Методы и технические средства определения параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов для группового соединения
При изготовлении преобразователей с групповыми соединениями СПП для выравнивания тепловых режимов также осуществляется подбор приборов. Однако отсутствие у изготовителей расширенной информации о величинах электротепловых параметров и характеристик конкретных СПП и специализированных высокопроизводительных испытательно-измерительных технических средств, обусловило решение этой задачи только… Читать ещё >
Содержание
- Список сокращений и обозначений
Глава 1. Методы и технические средства, применяемые при создании преобразователей на основе групповых соединений силовых полупроводниковых приборов.
1.0 Введение.
1.1 Групповое соединение СПП и способы выравнивания нагрузок приборов при соединении.
1.1.1 Параллельное соединение СПП.
1.1.2 Последовательное соединение СПП.
1.1.3 Последовательно-параллельное и параллельно-последовательное соединение СПП.
1.2 Методы расчета и моделирования групповых соединений СПП.
1.2.1 Методы расчета и моделирования схем преобразователей.
1.2.2 Методы расчета и моделирования тепловых процессов в СПП.
1.3 Основные параметры и характеристики СПП, используемые при разработке преобразовательных устройств.
1.4 Аппаратура и методы измерения, определения контроля электрических и тепловых параметров, и характеристик.
1.4.1 Определение В АХ СПП и её параметров в состоянии высокой проводимости.
1.4.2 Определение и контроль тепловых параметров и характеристик.
1.4.3 Определение предельного прямого тока в состоянии высокой проводимости.
1.5 Выводы и постановка задачи.
Глава 2. Разработка и исследование электротепловых моделей силовых полупроводниковых приборов различных конструкций и моделей их групповых соединений.
2.0 Введение.
2.1 Разработка и исследование электротепловых моделей СПП штыревой и таблеточной конструкции.
2.1.1 Обобщенная структура электротепловой модели СПП.
2.1.2 Реализация электрической части модели СПП.
2.1.3 Реализация тепловой части модели СПП.
2.1.4 Визуализация электротепловой модели СПП в Multisim.
2.1.5 Тепловой режим СПП различных конструкций с предельными значениями теплового сопротивления переход-корпус Rthjc.
2.2 Разработка и исследование электротепловых моделей группового соединения СПП.
2.2.1 Исследование распределения тока и теплового режима параллельного соединения СПП с различными значениями теплового сопротивления переход-корпус
2.2.2 Исследование величины предельного среднего тока параллельного соединения СПП с различными значениями теплового сопротивления переход корпус
Rthjc и влияния на неё теплового сопротивления корпус-охладитель RthjC.
2.2.3 Исследование влияния количества СПП в группе параллельного соединения с различными значениями теплового сопротивления переход корпус RthjC на величины предельного среднего тока.
2.3 Разработка и исследование электротепловой модели последовательно- параллельного соединения СПП.
2.4 Выводы.
Глава 3. Разработка методов и аппаратуры для определения тепловых и электрических параметров и характеристик СПП.
3.0 Введение.
3.1 Разработка метода определения переходного теплового сопротивления переход-корпус СПП и теплового сопротивления переход-корпус СПП в установившемся тепловом режиме.
3.1.1 Основные тепловые параметры и характеристики СПП.
3.1.2 Определение температуры полупроводниковой структуры.
3.1.3 Определение температуры корпуса СПП.
3.1.4 Определение средней мощности потерь.
3.1.5 Метод определения теплового сопротивление переход-корпус R, i, jC СПП в установившемся тепловом режиме.
3.1.6 Исследование и выбор параметров системы охлаждения при определении теплового сопротивления переход-корпус.
3.2 Испытательно-измерительное устройство для определения тепловых и электрических параметров СПП.
3.2.1 Технические характеристики и структура испытательно-измерительного устройства.
3.2.2 Программная реализация испытательно-измерительного устройства.
3.2.2.1 Требования предъявляемые к программному обеспечению испытательно-измерительного устройства.
