再根据晶闸管阀的电气强度要求选择合适的晶闸管及其辅助元件参数以及阀串联数,并从电气和热学两方面对晶闸管阀进行校核和优化设计。最后介绍了晶闸管阀投入试运行前的出厂以及现场试验等。该晶闸管阀投入实际运行表明了其设计的合理性,为以后可控串补阀的设计提供了可供借鉴的经验。     

新型功率器件N-MCT的PSpice模型

作为一种新型的电力电子器件,场控晶闸管(MCT)目前还没有一种比较完善的计算机仿真模型.首先介绍了功率半导体器件N-MCT的基本结构,然后利用PSpice中已有的器件模型和电路模型建立了一个N-MCT的组合模型,并利川多瞬态分析法提取了该模型的参数,最后对该组合模型进行了N-MCT通态特性和放电特性的仿真分析.将仿真结果与实际N-MCT的特性相对照,两者达到了较高的一致度.     

基于各层材料传热特性的晶闸管结温计算等效电路模型

晶闸管作为脉冲功率系统中重要的开关元件,在实际运用过程中晶闸管的结温既影响晶闸管运行的可靠性,又影响其使用寿命,因此对晶闸管的热阻分析与建模具有极高实用价值。该文运用导热微分方程计算晶闸管内部不同材料元件热阻抗特性,分别求得到其对应的Foster网络参数模型。然后把各层材料的Foster参数进行变化得到应的Cauer网络参数,最终把各层材料的Cauer模型级联起来得到整个晶闸管的结温计算模型。结合实际晶闸管结构和对应材料热物理参数,分析接触热阻与压接力关系,在新模型中加入相应的接触热阻。将所求得的晶闸管的新的Cauer电路网络模型的单位阶跃响应、ANSYS有限元建模计算结果及晶闸管手册中提供的热阻抗曲线进行对比,验证提出新的结温计算方法的可行性。同时针对实际工况的脉冲电流曲线幅值脉宽进行分析且建立试验平台研究相同电流脉宽,不同电流幅值的单次浪涌电流工况温升情况,通过新模型与传统模型相比较,验证提出的新模型的有效性。通过理论分析和实验验证,为晶闸管热特性设计及电热耦合计算提供一种实用的电路暂态等效计算模型。     

一种微观-宏观相结合的晶闸管PSPICE模型

提出了一个实用的晶闸管ＰＳＰＩＣＥ模型。利用Ｈａｍｍｅｒｓｔｅｉｎ方法构造模型,并且综合 器件的内部物理过程和其外部特性。该模型能够较为准确地描述晶闸管的正,反向恢复过程,可用于以晶闸管为开关器件的电力电子系统的暂态过程仿真,模型参数可以方便地从产品手册和实验数据中得到。     

基于神经元网络的大功率等离子体电弧加热器建模

针对等离子体电弧加热器的电气特性进行研究,建立了一种基于电弧电流、电弧电压和气流量的等离子体电弧神经网络模型。该模型主要考虑了电弧电流以及气流量对电弧电压的作用。利用MATLAB软件的Simulink模块建立大功率等离子体电弧模型,并与搭建的大功率晶闸管整流电源电路进行联合仿真。仿真得到的数据与实验数据进行对比分析,仿真结果表明:该模型可以准确模拟等离子体电弧的伏安特性,能够为后续等离子体电弧电源系统控制系统的参数优化,改善动态特性,实现电弧加热器实验系统参数匹配优化等,提供重要支撑。     

基于指数恢复模型的晶闸管阻容吸收参数设计

首先介绍了一种基于指数函数反向恢复特性的晶闸管Matlab仿真模型;然后利用该指数恢复模型建立了晶闸管RC吸收回路的仿真电路,通过大量不同RC参数组合情况下的仿真数据,得出了过电压倍数、电阻损耗与RC参数之间的关系曲线;并进一步分析这些曲线的变化规律,总结出了吸收电阻和吸收电容的参数设计原则。最后结合工程实例,给出了一个晶闸管阻容吸收参数设计的具体步骤。现场测试结果表明,该方法非常实用、有效。     

