Teljesítmény elektronika a tudomány és a technológia olyan területe, amely megoldja a teljesítményelektronikai eszközök létrehozásának problémáját, valamint a jelentős elektromos energia megszerzésének, az erőteljes elektromos folyamatok vezérlésének és az elektromos energia kellően nagy, más típusú energiává alakításának problémáját, amikor ezeket az eszközöket főként használják. eszköz.

A félvezető alapú teljesítményelektronikai eszközöket az alábbiakban tárgyaljuk. Ezek az eszközök a legszélesebb körben használtak.

A fent tárgyalt napelemeket régóta használják elektromos energia előállítására. Jelenleg ennek az energiának a részesedése a teljes villamosenergia-mennyiségben kicsi. Azonban sok tudós, köztük a Nobel-díjas akadémikus Zh.I. Alferov, tekintse a napelemeket nagyon ígéretes elektromos energiaforrásoknak, amelyek nem bontják meg a Föld energiaegyensúlyát.

A nagyteljesítményű elektromos folyamatok szabályozása éppen az a probléma, amelyre a teljesítmény-félvezető eszközöket már széles körben alkalmazzák, és használatuk intenzitása rohamosan növekszik. Ezt a teljesítmény-félvezető eszközök előnyei magyarázzák, amelyek közül főként a nagy sebesség, az alacsony esés nyitott állapotban és az alacsony esés zárt állapotban (ami kis teljesítményveszteséget biztosít), a nagy megbízhatóság, a jelentős áram- és feszültségterhelés, kis méret és súly, könnyű kezelhetőség, szerves egység az információs elektronika félvezető eszközeivel, ami megkönnyíti a nagyáramú és gyengeáramú elemek kombinálását.

Számos országban intenzív kutatómunka indult a teljesítményelektronika és ennek köszönhetően a teljesítmény-félvezető eszközök, valamint a elektronikus eszközök ezek alapján folyamatosan fejlesztik. Ez biztosítja a teljesítményelektronikai alkalmazások gyors terjeszkedését, ami viszont ösztönzi a kutatást. Itt beszélhetünk pozitív visszajelzésekről az emberi tevékenység egész területén. Az eredmény a teljesítményelektronika gyors behatolása a legkülönfélébb műszaki területekre.

A teljesítményelektronikai eszközök különösen gyors elterjedése a hatalom megteremtése után indult meg térhatású tranzisztorokés IGBT.

Ezt egy meglehetősen hosszú időszak előzte meg, amikor a fő teljesítmény-félvezető eszköz egy nem reteszelt tirisztor volt, amelyet a múlt század 50-es éveiben hoztak létre. A nem-reteszelő tirisztorok kiemelkedő szerepet játszottak a teljesítményelektronika fejlesztésében, és manapság széles körben használatosak. De a vezérlőimpulzusokkal való kikapcsolhatóság képtelensége gyakran megnehezíti a használatukat. Évtizedek óta az erősáramú eszközök fejlesztőinek szembe kellett nézniük ezzel a hátránnyal, egyes esetekben meglehetősen bonyolult tápáramkör-elemeket használtak a tirisztorok kikapcsolására.

A tirisztorok széleskörű elterjedése az akkoriban felmerült „tirisztortechnológia” kifejezés népszerűségéhez vezetett, amelyet ugyanabban az értelemben használtak, mint a „teljesítmény-elektronika”.

Az ebben az időszakban kifejlesztett teljesítménybipoláris tranzisztorok megtalálták alkalmazási területüket, de nem változtattak gyökeresen a teljesítményelektronika helyzetén.

Csak a 10 wattos teljesítménytranzisztorok megjelenésével kerültek teljesen vezérelhető elektronikus kapcsolók a mérnökök kezébe, tulajdonságaikban megközelítve az ideálisakat. Ez nagyban megkönnyítette a nagy teljesítményű elektromos folyamatok szabályozásával kapcsolatos különféle problémák megoldását. Elérhetősége kellően fejlett elektronikus kulcsok lehetővé teszi nemcsak a terhelés azonnali DC vagy AC forráshoz való csatlakoztatását és leválasztását, hanem nagyon nagy áramjelek vagy szinte bármilyen szükséges alak létrehozását is.

A leggyakoribb teljesítményelektronikai eszközök a következők:

érintésmentes kapcsolóeszközök váltakozó és egyenáramú (megszakítók), amelyeket a váltakozó vagy egyenáramú áramkörben lévő terhelés be- és kikapcsolására, valamint esetenként a terhelés teljesítményének szabályozására terveztek;

egyenirányítók, egy változó egy polaritású transzformációja (egyirányú);

inverterek, konstanst változóvá alakítva;

frekvenciaváltók, egy frekvenciájú változó átalakítása egy másik frekvenciájú változóvá;

DC átalakítók(átalakítók), amelyek egy mennyiség állandóját egy másik mennyiség állandójává alakítják át;

fázisszám átalakítók, egy egyfázisú váltakozó változó átalakítása eltérő számú fázisú váltakozóvá (általában az egyfázisú háromfázisúvá vagy a háromfázisú egyfázisúvá alakul);

kompenzátorok(teljesítménytényező-korrektorok), amelyek a váltóáramú táphálózat meddőteljesítményének kompenzálására, valamint az áram- és feszültséghullámformák torzításainak kompenzálására szolgálnak.

A teljesítményelektronikai eszközök lényegében nagy teljesítményű elektromos jelek átalakítását végzik. Ezért a teljesítményelektronikát átalakító technológiának is nevezik.

A szabványos és speciális teljesítményelektronikai eszközöket a technológia minden területén és szinte minden meglehetősen összetett tudományos berendezésben használják.

Illusztrációként megjelölünk néhány tárgyat, amelyekben teljesítményelektronikai eszközök fontos funkciókat lát el:

Elektromos hajtás (sebesség- és nyomatékszabályozás stb.);

Elektrolízis berendezések (színvaskohászat, vegyipar);

Elektromos berendezések nagy távolságra történő egyenáramú villamos átvitelhez;

Elektrometallurgiai berendezések (fém elektromágneses keverése stb.);

Elektrotermikus berendezések (indukciós fűtés stb.);

Elektromos berendezések akkumulátorok töltéséhez;

Számítógépek;

Autók és traktorok elektromos berendezései;

Repülőgépek és űrhajók elektromos berendezései;

Rádiókommunikációs eszközök;

Berendezések televíziós műsorszóráshoz;

Eszközök elektromos világításhoz (teljesítmény fénycsövek stb.);

Orvosi elektromos berendezések (ultrahangterápia és sebészet stb.);

Elektromos szerszámok;

Szórakoztató elektronikai eszközök.

