用于计算机辅助设计的晶闸管模型

本文讨论了用于功率电子电路的晶闸管模型的建立方法。给出了一个适用于计算机辅助设计的非线性集中参数的晶闸管等效电路模型。 模型的建立是基于对器件内部载流子运动的物理过程进行模拟,分析了器件的少数载流子注入;空间电荷区内部载流子的产生与复合;雪崩倍增效应;基区宽度调制效应及电荷存贮效应。将反映这些物理过程的数学公式用非线性电路元件表示,组成了由非线性电阻、电容及受控电流源所构成的晶闸管模型。 利用这个模型可以分析晶闸管开关过程的动态非线性特性。     

基于DSP的晶闸管全数字控制器

利用DSP功能强、运行速度快的特点,将数字触发器与数字调节器相结合进行综合设计,构成一种基于TMS320F240的晶闸管全数字控制系统;讨论了高精度晶闸管电压线性数字触发的方法,解决了控制量与输出量电压之间非线性问题;用软件实现同步信号的检测与主回路电压相序判别,使外围硬件结构更简单;提出用GAL器件实现输出脉冲分配的方法,可节省DSP系统的I/O口;在数字PID调节器的基础上,采用自适应参数调整算法,实现智能控制;利用DSP的通信接口以实现与上位机通讯;利用主回路为三相桥式全控电路的晶闸管变流装置,进行电流闭环控制试验.研究结果表明,全数字控制器控制的整流波形具有良好的平稳度和对称度,并具有较高的控制精度.     

多结器件稳态模型的分歧解分析

本对多结半导体器件方程模型的分歧解进行了分析。首次引入了慢变化变量作为新参数，确定了ｐｎｐｎ器件模型出现分歧解的条件，证明了该模型多稳态的存在性，同时给出了ｐｎｐｎ器件作为晶闸管工作的一个必要条件。     

多元胞半导体浪涌防护器转折特性与IH的折衷

由晶闸管短路发射极模型提出了半导体浪涌防护器的一种多元胞结构,分析了该模型的转折特性与维持电流IH。在归一化条件下,定量表述了其折衷关系,从而确定了某一工艺参数条件下的最佳D／d值,为提高SSPD的浪涌能力、改善响应特性、实现器件的规模化生产具有重要意义。     

通用电流模式滤波器的系统设计

电流模式滤波电路因具有频带宽,功耗小,动态范围大等优点已逐渐应用在高频、高速信号处理电路中,当前电流模式滤波电路中对通用高阶电流模式滤波器的设计研究存在明显不足,通过对电流模式滤波器的通用传输函数进行系统分析,提出了基于MOCCII设计任意阶电流模式滤波器的电路,该电路结构简单,元件参数容易确定,所有的RC元件均接地,便于单片集成。改变输出电流的组合方式,可实现多种功能的滤波器。结合实例进行了电路设计及PSPICE仿真,仿真结果证实了该设计的可行性。     

直流传动变流器设计中的晶闸管结温核算

核算晶闸管结温,是设计变流器的重要依据之一,因为只有通过结温的计算,才能对装置的电流参数作出正确的选择。目前在我国这个问题急待解决。在制订国家际准:“直流电动机传动用变流器”中,作者在国内首次利用了我国晶闸管实测瞬态热阻抗曲线和热耗散功率与通态平均电流的关系曲线来计算晶闸管的结温。此种方法使用起来非常方便。本文对这一方法做了介绍。此文先从等幅矩形脉冲负载的结温计算着手,并指出了结温修正的方法,接着叙述了多级冲击重复负载的结温计算,对国家标准负载等级进行了验证计算,最后导出了不同标准负载等级之间的换算关系。     

采用波形分析法对电力电子装置中的晶闸管元件进行故障检测

波形分析法是采用微型计算机对运行中的晶闸管元件阳极-阴极间的电压波形进行采样,以识别正常工作的晶闸管与故障的晶闸管,并对故障的性质作出判断和处理。本文以三相桥式晶闸管整流电路为例,讨论波形分析法的原理、采样电路与微型计算机接口电路的设计及应用程序的设计。本方案已在大功率整流样机中实施。     

用梯度法求解不等式约束下的电流逆变器（PWM）的最优化问题

主要介绍了用用梯度法求解不等式约束下的电流逆变器 (PWM )的最优化问题 ,对于常用的六拍晶闸管电流逆变器发生的谐振 ,采用离线最小化谐波转矩目标函数来确定PWM电流波形的最优开关角。     

晶闸管三相全桥全控整流控制

晶闸管是半控电力开关器件,它的控制电路相对于全控器件的控制电路要复杂。因此,如何简捷准确地分析由晶闸管构成的看似简单的三相全桥全控整流电路是比较困难的。笔者查阅了相关资料,做了认真研究较简明地说明了三相全桥全控整流电路的工作规律。在本文中首先阐明了晶闸管的工作原理,给出了等效电路的工作过程,说明了晶闸管的导通与截止条件。然后论述了三相电压波形的特点,及在三相电压波形条件下,三个桥路中晶闸管的阳极及阴极电压变化规律。     

谐波转矩最小化的电流型逆变器—感应机系统

采用低频谐波最小化方法,对常规的六拍晶闸管电流源逆变器输出电流波形实施定模脉宽调制(PWM).用离线化确定电流 PWM 波形的最优开关角,并以8086微处理器实现之。实验结果证明,该方法能明显降低感应电动机低频时的转矩脉动,扩大调速范围.     