用于电力电子系统暂态过程分析的晶闸管宏模型

提出了一个实用的晶闸管ＰＳＰＩＣＥ宏模型,能够描述晶闸管的正、反向恢复过程,模型参数可以方便地从产品手册中得到,该模型可用于包含晶闸管的电力电子系统的暂态过程体育场。     

直流换流阀晶闸管热阻抗端口特性分析与建模EI北大核心CSCD

阐述了Foster网络和Cauer网络模型在热传导计算应用中的物理意义,证明了Cauer网络级联有效性。基于晶闸管热传导方程,分析了晶闸管内部各层元件热传导二端口网络特性,得到各自热阻抗的复频域及时域理论表达式,形成对应的傅里叶级数Foster网络及其恒等变换后的低阶Foster和Cauer网络。结合实际晶闸管结构及热物理参数,将所述模型及其恒等模型的单位阶跃响应与有限元计算结果以及datasheet提供的曲线进行对比,验证了由热传导方程诱导的网络模型及其恒等变换过程的有效性。为直流输电换流阀晶闸管热特性设计及电热耦合计算提供了一种实用的电磁暂态等效计算模型。     

高压大功率晶闸管阀关断的电应力分析

由高压大功率晶闸管关断引起的电压应力和电流应力是研究晶闸管电气特性的重要内容。在PSCAD/EMTDC,MATLAB-Simulink等仿真软件中,晶闸管模型是一个理想模型,然而实际上换相关断过程会影响晶闸管的暂态性能。基于常用的晶闸管关断电流指数模型,文中以晶闸管5STP34Q5200为例,介绍了基于MATLAB-Simulink的一个实用仿真模型。该晶闸管关断模型考虑了反向恢复电流和电荷的影响,且在直流测试电路中得以验证。此外,文中详尽讨论了正向电流幅值、电流变化率和缓冲回路参数对晶闸管关断电应力的影响,并最终验证了文中所介绍的仿真法对高压大功率晶闸管关断电应力的研究具有一定的有效性。     

直流换流阀晶闸管热阻抗端口特性分析与建模

阐述了Foster网络和Cauer网络模型在热传导计算应用中的物理意义,证明了Cauer网络级联有效性。基于晶闸管热传导方程,分析了晶闸管内部各层元件热传导二端口网络特性,得到各自热阻抗的复频域及时域理论表达式,形成对应的傅里叶级数Foster网络及其恒等变换后的低阶Foster和Cauer网络。结合实际晶闸管结构及热物理参数,将所述模型及其恒等模型的单位阶跃响应与有限元计算结果以及datasheet提供的曲线进行对比,验证了由热传导方程诱导的网络模型及其恒等变换过程的有效性。为直流输电换流阀晶闸管热特性设计及电热耦合计算提供了一种实用的电磁暂态等效计算模型。     

一种简化晶闸管宏模型及其在暂态分析中的应用

提出了一个简化的晶闸管PSPICE宏模型，它对于晶闸管正反向恢复特性的描述物理概念明确，结构简单，且模型参数可以方便地从产品手册中得到。该模型可用于多种包含晶闸管的电力电子设备的暂态仿真。     

大功率晶闸管热阻抗分析方法的研究

随着柔性交流输电和高压直流输电设备在我国电力系统中应用越来越广泛,以晶闸管为主组成的高电压大电流电子阀等核心技术已成为研究焦点。晶闸管的结温及其变化影响晶闸管的电学特性及其使用寿命,而晶闸管的热阻抗直接影响晶闸管的结温,因此,晶闸管的传热特性及其建模方法的研究对于晶闸管及其阀的研制具有很重要的现实意义。论述了现有热阻抗分析及其建模的方法,即试验方法和数学物理方法,分别讨论了它们的建模过程及建模结果－等效热阻抗网络。提出了Foster热阻抗网络转换成Cauer热阻抗网络的"直接恒等法"以及一种通过有限元数字仿真分析晶闸管内部温度场以及求解晶闸管结壳热阻抗的方法,该方法的有效性通过了实测数据的验证。     

