[发明专利]基于非等值均压配置的高压硅堆的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种高电压试验技术领域的制备方法，具体涉及一种基于非等值均压配置的高压硅堆的制备方法。

背景技术

高压硅堆是高电压试验设备的充电回路和直流高电压发生器中的关键整流元件。长期以来硅堆内部的均压问题一直倍受关注。因为电压分布不均，硅堆串中承担反向电压最高的硅整流管有可能首先击穿，从而导致发生一系列击穿，致使硅堆完全损坏。所以电压分布不均是高压硅堆实际应用中需要解决的重要问题，而硅堆电压分布不均的现象在端部最为突出。

经过对现有技术的检索发现，硅堆均压一般采用强制均压方式，其方法一般是在硅整流管两端并联等值的电阻或电容等均压元件。目前高压硅堆一般采用并联相同参数的均压元件以达到均压的效果，这种方法称为等值均压方法。

但是该现有技术在电压等级很高的情况下，长串硅堆内部的串联硅整流管数目很多，等值均压方法的均压效果随串联硅整流管数的增加而降低。这是由于对地电容和分布电容等因素的影响，在采用等值均压方法时，高压硅堆端部硅整流管承担的最高电压和中部硅整流管承担的最低电压之比随串联硅整流管数的增加而增大，致使整个硅堆的电压利用率随串联硅整流管数的增加而降低。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于非等值均压配置的高压硅堆的制备方法，实施时根据非等值均压元件参数的计算值和元件参数系列标准配置均压元件，实现近似完全均压，最大限度地提高硅堆的电压利用率和反向耐压，节约硅整流管，降低硅堆的成本。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明以高压硅堆中每个硅整流管的分压相等为条件分别计算得到硅整流管及其均压元件的参数值，然后以若干个并联均压元件的硅整流管为一组封装成一个高压硅堆子模块，并进一步串联组成高压硅堆，其中：每个高压硅堆子模块内的硅整流管所对应的均压元件均相同。

本发明具体包括以下步骤：

第一步：均压元件参数确定：硅堆中每个硅整流管在反向运行时等效为一个硅整流管反向内阻R_f与PN结反向势垒电容C_f并联而成，每个硅整流管与地之间形成对地电容C_e，与高压端形成分布电容C_h，则完全均压的高压硅堆非等值均压元件配置参数R_i和C_i为：

Ri=Gi·RfRf·|Yi|2-Gi,]]>Ci=|Yi|2ωBi-Cf,]]>Y_i＝G_i+jB_i；

其中：i＝2，3，…，n，n为高压子硅堆个数，ω为角频率，R_f、C_f、C_i和C_h满足以下节点导纳方程：