基于dsPIC智能无功补偿装置的设计与实现

当前无功补偿装置将晶闸管开关、空气开关、控制单元和电容器等零散地分布在配电柜中。使用控制器控制多个电容器,若控制器出现故障,则整台装置将无法正常运行。为此,设计了一种基于dsPIC的智能无功补偿装置,给出装置硬件总体结构,以dsPIC6014A为主控制芯片对三相电压、电流进行采样,通过FFT法求出电力参数,依据无功功率对电容器的投切进行控制。给出dsPIC芯片原理,介绍了电网信息数据采集电路、过零点投切开关电路、晶闸管驱动电路和磁保持继电器驱动电路。给出装置的主程序流程图,将其和各硬件电路结合共同实现智能无功补偿装置的各个功能。实验结果表明,所设计的智能无功补偿装置补偿效果好,性能高。     

一种新型电力电子技术装置的研究

利用电力MOSFET来代替晶闸管,制作学生实验用的电力电子技术实验装置,不仅能够得到和晶闸管电路一样的实验结果,而且可以简化电路,缩短研制周期,节约成本。以一个单相半控桥式整流电路为例,分析了主电路和控制电路的工作原理,最后实验的结果验证了理论的正确性。     

新型功率半导体器件IGCT的核心技术

在目前的中电压大功率应用领域，占主导地位的功率半导体器件有晶闸管，GTO和IGBT等，这些传统的功率器件在产用方面都存在一些缺陷，ABB半导体公司率先提出了一种新型功率半导体器件－IGCT，它具有大电流、高电压、开关频率高、高可靠性，结构紧凑，低损耗的特点，在性能上明显优于目前广泛使用的GTO和IGBT器件，本文对IGCT器件及其工作原理进行简单介绍，并着重对四项核心技术；缓冲层，透明阳极，逆导和集成门极技术，以及它们对器件性能的改善进行阐述。     

电气化铁道的改进型静止动态无功补偿器

针对目前电气化铁道产生大量谐波及无功功率的现状，以及现有固定电容器式无功功率补偿方式常产生容性过补，与电网谐振、补偿装置自身过载及滤波效果差等问题，提出了一种基于变压器式可控电抗器的改进型静止动态无功补偿器的新模型．在带气隙的变压器二次侧设置若干组绕组，每组绕组用反并联晶闸管控制其导通程度，可平滑连续调节可控电抗器的功率．通过改变级间容量递增系数，从而实现无功功率的动态补偿．这种方法具有可控电抗器不饱和、产生谐波电流小的优点，变压器二次侧电压低，利于电力电子器件的长期可靠工程化运行．试验表明，设计出的模型具有良好的动态无功功率补偿性能。     

罐身缝焊机调压系统开发

晶闸管在交流调压等方面有着广泛的应用,至今仍是功率较大的电力电子器件．为保证大功率晶闸管在使用中可靠地工作,其触发电路的设计是重要的一环．为超小量电阻焊焊机的双向晶闸管(主晶闸管)设计带有脉冲封锁环节、较完善保护功能的触发电路,具有工作可靠、性能稳定等特点．     

电力SITH阳极造型对耐电容量的影响及提高

分析了影响电力静电感应晶闸管阻断电压BVAK的因素,提出了提高BVAK的方法,并构造了几种阳极结构.在实验了3种结构的基础上,给出一种新阳极造型.它有效利用了外延过程中在p-阳极区形成的轻掺杂n-层,在该层上进行条形p 重掺杂,为正向导通过程提供空穴注入,从而实现电导调制,降低通态压降.而未掺杂的透明阳极区则形成电流漏.实验表明,该结构不仅能有效增大阻断电压,同时利于关断过程积累电荷的抽取,加快关断时间,降低关断损耗.     

基于晶闸管的放电冲击波油气增产装置研制

井下电脉冲技术是实现油气井解堵增产的新型途径之一,放电开关是支撑其产生冲击压力波的基础。本文针对基于自触发气体开关的油气井增产装置放电电压不可控的缺点,设计了一种利用晶闸管串联构成放电开关的新型油气井增产实验装置。为确保实验装置能安全应用于大功率高电压场合下,设计了静态与动态均压电路,以避免装置运行时晶闸管过电压击穿。使用现场可编程门阵列(FPGA)作为主控芯片,控制晶闸管导通放电,实现放电电压的可控调节。采用光纤传输控制信号,使隔离电压不受限制。同时设计了高压取能单元,为各晶闸管驱动电路提供独立的供电电源。实验结果表明,此装置电压钳位能力良好,放电电压控制精确,解堵效果明显,为新型油气井增产装置井下作业奠定了基础。     

晶闸管的关断过程及关断时间公式的修正

本文进一步闸明了晶闸管关断的物理过程,根据莫尔理论和电荷控制模型推导出一个包含晶闸管两个共基极直流电流放大系数的新的关断时间表达式。该公式充分体现了器件的导通过程与关断过程之间的联系,并用实验对公式进行了验证。     

PWM型串级调速装置——GTO在交流调速装置中的应用

本文论述了可控硅逆变器逆变角影响串级调速装置功率因数的基本原理。从而阐明了当采用PWM型串级调速装置时,它的功率因数可得到一定程度的改善。从研制的PWM型串级调速装置试验结果,证明了理论分析的正确性。由于这种装置的结构和控制较简单,在实际应用中能得到较大的经济效益。     

IGBT极限电流与极限功耗的识别方法

研究了IGBT在过电流的状态下，静态输出特性及动态电流和电压波形的变化规律，提出了IGBT极限电流与极限功耗的识别方法，阐明了因过电流和过损耗致使IGBT失效的机理。