A teljesítményelektronika fejlődése megváltoztatja a műszaki problémák megoldásának megközelítését is. Például az erőtérhatású tranzisztorok és IGBT-k létrehozása jelentősen hozzájárul az induktoros motorok alkalmazási körének bővítéséhez, amelyek számos területen váltják fel a kommutátormotorokat.

A teljesítményelektronikai eszközök elterjedését kedvezően befolyásoló jelentős tényező az információs elektronika és ezen belül is a mikroprocesszoros technológia sikere. Az erőteljes elektromos folyamatok irányítására egyre bonyolultabb algoritmusokat alkalmaznak, amelyek csak kellően fejlett információs elektronikai eszközökkel valósíthatók meg racionálisan.

Hatékony megosztás A teljesítmény- és információs elektronika eredményei valóban kiemelkedő eredményeket adnak.

Az elektromos energiát más típusú energiává alakító meglévő eszközök félvezető eszközök közvetlen felhasználása esetén még nem rendelkeznek nagy kimeneti teljesítménnyel. Azonban itt is biztató eredmények születtek.

A félvezető lézerek az elektromos energiát koherens sugárzási energiává alakítják az ultraibolya, a látható és az infravörös tartományban. Ezeket a lézereket 1959-ben javasolták, és 1962-ben valósították meg először gallium-arzenid (GaAs) felhasználásával. A félvezető alapú lézereket nagy hatásfok (10% feletti) és hosszú élettartam jellemzi. Használják például infravörös spotlámpákban.

A múlt század 90-es éveiben megjelent ultrafényes fehér LED-eket egyes esetekben már használják világításra az izzólámpák helyett. A LED-ek lényegesen gazdaságosabbak és lényegesen hosszabb élettartamúak. Feltételezhető, hogy a hatókör LED lámpák gyorsan bővülni fog.

Tartalom:

• Előszó
• Bevezetés
• Első fejezet. A teljesítményelektronika alapelemei
  • 1.1. Teljesítmény félvezetők
    • 1.1.1. Teljesítmény diódák
    • 1.1.2. Teljesítménytranzisztorok
    • 1.1.3. Tirisztorok
    • 1.1.4. Erőteljes félvezető eszközök alkalmazásai
  • 1.2. Transzformátorok és reaktorok
  • 1.3. Kondenzátorok
• Második fejezet. Egyenirányítók
  • 2.1. Általános információk
  • 2.2. Alapvető egyenirányító áramkörök
    • 2.2.1. Egyfázisú teljes hullámú áramkör középponttal
    • 2.2.2. Egyfázisú hídáramkör
    • 2.2.3. Háromfázisú áramkör felezőponttal
    • 2.2.4. Háromfázisú hídáramkör
    • 2.2.5. Többhídos áramkörök
    • 2.2.6. Egyenirányított feszültség és primer áramok harmonikus összetétele egyenirányító áramkörökben
  • 2.3. Egyenirányítók kapcsolási és üzemmódjai
    • 2.3.1. Kapcsolóáramok az egyenirányító áramkörökben
    • 2.3.2. Külső jellemzők egyenirányítók
  • 2.4. Az egyenirányítók energetikai jellemzői és javításuk módjai
    • 2.4.1. Az egyenirányítók teljesítménytényezője és hatásfoka
    • 2.4.2. A vezérelt egyenirányítók teljesítménytényezőjének javítása
  • 2.5. A kapacitív terhelés és a hátsó EMF egyenirányítóinak működési jellemzői
  • 2.6. Anti-aliasing szűrők
  • 2.7. Egyenirányító működtetése hasonló teljesítményű forrásból
• Harmadik fejezet. Inverterek és frekvenciaváltók
  • 3.1. Hálózati vezérlésű inverterek
    • 3.1.1. Egyfázisú középponti inverter
    • 3.1.2. Háromfázisú híd inverter
    • 3.1.3. Teljesítményegyensúly egy hálózatról vezérelt inverterben
    • 3.1.4. Hálózati vezérlésű inverterek főbb jellemzői és működési módjai
  • 3.2. Autonóm inverterek
    • 3.2.1. Jelenlegi inverterek
    • 3.2.2. Feszültség inverterek
    • 3.2.3. Tirisztor alapú feszültséginverterek
    • 3.2.4. Rezonáns inverterek
  • 3.3. Frekvenciaváltók
    • 3.3.1. Frekvenciaváltók közbenső DC körrel
    • 3.3.2. Közvetlen csatolású frekvenciaváltók
  • 3.4. Autonóm inverterek kimeneti feszültségének szabályozása
    • 3.4.1. A szabályozás általános elvei
    • 3.4.2. Vezérlőberendezések áramváltókhoz
    • 3.4.3. Kimeneti feszültség szabályozás rádiófrekvenciás modulációval (PWM)
    • 3.4.4. Feszültségek geometriai összeadása
  • 3.5. Módszerek inverterek és frekvenciaváltók kimeneti feszültség hullámformájának javítására
    • 3.5.1. A nem szinuszos feszültség hatása a villamosenergia-fogyasztókra
    • 3.5.2. Inverter kimeneti szűrők
    • 3.5.3. A magasabb harmonikusok csökkentése a kimeneti feszültségben szűrők használata nélkül
• Negyedik fejezet. Szabályozó-stabilizátorok és statikus kontaktorok
  • 4.1. AC feszültségszabályozók
  • 4.2. DC szabályozók-stabilizátorok
    • 4.2.1. Paraméteres stabilizátorok
    • 4.2.2. Folyamatos stabilizátorok
    • 4.2.3. Kapcsoló szabályozók
    • 4.2.4. Kapcsoló szabályozó struktúrák fejlesztése
    • 4.2.5. Tirisztoros-kondenzátoros DC szabályozók adagolt energiaátvitellel a terhelésre
    • 4.2.6. Kombinált konverter-szabályozók
  • 4.3. Statikus kontaktorok
    • 4.3.1. Tirisztoros AC kontaktorok
    • 4.3.2. Tirisztoros DC kontaktorok
• Ötödik fejezet. Átalakító vezérlőrendszerek
  • 5.1. Általános információk
  • 5.2. Átalakító eszközök vezérlőrendszereinek blokkvázlatai
    • 5.2.1. Vezérlőrendszerek egyenirányítókhoz és függő inverterekhez
    • 5.2.2. Közvetlen csatolású frekvenciaváltós vezérlőrendszerek
    • 5.2.3. Vezérlőrendszerek autonóm inverterekhez
    • 5.2.4. Szabályozó-stabilizátorok vezérlőrendszerei
  • 5.3. Mikroprocesszoros rendszerek az átalakító technológiában
    • 5.3.1. Tipikus általánosított mikroprocesszor-struktúrák
    • 5.3.2. Példák mikroprocesszoros vezérlőrendszerek használatára
• Hatodik fejezet. Erőteljes elektronikai eszközök alkalmazásai
  • 6.1. Racionális alkalmazási területek
  • 6.2. Általános műszaki követelmények
  • 6.3. Védelem vészhelyzetben
  • 6.4. Üzemfigyelés és műszaki állapot diagnosztika
  • 6.5. Átalakítók párhuzamos működésének biztosítása
  • 6.6. Elektromágneses interferencia
• Hivatkozások