Measuring System for Dynamic Characteristics of Semiconductor Switching Elements and Switching Loss of Thyristors

Thyristors today are used in various electrical apparatus where high operational reliability is of prime importance. For better operational reliability, it is essential that thyristors be used most effectively. It especially is important to predict quantitatively the thyristor's internal impedance (dynamic impedance) which varies by time and by switching loss as transiential stress is applied to the thyristor when it is turned-on and -off, and to design a thyristor circuit basing on the predicted dynamic impedance. This article introduces an outline of a measuring system which can be used for quantitative determination of dynamic characteristics of thyristors and discusses switching loss determined with the measuring system. The measuring system consists primarily of two A/D converters. Dynamic characteristics of a thyristor, either of a normal type or high-speed type, can be quantitatively measured in one turn-on or turn-off operation. This article also discusses the effect of variation of the element area of the thyristor on the switching loss.     

用晶闸管宏模型分析换流阀内电压分布特性

晶闸管器件性能和缓冲电路参数会影响换流阀内电压分布特性。在晶闸管断态情况下进行换流阀电路参数选择，其结果明显具有局限性。用考虑二次效应、温度特性和反向恢复过程的晶闸管宏模型，对换流阀内的一个晶闸管模块与饱和电抗器的串联电路进行了动态仿真，分析了晶闸管器件参数分散性和缓冲电路参数对换流阀内电压分布特性的影响；同时还考虑了换流器换流时换流阀内电压振荡特性。     

裂芯式磁阀电抗器的电抗特性研究

以500kVar／10kV裂芯式磁阀电抗器的设计参数为研究背景,分析了磁路与电路之间的参数耦合关系,推导了直流偏磁电流幅值与晶闸管控制角之间的关系,阐述了直流偏磁对电工钢片的磁阻与绕组电抗的影响。根据线性分段原理,对宝钢B30G120电工钢片作为铁芯的磁阀电抗器的绕组电流进行了仿真分析,同时与实际运行电流波形进行了对比分析,并得出了相关结论。     

±1100kV特高压直流输电晶闸管阀运行试验系统设计

为满足我国特高压直流输电发展和建设的需要,提出了满足±1 100kV特高压工程换流阀运行试验系统的设计。根据±1 100kV特高压工程规范,提出了预期运行试验参数,从运行试验系统的一次电气原理设计、二次控制保护设计和测量监测设计3个方面进行讨论和研究,最终通过仿真手段对电气原理和控制系统原理进行了验证。研究结果表明,±1 100kV特高压工程换流阀运行试验系统设计是可行的,可以满足所有运行试验的要求,更加符合换流阀设计的特点,能够达到试验检测目的。该试验回路建成,可以满足±1 100kV工程阀15级串联同时进行运行试验,也将成为世界上容量最大的运行试验回路,可以为我国±1 100kV直流输电工程研发和工程建设提供保障。     

反向恢复期脉冲作用下高压晶闸管失效分析

本文搭建了高压晶闸管反向恢复期脉冲作用实验平台与特性参数测试平台,研究了高压晶闸管在反向恢复期不同阶段遭受脉冲冲击过程中的特性参数变化规律,并对退化和失效晶闸管拆片分析,结果表明：反向恢复期脉冲作用下高压晶闸管退化或失效表现为阻断能力的退化或丧失,由此引起晶闸管漏电流剧增,漏电流可作为表征晶闸管状态变化的特征参量;反向恢复期初期和中期冲击失效器件芯片上可见明显击穿点;反向恢复期中期冲击阻断能力退化芯片上可见热应力作用形成的圆斑;反向恢复期末期冲击失效器件可在芯片边缘与绝缘橡胶相接处见雪崩击穿闪痕。#$NL关键词：高压晶闸管; 电压脉冲; 反向恢复期; 失效分析#$NL中图分类号：TM461.4