півпровідникових (електронних) апаратів в мережах низької напруги в якості апаратів управління і захисту. Одночасно виникло і отримує все більше визнання напрямок по створенню комбінованих контактно-напівпровідникових апаратів, які суміщають в собі позитивні якості обох типів апаратів.
Практично всі сучасні перетворювачі базуються на силових напівпровідникових приладах ключового типу, тобто на таких приладах, які залежно від вступника на них сигналу приймають або стан з високою провідністю, або з високою блокуючою здатністю. Умовне опір приладу ключового типу в двох різних станах може відрізнятися в 10-12 разів більше, а тому на електричних схемах такий прилад досить точно може бути еквівалентірован замкнутим ключем в стані високої провідності, а в стані високої блокуючої здатності - ключем розімкненим. Напівпровідникові прилади ключового типу іноді називають просто ключами або вентилями. Вибір ключового елемента відіграє вирішальну роль у конструюванні перетворювача і визначає його функціональні можливості і вартість.
В даний час основними приладами силової електроніки є діоди, тиристори, біполярні транзистори, силові модулі на базі біполярних транзисторів з ізольованим затвором (IGBT) і замикаються тиристори (GTO). Існує ряд інших сучасних силових напівпровідникових приладів (СПП) ключового типу, наприклад, інтелектуальні силові інтегральні схеми, потужні польові транзистори і т.д., однак ці прилади придатні для застосування на порівняно невеликих токах і напружених.
У даній роботі розглянуті методи розрахунку навантажувальної здатності тиристорів в експлуатаційних режимах роботи. Після теоретичного опису методів наведено приклад розрахунку навантажувальної здатності тиристора у схемі однополюсного напівпровідникового апарату змінного струму із зустрічно-паралельним включенням тиристорів.
1. Напівпровідникове апаратобудування на основі силової електроніки
1.1 Переваги силових напівпровідникових апаратів
В електронних апаратах основним елементом, керуючим потоком електричної енергії є комутуючі електричні статичні або безконтактні електронні ключі. Функції безконтактних ключів в даний час переважно виконують силові напівпровідникові прилади. До силових напівпровідникових приладів відносяться прилади з максимально допустимим середнім струмом понад 10А або імпульсним струмом понад 100 А. Силові напівпровідникові прилади працюють в якості електронних ключів у двох явно виражених станах - включеному, відповідному високої провідності, і вимкненому, відповідному низькою провідності. У цих режимах їх вольтамперні характеристики (ВАХ) подібні характеристикам нелінійних елементів релейного типу. Фізичною основою більшості таких приладів є напівпровідникові структури з різними типами електронної провідності. Управління електронною провідністю дозволяє здійснювати бездуговую комутацію електричних ланцюгів. [1]
Напівпровідникові силові електронні ключі володіють наступними перевагами в порівнянні з комутаційними контактними апаратами:
- відсутність рухомий механічної системи;
- бездуговая комутація ланцюгів, відсутність електричного зносу;
- дуже високу швидкодію, можливість плавного управління і регулювання струму;
- надійна робота у вибухонебезпечних і агресивних середовищах;
- можливість керування силовими ключами за допомогою малопотужних сигналів;
- можливість управління сигналами малої величини в комутованих ланцюгах;
- висока стійкість до ударних механічних навантажень і вібраціям;
- відсутність акустичного шуму під час роботи.
1.2 Недоліки силових напівпровідникових апаратів
Поряд з незаперечними перевагами, силовим електронним ключам притаманні такі недоліки:
) невисока стійкість до електричних перевантажень; потрібні спеціальні схемотехнічні рішення по захисту ключів від перевантажень по напрузі і струму, а також по швидкості наростання струму di/dt і напруги du/dt; потрібне забезпечення швидкодії захисту від перенапруг
2) чутливість до швидкості наростання прямого напруги (можливі хибні перемикання від випадкових імпульсів з малою тривалістю, які можуть проникнути в ланцюг управління ключем при близьких ударах блискавок, дугових розрядах в контактних апаратах, електрозварювання і т.д.)
) невисока глибина комутації, тобто ставлення електричного опору ключа у відключеному і включеному станах; відсутність видимого розриву ланцюга у вимкненому стані, наявність залишкового струму, відсутність галь...
