晶闸管反向恢复特性研究及器件优化

随着大功率晶闸管逐步应用到超工频、高脉冲等工况,器件的反向恢复过程失效成为突出问题.在此使用SILVACO TCAD仿真软件进行反向恢复过程机理和晶闸管结构的关系探讨.通过调整掺杂浓度和区域形成深阱结构,实现了器件的通态损耗和恢复功率均衡,及反向恢复特性优化.并针对改进结构器件进行对比测试,改进后的器件具有很好的软度因子、更短的反向恢复时间、更小的反向恢复电流以及更小的恢复损耗.     

串联晶闸管反向恢复暂态过程的研究

随着柔性交流输电和高压直流输电设备在电力系统中的应用越来越广泛,由晶闸管主要组成的高电压大电流电子开关越来越成为人们关注的对象。虽然有不少文献对晶闸管模型研究及其外围电路设计进行了介绍,但有关串联晶闸管反向恢复暂态过程的研究还未见报道。文章在晶闸管反向恢复电流指数函数数学模型的基础之上,对串联的2个晶闸管的反向恢复暂态过程进行了暂态分析、数学推导以及仿真等研究。计算和仿真结果表明,暂态分析是正确的,在一定的精度范围内数学计算公式的假设也是合理的。     

大功率晶闸管全动态测试台开发

基于对直流整流装置使用的大功率晶闸管与散热器压接组件进行全面动态性能测试的需求,开发了大功率晶闸管检测试验台系统。详细阐述了该试验台的主要组成部分、工作原理及系统软件的开发。     

新型大功率光控晶闸管特性试验方法及验证

新型光控晶闸管是一种为高压应用而设计开发的高压大功率的集成器件。通过特殊的结构和工艺设计。在器件的内部集成了光敏触发区、内部过压保护器和内置保护电阻,使其具有正向恢复和dv／dt的保护功能。由于光控晶闸管采用了直接光触发,因此特别适用于高电压和串联应用。     

大功率晶闸管功能性子电路模型及其应用

为了获得可移植性强的大功率晶闸管子电路模型,采用功能建模法构建了一种基于MATLAB/Simulink的大功率晶闸管功能性子电路模型。该模型依据器件主要的动、静态特性搭建了4个功能电路和模块,并采用条件转移语句建立了简单的控制律,简化了模型结构,同时利用阻容电路改进了触发电路,最后采用带二极管的RLC电路产生模拟的反向恢复电流。将模型应用到矿井电网的大功率TCR系统的仿真分析中,得到了不同触发角时的动、静态过程的波形。仿真结果表明该模型能够准确描述晶闸管主要的动、静态特性,从而弥补了PSPICE模型和MATLAB工具箱中模型的不足。     

基于TCAD的脉冲作用下晶闸管反向恢复特性仿真研究

研究暂态脉冲电压作用下高压晶闸管反向恢复特性对于换流阀参数设计、故障保护以及试验检测等方面具有重要意义。本文首先参照晶闸管实际结构,建立了晶闸管二维半导体仿真模型,基于载流子漂移扩散模型求解,仿真获得了晶闸管静态击穿特性和反向恢复电流特性,通过与实验结果进行对比,验证了仿真模型的有效性。在上述基础上,建立了半导体器件-电路仿真混合模型,仿真表明：反向恢复期间电压脉冲易导致晶闸管误触发,误触发电压随脉冲施加时刻后移而升高,并对比分析了正常导通和误触发导通时晶闸管内部电流密度变化的异同。     

高压晶闸管触发器

本文详细介绍了一种高压晶闸管计数触发器的工作原理及制造工艺,解决以往触发器输出脉冲上升沿di/dt、dv/dt小,触发功率低,绝缘耐压不高等问题。     

大功率双向晶闸管换向能力的研究

在阐述双向晶闸管换向理论的基础上，推导出了器件换向电压临界上升率的数学表达式；提出了改善器件换向能力的主要措施，并指出门极短路结构和１２ＭｅＶ电子局部辐照工艺是提高大功率双向晶闸管换向能力的一种有效的结构和技术。     

高精度晶闸管电压线性数字触发

提出了高精度的晶闸管电压线性数字触发新方法,描述了用ＥＰＲＯＭ实现晶闸电压线性触发原理,讨论了用锁相环解决数字触发的频率扰动问题,通过仿真与实验结果证实了触发方法的合理性     

TSC高压晶闸管阀过电流失效机理

为满足晶闸管投切电容器(TSC)装置可靠性及其试验方法和试验等效机理研究的需要,重点研究了TSC装置的核心部件--高压晶闸管阀在过电流故障状态下的失效机理.首先介绍了TSC系统及其阀的结构以及过电流故障形成的原因和特征,并给出了过电流的数学方程和仿真波形.然后按照过电流故障的不同发展阶段对TSC阀的电流、电压和热等应力进行了解析分析.在上述基础上,结合器件的物理特性,对TSC阀各个元件在各种故障应力下的内部物理过程进行了分析.最终得到了TSC阀在过电流故障的不同发展阶段的失效模式和失效指标,从而揭示了TSC高压晶闸管阀的过电流失效机理.     

