Улучшение эксплуатационных характеристик инверторных преобразователей за счет снижения опасности повреждения транзисторов при токовых перегрузках и в аварийных режимах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.12, кандидат наук Воронков Антон Александрович

• Воронков Антон Александрович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Воронков Антон Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4 ГЛАВА I ТРАНЗИСТОРНЫЕ ИНВЕРТОРЫ И ОСОБЕННОСТИ ИХ

РАБОТЫ ПРИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ В ЦЕПИ НАГРУЗКИ

1.0 Введение

1.1 Схемотехника транзисторных инверторов

1.2 Причины и характер токовых перегрузок в транзисторных инверторах

1.3 Механизм отказа транзисторов при токовых перегрузках

1.4 Способы защиты транзисторов при токовых перегрузках

1.5 Проблемы обеспечения надежной работы транзисторов в силовых модулях преобразователей

1.6 Цели и задачи диссертации 33 ГЛАВА II ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАВИСИМОСТИ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ОТ ФАКТОРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ В СИСТЕМЕ: «ИНВЕРТОР - НАГРУЗКА»

2.0 Введение

2.1 Оценка влияния отдельных факторов электрической цепи на величину тока КЗ в инверторе

2.2 Оценка величины тока КЗ в инверторе в многофакторной среде

2.3 Оценка величины тока короткого замыкания на физической модели преобразователя

2.4 Выводы 56 ГЛАВА III ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО ДЛЯ СИЛОВОГО ТРАНЗИСТОРА ЗНАЧЕНИЯ УДАРНОГО ТОКА

3.0 Введение

3.1 Обзор и классификация способов оценки

3.2 Экспериментальная оценка 1тт транзисторов разрушающим методом

3.3 Неразрушающие методы оценки величины !Тт

3.4 Выводы 82 ГЛАВА IV ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОЙ РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРНЫХ

МОДУЛЕЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

4.0 Введение

4.1 Комплектование транзисторных модулей по тепловому критерию

4.2 Способ экспресс-оценки теплового сопротивления транзистора

4.3 Выявление потенциально ненадежных транзисторов на этапе комплектования модулей и в процессе их эксплуатации силовых транзисторов

4.4 Выводы 99 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 101 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 103 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 105 ПРИЛОЖЕНИЕ А. Акт об использовании результатов кандидатской диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Улучшение эксплуатационных характеристик инверторных преобразователей за счет снижения опасности повреждения транзисторов при токовых перегрузках и в аварийных режимах»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Силовые ЮБТ и МО$>¥ЕТ транзисторы и модули на их основе в настоящее время широко применяются при создании преобразователей электрической энергии различного назначения и для различных областей техники. Мощность таких преобразователей находится в диапазоне от единиц до десятков и сотен киловатт, а в электроэнергетике - мегаватт. К таким устройствам предъявляются высокие требования по надежности работы, в том числе и при возникновении различных аварийных ситуаций в цепи нагрузки.

Исследованию схемотехнических решений преобразователей, анализу происходящих в них процессов при взаимодействии преобразователя с нагрузкой посвящено достаточно много работ как теоретического, так и экспериментального характера. Однако есть круг вопросов, которые явно недостаточно исследованы. Один из таких вопросов - это работа инверторных преобразователей при возникновении различных форс-мажорных ситуаций, например, коротких замыканий (КЗ) в цепи нагрузки. Силовые полупроводниковые приборы (СПП), которые являются основными составляющими элементами преобразователей, весьма чувствительны к таким процессам. Возникающие при КЗ сверхтоки приводят к быстрому локальному перегреву транзисторов, и даже при наличии различных устройств защиты транзисторы могут выйти из строя, что приведет к потере работоспособности преобразователя в целом. Для устранения данного недостатка разработчики преобразовательных устройств должны хорошо понимать суть происходящих в преобразователе процессов и предусматривать меры по исключению негативных последствий.

В данной работе проведены исследования электрических переходных процессов в инверторных преобразователях при возникновении КЗ в цепи нагрузки с целью определения величины токовых перегрузок аварийного характера.

Но мало определить: какова динамика развития тока КЗ, протекающего через транзисторы, и до какой амплитуды может вырасти его величина до момента отключения. Желательно знать: какой ток может выдержать транзистор без

разрушения до момента его отключения и как подобрать транзисторы по их параметрам при комплектовании транзисторных сборок, чтобы быть уверенным, что транзисторы такой ток способны выдержать.

Такой подход требует не только понимания происходящих процессов при возникновении КЗ в инверторных преобразователях, но и знаний комплекса электрических, тепловых и других параметров и характеристик транзисторов, необходимых для комплектования силовых модулей инверторных преобразователей.

Такой комплексный подход по решению задачи улучшения эксплуатационных характеристик инверторных преобразователей определяет актуальность и новизну диссертационной работы.

Степень разработанности темы исследования. Проблема улучшения эксплуатационных характеристик инверторных преобразователей сохраняется на всем протяжении развития силовой полупроводниковой электроники. Её с разных позиций и разными способами пытались решить многие исследователи. Одним из частных вопросов в рамках общей проблемы является обеспечение надежности полупроводниковых модулей в преобразователях при воздействии на транзисторы импульсных токовых перегрузок (ударных токов).

Большинство специалистов, активно работавших в области силового полупроводникового приборостроения в 70-90-х годах прошлого столетия, объектом исследования которых были силовые диоды и тиристоры, сошлись во мнении, что независимо от физических механизмов отказа СПП, главным критерием является температура полупроводниковой структуры. Поэтому часть публикаций была посвящена теоретическому исследованию тепловых процессов в приборах с целью определения связи внутренних параметров приборов с критической величиной ударного тока. К числу ранних и наиболее значимых работ следует отнести работы специалистов того времени в области полупроводников: Кузьмина В.В., Чеснокова Ю.А., Евсеева Ю.А., Пашенцева И.Д., Ашкинази Л.А. и ряда других.

Решение проблемы ударных токов не ограничивается только попытками теоретически или экспериментально оценить критическую температуру полупроводниковой структуры СПП, но и затрагивает ряд других вопросов. Таких как поиск зависимостей между измеряемыми параметрами прибора и его потенциальной способностью выдерживать токовые перегрузки, оценка ресурсных показателей при воздействии на прибор ударных токов различной амплитуды и длительности, создание методики неразрушающей оценки ударного тока при классификации приборов на группы по этому показателю. Решение частных прикладных задач предлагалась в целом ряде работ различных авторов: Бартанова А.Б., Бардина В.М., Пономарева Е.Е., Синегуба Г.А., Григорьева А.М., Шпера В.В., Веревкина В.В. и других. Но все эти публикации относятся к силовым диодам и тиристорам.

Проводились также исследования влияния ударного тока на температуру кристалла IGBT модулей зарубежными специалистами: Xiuing Zhang, Meiyu Wang, Xin Li, Fang Chao, An Tong, Qin Fei, Bie Xiaorui, Zhao Jingyi, Vanessa Smet, Francois Forest, Jean-Jacques Huselstein, Frédéric Richardeau и др. Но данные вопросы рассматривались с точки зрения улучшения технологии их изготовления.