BEVEZETÉS

Az elektronika területén megkülönböztetik a teljesítményelektronikát és az információs elektronikát. A teljesítményelektronika kezdetben olyan technológiai területként jelent meg, amely elsősorban különböző típusú elektromos energiák átalakításához kapcsolódott elektronikus eszközök használatával. A félvezető technológia későbbi fejlődése lehetővé tette a jelentős terjeszkedést funkcionalitás, teljesítményelektronikai eszközök és ennek megfelelően azok alkalmazási területei.

A modern teljesítményelektronikai eszközök lehetővé teszik az elektromos áram áramlásának szabályozását nemcsak az egyik típusból a másikba történő átalakítás céljából, hanem az elosztáshoz, az elektromos áramkörök nagysebességű védelmének megszervezéséhez, a meddőteljesítmény-kompenzációhoz stb. Ezek a funkciók, szorosan kapcsolódnak a villamosenergia-ipar hagyományos feladataihoz, meghatározták az egyéb A teljesítményelektronika neve energiaelektronika. Az információs elektronikát elsősorban információs folyamatok kezelésére használják. Különösen az információs elektronikai eszközök képezik a különféle objektumok vezérlő- és szabályozórendszereinek alapját, beleértve a teljesítményelektronikai eszközöket is.

A teljesítményelektronikai eszközök funkcióinak és alkalmazási területeinek intenzív bővülése ellenére azonban a teljesítményelektronika területén megoldott főbb tudományos-műszaki problémák, feladatok kapcsolódnak. elektromos energia átalakítása.

A villamos energiát különféle formákban használják fel: 50 Hz-es váltakozó áram formájában, egyenáram formájában (az összes megtermelt villamos energia több mint 20% -a), valamint nagyfrekvenciás váltakozó áram vagy speciális formájú áram formájában. (például pulzáló stb.). Ez a különbség főként a fogyasztók sokféleségéből és sajátosságaiból adódik, valamint bizonyos esetekben (például autonóm energiaellátó rendszerekben) és az elsődleges villamosenergia-forrásokból.

Az elfogyasztott és megtermelt villamos energia fajtáinak sokfélesége szükségessé teszi annak átalakítását. A villamosenergia-átalakítás fő típusai a következők:

• 1) egyenirányítás (a váltakozó áram átalakítása egyenárammá);
• 2) inverzió (egyenáram váltóárammá alakítása);
• 3) frekvenciaátalakítás (egy frekvenciájú váltakozó áram átalakítása másik frekvenciájú váltakozó árammá).

Számos más, kevésbé elterjedt átalakítási mód is létezik: áram hullámalakja, fázisok száma stb. Bizonyos esetekben többféle átalakítás kombinációját alkalmazzák. Ezenkívül a villamos energia átalakítható paraméterei minőségének javítása érdekében, például a váltakozó áram feszültségének vagy frekvenciájának stabilizálása érdekében.

Az elektromos áram átalakítása megoldható különféle módokon. Különösen az elektrotechnikában hagyományosan az elektromos gépegységeken keresztül történő átalakítás, amely motorból és generátorból áll, amelyeket közös tengely köt össze. Ennek az átalakítási módszernek azonban számos hátránya van: mozgó alkatrészek jelenléte, tehetetlensége stb. Ezért az elektromos gépek átalakításának elektrotechnikai fejlesztésével párhuzamosan nagy figyelmet fordítottak az elektromosság statikus átalakítására szolgáló módszerek kidolgozására. . E fejlesztések többsége az elektronikus technológia nemlineáris elemeinek felhasználásán alapult. A statikus átalakítók létrehozásának alapjául szolgáló teljesítményelektronika fő elemei a félvezető eszközök voltak. A legtöbb félvezető eszköz vezetőképessége jelentősen függ az iránytól elektromos áram: előrefelé vezetőképességük nagy, fordított irányban kicsi (azaz egy félvezető eszköznek két jól meghatározott állapota van: nyitott és zárt). A félvezető eszközök lehetnek vezérelhetetlenek vagy vezérelhetők. Ez utóbbiakban lehetőség van kis teljesítményű vezérlőimpulzusokkal szabályozni a nagy vezetőképességük kezdetének (bekapcsolásának) pillanatát. Az első hazai munkák, amelyek a félvezető eszközök tanulmányozásával és elektromosság átalakítására való felhasználásukkal foglalkoztak, V. F. Mitkevich, N. D. Papeleksi és mások akadémikusai voltak.

Az 1930-as években a gázkisüléses eszközök (higanyszelepek, tiratronok, gasztronok stb.) általánosak voltak a Szovjetunióban és külföldön. A gázkisüléses készülékek fejlesztésével egy időben kialakult a villamosenergia-átalakítás elmélete. Alapvető áramkörtípusokat fejlesztettek ki, és kiterjedt kutatásokat végeztek a váltakozó áram egyenirányítása és inverziója során fellépő elektromágneses folyamatokkal kapcsolatban. Ezzel egy időben megjelentek az első munkák az autonóm inverterek áramköreinek elemzésével kapcsolatban. Az ionkonverterek elméletének kidolgozásában nagy szerepet játszottak I. L. Kaganov, M. A. Csernisev, D. A. Zavalishin szovjet tudósok, valamint külföldiek: K. Müller-Lübeck, M. Demontvigne, V. Schiling és mások.

Az átalakító technológia fejlődésének új szakasza az 50-es évek végén kezdődött, amikor megjelentek a nagy teljesítményű félvezető eszközök - diódák és tirisztorok. Ezeknek a szilícium alapú eszközöknek megvannak a maguk műszaki specifikációk messze felülmúlják a gázkisüléses eszközöket. Kis méretűek és súlyúak, nagy hatásfokkal rendelkeznek, nagy sebességgel és nagyobb megbízhatósággal rendelkeznek széles hőmérsékleti tartományban.

