SVC晶闸管阀结构研制与应用

大功率晶闸管阀组是静止无功功率补偿(SVC)设备中的核心部件,简述SVC晶闸管阀的工作原理,重点分析了立式SVC晶闸管阀的组成,以及硅堆压装机构、RC回路、冷却回路等各部分组件的结构设计思路,并通过介绍晶闸管阀组的安全运行实例,证明目前立式SVC晶闸管阀组结构设计合理,运行可靠,检修维护方便。     

长串高压硅堆的电压分布与不等值均压分析

内部均压是高压硅堆研制的关键技术,而硅堆电压分布不均的现象在端部最为突出。以硅堆分布参数等效电路为基础,先采用解析方法分析硅堆内部电压分布规律和影响因素,针对硅堆端部电压分布尤其不均匀的特点,建立EMTP仿真模型,分析端部强制均压元件参数对硅堆电压分布不均匀系数的影响。提出采用非等值均压参数配置方法改善端部电压分布,并通过实验验证了这种非等值均压参数配置方法对改善高压硅堆电压分布不均匀度的效果。研究表明,这种端部均压方法能有效降低硅堆端部的分压,从而提高硅堆整体的反向耐压。     

6英寸高压晶闸管的研制

基于5英寸换流阀晶闸管的设计和工艺技术平台，通过优化杂质扩散工艺、光刻版设计和台面造型保护工艺，保证了掺杂分布的均匀性、重复性和可控性，以及器件良好的阻断特性，确保器件获得较高的电流上升率、电压上升率，研制出了6英寸4000 A/8000 V高压晶闸管样品。并采用电子辐照技术得到进一步优化，对器件的通态压降与反向恢复电荷的折衷关系。     

±1100kV特高压直流输电用6英寸晶闸管及其设计优化

为满足国家±1 100 kV特高压直流的应用需求,适应换流阀用晶闸管向更高电压等级、更大电流容量、更高可靠性发展趋势,基于中国南车现有6英寸晶闸管成熟技术基础,通过计算机仿真与试验相结合的方法,优化晶闸管芯片结构设计,改善了晶闸管芯片边缘电场分布和电压稳定性,改善器件内部热分布与外部散热,提高了晶闸管电流容量;优化晶闸管芯片放大门极结构设计,改善了器件的动态特性;采用先进的电子辐照技术,通过试验优化辐照工艺,进一步改善了晶闸管静态参数与动态特性折衷关系;研究开发出6英寸5 000 A/8 500 V晶闸管,器件的所有静、动态参数达到设计指标,通过了可靠性试验,满足±1 100 kV特高压直流输电换流阀的应用要求。     

基于IEGT的多串阀压装可靠性研究北大核心CSCD

随着直流配电网技术的发展,需开发新型配网直流断路器来快速切除或隔离短路故障,从而保证系统安全可靠运行。该文首先设计了一种多串阀结构的转移支路阀组,并对其核心模块进行介绍。在此基础上开展了阀串压装力、压装均匀性以及短路电流开断试验,不仅验证了多串阀压装的可靠性,而且进行了阀组压装可靠性优化研究,结果表明:优化润滑方式利于提高该多阀串压装结构的操作性;同时优化压装铜排表面质量和尺寸规格,有利于提高阀串器件压力均布性和降低器件关断过电压,从而提高多串阀结构和电气可靠性。     

直流换流阀单元模块蒸发冷却系统的仿真分析与试验

对直流换流阀的发热问题和目前主流的水冷技术存在的缺陷进行研究,提出采用蒸发冷却技术用于直流换流阀单元模块的冷却。针对由5英寸晶闸管集成的直流换流阀单元模块,设计包含贴壁式蒸发器、集气管、回液管和冷凝器等组成的蒸发冷却系统。建立单元模块蒸发冷却的仿真分析模型,得到不同功率工况下晶闸管表面的温度分布情况。试验数据与仿真结果误差在8%以内,验证了计算和试验的准确性。研究表明,蒸发冷却技术的应用使得晶闸管的温度分布更加均匀,冷却余量增大,可保障直流换流阀单元模块的载流能力,这将为直流换流站采用蒸发冷却系统提供分析和设计依据。     

特高压直流输电换流阀冲击暂态均压措施研究

冲击暂态工况下,实现各级晶闸管电压分布均匀是换流阀设计的重要工作。随着晶闸管串联级数的增加,电位分布不均匀的累积效应更为突出,需要研究可靠性更高的均压措施。该文提出换流阀冲击暂态建模方法,分析影响换流阀冲击电压分布特性的机理,提出配置屏蔽电容、分散式屏蔽系统、饱和电抗器集中布置等均压措施,分析各项均压措施的可行性。在真型阀塔中,构造出饱和电抗器分散、集中两种布局形式,在相同激励下,分别测试多串联单元的电压分布,验证了均压措施的合理性和可行性。     

最佳结构6英寸UHVDC晶闸管

经过对各种高压电力半导体器件实用模型的分析,设计了长、短基区最薄,P区径向变掺杂的一种双负角6英寸晶闸管,该晶闸管具有在获取一定高电压的同时能获取最大通态电流、最佳协调各动静态参数的唯一性.以特高压直流输电(UHVDC)应用要求为最终目的,对制造工艺实施必要的少数载流子寿命分布全程二维监控,研究获得高质量的工艺加工水平及高精度、高均匀性的目标寿命控制.经设计及工艺定型后,最终形成了批量生产.     

金属氧化物限压器用于晶闸管器件串联均压保护的研究

串联应用的大功率晶闸管器件目前均采用并联阻容吸收回路作为串联均压保护措施,但在某些应用领域,阻容吸收回路存在不适用性。文中提出了一种晶闸管器件串联均压保护的新方法,在每个串联晶闸管器件两端并联设置具有良好非线性特性的金属氧化物限压器,来限制晶闸管开通、关断过冲电压。经过理论分析、仿真研究和试验验证,初步论证了该方法的可行性。     

±800 kV特高压直流输电用6英寸大功率晶闸管换流阀

现如今,中国有多条±800 kV特高压直流输电项目正在建设或正在规划之中。较高的输电电压及其较高的稳态、瞬态过压而产生的晶闸管换流阀绝缘设计难点已在云南—广东±800 kV/5 000 MW直流输电工程中得到了研究和解决,但是在向家坝—上海特高压直流输电±800 kV/6 400 MW工程中,必须采用更大功率的晶闸管,才能满足额定电流4 000 A的要求。为了满足实际工程需要,基于硅片的新一代6英寸大功率晶闸管应运而生,同时,为了满足更高直流电流的要求,在晶闸管换流阀设计中,应用了相关新的设计技术。笔者介绍了向家坝—上海特高压直流输电工程中复龙站晶闸管换流阀设计,包括阀的结构、电气设计、机械设计、阀内部电器件选择等,另外,对6英寸晶闸管的特点作了介绍。复龙站换流阀型式试验已分别在德国西门子、中国西安高压电器研究院有限责任公司完成,试验结果表明,基于6英寸晶闸管的向家坝—上海±800 kV特高压直流输电工程复龙站换流阀设计可靠,可保证向家坝—上海输电工程复龙站换流阀的长期、可靠运行。