С учетом этих соображений была сформулирована цель и конкретные задачи, решению которых посвящена данная диссертационная работа.

Цель работы - обеспечение условий для улучшения эксплуатационных характеристик инверторных преобразователей путем проведения комплексного изучения процессов в системе: «транзисторный инвертор - нагрузка» при коротких замыканиях в цепи нагрузки.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

1. Исследование переходных процессов в цепях с силовыми транзисторами при возникновении коротких замыканий на участке: инверторный преобразователь - нагрузка для оценки возможной величины ударного тока через транзисторы инвертора и определение условий, при выполнении которых короткие замыкания не приводят к разрушению транзисторов силового модуля инверторного преобразователя;

2.Разработка методики и технических устройств для экспериментальной оценки перегрузочной способности транзисторов по ударному току;

3. Разработка методики подбора транзисторов по комплексу измеряемых параметров для комплектования силовых модулей инверторных преобразователей по критериям теплового режима;

4. Разработка устройства и метода контроля параметров транзисторов для отбраковки потенциально ненадежных образцов и оценки наступления предотказного состояния транзисторов в процессе их эксплуатации.

Объектом исследования являются транзисторный инвертор и его транзисторный модуль (сборка).

Предметом исследования является комплекс условий для обеспечения безотказной работы транзисторов в случае возникновения короткого замыкания в нагрузке.

Методы и средства исследования. В диссертационной работе были использованы методы компьютерного моделирования процессов в схеме инвертора при возникновении короткого замыкания в цепи нагрузки, методы корреляционного анализа и статистической обработки количественных данных, методы теории планирования многофакторных экспериментов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Получены результаты, позволяющие оценить степень влияния параметров-факторов электрической цепи, а также системы управления инверторного преобразователя на скорость нарастания и амплитуду тока через транзистор при возникновении коротких замыканий.

2. Предложена методика, позволяющая получить информацию о статистическом законе распределения транзисторов по предельной (разрушающей) величине ударного тока, необходимой для определения минимальной границы величины ударного тока для этих приборов.

3. Предложена методика неразрушающей оценки критической (разрушающей) величины ударного тока для отдельных транзисторов, в том числе и с целью отбраковки потенциально ненадежных образцов.

4. Предложен способ комплектования транзисторных модулей из совокупности транзисторов, позволяющий обеспечить приемлемое равенство их тепловых режимов.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

1. Предложенная компьютерная модель преобразователя позволяет исследовать переходные процессы в системе «инвертор-нагрузка» для оценки скорости нарастания и амплитуды тока КЗ в любых схемах транзисторных инверторов.

2. Предложены методики и устройства для оценки ряда предлагаемых информативных параметров транзисторов, что позволяет еще до монтажа транзисторных сборок оценить потенциальные возможности транзисторов выдерживать импульсные токовые перегрузки технологического и аварийного характера и исключить потенциально ненадежные образцы.

3. Предложен способ отбора транзисторов для комплектования транзисторных сборок с учетом требования по их тепловому режиму, что позволяет обеспечить безопасную работу транзисторных сборок и инверторного преобразователя в течение длительного времени.

Диссертация соответствует области исследования:

1 - Разработка научных основ создания схем и устройств силовой электроники, исследование свойств и принципов функционирования элементов схем и устройств;

3 - Оптимизация преобразователей, их отдельных, функциональных узлов и элементов;

4 - Математическое и схемотехническое моделирование преобразовательных устройств.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Предложенная упрощенная модель цепи «транзисторный инвертор -нагрузка» позволяет исследовать переходные процессы при возникновении короткого замыкания в нагрузке (или в соединительных кабелях) и получить адекватные оценки возможной величины ударного тока и скорости его нарастания

при коротком замыкании, а также определить допустимые условия, при выполнении которых токи короткого замыкания не приводят к разрушению транзисторов силового модуля инверторного преобразователя;

2. Предложенный способ комплектования транзисторных сборок из партии транзисторов позволяет обеспечить приемлемое равенство их тепловых режимов при номинальном режиме работы;

3. Предложенный способ экспресс-оценки теплового сопротивления силовых транзисторов позволяет существенно сократить время измерения этой величины и отбраковать приборы с аномально-высокими значениями теплового сопротивления;

4. Разработанная аппаратура и полученные с её помощью результаты экспериментальных исследований ЮБТ транзисторов, позволяют определить зону и границы безопасной работы этих транзисторов при воздействии на них импульсных токовых перегрузок по опытным данным об амплитуде и длительности ударного тока и расположению зоны распределения безусловных отказов.

Достоверность, обоснованность результатов обеспечивается использованием профессиональных пакетов прикладных программ моделирования и сходимостью результатов моделирования и физического эксперимента.

Апробация работы. Результаты работы, а также отдельные её части представлялись и обсуждались на различных научно-практических конференциях:

• XX Научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов Национального исследовательского Мордовского государственного университета им. Н. П. Огарёва (Саранск, МГУ им. Н.П, Огарева, 2016);

• X Международная научно-техническая конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы физики» (Саранск, МГПИ им. М.Е. Евсевьева, 2017);

• V Всероссийской научно-технической конференции «РТИ Системы ВКО -2017» (Москва, АО «РТИ», 2017);

• XLVI Научная конференция «Огаревские чтения» (Саранск, МГУ им. Н.П. Огарева, 2017);

• IV Международная молодежная научная конференция «Молодежь в науке: новые аргументы» (Липецк, 2018);

• XXII Научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов (Саранск, МГУ им. Н.П. Огарева, 2018);

• XLVII Научная конференция «Огаревские чтения» (Саранск, МГУ им. Н.П. Огарева, 2018);

• XLVIII Научная конференция «Огаревские чтения» (Саранск, МГУ им. Н.П. Огарева, 2019);

• Международная научно-техническая конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП-2020 (Саратов, СГТУ имени Гагарина Ю.А., 2020);

Реализация и внедрение результатов работы.

Полученные теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работы в части проектирования транзисторных модулей инверторных преобразователей были использованы на ПАО «Электровыпрямитель» (г. Саранск).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, из них 5 статей в журналах, входящих в перечень ведущих рецензируемых изданий, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 2 работы в единой реферативной базе данных Scopus, получен 1 патент на изобретение РФ.

Личный вклад автора заключается в выполнении исследований, представленных в работе, в разработке математических моделей, разработке и проведении испытаний на физическом макете для исследования переходных процессов в транзисторном инверторе при КЗ, разработке, сборке и откладке оборудования для измерения электрофизических и тепловых параметров силовых транзисторов, проведении измерений на разработанном оборудовании, анализе и обобщении полученных результатов. Работа выполнялась в период с 2015 до 2020 г. Также подготовка научных публикаций по выполненной работе.

