Использование полуприжимных IGBT-модулей в системах СТАТКОМ (статических синхронных компенсаторов) и HVDC (высоковольтных передач постоянного тока) повышают пропускную способность электросети, улучшат качество электроэнергии и уменьшат потери при передаче энергии на большие расстояния. Применение отечественных устройств позволит защитить национальную сетевую инфраструктуру передачи электроэнергии от зарубежного влияния, так как на данный момент 100% подобных модулей поставляется из-за рубежа.
Разработка модуля была произведена в рамках соглашения между АО «Ангстрем» и АО «Научно-технический центр Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы» (АО «НТЦ ФСК ЕЭС»). Документ предусматривает разработку технически сложных устройств силовой электроники, которые сейчас закупаются за рубежом, между тем ежегодные потребности в них превышают тысячи единиц. В первую очередь в рамках соглашения планируется создание для нужд ФСК ЕЭС широкого перечня IGBT-модулей, которые задействованы в процессах транспортировки и преобразования электроэнергии.
Сергей Воронцов, временно исполняющий обязанности генерального директора АО «Ангстрем»: «Этот модуль является первым в широком ряду, которые требуются отечественным электросетевым компаниям. Также в рамках сотрудничества Ангстрема и НТЦ ФСК ЕЭС предполагается разработка принципиально новых решений и оборудования для электроэнергетики. В результате этой работы, мы должны максимально снизить зависимость наших энергетиков от поставок комплектующих из-за рубежа, а по возможность, затем наладить экспорт этой продукции».
Применение силовых IGBT-модулей, вместо традиционно используемых тиристорных, обеспечивает целый ряд преимуществ, большую эффективность (легкость в управлении, высокая стойкость к токам короткого замыкания) и гибкость систем СТАТКОМ и HVDC.
В работе над полуприжимным IGBT-модулем применялись кристаллы биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) и быстровосстанавливающихся диодов (FRD) оригинальной конструкции на напряжение 2500 В. Однако, учитывая использование прижимной конструкции, их пришлось доработать.
В ходе ОКРа была разработана конструкция модуля, позволяющая равномерно осуществлять давление на кристаллы IGBT и FRD. Это особенно важно учитывая уровень нагрузки, в результате которой даже небольшая разница в равномерности прижима термокомпенсационных прокладок может привести к разрушению кристаллов. Так же была решена проблема обеспечения надежного контакта в активной области кристаллов.
Конструкция модуля состоит из: корпуса, субмодуля и крышки. Субмодуль состоит из: кристаллов IGBT и FRD, молибденовых термокомпенсаторов и оснований, медных контактов, керамической платы со сформированными толстопленочными резисторами определенного номинала, корпуса субмодулей, крышки корпуса и шины управления кристаллами соединенная в соответствии со схемой прибора.
В мае 2018 года АО «Ангстрем» изготовил макетный образец полуприжимного IGBT-модуля и передал его для испытаний заказчику. Испытания подтвердили, что модули по габаритным и присоединительным размерам, а также электрическим параметрам соответствуют иностранному аналогу. По результатам испытаний заказчик запросил опытную партию модулей, которые должны быть отгружены к концу текущего года.
Свою заинтересованность в новом изделии уже подтвердили производители железнодорожного транспорта и генерирующих энергетических компаний.
На сегодняшний день только одна компания, шведско-швейцарская ABB, в мире является производителем полуприжимных IGBT-модулей, она фактически является мировым монополистом. Объем российского рынка подобных приборов оценивается минимум в 2 миллиарда рублей в год, которые полностью уходят за рубеж.