3.2.2.2 Алгоритм работы ВП испытательно-измерительного устройства.
3.2.2.3 Интерфейс ВП.
3.3 Определение электрических параметров В АХ СПП.
3.4 Электрические параметры В АХ и их температурные зависимости.
3.5 Определение предельного тока в состоянии высокой проводимости СПП.
3.6 Определение времени распространения включённого состояния и момента измерения параметров начального состояния силовых тиристоров при определении тепловых параметров.
3.7 Выводы.
Глава 4. Исследование электротепловых параметров и характеристик
СПП и разработка метода подбора и отбраковки СПП для групповых соединений.
4.0 Введение.
4.1 Экспериментальное исследование тепловых и электрических параметров и характеристик диодов.
4.2 ЭТМ реальных СПП при групповом соединении и способ их формирования.
4.3 Моделирование и исследование электротепловых процессов в реальных СПП при параллельном групповом соединении.
4.4 Метод подбора и отбраковки СПП для группового соединения.
4.5 Выводы.
Список литературы
- ГОСТ 24 461–80. Приборы полупроводниковые силовые. Методы измерений и испытаний.
- Чебовский, О. Г. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник / О. Г. Чебовский, JI. Г. Моисеев, Р. П. Недошивин. — 2-е изд. перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1985. 400 с.
- Чебовский, О. Г. Испытания силовых полупроводниковых приборов / О. Г. Чебовский, JI. Г. Моисеев -М.: Энергоатомиздат, 1981. 200 с.
- Беспалов, Н. Н. Аппаратура для измерения статических параметров силовых полупроводниковых приборов / Н. Н. Беспалов, А. В. Мускатиньев, Г. И. Колпахчьян // Электровозостроение: Сб. научн. тр. Новочеркасск: Изд-во ВЭлНИИ, 1986. — Т. 27.-С. 129−136.
- CEI/IEC 60 747−2:2000. International Standard. Second edition 2003 03. Part 2: Rectifier diodes.
- CEI/IEC 60 747−6:2000. International Standard. Second edition 2003 03. Part 6: Thyristors.
- Герлах В. Тиристоры: Пер. с нем. / В. Герлах М.: Энергоатомиздат, 1985.-328 е., ил.
- Кремниевые вентили. / С. Б. Юдицкий и др. М.: Энергия, 1968. — 304 с.
- ГОСТ 20 859.1—79. Приборы полупроводниковые силовые единой унифицированной серии. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1985.
- ГОСТ 25 529–82. Диоды полупроводниковые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров. М.: Изд-во стандартов, 1987.
- ГОСТ 20 332–84. Тиристоры. Электрические параметры. Термины, определения и буквенные обозначения. М.: Изд-во стандартов, 1975.
- Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник / И. X.
- Евзеров и др.- Под. Ред. Канд. Техн. Наук В. М. Перельмутера. М.: Энергоатомиздат, 1988.— 319 с.
- Силовые полупроводниковые преобразователи в металлургии / С. Р. Резинский, и др. — М.: Металлургия. 1976. 184 с.
- Тиристорные электроприводы прокатных станов / Под ред. В. М. Перельмутера. -М.: Металлургия. 1978. 152 с.
- Диоды и тиристоры в преобразовательных установках / М. И. Абрамович и др. М.: Энергоатомиздат, 1992. — 432 с.
- Зиновьев, Г. С. Основы силовой электроники: Учебник. / Г. С. Зиновьев Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. — 4.1. — 199 с.
- Евсеев Ю. А. Силовые полупроводниковые приборы: Учебник для техникумов. / Ю. А. Евсеев, П. Г. Дерменжи П. Г. М.: Энергоатомиздат, 1981. -472 с.
- Рабинерсон, А. А. Режимы нагрузки силовых полупроводниковых приборов / А. А. Рабинерсон, Г. А. Ашкинази М.: Энергия, 1976. — 296 с.