A teljesítmény-félvezető eszközök alkalmazása jelentősen befolyásolta a teljesítményelektronika fejlődését. Ezek képezték az alapját a nagy hatékonyságú konverterek minden típusának fejlesztésének. Ezekben a fejlesztésekben számos alapvetően új áramköri és tervezési megoldást alkalmaztak. Az erősáramú félvezető eszközök iparági fejlesztése intenzívebbé tette az ezen a területen végzett kutatásokat és új technológiák létrehozását. A teljesítmény-félvezető eszközök sajátosságait figyelembe véve a régi áramkör-elemzési módszereket finomították, új módszereket fejlesztettek ki. Az autonóm inverterek, frekvenciaváltók, egyenáram-szabályozók és sok más áramköri osztályai jelentősen bővültek, és új típusú teljesítményelektronikai eszközök jelentek meg - természetes és mesterséges kapcsolású statikus kontaktorok, tirisztoros reaktív teljesítmény kompenzátorok, feszültségű nagy sebességű védelmi eszközök korlátozók stb.

Az egyik fő terület hatékony felhasználása a teljesítményelektronika elektromos hajtássá vált. A tirisztoros egységeket és komplett eszközöket egyenáramú elektromos hajtásokhoz fejlesztették ki, és sikeresen használják a kohászatban, a szerszámgépgyártásban, a közlekedésben és más iparágakban. A tirisztorok fejlesztése jelentős előrelépéshez vezetett az állítható váltakozó áramú elektromos hajtások területén.

Nagyon hatékony eszközöket hoztak létre, amelyek az ipari frekvenciájú áramot változtatható frekvenciájú váltakozó árammá alakítják át az elektromos motorok fordulatszámának szabályozására. A technológia különböző területeire sokféle frekvenciaváltót fejlesztettek ki stabilizált kimeneti paraméterekkel. Fém indukciós melegítésére különösen nagyfrekvenciás, erős tirisztor egységeket hoztak létre, amelyek az elektromos gépegységekhez képest élettartamuk meghosszabbításával nagy műszaki és gazdasági hatást biztosítanak.

A félvezető átalakítók bevezetése alapján megtörtént a mobil villamos közlekedést szolgáló elektromos alállomások rekonstrukciója. Némelyiknél jelentősen javult a minőség technológiai folyamatok az elektrokohászati ​​és vegyiparban a kimeneti feszültség és áram mély szabályozásával rendelkező egyenirányító egységek bevezetésével.

A félvezető konverterek előnyei meghatározták széles körű alkalmazásukat a szünetmentes tápegységekben. Bővült a fogyasztói elektronika területén a teljesítményelektronikai eszközök (feszültségszabályozók stb.) alkalmazási köre.

A 80-as évek eleje óta az elektronika intenzív fejlesztésének köszönhetően megkezdődött a teljesítményelektronikai termékek új generációjának létrehozása. bipoláris tranzisztorok, MOS tranzisztorok stb. Ezzel párhuzamosan a félvezető eszközök sebessége, a diódák és tirisztorok korlátozó paramétereinek értékei, a különböző típusú félvezető eszközök gyártására szolgáló integrált és hibrid technológiák fejlődtek ki, mikroprocesszor A technológia széles körben elkezdődött az átalakító eszközök vezérlésére és felügyeletére.

Az új elembázis alkalmazása lehetővé tette olyan fontos műszaki és gazdasági mutatók alapvető javítását, mint a hatékonyság, a fajlagos tömeg- és térfogatértékek, a megbízhatóság, a kimeneti paraméterek minősége stb. . Jelenleg miniatűr, kis és közepes teljesítményű másodlagos energiaforrásokat fejlesztettek ki, amelyek közbenső elektromos átalakítást végeznek szuperszonikus tartományban. A nagyfrekvenciás (1 MHz feletti) tartomány fejlődése a konverter eszközök tervezése és elektromágneses kompatibilitásuk biztosítása során tudományos és műszaki problémák komplex megoldásának szükségességét eredményezte. műszaki rendszerek. A magasabb frekvenciákra való átállással elért műszaki és gazdasági hatás teljes mértékben kompenzálta e problémák megoldásának költségeit. Ezért jelenleg is folytatódik az a tendencia, hogy sokféle átalakító eszközt hozzanak létre közepesen nagyfrekvenciás kapcsolattal.

Meg kell jegyezni, hogy a teljesen vezérelt nagy sebességű félvezető eszközök hagyományos áramkörökben történő alkalmazása jelentősen kibővíti képességeiket az új működési módok és ennek következtében a teljesítményelektronikai termékek új funkcionális tulajdonságainak biztosítására.

Könyv "A teljesítményelektronika alapjai" lehetővé teszi a kezdő rádióamatőr számára, hogy lépésről lépésre, forrasztópákával a kezében a tövisen át a csillagokig - a teljesítményelektronika alapjainak megismerésétől a professzionális tudás hegycsúcsaiig.

A könyvben bemutatott információk három képzési szintre oszlanak a teljesítményelektronika területén dolgozó szakemberek számára. A felkészülés következő szakaszának elsajátítása és egyedi vizsgakérdések megválaszolása után a hallgató „átkerül” a tudás következő szintjére.

A könyv gyakorlati, elméleti és háttérinformációkat tartalmaz ahhoz, hogy az olvasó a könyv oldalain haladva önállóan ki tudja számolni, összeállítani és konfigurálni a neki tetsző elektronikus dizájnt. Az olvasó szakmai készségeinek fejlesztése érdekében a könyv számos gyakorlati tesztet tartalmaz hasznos tippeket, valamint az elektronikus eszközök valós áramkörei.
A kiadvány hasznos lehet azoknak a különböző korú és képzettségű olvasóknak, akik érdeklődnek a teljesítményelektronika elemeinek és alkatrészeinek létrehozása, tervezése, fejlesztése és javítása iránt.

Bevezetés

I. fejezet A teljesítményelektronika alapjainak elsajátítása
1.1. Az elektrotechnika fogalmai és törvényei
1.2. A teljesítményelektronika alapelemei
1.3. Soros-párhuzamos és egyéb kapcsolat
rádióelektronikai elemek
Ellenállások soros párhuzamos csatlakoztatása
Kondenzátorok soros párhuzamos csatlakoztatása
Induktorok soros párhuzamos csatlakoztatása
Félvezető diódák soros párhuzamos kapcsolása
Kompozit tranzisztorok
Darlington és Sziklai-Norton séma
Tranzisztorok párhuzamos csatlakoztatása
Tranzisztorok soros csatlakozása
1.4. Tranziensek az RLC áramkörökben
Tranziensek a CR és RC áramkörökben
Tranziens folyamatok LR és RL áramkörökben
Tranziensek a CL és LC áramkörökben
1.5. Lineáris transzformátor tápegységek
A klasszikus másodlagos tápegység tipikus blokkvázlata
Transzformátor
1.6. Egyenirányítók
1.7. Teljesítménysimító szűrők
Egyelemes egyrészes C-szűrő
Egyelemes egylinkes L szűrő
Kételemes egylengőkaros L alakú LC szűrő
Két elemű, egyrészes L-alakú RC szűrő
Három elemes egylengőkaros U alakú dióda simító szűrő
Kompenzációs szűrő
Multi-link anti-aliasing szűrők
Aktív szűrők
Tranzisztoros élsimító szűrő
Szűrő soros tranzisztorral
Szűrő tranzisztor párhuzamos csatlakozásával
A tápszűrők összehasonlító jellemzői
1.8. Feszültségstabilizátorok
Párhuzamos feszültségstabilizátor
a megnövelt terhelés érdekében
Soros feszültségszabályozó
Sorozat kompenzációs szabályozó
műveleti erősítő segítségével
Feszültségstabilizátorok integrált áramkörökön
1.9. Feszültség átalakítók
Kondenzátor feszültség átalakítók
Öngerjesztő feszültségátalakítók
Külső gerjesztésű feszültségátalakítók
Kapcsolófeszültség átalakítók
1.10. Kérdések és feladatok az önellenőrző tudáshoz

