Рубрики
Составляющие силовой электроники

Новые высокомощные силовые диоды и тиристоры для индустрии, транспорта и энергетики

Новые высокомощные силовые диоды и тиристоры для индустрии, транспорта и энергетики Валентин Мартыненко Геннадий Чумаков ОАО «Электровыпрямитель» освоило создание и приступило к выпуску

Новые высокомощные силовые диоды и тиристоры для индустрии, транспорта и энергетики Валентин Мартыненко
Геннадий Чумаков

ОАО «Электровыпрямитель» освоило создание и приступило к выпуску высокомощных силовых диодов и тиристоров таблеточной конструкции для преобразовательного оборудования, применяемого в индустрии, энергетике, транспорте, металлургии, на больших объектах коммунального хозяйства и др. Новые полупроводниковые приборы делаются на базе кремниевых структур поперечником от 63 до 101 мм, собираются в металлокерамические корпуса и созданы для эксплуатации во всех погодных зонах Рф, также в районах с прохладным и тропическим климатом.

Тиристоры

Предприятие выпускает широкий ряд полупроводниковых устройств с напряжением от 600 В до 6,5 кВ, которые работают в силовых схемах с питающим напряжением от 230 до 1000 В и поболее.

Разработаны серии тиристоров как для низковольтных, так и для высоковольтных применений. Они более много учитывают режимы работы и условия эксплуатации у разных потребителей.

Электрофизические характеристики и конструкция кремниевых структур тиристоров спроектированы для заслуги рационального баланса меж потерями во включенном состоянии и динамическими потерями. Это позволяет отлично управлять наивысшими мощностями в спектре частот от 50 до 400 Гц.

Тиристоры имеют разветвленную топологию управления четырехслойной структурой с внутренним усилением сигнала управления и эффективную шунтировку катодного эмиттера, что обеспечивает прибору резвое и однородное включение, долгосрочную эксплуатацию в режиме больших скоростей коммутации анодного тока (≥200 А/мкс) и напряжений (≥1000 В/мкс).

Применение радиационно-легированного кремния, запатентованная разработка управления диффузионными профилями и временем жизни неосновных носителей заряда в технологическом цикле производства тиристоров позволили минимизировать технологический разброс выходных характеристик, таких, как UTM, tqt, QRR, IRR, tRR, и стопроцентно удовлетворить требования потребителей при поставках полупроводниковых устройств, созданных для работы в схемах с поочередным и параллельным соединением.

Силовые диоды и тиристоры ОАО «Электровыпрямитель» имеют высочайшую стабильность прямых падений напряжений, что гарантирует им четкий подбор для параллельной работы и высшую симметрию токов в силовых ветвях преобразователей на весь период эксплуатации. Полупроводниковые приборы владеют завышенной механической прочностью, они накрепко работают при воздействии вибрационных нагрузок в спектре частот 1-2000 Гц с ускорением 200 м/с2, одиночных и неоднократных ударов с ускорением соответственно 10000 и 1500 м/с2, могут без повреждений выдерживать значимые перекосы сжимающих усилий, которые часто имеют место в реальной эксплуатации.

Низковольтное применение — электролиз цветных металлов, электрохимия, компенсаторы реактивной мощности с напряжением до 3 кВ, индукционный нагрев, электроприводы неизменного тока, плавный запуск асинхронных движков, преобразователи для питания тяговых движков магистральных и карьерных электровозов и другие массивные источники неизменного тока.

Тут употребляются тиристоры с рабочим напряжением от 200 В до 3,4 кВ, токами до 5,5 кА и временем выключения от 63 мкс (табл. 1).

Высоковольтное применение — преобразователи линий электропередач неизменного тока, массивные высоковольтные статические компенсаторы реактивной энергии, выпрямители систем возбуждения массивных турбо- и гидрогенераторов, электроприводы и плавный запуск высоковольтных электродвигателей неизменного и переменного тока, преобразователи тяговых подстанций, разные высоковольтные ключи переменного тока и пр.

Для этих преобразователей поставляются тиристоры с напряжением от 3,6 до 6,5 кВ, токами до 3,2 кА и временем выключения от 250 мкс (табл. 2).