- А. с. 1 247 798 СССР, G 01 R 31/26. Способ контроля теплового сопротивления силового полупроводникового прибора / 3. С. Иоспа, Г. В. Лаужа, В. Я. Узарс, В. П. Феоктистов, О. Г. Чаусов (СССР). -№ 3 861 856/24−21- заявлено 20.02.85- опубл. 30.07.86, Бюл. 28.
- А. с. 798 649 СССР, G 01 R 31/26. Устройство для измерения теплового сопротивления полупроводниковых приборов / В. А. Беляков, П. Н. Голубев, Е. А. Грицевский (СССР)—№ 2 624 196/18−25- заявлено 05.06.78- опубл. 23.01.81, Бюл. 3.
- Пат. 2 178 893 RU, G 01 R31/26. Способ определения тепловогосопротивления переход-корпус полупроводниковых диодов / В. А. Сергеев — № 2 001 106 867/09- заявлено 13.03.01- опубл. 27.01.02, Бюл.
- Флоренцев, С. Н. Экспресс-метод определения теплового сопротивления силовых модулей / В. М. Гарцбейн, С. В. Иванов, JI. В. Романовская, С. Н. Флоренцев // Электротехника. — 2000. — № 12 С.14−20
- Пат. 2 167 429 RU, G 01 R31/26. Способ измерения теплового сопротивления двухполюсников с известным температурным коэффициентом сопротивления / В. А. Сергеев, А. Н. Васильев № 2 000 106 690/09- заявлено 17.03.00- опубл. 20.05.01, Бюл.
- Пат. 2 206 900 RU, G 01 R31/26. Способ измерения теплового сопротивления двухполюсников / В. А. Сергеев — № 2 002 104 181/09- заявлено 15.02.02- опубл. 20.06.03, Бюл.
- Пат. 2 227 922 RU, G 01 R31/26. Устройчтво для измерения тепловых параметров двухполюсников методом сравнения / В. А. Сергеев № 2 002 118 198/09- заявлено 05.07.02- опубл. 27.04.04, Бюл.
- Кеоун, Дж. OrCAD Pspice. Анализ электрических цепей / Дж. Кеоун — М.: ДМК Пресс- СПб.: Питер, 2008. 640 с.
- Сукер, К. Силовая электроника. Руководство разработчика / К. Сукер. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1″, 2008. — 252 с.
- Тиристорные преобразователи частоты с искусственной коммутацией / Р. П. Карташёв, А. К. Кулиш, Э. М. Чехет и др. К., „Техшка“, 1979. — 152 с.
- Thermal Resistance Testers for Power Semiconductor Components. — Режим доступа: http://www.lorlin.com/Thermal%20Resistance.htm, свободный. —1. Загл. с экрана.
- Чети, П. Проектирование ключевых источников электропитания: Перю с англ. / П. Четти М.: Энергоатомиздат, 1990. 240 с.
- Чиженко, И. М. Основы преобразовательной техники / И. М. Чиженко, В. С. Руденко, В. И. Сенько М.: Высш. Школа, 1980. — 424 с.
- Горюнов, Н. Н. Полупроводниковые диоды. Параметры, методы измерений / под ред. Горюнова Н. Н. и Носова Ю. Р. — Изл-во „Советское радио“, 1968. 300 с.
- Замятин, В. Я. Мощные полупроводниковые приборы. Тиристоры: Справочник / В. Я. Замятин, Б. В. Кондратьев, В. М. Петухов. М.: Радио и связь, 1987. — 576 с.
- Владимиров, Я. Г. Моделирование на ЭВМ процессов в полупроводниковом преобразователе БДПТ / Я. Г. Владимиров // Электронная техника в автоматике. Сборник статей М: Радио и связь ЭТВА, 1986, вып. 17, С. 28−35.
- Чуа, JI. О. Машинный анализ электронных схем / JI. О. Чуа, Пеи-Мин Лин. М.: Энергия, 1980. — 638 с.
- Busatto, G.- u.a.: „PSPICE Model for High Voltage IGBTs“ / G. Busatto // EPE, Trondheim Proc. -1997. -Vol. IV, P.145−150.