大功率晶闸管反向恢复期保护逻辑的优化设计

晶闸管是特高压直流输电领域中的核心设备,其运行状态直接影响了直流输电系统的稳定性.晶闸管关断过程中,电流从额定值降为零后,才具备承受反向电压的能力.由于晶闸管结电容的存在,需要一定的反向恢复电荷,使得电流过零后反向流动,这一过程称为反向恢复期.如果晶闸管在反向恢复期内端电压突然升高,斜率超过一定值后,晶闸管就会被击穿,...     

一种高功率因数的晶闸管多脉整流器

为了提高高功率大电流的相控型晶闸管多脉整流器在不同负载情况下的功率因数,提出了一种新型变拓扑结构的多脉整流器。2个三相晶闸管整流桥分别与二极管并联,通过调整串接在2个二极管之间的开关,使得2个整流桥组成的电路可以在串联或并联模式自由切换。拓扑结构的自由切换使整流器在运行中避免晶闸管触发角趋近90°的深控模式,从而获得功率因数的提高。采用电流峰值预测控制方法实现多个电路模式的并行计算,再依据电路所处的状态选择合理的控制决策。该方法提高了整流器对电流指令的动态响应,更重要的是消除了电路结构切换过程中的电流突变。仿真和实验结果验证了该装置变拓扑结构的瞬态过程快速平稳。与传统的多脉整流器相比,变拓扑结构整流器在轻负载的情况下提高功率因数的效果显著,实验给出了在不同功率负载下功率因数提高的具体实验数据。     

General Consideration of Measuring System for Operational Test of Thyristor Valves of Ultra High Voltage DC Power Transmission

Thyristor valve is one of the key equipments for ultra high voltage direct current(UHVDC) power transmission projects.Before being installed on site,they need to be tested in a laboratory in order to verify their operational performance to satisfy the technical specification of project related.Test facilities for operational tests of thyristor valves are supposed to enable to undertake more severe electrical stresses than those being applied in the thyristor valves under test(test objects).On the other hand,the stresses applied into the test objects are neither higher nor lower than specified by the specification,because inappropriate stresses applied would result in incorrect evaluation of performance on the test objects,more seriously,would cuase the damage of test objects with expensive cost losing.Generally,the process of operational tests is complicated and performed in a complex synthetic test circuit(hereafter as STC),where there are a lot of sensors used for measuring,monitoring and protection on line to ensure that the test circuit functions in good condition.Therefore,the measuring systems embedded play a core role in STC,acting like "eyes".Based on the first project of building up a STC in China,experience of planning measuring systems is summarized so as to be referenced by related engineers.     

新型高压晶闸管阀过电流试验回路的建立

分析和比较了瑞士ABB、瑞典ABB、TOSHIBA和SIEMENS公司的几种高压晶闸管阀过电流试验回路的工作原理及其优缺点.根据国际大电网会议(CIGRE)关于高压串联阀电流电压强度的技术导则以及国际电工委员会关于静止无功补偿装置阀和高压直流阀的试验标准的要求,提出了一种新型过电流试验回路的主电路方案:由大电流源提供加热电流,由谐振回路提供过电流及相应的闭锁电压,由高电压回路辅助实现高压直流阀的特殊试验要求.该试验回路调节更灵活、试验模式更多、试验能力也大为提高:高电压回路的电压参数提高至80kV,过电流峰值提高到47kA,频率范围扩展到50～350Hz.     

PIM晶闸管功率组件的应用

介绍了PIM晶闸管功率组件的原理结构,它把功率元件散热系统的各结构部件有机地组合成一体化,其电气系统集合了晶闸管和续流二极管、控制接口、过压吸收保护电路、电流取样（分流器）、温度监视报警等。实践表明,该产品在性能、性价比、易用性、互换性、先进性、可靠性等各方面都优于传统技术工艺的产品。     

大功率直流晶闸管开关设计及其可靠性分析

对EAST托卡马克极向场电源系统的关键设备之一——大功率直流快速晶闸管开关设计进行了详细介绍，如主电路方案设计、换流回路优化设计、保护电路设计、充电机设计等；从提高晶闸管开关运行可靠性（包括关断可靠性、开通可靠性、通态和断态可靠性等）的角度结合仿真分析了各设计要点的必要性，并提出了进一步改进的措施。调试与试验结果证明了上述设计与分析工作的正确性。