ГЛАВА I ТРАНЗИСТОРНЫЕ ИНВЕРТОРЫ И ОСОБЕННОСТИ ИХ РАБОТЫ ПРИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ В ЦЕПИ НАГРУЗКИ

1.0 Введение

Один из классов устройств силовой преобразовательной техники представлен транзисторными инверторами, которые могут выполнять функции трансформаторов постоянного напряжения, преобразователей частоты, генераторов для индукционного нагрева, источников сварочного тока и ряда других.

С целью обеспечения высокого КПД таких преобразователей, транзисторы в них работают в ключевом режиме, причем частота коммутации может достигать 70-100 кГц. Рабочее напряжение на транзисторах, в зависимости от назначения преобразователя, может достигать 1800 В и выше. При высокой динамике переключения транзисторов и относительно малом сопротивлении цепи тока, скорость его нарастания и амплитуда могут достигать больших значений и вызывать перегрев транзисторов даже в режиме номинальной нагрузки. Ситуация серьезно ухудшается, если в преобразователе возникают различные токовые перегрузки технологического или аварийного характера.

Амплитуда тока 1т в цепи короткого замыкания (КЗ) определяется скоростью его нарастания Ш/Ж и длительностью протекания в частности, временем срабатывания защиты и прерывания тока. Эти параметры связаны между собой соотношением

'т-^ (1-1)

Современные силовые транзисторы могут без разрушения выдерживать 4-5 кратные кратковременные перегрузки относительно значения номинального тока [1, 2]. Однако в экстремальных случаях уже в течение нескольких микросекунд ток через транзистор может превышать критическую величину и прибор будет разрушен.

Для снижения величины в некоторых инверторах обязательным

конструктивным элементом является разделительный трансформатор, работающий на частоте килогерцового диапазона, в других случаях обязательным элементом является дроссель с достаточно большой индуктивностью. Однако в некоторых случаях, например, в преобразователях с ШИМ регулированием напряжения и частоты для питания асинхронных двигателей, такие разделительные индуктивности могут отсутствовать. Если нагрузка расположена достаточно далеко от преобразователя (на десятки и сотни метров), то роль индуктивности выполняют соединительные кабели.

Для защиты транзисторов от сверхтоков в преобразователях обязательно существуют устройства защиты в виде токовых реле или быстродействующих схем отключения в структуре драйверов управления транзисторами. В последнем случае цепь тока разрывается путем снятия отпирающих импульсов с затвора транзистора. Время срабатывания такой защиты в большинстве случаев составляет 5-10 микросекунд.

1.1 Схемотехника транзисторных инверторов

Наиболее распространенные (типовые) схемы транзисторных инверторов представлены ниже. Однотактные схемы формируют импульсы одной полярности, двухтактные - биполярные импульсы (рисунок 1.1).

+ О-

+ о-

УТ2

+ о-

УТ1 .

УТ2 ,

Ж Ж

Т1

2\ V V Л

в)

С1

УТ2 ,

+ »

УТ1

А

,УЭ1

Т1

гУ

АУШГ1 ФСЗ

С2

б)

УТЗ

УТ4

Рисунок 1.1 - Типовые схемы транзисторных инверторов

г)

На рисунке 1.1,а представлен однотактовый прямоходовый преобразователь. Сигналы управления на транзисторы VT1 и VT2 приходят в одной фазе, т.е. они работают синхронно. В закрытом состоянии падение напряжения на транзисторах равно половине входного напряжения ивх. Диоды VD1 и VD2 необходимы для сброса энергии выбросов напряжения на входную емкость С1 при закрытии транзисторов. Основной недостаток схемы - подмагничивание сердечника трансформатора Т1 в нагрузке постоянной составляющей протекающего через транзистор тока.

На рисунке 1.1,б представлен двухтактный полумостовой преобразователь. Напряжение на каждом транзисторе и на первичной обмотке трансформатора Т1 равно половине входному ивх. Одно плечо преобразователя реализовано на емкостном делителе, другое плечо на транзисторах VT1 и VT2. Управление ключевыми происходит асинхронно (разница фаз между управляющими сигналами должна быть 180°). Чтобы исключить появление сквозного тока в плече, необходимо обеспечить паузу между отпиранием одного транзистора и запиранием другого. Такая пауза называется «мертвым временем». За счет такого управления на выходе трансформатора ^ формируются двухполярные импульсы напряжения. Основная область применения таких схем - это маломощные источники питания.

При проектировании более мощных инверторов (более 10 кВт) применяется мостовая схема с однофазным (рисунок 1.1, в) или трехфазным (рисунок 1.1, г) выходом.

Для формирования двухполярных импульсов в нагрузке в таких схемах управление транзисторами происходит за счет попарного отпирания (например, на рисунке 1.1,в VT1-VT3 и VT2-VT4). Падение напряжения на каждом транзисторе составляет 0,5-ивх, а величина тока, протекающего через каждый транзистор равна половине полного тока моста. Для устранения тока подмагничивания на первичной обмотке трансформатора ^ необходимо обеспечить полную симметрию плеч моста. Также, как и для схемы двухтактного полумостового преобразователя (рисунок 1.1,б) необходимо установить «мертвое время» для исключения протекания сквозного тока в плече.

Схемотехническим вариантам выполнения подобных схем и анализу их работы с учетом специфики конкретного применения преобразователя посвящено достаточно много работ.

Так в [3-6] внимание уделено изучению переходных процессов в сварочных инверторах.

В [7-15] рассматриваются принципы построения преобразователей электрической энергии, и проводится анализ их эффективности.

В [16-21] производится анализ работы инверторов в зависимости от различных способов управления: широтно-импульсная модуляция и векторное управление, а в [22-25] рассматривается влияние частоты переключений импульсов управления на динамические потери в инверторе.

В некоторых публикациях [26-33] внимание уделено обеспечению параллельной работы силовых инверторов и снижению влияния разбросов параметров на режимы работы системы в целом.

Несмотря на обилие интересной и полезной информации об особенностях работы транзисторных инверторов, есть одна область, где объем информации существенно меньше. Эта область связана с особенностями работы аппаратов в форс-мажорных обстоятельствах, например, при возникновении короткого замыкания на различных участках системы: преобразователь - нагрузка. Специфика заключается в том, что процессы развития КЗ краткотечны, на развитие тока КЗ влияет много факторов и исследовать такие процессы экспериментально весьма сложно. И главная проблема заключается в том, что транзисторы, которые являются активными элементами преобразователя, весьма чувствительны к любым, даже кратковременным, токовым перегрузкам. Уже при небольших перегрузках по отношению к номинальному току в транзисторе появляются и развиваются деградационные изменения параметров и характеристик, а при больших перегрузках он просто разрушается. Поэтому перед разработчиком любого транзисторного преобразователя всегда стоит вопрос: что необходимо предпринять, чтобы аппарат служил долго и работал надежно?

