超高速半导体开关RSD的开通机理与大电流特性研究

基于反向注入控制RSD(Reversely Switched Dynistor)的大面积快速均匀开通、可无限串联、功率大、换流效率高、寿命长的特点,新开通机制的RSD将在脉冲功率技术中获得重要应用.本文研究了RSD的开通机理和开通条件,为器件开通特性的改进和预充电路的合理设计提供了依据;实验还表明,由小直径RSD的极限电流测试结果,可以用经验公式得到同类结构的任意通流面积RSD脉冲大电流耐量.     

大功率脉冲电源用超高速半导体开关RSD

新近开发出了用于大功率脉冲电源技术的新型超高速开关RSD，本文介绍了该器件的结构、开通机理、特性及测试实验结果。设计电流20KA、60KA、300KA，开通时间数十纳秒、断态重复峰值电压20～30KV的RSD堆已在实验室制出并在湖北襄樊仪表元件厂合作试生产。     

大功率晶体秘开关辅助电路的设计

本文通过对大功率晶体管开关过程的分析，指出了开关过程中大功率晶体管产生电流尖峰和电压尖峰的原因。为减小晶体管的开关损耗，本文提出了一个开关辅助电路，使得晶体管大部分开关损耗转移到该电路，从而提高了晶体管运行的可靠性，并给出了该电路元件参数的计算方法。     

半导体RSD开关预充电路设计与研究

利用快速晶闸管设计了一种可用于触发大电流半导体开关的反向导通型双晶复合晶体管(Reversely Switching Dynistor,简称RSD)电路.重点介绍了RSD预充电路参数选择和触发脉冲产生电路的设计,解决了预充电路和主回路RSD开关开通后各电气参数的配合问题.实验结果表明,当预充电路的工作电压约为800 V时,RSD开关的预充峰值电流约为600 A,脉冲宽度约为2 μs,流过RSD开关的脉冲峰值电流可达5.3 kA,脉冲宽度约为10 μs.     

亚毫秒脉冲功率开关RSD的大电流放电试验

对应用于电磁发射脉冲功率电源的反向开关晶体管（Reversely Switched Dynistor,RSD）进行了大电流脉冲换流特性测试。介绍了RSD导通原理,分析了RSD的直接预充、谐振预充和变压器升压预充等三种预充电路。进行了9.5kV脉冲放电试验,试验脉冲电流的峰值为110kA,脉冲宽度为260μs,dit/d...     

半导体断路开关SOS效应测试研究

基于SOS效应工作的半导体断路开关可以在纳秒级时间内关断大密度电流,因此可应用于电感储能的脉冲功率发生器.介绍了基于SOS断路开关的脉冲功率发生器结构和运行原理、SOS工作原理及典型的电流、电压波形.在简化的测试电路上对特制二极管和快恢复二极管进行了SOS效应测试实验,研究了两类二极管的反向过电压、泵浦条件和负载影响.结果表明,深扩散p基区的二极管可以产生SOS效应;泵浦条件是影响SOS特性的最主要因素,泵浦电压越高,所产生的反向过电压系数越高.     

改进混合型限流断路器限流特性及换流电弧能量分析

混合型限流断路器兼备了机械开关良好的静态特性和固态开关无弧快速分断的动态特性,是国际上断路器研究的新方向。为了对高di/dt电流下混合型限流断路器的换流电弧能量进行分析,在已研制出的两种混合型限流断路器样机基础上,开展了相同实验线路参数和设定动作值条件下的两种限流断路器方案的对比实验。改进方案可将电流上升率di/dt为18A/μs的短路电流限制到7.5kA,分断动作时间1ms,相比于初始方案,改进方案分断速度更快,限流能力更强。进而计算了2种方案在不同短路电流上升率下的换流电弧能量,并分析了电弧能量对触头烧蚀特性的影响。改进方案能够有效地降低换流电弧能量,减小电弧对触头的烧蚀,提高触头寿命。研究表明改进方案更适合需要多次分断高di/dt短路电流的应用场合。     

高功率低重复率RSD器件结构与换流特性研究

为适应重复频率脉冲工况,提出了一种引入缓冲层的反向开关晶体管(Reversely Switched Dynistor,简称RSD)新结构.该结构可协调器件的通态、断态和开关特性.研究了低重复频率下包括大电流特性、损耗特性、关断特性在内的RSD换流特性,大电流试验中直径3英寸的RSD芯片在272μs脉宽下通过了148.8 kA的峰值电流,重复频率试验中获得了20Hz和60Hz下RSD重复开通1000次的电压波形.     

