Разработка и исследование методов термостабилизации полупроводниковых элементов с широкой запрещённой зоной в силовых преобразователях тяговых электроприводов с целью повышения их надёжности

Одной из причин возникновения термоциклирования в силовых модулях тягового инвертора является постоянное изменение задание на момент. Изменение момента приводит к изменению тока в электродвигателе и соответственно к изменению потерь в транзисторах. Компенсировать влияние изменяющейся амплитуды тока на нагрев предлагается регулированием частоты ШИМ в функции задания тока двигателя. Изменение потерь на проводимость в транзисторе компенсируются коммутационными потерями, таким образом что бы суммарные потери поддерживались на постоянном уровне. Для определения зависимости частоты ШИМ от тока разработана математическая модель. Моделирование показало, что предложенный метод позволяет поддерживать температуру силовых модулей инвертора практически на постоянном уровне вне зависимости от нагрузки на электропривод, и как следствие увеличить срок службы инвертора. Для анализа тепловых и электрических процессов в тяговом электроприводе при движении транспорта разработаны математические модели электро-трансмиссии с шестиключевым инвертором и трехмостовым инвертором для питания электродвигателей с расщепленными обмотками. Модель, с применением различных циклов движения и систем управления, позволяет разработчику силовой электроники анализировать тепловые процессы в инверторе, оценивать эффективность и срок службы инвертора. Для экспериментального подтверждения предложенных методов термостабилизации разработан и отлажен макет трехмостового тягового инвертора, для питания электродвигателей переменного тока с расщепленными обмотками. Макет разработан с применением MOSFET транзисторов, и конструктивно обладает возможностью оценивать температуру каждого транзистора с помощью тепловизионной камеры. Проведенные эксперименты показали работоспособность предложенных алгоритмов на реальном оборудовании.