На такие вопросы сложно найти убедительные ответы, потому что их решения связаны не только с особенностями работы схемы преобразователя, но и с возможностями применяемых полупроводниковых ключей. Специалисты по схемотехнике преобразователей, хорошо понимая работу схемы, гораздо хуже понимают особенности работы транзисторов и их «слабые» места. А специалисты по полупроводниковым приборам обычно недостаточно хорошо понимают специфику работы преобразователей. Поэтому решение задачи носит комплексный характер.

Исследованию работы преобразователей и входящих в них силовых транзисторных ключей в условиях токовых перегрузок технологического и аварийного характера посвящено всего несколько работ. Да и анализ процессов носит в них, в основном, описательный характер. Краткий анализ таких работ приведен ниже.

1.2 Причины и характер токовых перегрузок в транзисторных

инверторах

Одной из существенных особенностей работы преобразователей является наличие токовых перегрузок (по отношению к номиналу) на этапах рабочего цикла и в случае возникновения коротких замыканий на различных участках электрической цепи. Токовые перегрузки значительной кратности по величине и длительности протекания являются наиболее опасными для силовых транзисторов, поскольку могут привести к их перегреву и повреждению. Поэтому преобразователи должны иметь несколько уровней защиты от таких перегрузок.

Чтобы сформировать требования к системе защиты, особенно по её быстродействию, необходимо выяснить: по каким причинам могут возникать токовые перегрузки, каковы их амплитудные и временные параметры и какова возможность транзисторов выдерживать такие перегрузки.

Чтобы понять, как технические решения, заложенные в преобразователе, и параметры полупроводниковых ключей влияют на характер токовых перегрузок, необходимо изучить процессы в преобразователе в динамике токовых перегрузок.

Рассмотрим этот вопрос на примере трехфазного транзисторного инвертора, нагруженного на асинхронный двигатель. Исходная электрическая схема преобразователя приведена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Типовая схема инвертора напряжения

Токовые перегрузки силовых транзисторов в преобразовательных устройствах могут возникать по разным причинам и иметь различный характер. Это могут быть кратковременные перегрузки технологического характера (например, при пуске двигателя) или аварийного характера (например, поломка механизма, являющегося нагрузкой двигателя), а также перегрузки токами короткого замыкания. Кроме того, могут отличаться и исходные условия их возникновения. Например, КЗ в схеме может иметь место еще до первого включения транзистора (с холодного состояния). В этом случае ток через транзистор начинает нарастать с его нулевого значения. Такой режим условно назван режимом «КЗ первого рода» [34]. Но КЗ может возникнуть и в процессе работы преобразователя, когда транзистор уже нагрет до определенной

температуры рабочим током, и поэтому дополнительная токовая нагрузка для него оказывается более жесткой, чем в первом случае. Такой режим относится к «КЗ второго рода». Временные интервалы при КЗ первого и второго рода обычно являются кратковременными, и время их действия определяется временем срабатывания системы защиты.

При технологических перегрузках или коротких замыканиях величина протекающего через транзистор тока и выделяемая в нем мощность потерь зависят не только от параметров внешней по отношению к транзистору электрической цепи, но и от параметров самого транзистора, прежде всего, от прямых вольтамперных характеристик (ПВАХ). Семейство таких характеристик изображено на рисунке 1.3.

А /

/

/ активная зона 1

ь 1 1 1 1 1

!

1 у /

г

/ — ->

Рисунок 1.3 - Семейство ПВАХ ЮБТ транзисторов

За счет существования у ЮБТ транзисторов положительного температурного коэффициента сопротивления ПВАХ в активной зоне, сопротивление транзистора при нагреве увеличивается. Это способствует ограничению (стабилизации) тока. Однако, если перегрев структуры слишком велик, возникает эффект шнурования тока и ток через транзистор начинает лавинообразно нарастать. Если система защиты не успеет отключить транзистор - он будет разрушен.

Основные причины возникновения токовых перегрузок приведены в таблице 1.1. Места возникновения токовых перегрузок, согласно таблице 1.1, указаны на рисунке 1.2 и соотносятся с колонкой «№п/п».

Таблица 1.1 - Причины возникновения токовых перегрузок и их особенности

№п/п Причины возникновения токовых перегрузок Особенности токовых перегрузок

1 КЗ вследствие пробоя одного из ключей • высокая скорость нарастания тока (Л'М); • повреждающий ток протекает по ОС шине; • транзистор выходит из режима насыщения.

2 Пробой изоляции кабелей (межфазное замыкание)

3 Замыкание цепи нагрузки на землю • скорость нарастания тока (<$ИЖ) зависит от индуктивности цепи заземления и рабочего напряжения; • ток КЗ не замыкается на ОС шине; • выход транзистора из насыщения зависит от величины аварийного тока.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Воронков Антон Александрович, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Йохан, К. Защитные функции современных драйверов IGBT / К. Йохан, пер.

A.И. Колпаков // Силовая электроника. - №5. - 2010. - С. 41-44.

2. Бормотов, А. Некоторые вопросы эксплуатации IGBT силовых модулей / А. Бормотов, В. Мартыненко, В. Мускатиньев // Компоненты и технологии. - № 49. -2005. - С. 82-86.

3. Бардин, В.М. Переходные процессы в сварочном инверторе и их влияние на стабильность сварочного тока / В.М. Бардин, А.В. Земсков // Электротехника. -№4.

- 2017. - С. 65-68.

4. Бардин, В.М. Динамика переходных процессов в сварочных инверторах /

B.М. Бардин, Д.А. Борисов, А.В. Земсков // Практическая силовая электроника. -№3. - 2012. - С. 52-55.

5. Бардин, В.М. Переходные процессы в сварочном инверторе переменного тока / В.М. Бардин, Д.А. Борисов // Электротехника. - №4. - 2011. - С. 42-45.

6. Yudov, D.D. Investigation of Two-Stage Inverter Supply for Pulse Arc Welding / D.D. Yudov, D.J. Mareva, V.C. Valchev // 2018 20th International Symposium on Electrical Apparatus and Technologies. - SIELA 2018. - P. 1-4.

7. Кадацкий, А.Ф. Анализ принципов построения и режимов работы импульсных преобразователей электрической энергии / А.Ф. Кадацкий, А.П. Русу // Практическая силовая электроника. - №2 (62). - 2016. - С. 11-25.

8. Миргородская, Е.Е. Разработка преобразователей постоянного напряжения для систем интеллектуальной энергетики / Е.Е. Миргородская, Н.П. Митяшин, Ю.Б. Томашевский, В.А. Колчев, Т.А. Веткасова // Вопросы электротехнологии. -№2 (23). - 2019. - С. 91-100.

9. Голембиовский, Ю.М. Трёхфазный инвертор с амплитудно-импульсной модуляцией для систем локального электроснабжения / Ю.М. Голембиовский, Ю.Б. Томашевский, А.В. Старков // Вопросы электротехнологии. - №2 (19). -2018.

- С. 48-54.