IGBT功率器件工作中存在的问题及解决方法

绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)因其开关速度快、工作频率高、控制方便等优点得到广泛应用,但随着电力电子技术的高频、大功率化发展,开关工作时会造成较高损耗和严重的电磁干扰,甚至元件本身也会因过压、过流问题造成损坏。从IGBT的内部结构特点出发,讨论了IGBT工作中上述问题存在的原因,整理了目前国内外常用的一些处理措施,包括软开关技术、吸收电路技术以及研制新的开关元件等。软开关通过控制电压、电流状态,使其在开关过程中保持不变,抑制di／dt,du／dt;吸收电路是吸收开关过程中di／dt,du／dt产生的多余能量,然后反馈至其他地方。而采用新的开关元件集成门极换流晶闸管IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor),从开关本身出发解决问题是个有潜力的方案。     

RSD重复频率脉冲功率电路的研制

研制了一种基于高速大功率半导体脉冲开关反向开关晶体管(Reversely Switched Dynistor,简称RSD)的重复频率脉冲功率电路,电路主要包括放电电容充电回路、主回路及BSD预充回路等部分.分析了脉冲功率电路及磁开关工作原理.设计了工作电压为2.4 kV时的电路及磁开关参数.试验结果表明,当重复频率为1...     

碳化硅RSD的二维数值模型研究

在此通过实验进一步证实了高耐压的硅基反向开关晶体管(RSD)有更高的开通电压峰值,说明采用宽禁带碳化硅(SiC)的必要性。基于半导体物理基本方程,考虑载流子迁移率模型、SRH复合、俄歇复合、碰撞电离效应及禁带变窄效应等,采用典型4H-SiC材料物理参数,建立了SiC RSD二维数值模型,同时结合电路模型模拟了SiC RSD的开通过程,得到不同耐压等级的SiC RSD的开通电压、电流波形。     

反向开关晶体管开关通态峰值压降的精确测量与研究

基于反向开关晶体管的特殊工作原理,设计了并联电阻法精确测量RSD的通态峰值压降.介绍了通态峰值压降的测量原理及过程,并确定了电路参数.实验结果表明:直径16mm的单片反向开关晶体管在1.2kA的脉冲电流(脉宽17.5μs)下测得通态峰值压降为8.0V.并且,反向开关晶体管通态峰值压降随换流峰值的增大而增大;改变分压电阻...     

基于DDS技术的工频频率滑差源

介绍了基于直接数字式频率合成DDS(Direct Digital Synthesis)技术的工频频率滑差源的研制。该滑差源具有df/df频率滑差功能,主要用于继电堡护频率滑差试验仪的核心部件数字调幅调相滑频电压源。简述了频率滑差的原理,重点叙述了适应于频率滑差输出的软件算法,以及相位累加器、数字波形的合成、数字移相和输出波形的程控调幅等环节的设计思想。     

提高晶闸管di/dt能力的研究

从di/dt损坏机制、定量公式入手,分析了国内外有关di/dt的著作、文章,研究了提高晶闸管器件di/dt能力的各种有效方法,给出了一个常规新设计及其研究成果。     

提高晶闸管di/dt能力的研究

从di／dt损坏机制，定量公式入手，分析了国内外有关di／dt的著作、文章，研究了提高晶闸管器件di／dt能力的各种有效方法，给出了一个常规新设计及其研究成果。     

混合型直流真空断路器小间隙下的分断特性

混合型直流真空断路器技术是舰船电力系统短路保护的有效方式,其换流参数的优化设计取决于真空灭弧室的分断特性。利用可拆卸真空灭弧室,研究了直径为45 mm 的CuCr50平板触头在直流3~5 kA,燃弧时间约为50μs,触头开距约0.5 mm 的分断过程中,灭弧室电流下降过零变化率di/dt对电弧性能的影响。实验结果表明：di/dt>90 A/μs时,灭弧室电流过零后继续流通;di/dt<60 A/μs 时,灭弧室电流过零截止,电弧熄灭,可以为介质恢复过程创造近似零电压的恢复条件。实验条件下,经过约50μs的近似零电压恢复过程,真空间隙介电强度恢复到静态耐压水平,击穿电压幅值主要受触头表面状态的影响。实验结果可以用于指导低压混合型直流真空限流断路器的研发。