- Мучник, Г. Ф. Методы теории теплообмена. Тепловое излучение. Учеб. Пособие для втузов / Г. Ф. Мучник, И. Б. Рубашов. М.: Высшая школа, 1974.-272 с.
- Дульнев, Г. Н. Теплопроводность смесей и композитных материалов. Справочная книга / Г. Н. Дульнев, Ю. П. Заричняк. JL: Энергия, 1974. — 264 с.
- Арнольд, JI. В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. / JI. В. Арнольд, Г. А. Михайловский, В. М. Селиверстов. — М.: Высшая школа, 1979. — 446 с.
- Кутателадзе, С. С. Основы теории теплообмена / С. С. Кутателадзе. -Новосибирск: Наука, 1970.
- Анализ и расчёт тепловых режимов полупроводниковых приборов / П. Д. Давидов и др. М.: Энергия, 1967. — 144 с.
- Лыков, А. В. Теория теплопроводности / А. В. Лыков. — М.: Высшая школа, 1967. — 436 с.
- Тихонов, А. Н. Уравнения математической физики / А. Н. Тихонов, А. А. Самарский. -М.: Наука, 1966. 724 с.
- Бурцев, Э. Ф. Физика электронно-дырочных переходов и полупроводниковых приборов / Э. Ф. Бурцев, И. В. Грехов. — М.: Наука, 1969. — 340 с.
- Березин, И. С. Методы вычислений, т. II / И. С. Березин, Н. П. Жидков. М.: Физматгиз, 1959. — 620 с.
- Яненко, Н. Н. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики / Н. Н. Яненко — Новосибирск: Наука, Сиб. отделение, 1967.- 195 с.
- Ваничев, А. П. Приближённый метод решения задач теплопроводности при переменных константах / А. П. Ваничев // Изв. АН СССР, ОТН. 1946. — № 12. — С. 1767.
- Зевеке, Г. В. Основы теории цепей. Учебник для вузов. Изд. 4-е, переработанное / Г. В. Зевеке, П. А. Ионкин, А. В. Нетушил, С. В. Страхов. — М.: Энергия, 1975. 752 с.
- Бессонов, JI. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи / JI. А. Бессонов — М.: Гардарики, 2007. 701 с.
- Тетельбаум, И. М. Практика аналогового моделирования динамических систем: Справочное пособие / И. М. Тетельбаум, Ю. Р. Шнейдер. М.: Энергоатомиздат, 1987. — 384 с.
- Дащенко, А. Ф. MatLab в инженерных и научных расчётах / А. Ф. Дащенко, В. X. Кириллов, JI. В. Коломиец, В. Ф. Оробей. Одесса: Астропринт, 2003. — 213 с.
- Дьяконов, В. Математические пакеты расширения MATLAB. Специальный справочник / В. Дьяконов, В. Круглов. — СПб.: Питер, 2001. — 480 с.
- Дьяконов, В. SIMULINK 4. Специальный справочник / Дьяконов В. — СПб.: Питер, 2002. 528 с.
- Хайнеман, P. PSPICE Моделирование работы электронных схем / Р. Хайнеман. М.: ДМК-пресс. — 336 с.
- Карлащук, В. И. Электронная лаборатория на IDM PC. Программа Electronics Workbench и её применение. Издание 2-е, дополненное и переработанное / В. И. Карлащук. — М.- Солон—Р, 2001. 736 с.
- Гува, А. Я. Контактный теплообмен силовых полупроводниковых приборов / А. Я. Гува. Новосибирск: ГУЛ СИПКП „Наука“. — 2005. — 210 с.
- Конструкции корпусов и тепловые свойства полупроводниковых приборов / Н. Н. Горюнов и др. — М.: Энергия, 1972. — 120 с.
- Electronics Workbench Professional Edition. Technical Reference. Ver. 5. Interactive Image Technologies Ltd. Toronto, Ontario, Canada, 1996.
