Надежная эксплуатация силовых полупроводниковых преобразовательных устройств во многом определяется техническим состоянием их основных элементов – силовых полупроводниковых приборов.
Для систем возбуждения синхронных генераторов ГОСТом регламентируются значения коэффициента готовности и интенсивности отказа тиристорных блоков, сопровождающихся отключением генератора от сети, а также указываются требования к резервированию в плечах возбудителя [1].
Существующие методы расчета надежности не в полной мере учитывают особенности и режимы работы таких силовых полупроводниковых устройств.
Цель данной работы состояла в разработке метода оценки надежности, в котором было бы учтено действие предохранителей и зависимость интенсивности отказа тиристоров от режима их работы. Расчетные схемы возбудителей состоят из источника питания и одного или двух трехфазных мостовых преобразователей. В предлагаемом методе принималось условие отсутствия резервного возбудителя на электростанции.
Преобладающим видом отказа у тиристоров, как и у многих силовых кремниевых устройств, является пробой вентильного элемента. Интенсивность отказа с пробоем λпб определяется нагрузкой кремниевых устройств прямым током. Вторым видом отказа у силовых полупроводниковых устройств является обрыв цепи вентильного элемента – λоб, который обычно вызывается производственными дефектами. Анализ отказов тиристоров, по экспериментальным данным [2], показал, что интенсивности отказов в случае пробоя элемента и обрыва цепи соответственно составляют: λпб = 0,48 ∙ 10–6 1/ч; λоб = 0,12 ∙ 10–6 1/ч.
Расчет надежности тиристорных блоков системы возбуждения можно выполнить следующими методами: с помощью основных теорем теории вероятности или путем составления и решения системы дифференциальных уравнений, описывающих марковский процесс перехода системы из одного состояния в другое [3].