10. Горбунов, А.С. Особенности работы и проектирования одновентильных транзисторных инверторов / А.С. Горбунов, Р.Д. Каримов // Инновационные направления в научной и образовательной деятельности Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 3-х частях. -Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЛЕНСО", 2015. - С. 73-75.

11. Бродников, С.Н. Трехфазный инвертор напряжения централизованного типа с промежуточным высокочастотным преобразованием / С.Н. Бродников, К.А. Воронцов, Г.С. Мыцык // Практическая силовая электроника. - №3 (59). - 2015. -С. 4-11.

12. Карташев, Е. Инверторы для электротранспорта с максимально высоким КПД / Е. Карташев, О. Гнеушев // Силовая электроника. - №4 (67). - 2017. - С. 5253.

13. Белов, Г.А. Анализ и расчет характеристик установившегося режима в преобразователе постоянного напряжения с последовательным резонансным инвертором / Г.А. Белов, А.В. Серебрянников, А.А. Павлова // Практическая силовая электроника. - №4 (60). - 2015. - С. 27-37.

14. Zhang, L. A Family of Five-Level Dual-Buck Full-bridge Inverters for Grid-tied Applications / Li Zhang, Kai Sun, Yan Xing, and Jinquan Zhao // IEEE Transactions on Power Electronics. - Vol. 31. - Iss. 10. - 2016. - P. 7029-7042.

15. Zhongting, T. A Hybrid UP-PWM Scheme for HERIC Inverter to Improve Power Quality and Efficiency / Zhongting Tang, Mei Su, Yao Sun [et all] // IEEE Transactions on Power Electronics. - Vol. 34. - Iss. 5. - 2019. - P. 4292-4303.

16. Киница, О.И. Особенности работы непосредственного преобразователя частоты в однофазном машинно-вентильном источнике с модуляцией напряжения / О.И. Киница, А.В. Сериков, В.И. Суздорф // Электротехника. - №10. - 2016. - С. 56-61.

17. Herasymenko, P.Yu. A transistor resonant voltage inverter with pulse density modulation for induction heating equipment / P.Yu. Herasymenko // Техшчна електродинамша. - №6. - 2015. - С. 24-28.

18. Валов, А.В. Схемы импульсно-векторного управления электроприводом переменного тока / А.В. Валов, Т.А. Функ, А.М. Журавлев и др. // Электротехника. - №10. - 2014. - С. 27-29.

19. Singh, S. Low Harmonic Loss PWM for a Dual Inverter Drive using a Floating Capacitor Inverter / Sukhjit Singh, Chatumal Perera, Gregory J. Kish [et all] // 2019 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition. - ECCE 2019. - P. 5981-5988.

20. Полетаев, А.С. Широтно-импульсные преобразователи с комбинированным управлением / А.С. Полетаев // Практическая силовая электроника. - №3. - 2019. -С. 29-33.

21. Чаплыгин, Е.Е. Способ управления автономным инвертором напряжения с векторной ШИМ / Е.Е. Чаплыгин, С.В. Хухтиков // Практическая силовая электроника. - №39. - 2010. - С. 40-43.

22. Винтрих, А. Влияние емкости нагрузки на динамические потери в IGBT / А. Винтрих, А.И. Колпаков // Силовая электроника. - №5 (68). - 2017. - 24-30 с.

23. Хофштоттер, Н. Параллельная работа IGBT при различных способах управления затвором / Н. Хофштоттер, И. Ламп, А.И. Колпаков // Силовая электроника. - №4 (67). - 2017. - С. 12-23.

24. Белов, Г.А. Влияние частоты переключений на динамические показатели качества понижающего импульсного преобразователя с одноконтурной системой управления / Г.А. Белов, С.В. Абрамов // Практическая силовая электроника. - №3 (55). - 2014. - С. 5-12.

25. Fang, C. Temperature and stress distribution of IGBT module in DC power cycling test with different switching frequencies / Fang Chao, An Tong, Qin Fei, Zhao Jingyi, Yuan Xuequan // 2018 19th International Conference on Electronic Packaging Technology. - 2018. - P. 785-790.

26. Щукин, В.Г. О способах распределения нагрузки между параллельно работающими инверторами / В.Г. Щукин // Практическая силовая электроника. -№2 (66). - 2017. - С. 44-48.

27. Воронина, Л.Н. Анализ влияния разбросов параметров на режим работы многомодульных инверторов / Л.Н. Воронина // Вестник Московского авиационного института. - Т. 20. - №3. - 2013. - С. 139-144.

28. Шевцов, Д.А. Сравнительный анализ известных методов обеспечения параллельной работы инверторов / Д.А. Шевцов, Л.Н. Воронина // Практическая силовая электроника. - №1 (49). - 2013. - С. 52-55.

29. Беспалов, Н.Н. Исследование причин возникновения постоянной составляющей тока в нагрузке мостового преобразователя на IGBT / Н.Н. Беспалов, В.Г. Мясин // Практическая силовая электроника. - №3 (63). - 2016. - С. 35-37.

30. Бардин, В.М. Оптимизация инверторного источника знакопеременного тока повышенной частоты по критерию КПД / В.М. Бардин, А.В. Пивкин // Силовая электроника. - №6 (45). - 2013. - С. 74-77.

31. Байков, Д.В. Анализ способов обеспечения параллельной работы преобразователей частоты / Д.В. Байков, И.В. Гуляев, Д.Ю. Теплухов // Электротехника. - №1. - 2020. - С. 9-17.

32. Нос, О.В. векторное управление электроприводом переменного тока с многоуровневым преобразователем частоты на базе Н-мостов / О.В. Нос, В.Ю. Волков, Клан В.А. // Электротехника. - №4. - 2019. - С. 13-19.

33. Zeng, L. Output Impedance Modeling and Stability Prediction of Three-Phase Paralleled Inverters with Master-Slave Sharing Scheme Based on Terminal Characteristics of Individual Inverters / Zeng Liu, Jinjun Liu, Xueyu Hou [et all] // IEEE Transactions on Power Electronics. - Vol. 31. - Iss. 7. - 2016. - P. 5306-5320.

34. Барутсков, И.Б. Преобразователи частоты: защита от КЗ в нагрузке / И.Б. Барутсков, Е.В. Цыганков // Конструктор. Машиностроитель. - №4. - 2013. - С. 2630.

35. Bolloju, V. Influence of Short Circuit conditions on IGBT Short circuit current in motor drives / V. Bolloju, J. Yang // Applied Power Electronics Conference and Exposition. - APEC 2011. - P. 1675-1679.

36. Wu, R. Investigation on the short-circuit behavior of an aged IGBT module through a 6 kA/1.1 kV non-destructive testing equipment / R. Wu, L. Smirnova, F. Iannuzzo and

other // 40th Annual Conference of the IEEE, Industrial Electronics Society. - IECON 2014. - P. 3367-3373.

