6.17. Силовые модули на основе igbt-транзисторов

Одним из эффективных путей улучшения технико-экономических показателей преобразователей является конструктивно-технологическая интеграция элементов и, в частности, полупроводниковых приборов. Гибридные интегральные схемы, состоящие из соединенных определенным образом приборов (диодов, транзисторов, тиристоров и т.д.), смонтированных в едином пластмассовом корпусе, называются силовыми полупроводниковыми модулями.

Схемы соединения элементов в модулях обычно соответствуют типовым схемам преобразования (например, однофазный или трехфазный мост) или их составным частям (например, последовательно или параллельно соединенные элементы).

Серийные транзисторные модули обычно изготавливаются по планарной технологии.

В настоящее время производство силовых модулей на основе IGBT- транзисторов осваивает ОАО “Электровыпрямитель” (г. Саранск).

IGBT-модули обладают следующими преимуществами:

– электрическая изоляция элементов схем модулей от охлаждающих устройств, что позволяет устанавливать их на одном радиаторе (охладителе);

– легкость монтажа и удобство объединения с другими схемами преобразователя;

– минимизация паразитных индуктивностей в силовых цепях и, за счет этого, снижение всплесков перенапряжений и коммутационных потерь в транзисторах;

– так как транзисторы обладают высокой стойкостью к du/dt, то их надежная работа обеспечивается при предельных загрузках по току и напряжению;

– возможность использования IGBT-модулей в параллельных соединениях;

– малые времена спада тока при выключении;

– очень низкие и практически не зависящие от температуры остаточные токи, что особенно важно при работе транзисторов на высоких частотах;

– высокие значения коммутируемых токов (до 1200 А) и напряжения (до 3,3 кВ).

Модули бывают 1, 2, 3 конструктивного исполнения:

1 исполнение – ширина модуля 34 мм (токи 25, 50, 75 А);

2 исполнение – ширина модуля 62 мм (токи 100, 150, 200 А);

3 исполнение – ширина модуля 62 мм (токи 200, 320, 400 А).

С 1998 года ОАО ”Электровыпрямитель” наладило производство модулей на ток 1200 А и напряжением 3300 В шириной 140 мм.

7. Тиристоры

7.1 Назначение и классификация

Тиристор представляет собой полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот.

Это определило его название – “thyra” по гречески “дверь”. Тиристор подобно двери открывается, пропуская электрический ток, и закрывается, преграждая путь току. Тиристоры используются в цепях электропитания устройств связи и энергетики, в качестве регуляторов.

Применение тиристоров на электроподвижном составе и тяговых подстанциях позволило осуществлять плавное регулирование выпрямленного тока, инвертирование тока, а также выполнять ряд других функций.

Перевод тиристора из закрытого состояния в открытое в электрической цепи осуществляется внешним воздействием на прибор. К числу факторов, наиболее широко используемых для отпирания тиристоров, относится воздействие напряжением (током) или светом (фототиристоры).

По своей структуре тиристоры отличаются от биполярных транзисторов тем, что у них вместо трех – четыре (или более) полупроводниковых слоя, в которых проводимость последовательно чередуется.

Существует много разновидностей тиристоров (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Классификация тиристоров

Основными типами являются диодные и триодные тиристоры.