fejezet II. Praktikus teljesítményelektronikai tervek
2.1. Egyenirányítók
Egyfázisú kétcsatornás és lépésszabályozású egyenirányítók
Háromfázisú (többfázisú) egyenirányítók sémái
Félhullámú többfázisú egyenirányító
2.2. Feszültségszorzók
2.3. Teljesítménysimító szűrők
2.4. DC stabilizátorok
Stabil áramgenerátorok
Aktuális tükör
Stabil áramgenerátorok térhatású tranzisztorokon
Stabil áramgenerátorok térhatású és bipoláris tranzisztorokon
Stabil áramgenerátorok műveleti erősítők segítségével
GTS speciális mikroáramkörök használatával
2.5. Feszültségstabilizátorok
Feszültségreferenciák
Párhuzamos típusú feszültségstabilizátorok
speciális chipeken
Kapcsoló stabilizált feszültségszabályozó
Leléptető kapcsolási feszültség szabályozó
Laboratóriumi stabilizált tápegység
Kapcsolófeszültség-stabilizátorok
2.6. Feszültség átalakítók
Boost DC/DC konverter
Stabilizált feszültség átalakító
Feszültségátalakító 1,5/9 V a multiméter táplálásához
Egyszerű feszültségátalakító 12/220 V 50 Hz
Feszültségváltó 12V/230V 50 Hz
A DC/DC konverter tipikus áramköre galvanikus leválasztással a TOPSwitchen
Feszültségváltó 5/5 V galvanikus leválasztással
2.7. Feszültségátalakítók a gázkisülés és a LED táplálására
fényforrások
Alacsony feszültségű tápegység az LDS-hez állítható fényerővel
Feszültségátalakító fénycső táplálására
Átalakító az LDS tápellátásához TVS-110LA-hoz
Energiatakarékos lámpa teljesítmény átalakító
Illesztőprogramok LED-fényforrások táplálásához
LED-es fényforrások galvanikus táplálására
AA vagy újratölthető elemek
Feszültségátalakítók mikroáramkörökön
LED-fényforrások váltakozó áramú hálózatról történő táplálására
2.8. Dimmerek
Dimmerek az izzólámpák intenzitásának szabályozásához
Dimmerek a sugárzás intenzitásának szabályozására
LED fényforrások
2.9. Elemek és töltők
Az akkumulátor jellemzőinek összehasonlítása
Univerzális töltők
NiCd/NiMH akkumulátorok töltésére
Li-Pol töltésvezérlő akkumulátor egy chipen
Töltő Li-Pol akkumulátorhoz
Készülék LiFePO4 és Li-Ion akkumulátorok töltésére
Automata napelemes töltők
Vezeték nélküli töltők
2.10. Elektromos motor tengelyfordulatszámának szabályozói és stabilizátorai
Villanymotorok jellemzői
DC motorok
DC motor fordulatszám szabályozók
integrált áramkörökön
Automatikus hűtő fordulatszám szabályozó számítógéphez
Hőmérséklet függő ventilátor kapcsoló
Elektromos motor tengely fordulatszám stabilizátor
Egyenáramú motor fordulatszámának beállítása és stabilizálása
Sebességszabályozó DC motorhoz
PWM fordulatszám-szabályozók egyenáramú motorokhoz
Villanymotor fordulatszám szabályozó irányváltóval
AC motorok
Háromfázisú aszinkron villanymotor csatlakoztatása
egyfázisú hálózatra
Háromfázisú feszültség az elektromos motorból
Egyfázisú-háromfázisú feszültségátalakító
alapján háromfázisú feszültségképzők
a Scott transzformátor elektronikus analógja
Széles hatótávolságú háromfázisú feszültséggenerátor
Frekvenciaváltók háromfázisú aszinkron táplálására
villanymotorok
Impulzusszélesség-moduláció használata
az elektromos motor fordulatszámának szabályozására
Léptetőmotor fordulatszám szabályozó
Motor túlterhelés elleni védelem
2.11. Teljesítménytényező-korrektorok
Kapacitási háromszög
Teljesítménytényező korrekciós módszerek
Passzív teljesítménytényező korrekció
Aktív teljesítménytényező korrekciója
2.12. Hálózati feszültség stabilizátorok
A stabilizátorok fő jellemzői
Ferrorezonáns stabilizátorok
Elektromechanikus stabilizátorok
Elektronikus stabilizátorok
Inverteres stabilizátorok
Szünetmentes vagy tartalék tápegységek
2.13. Erőteljes elektronikai egységek javítása, beállítása
2.14. Kérdések és feladatok az ismeretek önellenőrzéséhez
hogy a következő lépésre lépjen

