晶闸管维持电流的研究

从晶闸管的可靠性、晶闸管换向关断时间公式、晶闸管的通态特性、高频晶闸管器件以及晶闸管两次扩散参数匹配等方面论述了研究晶闸管维持电流的意义,推导证明了新的晶闸管维持电流的定量公式,并以研制生产的小功率高频晶闸管为实例,验证了这一公式的正确性,进而对其在应用上的条件及指导意义做了必要说明。     

集成门极换流晶闸管的研制

此处介绍了集成门极换流晶闸管(IGCT)的结构特点,通过建模分析结构,分别从提高阻断特性、开通关断特性及动态均匀性方面进行了设计,并以仿真结果指导生产,优化工艺,提高硅片掺杂、寿命及形貌等参数均匀性,研制了3 kA/4 500 V非对称IGCT器件。产品进行各项静、动态参数测试,串联压接成阀组经过可靠性测试、模块型式试验,现已应用于工程。     

直流输电用超大功率晶闸管少子寿命在线控制

在直流输电用超大功率(HVCD)晶闸管生产中,利用激光扫描感生载流子衰减法,对硅片清洗方式、高温扩散用具、氯离子清洗、硼扩散和磷扩散等影响硅片少数载流子寿命及其均匀性的各种因素进行了详细的二维少数载流子寿命分布实验研究,给出并实施了几种较为有效的提高少数载流子寿命及其均匀性的控制方法。     

单正激驱动变压器的磁通复位问题分析

本文对采用变压器隔离的单端正激式晶闸管驱动电路进行了分析研究,主要讨论了其传递宽脉冲触发存在的问题,采用高频调制脉冲列触发带来的优点,以及高频调制脉冲列触发所涉及的磁通复位、波形畸变及有关参数设计问题。磁通复位原理的分析,并不只局限在本文所研究内容中,对于开关电源设计也具有指导和借鉴意义。     

微机控制高频脉冲列实现晶闸管“双窄脉冲触发”的研究与应用

提出了运用冲量定理分析高频脉冲列取代宽触发脉冲的机理;建立了励磁回路和晶闸管触发回路等效数学模型;推导出感性负载时,由晶闸管开通时间、擎住电流、励磁回路与触发回路参数,计算晶闸管触发脉冲宽度和高频脉冲列周期与脉宽的数学表达式;根据计算值设计的微机励磁系统高频脉冲列触发程序应用于LM-01型微机励磁系统样机并进行了动态模拟试验,测试波形和试验数据表明,各高频脉冲列和励磁电压波形对称性和稳定性好,触发精度高,励磁电压连续可调,达到感性负载条件下晶闸管三相可控整流桥“双窄脉冲触发”的要求,证明了该理论分析与计算方法的正确性和可行性.     

±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。     

p,n型一掺杂的挖槽门极晶闸管制造法

提出采用ｐ，ｎ型杂质两面分别涂层一步扩散及挖槽门极的晶闸管制造工艺，有效地控制了门极解发特性参数，降低了器件通态电压，简化了工序，提高了新产品性能价值比。     

超导储能系统用高速晶闸管驱动电路研究

本文简要介绍了晶闸管触发电路的基本要求和目前常用的方法。详细讨论了高频晶闸管的两种驱动电路,给出了实验波形,并作了对比,分析了其优缺点。本文结合超导储能的实际应用,设计了高频晶闸管触发电路。     

国产硅橡胶在特高压晶闸管上的应用研究

研究了增粘剂含量、含氢硅油含氢量和填料种类对硅橡胶粘接性能的影响,制备了两种不同填料的国产硅橡胶,研究了两种硅橡胶固化工艺对晶闸管阻断性能的影响,并与进口硅橡胶的综合保护性能做了对比实验。结果表明:当增粘剂含量为3份时,含氢硅油含氢量为0.8%时,硅橡胶与硅片粘附力强,内部无空洞,且工艺效率较高,采用填料为氧化铝的国产硅橡胶对晶闸管的保护特性与进口硅橡胶基本相当,满足应用需求。     

8.5kV晶闸管的设计与工艺研究

随着电力电子装置复杂性和功率水平的不断提高,对晶闸管电压等级的要求越来越高。采用高压晶闸管可减少串联的元件数,缩小装置体积并节省成本,同时可提高其可靠性。对8.5 kV高压晶闸管进行了特性设计与工艺研究。为提高阻断电压,采用了低浓度的深结扩散工艺实现了理想的杂质浓度分布,同时结合双负斜角台面终端和少子寿命控制技术,研制出阻断电压为8.5 kV、电流为700 A的高压晶闸管,其动态特性及参数的一致性均满足设计和应用要求。     