37. Arab, M. Experimental investigations of trench field stop IGBT under repetitive short-circuits operations/ M. Arab, S. Lefebvre, Z. Khatir, and S. Bontemps // IEEE Power Electronics Specialists Conference. - PESC 2008. - P. 4355-4360.

38. Shoji, T. Investigation of Short-circuit Capability of IGBT under High Applied Voltage Conditions / T. Shoji, M. Ishiko, S. Kawaji and other // R&D Review of Toyota CRDL. - Vol. 39. - № 4. - 2004. - P. 22-26.

39. Колпаков, А.И. Драйверы MOSFET / IGBT: идеология ядра / А.И. Колпаков, // Электронные компоненты. - №6. - 2006. - С. 37-42.

40. Титце, У. Полупроводниковая схемотехника / У. Титце, К. Шенк. - 12-е издание; Том I: Перевод с немецкого. - М.: ДМК Пресс, 2008. - 832 с.

41. Аверин, С.В. Моделирование процессов в трехфазном транзисторном инверторе при возникновении межфазных коротких замыканий / С.В. Аверин, Т.В. Анисимова, А.Н. Данилина и др. // Практическая силовая электроника. - №3 (43).

- 2011. - С. 21-25.

42. Закарюкин, В.П. Моделирование коротких замыканий в системах тягового электроснабжения новых типов / В.П. Закарюкин, А.В. Крюков, Е.А. Алексеенко // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. - №1 (65).

- 2017. - С. 87-95.

43. Носков, В.Н. Компьютерное моделирование процессов в тяговом асинхронном электроприводе электровоза постоянного тока при внешнем коротком замыкании / В.Н. Носков, М.Ю. Пустосветов, И.В. Синявский // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. - №3 (63). - 2016. -С. 112-116.

44. Zhang, W. Fault Analysis and Fault-tolerant Design for Parallel Redundant Inverter Systems / Wenping Zhang, Dehong Xu and Hao Wang // IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics. - Vol. 6. - Iss. 4. - 2018. - P. 2031-2041.

45. Yang, B. Research on IGBT Turning off Capacity Enhancement Technology of Hybrid DC Circuit Breaker / Yang B., Wang S., Wang W. [et all] // Gaoya Dianqi/High Voltage Apparatus. - Vol. 56. - Iss. 5. - 2020. - P. 24-32.

46. Алексеев, А.Е. Исследование перегрузочных характеристик силовых полупроводниковых вентилей / А.Е. Алексеев, Л.С. Гришуков, Л.С. Ситченко // Сб. трудов ЛИИЖТ. - Сб. 336. - 1972. - С. 84-90.

47. Остренко, В.С. Стойкость вентилей и тиристоров к воздействию токов короткого замыкания / В.С. Остренко // Горная электромеханика и автоматика. -Сб. 19. - 1971. - С. 31-35.

48. Чесноков, Ю.А. Предпосылки отказов тиристоров таблеточной конструкции при воздействии импульсов ударного тока. Электротехническая промышленность, серия: Преобразовательная техника. - Сб. 2. - 1973. - С. 3-10.

49. Долгих, В.А. Испытания полупроводниковых вентилей на перегрузочную способность по току в открытом состоянии / В.А. Долгих, Н.И. Лавров, М.А. Сальман // Труды НИИПТ. - Сб. 18. - 1972. - С. 57-66.

50. Чесноков, Ю.А. Оценка импульсной стойкости силовых полупроводниковых приборов методом неразрушающих испытаний // Ю.А. Чесноков, Ю.А. Евсеев // Некоторые вопросы производства приборов методом неразрушающих испытаний. - М.: Информэлектро. - 1970. - №42. - С. 3-12.

51. Бардин, В.М. Надежность силовых полупроводниковых приборов. - М.: Энергия, 1978. - 96 с.

52. 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.

53. Бардин, В.М. Основные направления работ в области надежности силовых полупроводниковых приборов / В.М. Бардин, Д.П. Новиков // Практическая силовая электроника. - №2. - 2015. - С. 53-55.

54. Бардин, В.М. Взаимосвязь разброса параметров силовых транзисторов и температуры их полупроводниковой структуры / В.М. Бардин, Д.П. Новиков // Силовая электроника. - №5 (62). - 2016. - С. 32-34.

55. Liu, X. An electro-thermal parametric degradation model of insulated gate bipolar transistor modules / X. Liu, L. Li, D. Das, M. Petch // Microelectronics Reliability. - Vol. 104. -№ article 113559. - 2020. - P. 1-9.

56. Gao, B. Thermal lifetime estimation method of IGBT module considering solder fatigue damage feedback loop / B. Gao, F. Yang, M. Chan, Y. Chan [et all] // Microelectonics Reliability. - Vol. 82. - 2018. - P. 51-61.

57. Cheng, Yu Investigation on Intermittent Life Testing Program for IGBT / Yu Cheng, Fu Guicui, Maogong Jiang and Peng Xue // Journal of Power Electronics. - Vol. 17. - № 3. - 2017. - P. 811-820.

58. Strass, A. Power semiconductor and packaging trends in vehicle electrification / A. Strass // World Electric Vehicle Journal. - Vol. 7. - Iss. 2. - 2015. - P. 250-260.

59. Xinyin, Z. A method for improving the thermal shock fatigue failure resistance of IGBT modules / Xinyin Zhang, Meiyu Wang, Xin Li, Zikun Ding [et all] // IEEE Transactions on Power Electronics. - Vol. 35. - Iss. 8. - 2020. - P. 8532-8539.

60. Vanessa, S. Ageing and failure modes of IGBT modules in high-temperature power cycling / Vanessa Smet, Francois Forest, Jean-Jacques Huselstein, Frédéric Richardeau [et all] // IEEE Transactions on Power Electronics. - Vol. 58. - Iss. 10. - 2011. - P. 49314941.

61. Shouxiang, W. Analysis of DC fault and current-limiting capability of FCLs for VSC-based DC distribution system / Shouxiang Wang, Qi Liu, ChengCheng Zhuo, Jinggang Yang [et all] // 2019 IEEE Power & Energy Society General Meeting, Atlanta, GA, USA, 2019, pp. 1-5.

62. Huang, Y Physics of failure of die-attach joints in IGBTs under accelerated aging: Evolution of micro-defects in lead-free solder alloys / Huang Yongle, Luo Yifei, Xiao Fei, Liu Binli // Microelectronics Reliability. - Vol 109. - 2020. - P. 1-11.

63. Chao, F. Study on temperature distribution of IGBT module / Chao Fang, Tong An, Fei Qin, Xiaorui Bie [et all] // 2017 18th International Conference on Electronic Packaging Technology, Harbin, China, 2017, pp. 1314 - 1318.

64. Воронин, П.А. Силовые полупроводниковые ключи: свойства, характеристики, применение. — М.: Издательский дом Додэка-XXI», 2001. — 384 с.

65. Семенов, Б.Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. - 2-е изд., испр. - М.: СОЛОН-Пресс, 2015. - 416 с.