fejezet III. Professzionális műszaki megoldások teljesítményelektronikai problémákra
3.1. A mérnöki és műszaki kreativitás módszertani alapjai a megoldásban
a rádióelektronika gyakorlati problémái
3.2. Kreatív problémák megoldásának módszerei
Az első szintű összetettségű kreatív problémák megoldása
Idő vagy zoom objektív módszer
Második szintű komplexitású kreatív problémák megoldása
Ötletbörzék (agymenés, ötletbörze)
Harmadik komplexitási szint kreatív problémák megoldása
Funkcionális költségelemzés
Erőteljes elektronikai problémák
a kreatív képzelet fejlesztésére
3.3. Szabadalmak és új ötletek a teljesítményelektronika területén
Új szabadalmak a teljesítményelektronika területén
Kompenzáló egyenfeszültség stabilizátor
DC feszültség stabilizátor
AC-DC Buck konverter
Unipoláris-bipoláris feszültség átalakító
Mikro teljesítményű unipoláris-bipoláris feszültségátalakító
Gát-ellenálló elemek - barisztorok és alkalmazásuk
Indukciós fűtés
Áramváltó a hűtőfolyadék fűtéséhez
3.4. Szokatlan jelenségek teljesítményelektronikája
Paradox kísérletek és értelmezésük
Kirlian fényképezési technika
Berendezés gázkisülési folyamatok tanulmányozására
A Kirlian fotózás eszközeinek áramköre
Generátor a Kirlian fényképek megszerzéséhez
Eszközök ultratonikus terápiához
Elektronikus radioaktív porgyűjtők - elektronikus porszívó
Ion motor
Ionolet
Ionofon vagy énekív
Plazma golyó
Egyszerű lineáris gyorsító - Gauss pisztoly
Railgun
3.5. A passzív elemek használatának jellemzői a teljesítményelektronikában
Az ellenállás és a kondenzátor értékek sorai
Ellenállások teljesítményelektronikához
Kondenzátorok teljesítményelektronikához
Különböző típusú kondenzátorok frekvencia jellemzői
Alumínium elektrolit kondenzátorok
Tantál elektrolit kondenzátorok
Induktorok teljesítményelektronikához
Az induktorok alapvető paraméterei
Az induktorok frekvencia tulajdonságai
3.6. A félvezető eszközök használatának jellemzői a teljesítményelektronikában
A p-p átmenet tulajdonságai
Bipoláris tranzisztorok
MOSFET és IGBT tranzisztorok
3.7.Snubbers
3.8. Erőteljes elektronikai elemek hűtése
A hűtőrendszerek összehasonlító jellemzői
Léghűtés
Folyékony hűtés
Termikus hűtők Peltier-effektussal
Piezoelektromos aktív hűtőmodulok
3.9. Kérdések és feladatok az önellenőrző tudáshoz

1. függelék Toroid transzformátorok tekercselésének módszerei
2. függelék Biztonsági óvintézkedések a gyártás és az üzembe helyezés során
és teljesítményelektronikai eszközök működtetése
Irodalom és internetes források listája

Letöltés: A teljesítményelektronika alapjai (2017) Shustov M.A.

Recenzens, a műszaki tudományok doktora F. I. Kovalev

Felvázoljuk az elektromos energia átalakítás alapelveit: egyenirányítás, inverzió, frekvenciaátalakítás stb. Leírjuk az átalakító berendezések alapáramköreit, vezérlési módjait és a főbb paraméterek szabályozását, bemutatjuk a különböző típusú konverterek ésszerű felhasználási területeit. Figyelembe veszik a tervezés és a működés jellemzőit.

Fejlesztésben és üzemeltetésben részt vevő mérnököknek és technikusoknak elektromos rendszerek konverter eszközöket tartalmazó, valamint konverter berendezések tesztelésében és szervizelésében részt vevők.

Rozanov Yu K. Teljesítményelektronika alapjai. - Moszkva, Energoatomizdat kiadó, 1992. - 296 p.

Előszó
Bevezetés

Első fejezet. A teljesítményelektronika alapelemei
1.1. Teljesítmény félvezetők
1.1.1. Teljesítmény diódák
1.1.2. Teljesítménytranzisztorok
1.1.3. Tirisztorok
1.1.4. Erőteljes félvezető eszközök alkalmazásai
1.2. Transzformátorok és reaktorok
1.3. Kondenzátorok

Második fejezet. Egyenirányítók
2.1. Általános információk
2.2. Alapvető egyenirányító áramkörök
2.2.1. Egyfázisú teljes hullámú áramkör középponttal
2.2.2. Egyfázisú hídáramkör
2.2.3. Háromfázisú áramkör felezőponttal
2.2.4. Háromfázisú hídáramkör
2.2.5. Többhídos áramkörök
2.2.6. Egyenirányított feszültség és primer áramok harmonikus összetétele egyenirányító áramkörökben
2.3. Egyenirányítók kapcsolási és üzemmódjai
2.3.1. Kapcsolóáramok az egyenirányító áramkörökben
2.3.2. Az egyenirányítók külső jellemzői
2.4. Az egyenirányítók energetikai jellemzői és javításuk módjai
2.4.1. Az egyenirányítók teljesítménytényezője és hatásfoka
2.4.2. A vezérelt egyenirányítók teljesítménytényezőjének javítása
2.5. A kapacitív terhelés és a hátsó EMF egyenirányítóinak működési jellemzői
2.6. Anti-aliasing szűrők
2.7. Egyenirányító működtetése hasonló teljesítményű forrásból

Harmadik fejezet. Inverterek és frekvenciaváltók
3.1. Hálózati vezérlésű inverterek
3.1.1. Egyfázisú középponti inverter
3.1.2. Háromfázisú híd inverter
3.1.3. Teljesítményegyensúly egy hálózatról vezérelt inverterben
3.1.4. Hálózati vezérlésű inverterek főbb jellemzői és működési módjai
3.2. Autonóm inverterek
3.2.1. Jelenlegi inverterek
3.2.2. Feszültség inverterek
3.2.3. Tirisztor alapú feszültséginverterek
3.2.4. Rezonáns inverterek
3.3. Frekvenciaváltók
3.3.1. Frekvenciaváltók közbenső DC körrel
3.3.2. Közvetlen csatolású frekvenciaváltók
3.4. Autonóm inverterek kimeneti feszültségének szabályozása
3.4.1. A szabályozás általános elvei
3.4.2. Vezérlőberendezések áramváltókhoz
3.4.3. Kimeneti feszültség szabályozás impulzusszélesség modulációval (PWM)
3.4.4. Feszültségek geometriai összeadása
3.5. Módszerek inverterek és frekvenciaváltók kimeneti feszültség hullámformájának javítására
3.5.1. A nem szinuszos feszültség hatása a villamosenergia-fogyasztókra
3.5.2. Inverter kimeneti szűrők
3.5.3. A magasabb harmonikusok csökkentése a kimeneti feszültségben szűrők használata nélkül

Negyedik fejezet. Szabályozó-stabilizátorok és statikus kontaktorok
4.1. AC feszültségszabályozók
4.2. DC szabályozók-stabilizátorok
4.2.1. Paraméteres stabilizátorok
4.2.2. Folyamatos stabilizátorok
4.2.3. Kapcsoló szabályozók
4.2.4. Kapcsoló szabályozó struktúrák fejlesztése
4.2.5. Tirisztor-kondenzátoros DC szabályozók adagolt energiaátvitellel a terhelésre
4.2.6. Kombinált konverter-szabályozók
4.3. Statikus kontaktorok
4.3.1. Tirisztoros AC kontaktorok
4.3.2. Tirisztoros DC mágneskapcsolók

