В работе проведен анализ имеющегося мирового опыта и применяемых решений по теме «Полупроводниковое устройство коммутации для вставки постоянного тока». Осуществлен анализ отключения полупроводникового устройства коммутации (вентиля) с учетом особенностей физики полупроводниковых структур. На основе этого анализа предложена новая методика расчета параметров демпфирующих RC-цепей. Показано, что обратные токи тиристора оказывают значительное влияние на уровень перенапряжения при отключении вентиля. Приведены численные оценки этого влияния. Также продемонстрирована математическая модель и способ расчета ёмкостей элементов конструкции блока вентильного преобразовательного моста путем компьютерного моделирования в Comsol. Предложена электрическая схема замещения расчета для измерения воздействия грозового импульса перенапряжения на вентильное оборудование. Эти расчеты показали, что новые конструкции вентиля Выборгского преобразовательного комплекса способны без аварий выдерживать грозовой импульс. Было показано, что переходный процесс включения вентиля происходит при высоких частотах порядка 50-60 кГц, что может быть опасно для работы тиристора. В работе проанализирована способность насыщающегося реактора демпфировать высокочастотные колебания тока за счет потерь на вихревые токи. Используя полученные данные переходных процессов, с помощью методов компьютерного моделирования в среде Comsol, были осуществлены расчеты потерь энергии в тонких структурах листов стали насыщающегося реактора, что дало численную оценку влияния этих потерь на переходный процесс. Исходя из этого, была предложена модификация электрической схемы замещения полупроводникового вентиля, позволяющая оценить влияние этих процессов на работу полупроводникового преобразователя.

In the work the analysis of existing world experience and applied solutions on the subject of "Solid state switching device for HVDC". The analysis of switching-off of the Solid state switching device (valve) taking into account the features of physics of semiconductor structures is carried out. Based on this analysis, a new method for calculating the parameters of damping RC-circuits is proposed. It is shown that the reverse currents of the thyristor have a significant effect on the level of overvoltage when the valve is disconnected. Numerical estimates of this effect are given. Also demonstrated the mathematical model and method of calculation of the capacities of the structural elements of the valve unit of the inverter bridge by means of computer simulation in Comsol. The electric equivalent circuit of calculation for measurement of influence of a thunderstorm impulse of overvoltage on the valve equipment is offered. These calculations showed that the new design of the valve Vyborg Converter complex are able to withstand the storm pulse without accidents. It was shown that the transient process of switching on the valve occurs at high frequencies of the order of 50-60 kHz, which can be dangerous for the operation of the thyristor. The paper analyzes the ability of the saturating reactor to dampen high-frequency current oscillations due to eddy current losses. Using the obtained data of transients, with the help of computer simulation methods in the Comsol medium, calculations of energy losses in the thin structures of the steel sheets of the saturating reactor were carried out, which gave a numerical assessment of the effect of these losses on the transition process. Based on this, a modification of the electrical equivalent circuit of the semiconductor valve was proposed, which allows to assess the impact of these processes on the operation of the semiconductor Converter.

• 1. Полупроводниковое устройство коммутации
  • 1.1. Тиристорная ячейка
  • 1.2. Демпфирующие цепи тиристорной ячейки
  • 1.2.1. Конденсатор демпфирующей цепи
  • 1.2.2. Резистор демпфирующей цепи
  • 1.3. Выравнивающий резистор постоянного напряжения
  • 1.4. Высокочастотный выравнивающий конденсатор
  • 1.5. Насыщающийся реактор
  • 1.6. Управление тиристорной ячейкой
  • 1.7. Выборгская ПС
  • 1.8. Заключение по главе
• 3. Разработка методики расчета воздействия грозовой волны на вентильное оборудование
  • 3.2. Расчет взаимных ёмкостей элементов устройства
  • 3.3. Эквивалентная электрическая схема замещения БВПМ для расчета импульсных воздействий
  • 3.4. Расчет воздействия грозовой волны на БВПМ
  • Максимальная скорость возрастания напряжения на тиристорной ячейках катодной группы составляет 1,85 кВ/мкс, а для анодной - 1,90 кВ/мкс, что не превышает допустимого для Т283-1600-60 значения 2,5 кВ/мк
  • 3.5. Заключение по главе