66. Гавриков, В. Влияние КЗ на работу IGBT в системе электропривода / В. Гавриков, К. Автушенко // Силовая электроника. - №5(50). - 2014. - С. 68-72.

67. Машевич, П. Параметры и характеристики планарных NPT+IGBT с повышенной инжекцией на напряжение 1700 В / П. Машевич, В. Мартыненко, Т. Крицкая, В. Мускатиньев и др. // Силовая электроника. - №2 (47) - 2014. - С. 2632.

68. Арендт, В. Проблемы обеспечения безопасности силовых ключей в аварийных режимах / В. Арендт, Н. Ульрих, Т. Вернер, Р. Тобиас и др // Силовая электроника. - №4 (43). - 2013. - С. 50-58.

69. Колпаков, А. Методы оценки надежности силовых модулей IGBT Semikron в предельных режимах / А. Колпаков // Силовая электроника. - №1. - 2004. - С. 4045.

70. Krone, T. Fast and Easily Implementable Detection Circuits for Short-Circuits of Power Semiconductors / T. Krone, C. Xu, A. Mertens // IEEE Transactions on Industry Applications. - Vol. 53. - Iss. 3. - 2017. - P. 2871-2879.

71. Musikka, T. Modelling of high-power IGBT module short-circuit operation and current distribution by a behavioural model / T. Musikka, L. Smirnova, M. Niemela, P. Silventoinen, O. Pyrhonen // IET Power Electronics. - Vol. 9. - Iss. 14. - 2016. - P. 27002705.

72. Громов, В. Вопросы контроля и обеспечения надежности ИЭТ для силовой электроники / В. Громов, И. Илюшкин // Силовая электроника. - №4. - 2005. - С. 18-19.

73. Гусев, В.А. Определение области безопасной работы биполярных транзисторов с изолированным затвором / В.А. Гусев, И.Ю. Капранов // Вестник СевНТУ серия: Информатика, электроника, связь. - №114. -2011. - С. 172-177.

74. Колпаков, А. Особенности параллельного соединения модулей IGBT / А. Колпаков // Компоненты и технологии. - №8(52). - 2005. - С. 134-139.

75. STMicroelectronics: сайт. - Амстердам, 1993. - URL: https://www.st.com/content /st_com/en.html (дата обращения 02.04.2020).

76. Адлер, Ю.П. Введение в планирование эксперимента. - М.: «Металлургия», 1968. - 155 с.

77. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Меркова, Ю.В. Грановский. - М.: «Наука», 1976. - 280 с.

78. Реброва, И.А. Планирование эксперимента. Учебное пособие. - Омск: СибАДИ, 2010. - 105 с.

79. Воронков, А.А. Моделирование процессов в транзисторном инверторе при коротких замыканиях / А.А. Воронков // Материалы XX научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов национального исследовательского мордовского государственного университета им. Н. П. Огарёва, часть 3-я, 2016. - С. 23-25.

80. Воронков, А.А. Переходные процессы в цепях с силовыми транзисторами при внешних коротких замыканиях / А.А. Воронков // Фундаментальные и прикладные проблемы физики: Материалы X международной научно-технической конференции, Саранск, 2017. - С. 72-77.

81. Воронков, А.А. Оценка величины тока через транзисторы инвертора при коротком замыкании в цепи нагрузки / А.А. Воронков, А.Ю. Ивлиев // Материалы XLVI научной конференции «Огаревские чтения», Саранск, 2018. - С. 27-32.

82. Бардин, В.М. Зависимость тока короткого замыкания в транзисторном инверторе от факторов электрической цепи / В.М. Бардин, А.А. Воронков, Д.В. Пьянзин // Практическая силовая электроника. - №1 (69). - 2018. - С. 46-48.

83. Voronkov, A.A, Bardin V.M, Pyanzin D.V. The application of the theory of multifactorial experiment to determine the value of the short-circuit current in a transistor inverter // 2020 International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE) / SSTU. - IEEE, 2020. - P. 290-294

84. Воронков, А.А. Зависимость тока короткого замыкания в транзисторном инверторе от параметров электрической цепи / В.М. Бардин, А.А. Воронков, Д.В. Пьянзин // Электротехника. - №12. - 2020. - С. 8-12.

85. Воронков, А.А. Исследовательский стенд для ресурсных испытаний силовых транзисторов / А.А. Воронков, Ю.С. Мухин // Материалы XLVII научной конференции «Огаревские чтения», Саранск, 2019. - С. 58-61.

86. International standard. Semiconductor devices - Part 9: Discrete devices -Insulated-gate bipolar transistors (IGBTs) [Электронный ресурс]// RBSO, Edition 3.0, IEC 60747-9:2019. - 2019. - URL: https://webstore.iec.ch/publication/32214&preview. - Режим доступа: платный (дата обращения 05.01.20).

87. Машевич, П. Параметры и характеристики планарных NPT+IGBT с повышенной инжекцией на напряжение 1700 В / П. Машевич, В. Мартыненко, Т. Крицкая и др. // Силовая электроника. - №2. - 2014. - С. 62-68.

88. Долгих, В.А. Испытания полупроводниковых вентилей на перегрузочную способность по току в открытом состоянии / В.А. Долгих, Н.И. Лавров, М.А. Сальман // Труды НИИПТ. - №18. - 1972. - С. 57-66.

89. Чесноков, Ю.А. Влияние тока нагрузки на остаточное электрическое и тепловое сопротивление тиристоров / Ю.А. Чесноков // Преобразовательная техника. -№1. - 1973. - С.3-5.

90. Алексеев, А.Е. Исследование перегрузочных характеристик силовых полупроводниковых вентилей / А.Е. Алексеев, Л.С. Гришуков, Л.С. Ситченко // Сборник трудов ЛИИЖТ. - № 336. - 1972. - С.84-90.

91. Чесноков, Ю. А. Параметр I2t силовых полупроводниковых приборов / Ю.А. Чесноков // Электротехническая промышленность. Преобразовательная техника. -№ 4. - 1973. - С. 12-15.

92. Остренко В. С. Стойкость вентилей и тиристоров к воздействию токов короткого замыкания. — Горная электромеханика и автоматика, №19, 1971. - С.31-35.

93. Пат. 1008678 СССР, МПК G01R 31/26. Способ измерения величины ударного тока силовых полупроводниковых приборов / Анисимов Г.Н., Гамаюнов А.В.,

Паленик В.И., Пашенцев И.Д. и Смирнов В.С.; заявитель и патентообладатель Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В.Н. Образцова. - №3330997/18-21; заявл. 27.08.91; опубл. 30.03.83, Бюл. №12. - 3 с.

94. Чесноков, Ю. А. Оценка импульсной стойкости силовых полупроводниковых приборов методом неразрушающих испытаний / Ю.А. Чесноков, Ю.А. Евсеев. — В кн.: Некоторые вопросы производства и применения средств силовой преобразовательной техники в народном хозяйстве. Ч.2. - М.: Информэлектро, 1970. - С. 3-12.