- Тревис, Дж. Lab View для всех / Дж. Тревис: Пер. с англ. Клушин Н. А. М.: ДМК Пресс- ПриборКомплект, 2004. — 544 с.
- Пейч, JI. И. LabView для новичков и специалистов / JI. И. Пейч, Д. А. Точилин, Б. П. Поллак — М.: Горячая линия Телеком, 2004. — 384 с:
- Суранов А. Я. LabView 7: справочник по функциям / А. Я. Суранов — М.: ДМК Пресс, 2005. 512 с.
- Автоматизация физических исследований и эксперемента: компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе LabView 7 / Бутырин П. А. и др. М.: ДМК Пресс, 2005. — 264 с.
- ОСТ 11 0944 96. Микросхемы интегральные и приборы полупроводниковые. Методы расчёта, измерения и контроля теплового сопрпотивления.
- Разевиг, В. Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap V / В. Д. Разевиг. М.: Солон, 1997. — 274 с.
- Чернышёв, А. А. Основы надёжности полупроводниковых приборов и интегральных микросхем / А. А. Чернышёв. — М.: Радио и связь, 1988. 256 с.
- Вопросы математической теории надёжности / Е. Ю. Барзилович и др. — М.: Радио и связь, 1983. 376 с.
- Барлоу, Р. Математическая теория надёжности: Пер. с англ. / Р. Барлоу. Под ред. Б. В. Гнеденко. — М.: Сов. радио, 1969.
- Беляев, Ю. К. Статистические методы в теории надёжности / Ю. К. Беляев. -М.: Знание, 1978.
- ГОСТ 15 467–70. Качество продукции. Термины и определения.
- ГОСТ 27.002−83. Надёжность в технике. Термины и определения.
- Дёмкин, Н. Б. Контактирование шероховатых поверхностей / Н. Б. Дёмкин. М.: Наука, 1970. — 227 с.
- Гува, А. Я. Теплопроводящая паста для тепловых мостов / А. Я. Гува // Техника средств связи. — Сер. ТПО. 1986. Вып. 3. — С. 57 — 60.
- А. с. 1 624 565 СССР, Кл. HOIL 23/36. Теплопроводящая паста / А. Я. Гува/ Открытия, изобретения. — 1991. — № 4.
- Гува, А. Я. Металлическая паста для контактного теплообмена / А. Я. Гува // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТРТО. — 1992. — Вып. 2, С. 8486.
- Longini, R. L. Gated turn-on of four layer switch / R. L. Longini, J. Melngailis // IEEE Trans. Electron Devices. -1963. V. ED-13. — № 3. — P. 178−185.
- Крюкова, H. H. Исследование физических процессов в тиристорах при включении и кратковременной перегрузке током большой амплитуды: Автореф, дисс. канд. физ.-мат. наук. / Крюкова, Н. Н. JL: ЛФТИ, 1970. — 24 с.
- Грехов, И. В. Физические процессы в мощных кремниевых приборах с р-п переходами: Автореф: дисс.. .д-ра. физ.-мат. наук. / Грехов И: В. Л.: ЛФТИ, 1972. -36 с.
- Расчёт силовых полупроводниковых приборов / П. Г. Дерменжи, В. А. Кузьмин, Н: Н. Крюкова и др.- Под ред. В. А. Кузьмина. М: Энергия, 1980. -184 с.
- Бардин, В. М. Аппаратура и методы контроля параметров силовых полупроводниковых приборов / В. М. Бардин, Л. Г. Моисеев, Ж. Г. Сурочан, О. Г. Чебовский -М.: Энергия, 1971. 184 с.
- Беспалов, Н.Н. „АДИП“: диагностика силовых полупроводниковых приборов / Н. Н. Беспалов, А. В. Мускатиньев // Силовая электроника 2004. — № 1-С. 24−25.
- Энергетическая электроника: Справочное пособие: Пер. с нем. / Под. Ред. В. А. Лабунцова. — М: Энергоатомиздат, 1987. — 464 с.
