高压晶闸管的双正斜角造型及表面保护

结合KP9500-55晶闸管的研究课题,对晶闸管的正负斜角、双正斜角等表面造型进行了分析,并结合工厂的生产实践,探讨了应用不同表面造型的可能性。采用由刻槽法获得的双正斜角表面造型,可形成管芯电压合格率稳定在60%～80%之间的生产能力。实验结果表明,采用刻槽方式的双正斜角造型,槽深在片厚的0.60～0.66范围,两次喷腐,表面采用硅橡胶保护,可以制成正反阻断特性接近,电压达到5.5kV的高压晶闸管,值得推广应用于高压器件在研制。     

特大功率晶闸管结终端技术对阻断电压的影响

在此通过计算机仿真方法对影响特大功率晶闸管阻断电压的结终端技术进行仿真分析,并对仿真结论进行试验验证,证实了具有双负斜角结构的特大功率晶闸管,其结终端技术的负斜角角度和造型深度对结终端空间电荷区的扩展和电场分布有重要影响,从而影响阻断电压。只有负斜角角度和造型深度都在优化值时,才能获得兼具高可靠性和高稳定性的晶闸管最高阻断电压。     

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。     

基于器件物理特性的晶闸管阀串联机制系统化研究

高压晶闸管阀的串联应用一直缺少系统化的理论指导,也常常忽略了器件本身的物理特性。为适应我国电力工业新的发展战略的需要,推进电力电子装置可靠性研究,文中对柔性交流输电(FACTS)和高压直流输电(HVDC)装置高压晶闸管阀的串联机制进行了深入系统的研究。分析了晶闸管阀串联运行所涉及各个相关环节的物理过程,结合晶闸管本身的物理特性建立相应的数学模型,尤其是建立了包含晶闸管自身恢复电流特性的反向恢复数学模型。对各个元件参数的影响及相互关系进行分析,推导出安全运行所需的边界条件。从而在理论的层次上将晶闸管阀串联机制明确化、系统化。在此基础上,应用该理论对现有的串联方法进行了分析和评价,提出改进后的串联技术。     

高压双向晶闸管及换向特性研究

高压软启动、电气驱动和静态无功功率补偿等高压装置应用中,常需采用多只普通晶闸管反并联结构和多组串联,为减小体积和降低重量可采用高压双向晶闸管替代普通晶闸管的反并联,但集成于同一芯片的反并联晶闸管器件换向特性受载流子的影响较大。针对高压双向晶闸管的反并联应用需求,对双向晶闸管芯片结构开展分析,通过提高短基区浓度、采用pnp横向隔离结构、局部控制载流子少子寿命,提升了芯片抗干扰能力,成功研制出全压接式高压四端双向晶闸管,简化了反并联组件结构,降低了组件的体积、重量和成本。     

载流子寿命与高压晶闸管反向恢复特性的关系

掌握晶闸管反向恢复特性对改进晶闸管换流阀电压分布、降低换相失败具有重要意义。为研究晶闸管的反向恢复特性,文中从外部电路条件和内部物理设计参数两个方面,通过实验方法对高压晶闸管的反向恢复特性作了较为深入的探讨。实验研究了工频电流对高压晶闸管反向恢复过程的影响,并将器件的外特性与内部物理过程相联系,通过分析反向恢复时间与载流子寿命的关系,得到少数载流子(简称少子)寿命对高压晶闸管反向恢复特性的影响规律,并分析了反向恢复特性对晶闸管阀暂态特性的影响。结果表明,在正弦电流波形和大注入的情况下,少子寿命与反向恢复存储时间相近;影响反向恢复特性的主要因素是少子寿命,高压晶闸管串联应满足少子寿命相等或近似的条件。     

集成门极换向晶闸管在大容量变流装置中的应用研究

电力电子功率器件的的单管容量是大容量变流器装置研究和应用的瓶颈,集成门极换向晶闸管IGCT的出现,促使电气传动控制装置及控制系统不断向控制的高速化、小型化及高效率化等方面发展.介绍了作者研究IGGT串联应用的成果,以及在三电平高压变频器和静止同步补偿器上应用大容量集成门极换向晶闸管的经验,指出了在大容量变流装置中使用集成门极换向晶闸管时要注意的几个关键问题.     

高压直流输电系统换流器技术综述

作为高压直流输电核心设备的换流器容量巨大、可控性强,对可靠性的要求很高。传统晶闸管换流器容量很大,但投资大、谐波严重。电压源换流器能弥补传统晶闸管换流器的部分缺点,其发展十分迅速。为了进一步推动换流器技术在高压直流输电系统中的改进研究和应用,针对传统晶闸管换流器、每极2组12脉动换流器、电容换相换流器以及电压源换流器等适合于高压直流输电的换流器,在详细介绍这些换流器的拓扑结构、基本工作原理、控制策略的基础上,对其技术特点和应用领域进行了评述。研究结果表明:长距离大容量高压直流输电仍然适合采用传统晶闸管换流器;电压源换流器在HVDC中有广泛的应用前景,是未来高压直流输电技术的重要发展方向。     

快速调压型高压静止无功补偿装置的研究

针对现有电压调节型无功自动补偿装置(SVQR)和高压晶闸管投切电容器(TSC)存在的不足,本文提出了一种基于晶闸管开关控制技术的快速调压型高压静止无功补偿装置(TVQR)。文中分析了TVQR工作原理,介绍了该装置主电路及工作过程,最后通过仿真、样机试验验证TVQR的可行性。结果表明,文中提出的TVQR不仅响应速度快、无功补偿精细、投切无涌流,而且TSC相比晶闸管阀简单、可靠性高、占地面积小、运行维护简单,具有一定的研究应用价值。     