Ötödik fejezet. Átalakító vezérlőrendszerek
5.1. Általános információk
5.2. Átalakító eszközök vezérlőrendszereinek blokkvázlatai
5.2.1. Vezérlőrendszerek egyenirányítókhoz és függő inverterekhez
5.2.2. Közvetlen csatolású frekvenciaváltós vezérlőrendszerek
5.2.3. Vezérlőrendszerek autonóm inverterekhez
5.2.4. Szabályozó-stabilizátorok vezérlőrendszerei
5.3. Mikroprocesszoros rendszerek az átalakító technológiában
5.3.1. Tipikus általánosított mikroprocesszor-struktúrák
5.3.2. Példák mikroprocesszoros vezérlőrendszerek használatára

Hatodik fejezet. Erőteljes elektronikai eszközök alkalmazásai
6.1. Racionális alkalmazási területek
6.2. Általános műszaki követelmények
6.3. Védelem vészhelyzetben
6.4. Üzemfigyelés és műszaki állapot diagnosztika
6.5. Átalakítók párhuzamos működésének biztosítása
6.6. Elektromágneses interferencia
Hivatkozások

Hivatkozások
1. GOST 20859.1-89 (ST SEV 1135-88). Félvezető tápegységek egyetlen egységes sorozatból. Általános műszaki feltételek.

2. Chebovsky O. G., Moiseev L. G., Nedoshivin R. P. Teljesítmény félvezető eszközök: kézikönyv. -2. kiadás, átdolgozva. és további M.: Energoatomizdat, 1985.

3 Iravis V. Diszkrét teljesítmény félvezetők //EDN. 1984. évf. 29, N 18. P. 106-127.

4. Nakagawa A.e.a. 1800 V bipoláris módú MOSFET (IGBT) /A. Nakagawa, K. Imamure, K. Furukawa //Toshiba Review. 1987. N 161. 34-37.

5 Chen D. Félvezetők: gyors, strapabíró és kompakt // IEEE Spectrum. 1987. évf. 24, N 9. P. 30-35.

6. Erőteljes félvezető modulok külföldön / V. B. Zilbershtein, S. V. Mashin, V. A. Potapchuk stb. // Elektromos ipar. Ser. 05. Teljesítményátalakítási technológia. 1988. évf. 18. P. 1-44.

7. Rischmiiller K. Smatries intelligente Ihstungshalbeitereine neue Halblieter-generation // Electronikpraxis. 1987. N6. S. 118-122.

8. Rusin Yu, Gorsky A. N., Rozanov Yu. Konverziós technológia. 1983. No. 10. P. 3-6.

9. Elektromos kondenzátorok és kondenzátorok telepítése: Kézikönyv / V. P. Berzan, B. Gelikman, M. N. Guraevsky és mások. G. S. Kuchinsky. M.: Energoatomizdat, 1987.

10. Félvezető egyenirányítók / Szerk. F.I. Kovalev és G.P. M.: Energia, 1978.

11. A GTO konverter áramköri konfigurációja szupravezető mágneses energiatároláshoz / Toshifumi JSE, James J. Skiles, Kohert L., K. V. Stom, J. Wang//IEEE 19th Power Electronics Specialists Conference (PESC"88), Kyoto, Japán, 1988. április 11-14. P. 108-115.

12. Rozanov Yu K. Az áramátalakító technológia alapjai. M.: Energia, 1979.

13. Chizhenko I. M., Rudenko V. S., Seyko V. I. Az átalakító technológia alapjai. M.: végzős Iskola, 1974.

14. Ivanov V. A. Az autonóm inverterek dinamikája közvetlen kapcsolással. M.: Energia, 1979.

15. Kovalev F.I., Mustafa G.M., Baregemyan G.V. Szabályozás egy szinuszos kimeneti feszültségű impulzusátalakító számított előrejelzésével // Elektromos ipar. Konverziós technológia. 1981. 6(34).P. 10-14.

16. Middelbrook R. D. Egy új, optimális topológiájú DC - tV - DC konverter izolálása és többszörös kimeneti kiterjesztése//IEEE Power Electronics Specialists Conference (PESC"78), 1978. 256-264. o.

17. Bulatov O. G., Tsarenko A. I. Tirisztor-kondenzátor átalakítók. M. Energoizdat, 1982.

18. Rozinov Yu K. Félvezető konverterek nagyfrekvenciás kapcsolattal. M.: Energoatomizdat, 1987.

19. Kalabekov A. A. Mikroprocesszorok és alkalmazásuk jelátviteli és jelfeldolgozó rendszerekben. M.: Rádió és kommunikáció, 1988.

20. Stroganov R.P. Vezérlőgépek és alkalmazásuk. M.: Felsőiskola, 1986.

21. Obukhov S.T., Ramizevich T.V. Mikroszámítógépek alkalmazása szelepátalakítók vezérlésére // Elektromos ipar. Konverziós technológia. 1983. évf. 3(151). 9. o

22. Mikroprocesszorokon alapuló szelepátalakítók vezérlése / Yu M. Bykov, I. T. Par, L. Ya Raskin, L. P. Detkin // Elektrotechnika. Konverziós technológia. 1985. évf. 10. 117. o.

23. Matsui N., Takeshk T., Vura M. One-Chip Micro - Computer - Based Controller for the MC Hurray Juneter // IEEE Transactions on Industrial electronics, 1984. Vol. JE-31, N 3. P. 249-254.

24. Bulatov O. G., Ivanov V. S., Panfilov D. I. Félvezető töltők kapacitív energiatároló eszközökhöz. M.: Rádió és kommunikáció, 1986.

ELŐSZÓ

A teljesítményelektronika az elektrotechnika folyamatosan fejlődő és ígéretes területe. A modern teljesítményelektronika fejlődése nagy hatással van a technológiai fejlődés ütemére minden fejlett ipari társadalomban. Ebben a tekintetben a tudományos és műszaki dolgozók széles körére van szükség ahhoz, hogy jobban megértsék a modern teljesítményelektronika alapjait.

A teljesítményelektronika jelenleg meglehetősen jól fejlett elméleti alapok A szerző azonban nem tűzte ki maga elé ezek részleges bemutatását, hiszen számos monográfia és tankönyv foglalkozik e kérdéskörrel. A könyv tartalma és bemutatásának módszertana elsősorban azoknak a mérnöki és műszaki dolgozóknak szól, akik nem a teljesítményelektronika területén jártasak, de kapcsolatban állnak az elektronikus eszközök és készülékek használatával és üzemeltetésével, és szeretnének megérteni. az elektronikus eszközök működési elveiről, áramkörükről és általános rendelkezések fejlesztésére és üzemeltetésére. Emellett a könyv legtöbb részét a különböző műszaki szakos hallgatók is használhatják oktatási intézményekben amikor olyan tudományágakat tanul, amelyek tantervében a teljesítményelektronika kérdései is szerepelnek.

