ПРЕДИСЛОВИЕ

Расширение областей применения и увеличение объемов производства силовых полупроводниковых преобразовательных устройств определяют необходимость их постоянного совершенствования, оптимизации параметров и технико-экономических показателей. Одним из важнейших моментов в решении этих вопросов является правильное и рациональное применение силовых полупроводниковых приборов в преобразовательных устройствах. Вид и типономинал силового полупроводникового прибора, выбранные для применения в преобразовательном устройстве, определяют как выбор способов, так и параметры элементов устройств ограничения перенапряжений, ограничения и отключения токов перегрузки, ограничения скоростей нарастания токов и напряжений, деления токов и напряжений при групповом соединении приборов, а также устройств теплоотвода, входящих в состав преобразовательного устройства. Указанные элементы и узлы преобразовательного устройства, как правило, составляют значительную его часть, и, следовательно, выбор силового полупроводникового прибора оказывает существенное влияние не только на надежность работы преобразовательньго устройства, но и на его массу, габаритные размеры, стоимость и коэффициент полезного действия.

Опыт разработки и эксплуатации силовых полупроводниковых преобразовательных устройств показывает, что анализу, расчетам и экспериментальным исследованиям режимов и условий работы силовых полупроводниковых приборов в реальных схемах применения следует уделять не меньшее внимание, чем анализу и расчетам электромагнитных процессов, энергетических показателей и внешних характеристик преобразовательных устройств, в которых эти приборы применены. Без проведения на должном уровне и в достаточном объеме этих исследований не может быть однозначно определено и тем более гарантировано надежное функционирование преобразовательного устройства.

В настоящее время уровень знаний о характере протекания электромагнитных процессов в схемах преобразовательных устройств и разработанные методы их расчетов позволяют с достаточной точностью определить условия работы применяемых в схеме полупроводниковых приборов. Иными словами, требования, предъявляемые к силовым полупроводниковым приборам в каждом конкретном случае, могут быть сформулированы достаточно точно и в полном объеме. Качество и возможности силовых полупроводниковых приборов достаточно полно определяются совокупностью параметров и характеристик, приводимых в технических условиях на их поставку и информационных технических материалах, составляемых поставщиком приборов. В связи с этим для обеспечения правильного и эффективного применения силовых полупроводниковых приборов необходимо в каждом конкретном случае правильно решить вопрос сопоставления качества и возможностей прибора с теми требованиями, которые к нему предъявляются. Решению этого важного вопроса, возникающего на стыке двух хорошо изученных областей знания силовой электроники (преобразовательной техники и силового полупроводникового приборостроения), посвящена настоящая книга.

Целью настоящей книги является дать необходимые сведения и рекомендации по применению силовых полупроводниковых приборов, обеспечивающие правильный и целесообразный выбор вида и типономинала прибора для схемы конкретного преобразовательного устройства, надежное выполнение им заданных функций в заданных условиях и достижение требуемых технико-экономических показателей устройства.

В книге рассмотрены вопросы применения силовых полупроводниковых выпрямительных диодов и триодных тиристоров, не проводящих в обратном направлении.

В полной мере учтено следующее:

1) силовые полупроводниковые приборы (СПП) характеризуются предельно допустимыми значениями нагрузочных параметров, превышение которых ведет к отказу СПП или необратимому ухудшению их свойств;

2) значения допустимых нагрузочных параметров могут изменяться в зависимости от сочетания электрических и тепловых воздействий и во многих случаях не могут быть реализованы одновременно;

3) при определении воздействий имеют большое значение электромагнитные процессы, возникающие вследствие инерционности динамических характеристик СПП при коммутации тока и зависящие от наличия распределенных индуктивностей и частичных емкостей в схемах преобразовательных установок;

4) характеристики СПП имеют статистический разброс, что существенно при их параллельном и последовательном соединениях.

Материал книги в отличие от известных публикаций позволяет на основании данных, приводимых в технических условиях и информационных материалах на диоды и тиристоры, проводить выбор подвида и типономинала прибора с учетом комплекса требований, предъявляемых к преобразовательному устройству как в части его параметров и характеристик, так и в части его технико-экономических показателей. Изложенная в книге методика представляет собой единую цепь действий, обеспечивающих расчет и выбор приборов в рабочих и аварийных режимах, формулирование требований к элементам и узлам, обеспечивающим управление тиристорами, ограничение электрических и тепловых воздействий на приборы в преобразовательном устройстве, а также расчет и выбор этих элементов и узлов. Кроме того, приведенные сведения по надежности и методам ее определения позволяют рассчитать показатели надежности диодов и тиристоров в схемах преобразовательных устройств.

Материал, изложенный в книге, основан на всестороннем анализе теории и на практике применения силовых полупроводниковых приборов и преобразовательных устройств в СССР и за рубежом. Учтен и обобщен личный опыт работы авторов в данной области техники. Главы 1 и 2 книги написаны В. Е. Либером, гл. 3 и 4 — М. И. Абрамовичем, гл. 5 и 6 (за исключением § 6.6, 6.7) — А. А. Саковичем, гл. 7 — В. М. Бабайловым, а гл. 8 и § 6.7 — В. Л. Шпером.

Трагическая смерть вырвала из авторского коллектива В. Е. Либера — замечательного человека и крупного специалиста в области силовой преобразовательной техники. Он был душой нашего коллектива, и появление данной книги является в значительной степени его заслугой. Авторам хотелось бы надеяться, что эта книга послужит данью его светлой памяти.

Книга предназначена для широкого круга инженеров и техников, работающих в области проектирования, изготовления и применения полупроводниковых преобразовательных устройств, а также может быть полезна студентам высших и средних технических учебных заведений в качестве пособия по курсу преобразовательной техники и автоматизации производства.

Авторы с благодарностью примут все замечания и предложения, возникшие у читателей после ознакомления с книгой. Замечания и предложения просим направлять по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10.