一种用于高压换流阀晶闸管TCU的取能装置关键技术研究

在高压直流输电系统中,换流阀是高压直流输电系统的核心设备,TCU作为换流阀功率器件晶闸管的触发控制单元,对晶闸管的可靠触发起到至关重要的作用,TCU工作时需要从外部获取能量。文中提出了一种高压换流阀晶闸管TCU取能装置,能量来源于市电,采用工频隔离变压器、高压绝缘电缆及绝缘套进行高低电位隔离;分析介绍了该取能装置的设计要点、总体设计结构及原理、磁环参数计算、晶闸管TCU内部取能回路的工作原理及使用外部电源为TCU提供取能电源的电源参数;最后通过换流阀运行试验合成回路对高压换流阀晶闸管TCU的取能装置进行了试验验证,试验结果显示文中提出的取能装置能够满足高压直流晶闸管阀TCU在晶闸管常规运行、雷电冲击环境下及低电压工作工况下的取能要求。     

晶闸管阀高位取能电路研究

由于晶闸管耐压等级高,在高压动态无功补偿装置中广泛使用,由晶闸管串联构成的晶闸管阀,是晶闸管控制电抗器(TCR)的核心器件,在高电压下晶闸管阀驱动电路以何种方式获取能量是高压动态无功补偿装置必须考虑的问题.为了增加晶闸管串联运行的可靠性,设计了一种电压电流取能电路,能够满足TCR在各触发角下均能取到能量,给驱动电路供电,实现晶闸管阀高位系统自供电.利用PSPICE软件建立各取能电路仿真模型,仿真结果表明:高位取能电路能够减少开关损耗,提高晶闸管运行效率,而且能向驱动电路提供电能,为晶闸管阀的驱动电路稳定供电提供了理论基础.     

Developments of OAO All-Russian Research and Design Institute of Relay Manufacture with a Pilot Factory of ABS electro in field of high-voltage electric drive and power electronics

The main developments of OAO All-Russian Research and Design Institute of Relay Manufacture with a Pilot Factory in the field of high-voltage electric drives and semiconductor converters designed and fabricated at the institute are considered. The key products are different types of thyristor devices for a soft startup based on thyristor frequency converters and thyristor devices for the automated actuation of a reserve in the power industry.     

Thyristor-controlled phase-shifting devices

Phase-shifting devices with thyristor regulation intended for the constant control of power overflows in power-supply networks with parametric and regime nonuniformity have been developed. The phase shift of the output voltage is regulated using a high-voltage thyristor key, which ensures the speed of the device. Various methods of regulation and corresponding circuits of phase-shifting devices are considered.     

Large-sized simulators of magnetic fields

Large-sized simulators of magnetic fields of stations for degaussing ships and short circuits of high-voltage transmission lines providing target parameters of magnetic field in a volume of 5 × 5 × 10 m are developed and constructed. To form the magnetic field of a short circuit of high-voltage transmission lines, an oscillatory contour with feed from a network is applied. The magnetic field simulator includes two powerful thyristor reversible converters. Both simulators work on a uniform magnetizing system.     

Study on overvoltage protection in HVDC LTT valve

The light-triggered thyristor (LTT), which can be directly fired by light, does not need gate electronics on the high-voltage side and is thus a near-ideal semiconductor device for a HVDC valve. In providing overvoltage protection for an LTT without losing its advantage of simple circuits associated with the thyristor, the overvoltage protection system adopted in the conventional electrically triggered thyristor is not necessarily appropriate. The authors have shown that high-speed protective gate pulses generated from the valve base electronics together with the valve arrester are sufficient for the LTT valve overvoltage protection. The adequacy of this protection strategy is demonstrated by factory type tests and also excellent service experiences     

Gating systems for high voltage thyristor valves

The requirements on gating systems for thyristor valves used in high-voltage direct current and static VAr compensator systems are listed. Different techniques used to meet these requirements are discussed with a view on the specific service condition of the particular application and illustrated by service performance     

基于10 kV高压自取能光电触发TSC装置的延时触发角谐波分析

高压晶闸管投切电容器(TSC)无功补偿装置作为传统高压无功补偿装置在高压领域应用较为广泛,但因其晶闸管全导通时阀组端电压为0,无法从阻尼回路中取能用于晶闸管触发,故自取能光电触发电路一直是研究攻克的难点。为解决这一难题,自主研制了一套基于自取能光电触发10 kV高压TSC装置,通过延迟一定的触发角度实现晶闸管触发电路的自取能。但TSC与TCR不同,当存在延迟角时必然会因du_c/dt的影响引起冲击电流,造成触发脉冲的紊乱。因此,为了抑制冲击电流,在实际使用中必须配置电抗器。通过理论和仿真分析了TSC触发脉冲延迟角及电抗器与谐波含量的关系。     

晶闸管控制串联电容换级特性研究

研究了晶闸管控制的分级串联电容换级时的暂态过程。采用编程仿真的方式,对单级电路和多级电路分析后,提出了晶闸管开关最佳接入时刻为被短接电容电压为零时;分析了阻尼电阻、电感对暂态过程的影响以及它们之间的参数配合;采用电容分级式可控串补策略可大大降低可调电感容量及成本。高压输电线路分级电容可控串补的应用可提高系统的稳定性。