Közzététel dátuma: 2017.10.12

Ismered a teljesítményelektronika alapjait?

Az ebben az ügyben elért elsöprő előrehaladás a General Electric Co. által kifejlesztett kereskedelmi tirisztorok vagy szilícium-egyenirányítók (SCR) kifejlesztésére vezethető vissza.

Teljesítmény elektronika koncepció

Teljesítmény elektronika- az elektrotechnika egyik modern témája, amely in utóbbi időben nagy sikereket ért el, és szinte minden területen befolyásolta az emberek életét. Mi magunk is rengeteg teljesítményelektronikai alkalmazást használunk mindennapi életünkben anélkül, hogy észrevennénk. Felmerül a kérdés: „Mi az a teljesítményelektronika?”

A teljesítményelektronikát úgy definiálhatjuk, mint olyan tárgyat, amely a teljesítmény, az analóg elektronika, a félvezető eszközök és a vezérlőrendszerek hibridje. Az egyes entitások alapjait alapozzuk meg, és kombinált formában alkalmazzuk az elektromos energia szabályozott formájának előállítására. Maga az elektromos energia mindaddig nem használható, amíg nem alakítják át kézzelfogható energiaformákká, mint például mozgás, fény, hang, hő stb. Ezen energiaformák szabályozásához hatékony módon maga az elektromos energia szabályozása, és ezek a formák képezik a tárgyi teljesítményelektronika tartalmát.

Az ebben az ügyben elért elsöprő előrehaladás a General Electric Co. által kifejlesztett kereskedelmi tirisztorok vagy szilícium-egyenirányítók (SCR) kifejlesztésére vezethető vissza. 1958-ban. Korábban az elektromos energia szabályozását főként tiratronokkal és higany ívegyenirányítókkal végezték, amelyek a gázok és gőzök fizikai jelenségeinek elvén működnek. Az SCR után számos nagy teljesítményű elektronikus eszköz jelent meg, mint például a GTO, IGBT, SIT, MCT, TRIAC, DIAC, IEGT, IGCT és így tovább. Ezek az eszközök több száz voltra és amperre vannak besorolva, szemben a jelszintű eszközökkel, amelyek néhány volton és amperen működnek.

A teljesítményelektronika céljának elérése érdekében az eszközök nem másként működnek, mint egy kapcsoló. Minden erősáramú elektronikai eszköz kapcsolóként működik, és két üzemmóddal rendelkezik, azaz BE és KI. Például a BJT (Bipolar Junction Transistor) kimeneti jellemzőiben három működési terület van letiltva, aktív és telített. Az analóg elektronikában, ahol a BJT-nek erősítőként kell működnie, az áramkört úgy tervezték, hogy előfeszítse az aktív működési tartományba. A teljesítményelektronikában azonban a BJT a lekapcsolási tartományban működik, amikor ki van kapcsolva, és a telítettségi tartományban, amikor be van kapcsolva. Most, hogy az eszközök kapcsolóként működjenek, követniük kell a kapcsoló alapvető jellemzőit, vagyis amikor a kapcsolót bekapcsolják, nulla feszültségesés van rajta, és átadja teljes áram, és amikor kikapcsolt állapotban van, teljes feszültségesés van rajta, és nulla áram folyik rajta.

Most, mivel mindkét módban a V vagy az I értéke nulla, a kapcsoló teljesítménye is mindig nulla. Ez a jellemző könnyen látható egy mechanikus kapcsolóban, és ugyanezt kell figyelembe venni egy erősáramú elektronikus kapcsolónál is. Azonban szinte mindig van szivárgó áram a készülékeken, amikor az OFF állapotban van, pl. Ileakage ≠ 0, és mindig van feszültségesés bekapcsolt állapotban, azaz Von ≠ 0. Azonban a Von vagy Ileakage nagysága nagyon kisebb, ezért az eszközön keresztüli teljesítmény is nagyon kicsi, néhány millivolt nagyságrendű . Ez a teljesítmény a készülékben disszipálódik, ezért fontos szempont a megfelelő hőelvezetés a készülékből. Ezeken az állapot- és kikapcsolt állapotvesztéseken kívül kapcsolási veszteségek is vannak a teljesítményelektronikai eszközökben. Ez főleg akkor fordul elő, ha a kapcsolót egyik üzemmódból a másikba kapcsolják, és a V és I az eszközön keresztül megváltozik. A teljesítményelektronikában mindkét veszteség az fontos paramétereket bármely eszköz esetében, és szükségesek a névleges feszültség és áramértékek meghatározásához.

Csak a teljesítményelektronikai eszközök nem olyan hasznosak gyakorlati alkalmazások ezért meg kell tervezni az áramkört más tartóelemekkel együtt. Ezek a támogató alkatrészek olyanok, mint a döntéshozó rész, amely a kívánt eredmény elérése érdekében vezérli a teljesítményelektronikai kapcsolókat. Ez magában foglalja a tüzelési áramkört és a visszacsatoló áramkört. Az alábbi blokkdiagram egy egyszerű teljesítményelektronikai rendszert mutat be.

A vezérlőegység fogadja az érzékelők kimeneti jeleit és összehasonlítja azokat a referenciákkal, és ennek megfelelően beviszi a bemeneti jelet a gyújtóáramkörbe. A gyújtóáramkör alapvetően egy impulzusgenerátor áramkör, amely impulzuskimenetet állít elő oly módon, hogy vezérli a főáramköri blokk teljesítményelektronikus kapcsolóit. A végeredmény az, hogy a terhelés megkapja a szükséges elektromos teljesítményt, és így a kívánt eredményt hozza. A fenti rendszer tipikus példája a motorok fordulatszámának szabályozása.

Főleg ötféle teljesítményelektronikai áramkör létezik, mindegyik más-más céllal:

1. Egyenirányítók - A rögzített AC áramot AC DC-vé alakítja
2. Chopperek - állandóvá alakítja D.C. AC DC-re
3. Inverterek - az egyenáramot változtatható amplitúdójú és frekvenciájú váltakozó árammá alakítják
4. AC feszültségszabályozók – A rögzített váltóáramot azonos bemeneti frekvencián váltóárammá alakítja
5. Ciklokonverterek - a rögzített AC áramot változtatható frekvenciájú váltakozó árammá alakítja

Általános tévhit van a konverter kifejezéssel kapcsolatban. Az átalakító alapvetően minden olyan áramkör, amely az elektromosságot egyik formából a másikba alakítja át. Ezért mind a felsorolt ​​öt konverter típus.