По мере надобности ОАО «Электровыпрямитель» может создать и поставить силовые диоды и тиристоры с рабочим напряжением до 8,0 кВ.

Анализ результатов долголетней эксплуатации тиристоров прошлых поколений, также проводимые на предприятии исследования надежности силовых полупроводниковых устройств позволяют по требованиям потребителей создавать поставки массивных таблеточных тиристоров с увеличенным сроком службы (25 лет и поболее).

Новые высокомощные силовые диоды и тиристоры для индустрии, транспорта и энергетики
Силовые диоды

Предприятие выпускает широкий ряд новых массивных силовых диодов, конструкция которых оптимизирована на низкие утраты в проводящем состоянии. Силовые диоды имеют блокирующие напряжения от 800 В до 6,5 кВ, рабочие токи до 10,0 кА и подходят для эксплуатации в силовых сетях с частотой 50-400 Гц и напряжением до 3 кВ (табл. 3).

Эти высоконадежные полупроводниковые приборы нужны для всех применений, где требуется преобразование AC/DC, включая входные выпрямители для разных электроприводов, преобразователей транспорта, тяговых подстанций, сварки и массивных источников питания неизменного тока.

ОАО «Электровыпрямитель» имеет отлично отработанную технологию производства силовых диодов, большой опыт поставок (10-ки миллионов штук) и эксплуатации. На многих объектах Рф и за рубежом силовые диоды ОАО «Электровыпрямитель» проработали уже более 40 лет, они удачно эксплуатируются и до настоящего времени.

Новые высокомощные силовые диоды и тиристоры для индустрии, транспорта и энергетики
Новые высокомощные силовые диоды и тиристоры для индустрии, транспорта и энергетики
Охладители

Ряд обыденных и особых охладителей производства ОАО «Электровыпрямитель», используемых для серийных силовых полупроводниковых устройств [1], пополнен новыми охлаждающими системами для силовых диодов и тиристоров большой мощности (табл. 4 и 5). Они удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к современным полупроводниковым компонентам, спроектированы с учетом оптимизации черт и эффективности теплосъема при естественном и принудительном воздушном, масляном и водяном методах остывания. Наибольшая мощность рассеивания, достигнутая на охладителях воздушного и жидкостного остывания, составляет соответственно 2,0 кВт и 5,5 кВт.

Новые высокомощные силовые диоды и тиристоры для индустрии, транспорта и энергетики
Рис. 9
Новые высокомощные силовые диоды и тиристоры для индустрии, транспорта и энергетики
Рис. 10
Новые высокомощные силовые диоды и тиристоры для индустрии, транспорта и энергетики
Рис. 11
Новые высокомощные силовые диоды и тиристоры для индустрии, транспорта и энергетики
Рис. 12
Силовые блоки

По заказам ОАО «Электровыпрямитель» проектирует и поставляет силовые блоки, используя всю имеющуюся на предприятии номенклатуру массивных силовых диодов и тиристоров, силовых модулей, охладителей, изоляторов, предохранителей, ограничителей напряжения, конденсаторов, резисторов и драйверов управления.

Пример силового блока, выполненного на тиристорах 173-й серии по схеме однофазового ключа переменного тока на ток 3500 А и напряжение 0,4 кВ представлен на рис. 13.

Новые высокомощные силовые диоды и тиристоры для индустрии, транспорта и энергетики
Рис. 13

Перед пуском в создание по техническим требованиям заказчика проводятся моделирование и компьютерные расчеты режимов работы силового блока, после этого выбирается более лучший (по техническим чертам и стоимости) вариант конструкции сборки. Весь процесс проектирования, начиная с выдачи технического задания до представления заказчику законченного конструкторского решения, цен и сроков производства заказанных блоков, делается с внедрением электрической связи. Это позволяет оперативно удовлетворять потребности заказчика.

Поставляемые ОАО «Электровыпрямитель» силовые сборки выполняются по современным технологиям, они имеют высочайшие технико-экономические характеристики, потому что базируются на повсевременно проводимых предприятием исследовательских работах и разработках в области СПП и преобразовательной техники.