- Аптер, Э. М. Мощные тиристорные выпрямители для электроприводов постоянного тока / Э. М. Аптер, Г. Г. Жемеров, И. И. Левитан, А. Г. Элькин. -М.: Энергия, 1975.-208 с.
- Сенигов, П. Н. Анализ режимов работы делителей тока с вспомогательным вентилем / П. Н. Сенигов // Автоматизация энергосистем и энергоустановок промышленных предприятий, т. 224 — Челябинск:.Л11И, 1979, с. 43 50.
- Гольдштейн, М. Е. Параметры и допустимые нагрузки схем с „-групповым соединением вентилей / М. Е. Гольдштейн // Электричество. — 1977. № 6. — С. 78 — 82!
- Фридман, Г. Б. Разработка унифицированных преобразовательных секций с водяным охлаждением / Г. Б. Фридман, С. А. Саньков, В. А. Потапенко // Тезисы докладов совещания: Основы унификации вентильных преобразователей Таллин, 1977. — С. 14−16.
- Гольдштейн, М. Е. К вопросу об отказе от делителей тока в многоамперных преобразователях / М. Е. Гольдштейн, П. Н. Сенигов, В. Г. Машьянов, Г. Б. Фридман, С. А. Саньков // Электромеханика. 1983. № 5. — С. 92−96.
- Григорьев, А. М. Основные направления исследования и повышения надёжности силовых полупроводниковых приборов. / А. М. Григорьев, Г. А. Синегуб, В. Л. Шпер — М.: Информэлектро. 1985. Сер. 05. Вып. 1. — С. 1−53.
- Бурков, А. Т. Электронная техника и преобразователи: Учеб. Длявузов ж.-д. трансп. / А. Т. Бурков М.: Транспорт, 1999. — 464 с.
- Низковольтовые сильноточные источники вторичного электропитания РЭА/В. / В. И. Орехов и др. — М.: Радио и связь, 1986. 104 с.
- Ромаш, Э. М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. / Э. М. Ромаш. — М.: Радио и связь, 1981. — 224 с.
- Справочник по преобразовательной технике. / И. М. Чиженко и др. К.: Техника, 1978. — 445 с.
- Ильина Михаила Владимировича „Методы и технические средства определения параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов для группового соединения“
- Внедрение методики подбора приборов позволило существенно повысить надежность силовых блоков преобразовательных устройств и снизить эксплуатационные расходы, связанные с профилактическими и ремонтными работами.
- Заместитель директора ООО ПКП „Атомспецснаб"1. А. И. Столяров1. УТВЕРЖДАЮ“
- Методы и технические средства определения параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов для группового соединения“
- Способы определения тепловых иг электрических параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов, разработанные в диссертационной работе Ильина М. В. используются в лекционных курсах „Проектирование информационно-измерительных систем“.
- Под руководством Ильина М. В. студентами факультета электронной техники выполнено и успешно защищено 9 дипломных проектов по разработке испытательно-измерительной аппаратуры для силовых полупровод! шковых приборов.
- Использование в учебном процессе результатов диссертационной работы Ильина М. Б. позволило повысить эффективность учебного процесса и качество под.'ото вк и студентов, выпускаемых по специальности „11ромышленная электроника“.
- Заместитель декана факультета электронной техники, к. ф-м.н.
- Заведующий кафедрой автоматикифакультета электроннойк.т.н.йпппиг.к заверяю*
- Начальник управления кадров |1.qu*1 плА 4- %1.s.. ..2.041. УТВЕРЖДАЮ
- Технический директор НПП „Электронная техника — МГУ“ кандидат технических наук1. А. В. МускатиньевррСДЛри» 'VSавгуста 2008 г. 1. Ч ^cNl-i^-Co0 л?1. АКТо внедрении научно-технических результатов диссертационной работы
- Ильина Михаила Владимировича «Методы и технические средства определения параметров и характеристик силовых полупроводниковых приборов для группового соединения»
- Заместитель директора по научной работекандидат технических наук1. В. М. Бардии