大功率脉冲整流系统半导体元件结温计算与仿真

甯佐清，周书堂



大功率脉冲整流系统半导体元件结温计算与仿真

甯佐清1，周书堂2

（1.武汉船用电力推进装置研究所，武汉430064；2.中国人民解放军驻3303厂军代室，武汉430200）

大功率脉冲式整流系统在特种电气应用行业越来越广泛，单脉冲的功率非常大，合理利用整流元件的浪涌通流特性是整流系统稳定可靠的关键。本文以某超大功率脉冲整流设备应用为背景，提出了一种利用整流元件的浪涌通流特性来计算元件温升的设计方法，并通过仿真验证了方法的正确性。该文对其他脉冲式整流系统半导体器件选型计算有一定的指导作用。

脉冲式 整流系统 浪涌电流 结温

0 引言

随着工业技术的发展，超大功率脉冲式直流电源的应用越来越广泛，如高低开关电器短路试验、脉冲强磁场等领域，单脉冲的功率达到300 MW甚至更高，对于脉冲整流系统整流元件的稳定性和可靠性提出了更高的要求，如何准确计算和分析元件在脉冲式工况下的温升，是系统稳定可靠运行的大前提。本文以某超大功率脉冲式整流系统工程应用项目为背景，对整流元件在脉冲式工作下的温升进行分析，该应用经验对于提高设备的性能甚至整流器的实际应用水平都有一定的现实意义。

1 系统工作特点及元件特性介绍

超大功率脉冲整流系统一般指直流侧输出电流/电压为脉冲形式，单个脉冲的电流达到几十千安或者几百千安，电压为几千伏特的整流系统；系统主电路多采用六脉波桥式整流形式，根据系统对直流电压/电流的需求，通过多个六脉波整流桥的串/并联实现超大功率输出。……