高压直流换流阀用集成式阻尼电容器设计与验证

阻尼电容作为晶闸管换流阀的重要组成元件,与阻尼电阻串联构成阻尼回路,并联于晶闸管两端,实现串联晶闸管的动态均压,抑制换相过冲,其参数及结构设计是换流阀设计的重要环节。针对换流阀小型化设计需求,提出一种集成式阻尼电容器设计方法。首先建立换流阀关断简化模型,采用解析法求解晶闸管最优阻容参数,并代入实际电路分析电容工作时的电气应力。然后,综合阻尼回路特点,提出扁平化集成式阻尼电容结构,并通过静电场仿真确定其壳体结构参数。最后,结合实际工程参数,从电气、结构两方面详细阐述扁平化集成式方形阻尼电容设计方法,并通过电容本体试验及在换流阀样机中的应用试验验证了所提方法的可行性。     

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。     

晶闸管交流调压电路数字触发系统的研究

在深入分析目前晶闸管数字触发电路存在的主要问题的基础上,提出了一种新型晶闸管交流调压电路触发系统的设计方法。提出了基于锁相环的电压同步检测电路的原理与设计,保证了同步信号对电源频率的跟踪;设计了以单片机89s51、计数器8253为基础晶闸管触发电路,并通过相序检测、校正电路实现了相序自适应触发;提出采用高频互补对称触发脉冲设计方法,有效地减小了对脉冲变压器的功率要求。     

脉冲功率晶闸管的小型化

小型化与轻量化是脉冲功率电源实用化的关键技术。功率半导体开关占据了脉冲电源体积相当大的比例。为减少功率半导体开关的体积与重量,本文提出一种以减薄铜基座对其进行小型化的方法。该方法通过建立和求解晶闸管暂态热传导数学模型,来分析晶闸管在浪涌电流下温度对时间和空间分布的特性。计算结果表明:在脉冲功率应用中,晶闸管铜基座厚度与硅片的峰值结温无关,铜基座厚度仅对热量的扩散时间和热平衡后的稳态平均温度有微量影响。根据理论计算的结果,本文试制了薄壳晶闸管样品,其厚度仅为常规型号的一半。样品测试结果显示了晶闸管浪涌电流能力和di/dt与常规管壳的基本一致。薄壳方案同样适用于二极管。     

700MW水电机组自并励励磁系统主要参数设计计算

以700 MW水轮发电机自并励励磁系统为例,介绍了水轮发电机自并励励磁系统励磁变压器参数设计计算方法,主要包括励磁变压器副边线电流计算和励磁变压器副边额定线电压计算;介绍了水轮发电机自并励励磁系统整流系统参数设计计算方法,主要包括整流柜数量及单柜出力设计、晶闸管元件额定电压的计算和晶闸管元件额定电流选择及温升校核;介绍...     

新一代±800 kV/8 GW特高压直流工程换流阀晶闸管设计优化

新一代标准化±800 kV/8 GW特高压直流工程对换流阀晶闸管性能及可靠性提出更高要求。通过分析新一代标准化特高压换流阀设备的性能提升需求,明确了晶闸管产品的性能参数优化目标;在以往工程晶闸管研制的基础上,研究了进一步提升电流性能、降低通态压降、提高动态参数一致性及安全裕度的优化设计与工艺改进方法,完成了2种国产技术路线的新一代标准化±800 kV/8 GW特高压直流工程用8.5 kV/5 500 A晶闸管产品设计,并通过专项试验对比分析不同技术路线晶闸管产品的性能特点。研究及试验结果表明,经优化设计后,2种国产晶闸管产品的通态压降与通流特性均得到提高,动态参数一致性更优,安全裕度进一步提升,2种国产晶闸管产品均能够满足新一代特高压工程要求。     

高频引弧切割电源的研究

针对目前国内高频引弧切割电源技术进行了深入分析和研究,并对主电源的参数进行设计计算;详细分析了高频引弧电路的工作原理及引弧振荡器的设计方法,给出了切割工艺的详细时序流程。最后通过实验结果,证实该设计达到了预期目的。     

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。     

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.     

使用合成试验回路对三峡—常州HVDC晶闸管阀进行运行试验

三峡―常州(3G)HVDC晶闸管阀使用的是高额定容量的晶闸管,若用传统的背靠背回路进行试验,需要巨大的投资。为此,开发了一合成试验回路,并成功用于试验三峡晶闸管阀。该回路使用常规的背靠背试验回路作电流源,用振荡回路作电压源,能够充分再现HVDC晶闸管阀的4种运行状态。所产生的试验电应力大于或等于运行条件下的预计电应力。型式试验结果表明,三峡HVDC晶闸管阀完全满足要求。由于试验参数普遍高于设计要求,表明晶闸管阀的设计裕度较大。