Введение к работе
Актуальность темы. Рост мощности вентильных преобразователей в сочетании с обеспечением их надежности требует, несмотря на непрерывное увеличение ношшальных токов силовых полупроводниковых приборов .(СПЯ), параллельного соединения вентилей. При этом на- : грузки (токи, мощности потерь и температуры полупроводниковых структур) параллельных вентилей могут быть не одинаковыми. Одной из основных причин этого, является электромагнитная асимметрия (ЭМЛ) токоведущих частей (ТВЧ) преобразователя по отношению к параллельным ветвям. Повышение эффективности использования СІШ путем симметрирования ТВЧ до сих пор осуществлялось в основном эмпирически, при этом о качестве конструкторских решений можно было судить только после изготовления опытного, образца преобразователя. Выявить же причини неудовлетворительного распределения нагрузки между параллельными вентилями не удавалось из-за отсутствия методов испытания преобразователэй, которые позволяли бы определять степень влияния на распределение нагрузки отдельных факторов.
Этой проблеме посвящен ряд исследований, но комплексного ее решения, доведенного до принципов конструирования, инженерных ие- . толов проектирования и испытания.преобразователей, получено не было. Поэтому задачи совериенствоваши методов.конструирования ТВЧ и испытаний многофазных многоамперних преобразователей, содержащих группы параллельных еєнгіілєй (ГїїВ), остаются актуальними. Заинтересованность з реиении. таких задач проявили такай предприятия, разрабатывающие преобразователи: НИИ АО "Электросила",' АО "Урал-іілектротязйлаш", НПО "Электротехника", (ли решались 'в рамках целе-еых программ САПР Минвуза СССР и J/днвуза РСФСР на 1986 - 1990 тг-
Цель работа: создание средств и катодов сниазиия влияния ион- струкции ТВЧ сильноточных вентильних .преобразователей на роспрадэ-лете нагрузки между параллельными ветвями.
Для достижения поставленной «ели реиеш следухзяяо задачи.
-
Выявлена и систематизированы все значимые фактори, приводящие к неравенству нагрузок параллельных вентияэй.
-
Разработана математическая модель взаимосвязи тскоз пзрад-лелышх вентилей преобразователя и параметров конструкции ого ТВЧ.
3. С помощью этой модели выполнен анализ зфректзішосга
средств электромагнитного симметрирования ТВЧ преобразователей.
-
Разработаны принципы конструирования ТВЧ силовых шкафов с вентилями сильноточных преобразователей.
-
Разработаны метода испытаний преобразователей и способов измерения небаланса токов и его составляющих для проверки конструкторских решений.
Методы исследования. При анализе электромагнитных процессов в ГІІВ вентильных преобразователей использовались методы теории электрических цепей, а также метода теории вероятностей и математической статистики при анализе нагрузок вентильных ветвей.
Научная новизна:
создана и реализована на ЭВМ математическая модель взаимосвязи токов в ГЇЇВ преобразователя с конструкцией его ТВЧ, где впервые учтены все значимые факторы, вызывающие небаланс токов параллельных ветвей сильноточных многофазных преобразователей, что позволяет на стадии проектирования выделять эти факторы и анализировать их влияние на токораспределение между параллельными ветвями;
разработаны принципы конструирования ТВЧ преобразователя с минимальным или нормируемым влиянием на токораспределение в ИВ;
разработаны методы испытания преобразователей для оценки влияния на токораспределение в ГПВ отдельных факторов.
Практическая значимость..
- Разработанные в диссертации принципы конструирования позво
ляют, целенаправленно изменяя конструкцию ТВЧ по результатам фак
торного анализа влияния на токораспределение отдельных конструк
тивных элементов и узлов ТВЧ и их взаимного расположения, созда
вать сильноточные преобразователи с минимальным или нормируемым
небаланс .; токов б ГііЬ.
-' :..)ЄДлс2сєешє методы испытаний дают возмоііность определять
интегральные значения и отдельные составляющие небаланса токов,
обусловленные ЗМА ТВЧ и, тем самым, проверять эффективность прини
маемых конструкторских решений., ..
Результаты работы реализованы;.
в НПО Электротехника (ТЭЗ) при модернизации выпрямительных установок УЕКТ-5. (В-ТППД-5,7к-750) и УЕКТ-8 (В-ТНПД-7.2К-400), при конструировании унифицированных выпрямителей электропередач постоянного тока тепловозов на токи до 8000 А и при разработке вентильной секции типа СТВ для преобразователей различного, назначения (ИСТ-20000/24, ТПЧНС для тихоходного привода, ТПВ-8000/24 и др.);
в НИИ АО Электросила при выборе компоновки и копструирова-
ний ТВЧ выпрямителей серии В-ТШ на токи до 8 кА для систем возбуждения турбо- и гидрогенераторов;
- в АО Уралэлектротякмаш при конструировании ТВЧ преобразова
телей с естественным охлаждением для систем самовозбуждения серии
СТО, с водяным охлаждением для систем возбуждения асинхронизиро-
ванных турбогенераторов АСТГ-2Е0 и АСТГ-800 и с воздушным принуди
тельным охлаждением новой серии систем возбуждения.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы долокенн и обсуждены:
на семинаре "Пути улучшения энергетических и массо-габаритных показателей мощных полупроводниковых выпрямителей" (Г.Челябинск, 1981г. и г.Миасс, 1985 г.);
на втором межведомственном -научно-техническом совещании "Проблемы электромагнитной совместимости силовых полупроводниковых преобразователей" (г. Таллинн, 1982 г.);
на Всесоюзном научно-техническом совещании "Разработка и внедрение быстродействующих систем защиты силовых преобразовательных устройств" (г. Москва, 1982 г.);
на Всесоюзной конференции "Силовая полупроводниковая техника и ее применение в народном хозяйстве" (г. Миасс, 1989 г.).
на V Всероссийской конференции "Пути улучшения энергетических и массо-габаритных показателей - полупроводниковых преобразователей электрической энергии" (г.Челябинск, 1993 г.).
Публикации. i»o теме диссертации опубликовано 16 работ и получено 16 авторских свидетельств и патентов на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений; содержит 226 стр. машинописного текста, Еключая 59 рис. на 50 стр., 21 таблицу, список литературы из 120 наименований, приложения на 61 стр^
Автор глубоко признателен д.т.н.,ігроф.*Ю.П.Галишникову за мед-одическую помощь, оказанную им на завершающем этапе работы.