95. Мартыненко, В.А. Исследования статических и динамических ВАХ мощных тиристоров в проводящем состоянии [Электронный ресурс]/ В.А. Мартыненко, В.В. Сорокин, А.А. Хапугин, Г.Д. Чумаков // Сборник трудов МГУ им. Н.П. Огарева, «Электронные и информационные технологии»: Электрон. научн. изд. -№5. - 2009. - URL: http://fetmag.mrsu.ru/2009-3/pdf/dynamic_characteristic_of_thyris tor.pdf (дата обращения 12.08.2020).

96. Хоролький, В.Я. Современные методы и средства неразрушающего контроля качества силовых полупроводниковых приборов / В.Я. Хорольский, А.Б. Ершов, А.В. Ефанов // Электротехника. - №7. - 2016. - С. 25-29.

97. Пат. 2597149 Российская Федерация, МПК G01R 31/26 Способ оценки теплового параметра силовых полупроводниковых приборов и устройство для его осуществления / Бардин В.М., Новиков Д.П.; заявитель и патентообладатель МГУ им. Н.П. Огарева. - № 2015123426/28; заявл. 05.06.2015; опубл. 10.09.2016, Бюл. №25. - 6 с.

98. Бардин, В.М. Петля теплового гистерезиса вольт-амперной характеристики силового полупроводникового прибора / В.М. Бардин, А.А. Воронков, Д.П. Новиков // Силовая электроника. - №3 (66). - 2017. - С.20-21.

99. Пат. 2655736 Российская Федерация, МПК G01R 31/26. Способ оценки тепловой постоянной силового полупроводникового прибора / Бардин В.М., Воронков А.А.; заявитель и патентообладатель МГУ им. Н.П. Огарева. - № 2017130896; заявл. 01.09.2017; опубл. 29.05.2018, Бюл. № 16. - 9 с.

100. Бардин, В.М. Ещё раз о проблеме группового соединения IGBT транзисторов в силовых модулях преобразователей / В.М. Бардин, А.А. Воронков, П.Ю. Карпунин // Практическая силовая электроника. - №4 (68). - 2017. - С. 43-46.

101. Бардин, В.М. Взаимосвязь разброса параметров силовых транзисторов и температуры их полупроводниковой структуры / В.М. Бардин, Д.П. Новиков // Силовая электроника. - №5. - 2016. - C. 24-26.

102. Арендт, В. Проблемы параллельного и последовательного соединения IGBT / В. Арендт, Н. Ульрих, Р. Тобиас, Т. Вернер (перевод: Карташов Е., Колпаков А.) // Силовая электроника №4. - 2013. - C. 67-74

103. Scheuermann, U. Paralleling of chips - from worst-case scenario to a statistical approach // Scheuermann U. // EngineerIT. - Sept. 2008. - P. 39-41.

104. Елисеева, И. И. Группировка, корреляция, распознавание образов / И.И. Елисеева, В. О. Рукавишников. - М.: «Статистика», 1977. - 144 с.

105. Current Rating of Power Semiconductors [Электронный ресурс] // Vishay Siliconix. Application Note AN949. - 2010. - URL: https://www.vishay.com/docs/91419 /appnote9.pdf (дата обращения 01.09.2020)

106. Бардин, В.М. Аппаратура и методы контроля параметров силовых полупроводниковых вентилей / В.М. Бардин, Л.Г. Моисеев, Ж.Г. Сурочная, О.Г. Чебовский. - М.: «Энергия», 1971. - 184 с.

107. Бардин, В.М. Способы измерения тепловых сопротивлений силовых полупроводниковых приборов / В.М. Бардин, А.А. Воронков // Практическая силовая электроника. - №3 (67). - 2017. - С. 38-41.

108. Воронков, А.А. Способы измерения величины теплового сопротивления силовых транзисторов / А.А. Воронков, К.В. Киреев, О.В. Душин // Молодежь в науке: Новые аргументы: Сборник научных работ IV Международной молодежной научной конференции. - Липецк, 2018. - С. 41-47.

109. Thermal Equivalent Model of IGBT Modules [Электронный ресурс] // Hitachi Inspire the Next, Hitachi Power Semiconductor Device Ltd., LD-ES-150379. - 2015. -URL: https: //www.hitachi-power-semiconductor-device.co.j p/products/igbt/pdf/thermal _model.pdf (дата обращения 03.11.2020)

110. Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. - 9-е изд., перераб. и доп. - М.: «Высшая школа», 1996. - 638 с.

111. Transient thermal measurements and thermal equivalent circuit models [Электронный ресурс] / Infineon Technologies AG, AN 2015-10. - 2018. - URL: https://ru.mouser.com/pdfDocs/TransientThermalMeasurementsandthermalequivalentcir cuitmodels.pdf (дата обращения 03.11.2020)

112. Бардин, В.М. Способ экспресс-оценки величины теплового сопротивления силовых полупроводниковых приборов / В.М. Бардин, А.А. Воронков, Н.И. Кривошеев // Практическая силовая электроника. -№1 (73). - 2019. - С. 45-48.

113. Voronkov A.A. Methods of Improving the Reliability of Power Transistor Modules in Electric Energy Converters at the Stage of Completion / V.M. Bardin, A.A. Voronkov // Russian Electrical Engineering. - Vol. 91. - №10. - 2020. - P. 634-637.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Акт об использовании результатов кандидатской диссертации

об использовании результатов кандидатской диссертации Воронкова Антона Александровича на тему: «Улучшение эксплуатационных характеристик инверторных преобразователей за счет снижения опасности повреждения транзисторов при токовых перегрузках и в аварийных режимах»

Комиссия в составе:

Председателя Врио директора НИЦ ПТ О.Г.Арискина

членов комиссии Главного конструктора ОНПУ В.В. Завгороднего

составила настоящий акт об использовании в опытно конструкторских работах научно-инженерного центра преобразовательной техники ПАО «Электровыпрямитель» следующих результатов диссертационных исследований Воронкова Антона Александровича на тему «Улучшение эксплуатационных характеристик инверторных преобразователей за счет снижения опасности повреждения транзисторов при токовых перегрузках и в аварийных режимах»:

1. Методика применения принципов многофакторного планирования экспериментов для расчетной оценки возможной величины ударного тока через транзисторы в случае возникновения коротких замыканий на стороне нагрузки при проектировании инверторных преобразователей используется для повышения эффективности работы систем защиты преобразователя.

2. Методика подбора транзисторов при комплектовании силового модуля преобразователя с целью обеспечения приемлемого для них теплового режима при номинальной нагрузке (с отбраковкой потенциально ненадежных образцов) по тепловым критериям (Я.,^ Ш, т), применение которой позволяет улучшить эксплуатационные характеристики силового модуля инверторного преобразователя.

АК1

Главного конструктора ОМСУ В.М. Пиксаева

Председатель комиссии Члены комиссии