半控型功率器件并聯(lián)均流控制的非線性穩(wěn)定運(yùn)行機(jī)理.pdf

1、晶閘管器件具有耐壓高、電流大等優(yōu)點(diǎn)，在靜止無功補(bǔ)償、高壓直流輸電和高壓變頻調(diào)速等應(yīng)用場(chǎng)合仍是主要采用的功率器件，且在很多場(chǎng)合需要采用晶閘管并聯(lián)技術(shù)?，F(xiàn)有晶閘管并聯(lián)技術(shù)主要以阻感保護(hù)、阻容保護(hù)等方法為主，能夠滿足晶閘管并聯(lián)的基本要求。然而，晶閘管是一個(gè)強(qiáng)的非線性元件，研究結(jié)果表明在不同驅(qū)動(dòng)電壓、工作頻率和供電電壓下會(huì)產(chǎn)生分岔及混沌行為，并使得晶閘管出現(xiàn)“電流細(xì)絲”現(xiàn)象，這將導(dǎo)致晶閘管因局部過流而損壞。因此，如何使晶閘管并聯(lián)系統(tǒng)在局部和全局

2、都保持良好的均流特性成為重要課題之一。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析了晶閘管器件的內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理，基于半導(dǎo)體物理理論建立晶閘管非線性動(dòng)力學(xué)模型，重點(diǎn)研究了漂移區(qū)的動(dòng)力學(xué)行為，推導(dǎo)了其雙極擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)方程。⑵基于晶閘管非線性動(dòng)力學(xué)模型，系統(tǒng)分析了晶閘管外部電學(xué)特性與其內(nèi)部物理量演化的相互聯(lián)系，并在此基礎(chǔ)上研究了晶閘管器件呈現(xiàn)的倍周期分岔及混沌等非線性現(xiàn)象。此外，探討了晶閘管非線性現(xiàn)象對(duì)其并聯(lián)電路工作特性的影響。研究結(jié)果表明，

3、由于電路寄生參數(shù)和器件物理參數(shù)的差異，將會(huì)造成分岔或混沌行為而使得并聯(lián)電路中晶閘管觸發(fā)時(shí)刻的不同步，由此導(dǎo)致晶閘管間存在動(dòng)態(tài)均流的問題，必然會(huì)影響到晶閘管的安全穩(wěn)定運(yùn)行。⑶為提高晶閘管并聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本文基于狀態(tài)反饋精確線性化方法從新的角度來解決晶閘管并聯(lián)系統(tǒng)中存在的同步觸發(fā)問題。首先，建立了晶閘管并聯(lián)系統(tǒng)的非線性仿射模型，基于微分幾何理論驗(yàn)證了該系統(tǒng)是否滿足精確線性化的前提條件，再通過非線性坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)了晶閘管并聯(lián)系統(tǒng)狀態(tài)反饋精確線