Обмежувачі перенапруги для напівпровідникових комутаційних апаратах постійного струму

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.32703/2617-9059-2023-42-7

Ключові слова:

обмежувач перенапруги, комутаційна перенапруга, напівпровідниковий комутаційний апарат, напівпровідниковий прилад, варистор

Анотація

В роботі показано, що під час перемикання електричних кіл постійного струму на напівпровідникових ключах напівпровідникових апаратів виникають комутаційні перенапруги. Метою цього дослідження є розробка методики розрахунку параметрів обмежувача перенапруг на основі послідовно-паралельного з’єднанння варисторів, що використовується в напівпровідникових комутаційних апаратах. На основі дослідження перехідних процесів, які відбуваються в таких обмежувачах перенапруги напруги в напівпровідникових пристроях при комутації кіл постійного струму, були віднадені аналітичні вирази для розрахунку основних параметрів регулятора напруги. У результаті була розроблена інженерна методика для розрахунку параметрів обмежувачів перенапруги в гібридних і безконтактних напівпровідникових комутаційних апаратах постійного струму. Такі обмежувачі підтримують перенапруги на заданому рівні, який допустимий для пристроїв такого класу. Методика, яка запропонована в роботі за результатами дослідження, забезпечуює високу точність та швидкість розрахунку при розробці сучасних перемикаючих напівпровідникових пристроїв, які працюють з у колах постійного струму. Запропонований регулятор напруги для комутаційного напівпровідникового апарату постійного струму ефективно обмежує перенапруги комутації в напівпровідникових пристроях живлення нижче 2,5 від номінальної напруги.

Посилання

Zhao, S., Blaabjerg, F., & Wang, H. (2020). An overview of artificial intelligence applications for power electronics. IEEE Transactions on Power Electronics, 36(4), 4633-4658. https://doi.org/10.1109/TPEL.2020.3024914.

Holroyd, F. W., & Temple, V. A. K. (1982). Power semiconductor devices for hybrid breakers. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, (7), 2103-2108. https://doi.org/10.1109/tpas.1982.317427.

Kotecha, R. M., Hossain, M. M., Rashid, A. U., Emon, A. I., Zhang, Y., & Mantooth, H. A. (2021). Compact Modeling of High-Voltage Gallium Nitride Power Semiconductor Devices for Advanced Power Electronics Design. IEEE Open Journal of Power Electronics, 2, 75-87. https://doi.org/10.1109/OJPEL.2021.3055531.

Soskov, A. G, & Sabalaeva, N.O. (2012) GIbridnI kontaktori nizkoYi naprugi z pokraschenimi tehnIko-ekonomIchnimi harakteristikami. Kharkiv National Academy of Municipal Economy.

Storasta, L., Rahimo, M., Haefner, J., Dugal, F., Tsyplakov, E., & Callavik, M. (2015, May). Optimized power semiconductors for the power electronics based HVDC breaker application. In Proceedings of PCIM Europe 2015; International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management (pp. 1-7). VDE.

Tanaka, Y., Takatsuka, A., Yatsuo, T., Sato, Y., & Ohashi, H. (2013, October). Development of semiconductor switches (SiC-BGSIT) applied for DC circuit breakers. In 2013 2nd International Conference on Electric Power Equipment-Switching Technology (ICEPE-ST) (pp. 1-4). https://doi.org/10.1109/icepe-st.2013.6804323.

Bingjian, Y., Yang, G., Xiaoguang, W., Zhiyuan, H., Longlong, C., & Yunhai, S. (2015, June). A hybrid circuit breaker for DC-application. In 2015 IEEE First International Conference on DC Microgrids (ICDCM) (pp. 187-192). IEEE. https://doi.org/10.1109/icdcm.2015.7152036.

Huang, A., Peng, C., & Song, X. (2015, June). Design and development of a 7.2 kV/200A hybrid circuit breaker based on 15 kV SiC emitter turn-off (ETO) thyristor. In 2015 IEEE Electric Ship Technologies Symposium (ESTS) (pp. 306-311). IEEE. https://org.doi/10.1109/ests.2015.7157909.

Rodrigues, R., Du, Y., Antoniazzi, A., & Cairoli, P. (2020). A review of solid-state circuit breakers. IEEE Transactions on Power Electronics, 36(1), 364-377. https://doi.org/10.1109/TPEL.2020.3003358.

Smeets, R. P., & Belda, N. A. (2021). High‐voltage direct current fault current interruption: A technology review. High Voltage, 6(2), 171-192. https://doi.org/10.1049/hve2.12063.

Magnusson, J., Bissal, A., Engdahl, G., Saers, R., Zhang, Z., & Liljestrand, L. (2013, October). On the use of metal oxide varistors as a snubber circuit in solid-state breakers. In IEEE PES ISGT Europe 2013 (pp. 1-4). IEEE. https://doi.org/10.1109/isgteurope.2013.6695454.

Hassanpoor, A., Häfner, J., & Jacobson, B. (2014). Technical assessment of load commutation switch in hybrid HVDC breaker. IEEE Transactions on power electronics, 30(10), 5393-5400. https://doi.org/10.1109/ipec.2014.6870025.

Abad, G. (Ed.). (2017). Power electronics and electric drives for traction applications (p. 630). London: Wiley. https://doi.org/10.1002/9781118954454.

Hassanpoor, A., Häfner, J., & Jacobson, B. (2014). Technical assessment of load commutation switch in hybrid HVDC breaker. IEEE Transactions on power electronics, 30(10), 5393-5400. https://doi.org/10.1109/tpel.2014.2372815.

Luo, Y., Chen, P., Cao, L. N., Xu, Z., Wu, Y., He, G., ... & Wang, Z. L. (2022). Durability improvement of breeze‐driven triboelectric‐electromagnetic hybrid nanogenerator by a travel‐controlled approach. Advanced Functional Materials, 32(39), 2205710. https://doi.org/10.1002/adfm.202205710.

Durna, E., Benzaquen, J., Kandula, R. P., & Divan, D. (2021, October). Autonomous Fail-Normal Switch for Hybrid Transformers. In 2021 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE) (pp. 1280-1287). IEEE. https://doi.org/10.1109/ECCE47101.2021.9595655.

Klimenko, B. V. ElektrichnI aparati. ElektromehanIchna aparatura komutatsIYi, keruvannya ta zahistu. Zagalniy kurs. (2012). Kharkiv: Tochka.

Izadian, A. (2019). Fundamentals of Modern Electric Circuit Analysis and Filter Synthesis. Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-02484-0.

Soskov, A., Glebova, M., Sabalaeva, N., & Forkun, J. (2014). Calculation of the thermal mode in semiconductor devices in conditions of their operation in semiconductor apparatuses. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(8(71)), 58-66. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.27983.

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-12

Як цитувати

Sabalaeva, N., Illariօnօv V., & Inosov, S. (2023). Обмежувачі перенапруги для напівпровідникових комутаційних апаратах постійного струму. Транспортні системи і технології, (42), 81–90. https://doi.org/10.32703/2617-9059-2023-42-7

Номер

Розділ

Техніка і технології