Қуат электроникасыкүштік электрондық құрылғыларды жасау мәселелерін, сондай-ақ осы құрылғыларды негізгі құрылғы ретінде пайдалану кезінде маңызды электр энергиясын алу, қуатты электрлік процестерді басқару және электр энергиясын басқа түрдегі жеткілікті үлкен энергияға түрлендіру мәселелерін шешетін ғылым мен техника саласы. құрал.

Жартылай өткізгіштерге негізделген қуатты электроника құрылғылары төменде талқыланады. Бұл құрылғылар ең көп қолданылады.

Жоғарыда қарастырылған күн батареялары электр энергиясын өндіру үшін ұзақ уақыт бойы қолданылған. Қазіргі уақытта бұл энергияның электр энергиясының жалпы көлеміндегі үлесі аз. Дегенмен, көптеген ғалымдар, соның ішінде Нобель сыйлығының лауреаты академик Ж.И. Алферов, күн батареяларын жердегі энергетикалық тепе-теңдікті бұзбайтын өте перспективалы электр энергиясының көзі деп санайды.

Жоғары қуатты электрлік процестерді басқару - бұл қуатты жартылай өткізгіш құрылғылар қазірдің өзінде кеңінен қолданылатын мәселе және оларды пайдалану қарқындылығы тез өсіп келеді. Бұл күшті жартылай өткізгіш құрылғылардың артықшылығымен түсіндіріледі, олардың негізгілері жоғары жылдамдық, ашық күйде төмен түсу және жабық күйде төмен түсу (қуаттың аз шығынын қамтамасыз етеді), жоғары сенімділік, айтарлықтай ток және кернеу жүктемесі, шағын өлшемдері мен салмағы, басқарудың қарапайымдылығы, жоғары ток пен төмен ток элементтерін біріктіруді жеңілдететін ақпараттық электрониканың жартылай өткізгіш құрылғыларымен органикалық бірлік.

Көптеген елдерде қуатты электроника және соның арқасында күшті жартылай өткізгіш құрылғылар, сондай-ақ электрондық құрылғыларсолардың негізінде олар үнемі жетілдіріліп отырады. Бұл қуат электроникасының қосымшаларының жылдам кеңеюін қамтамасыз етеді, бұл өз кезегінде зерттеулерді ынталандырады. Мұнда адам қызметінің бүкіл саласының ауқымы бойынша оң кері байланыс туралы айтуға болады. Нәтижесі - энергетикалық электрониканың әртүрлі техникалық салаларға жылдам енуі.

Күштік электроника құрылғыларының әсіресе жылдам таралуы электр қуатын жасағаннан кейін басталды өрістік эффект транзисторларыжәне IGBT.

Бұған дейін өткен ғасырдың 50-жылдарында жасалған негізгі қуат жартылай өткізгіш құрылғысы ысырмасыз тиристор болған кезде жеткілікті ұзақ кезең болды. Бекітілмеген тиристорлар қуат электроникасының дамуында маңызды рөл атқарды және бүгінгі күні кеңінен қолданылады. Бірақ басқару импульстерін пайдалану арқылы өшіру мүмкін еместігі көбінесе оларды пайдалануды қиындатады. Ондаған жылдар бойы қуат құрылғыларын жасаушылар бұл кемшілікпен келісуге мәжбүр болды, кейбір жағдайларда тиристорларды өшіру үшін өте күрделі қуат тізбегі компоненттерін пайдаланады.

Тиристорларды кеңінен қолдану сол кезде пайда болған «тиристорлық технология» терминінің танымал болуына әкелді, ол «қуат электроникасы» терминімен бірдей мағынада қолданылды.

Осы кезеңде жасалған қуатты биполярлы транзисторлар өздерінің қолдану саласын тапты, бірақ күштік электроникадағы жағдайды түбегейлі өзгертпеді.

Тек өрістік транзисторлар мен 10 ватт пайда болған кезде ғана толық басқарылатын электрондық қосқыштар инженерлердің қолында болды, олардың қасиеттері бойынша идеалдыларға жақындады. Бұл қуатты электрлік процестерді басқаруға байланысты әртүрлі мәселелерді шешуді айтарлықтай жеңілдетті. Жеткілікті жетілдірілгендердің болуы электрондық кілттержүктемені тұрақты немесе айнымалы ток көзіне бірден қосуға және оны ажыратуға ғана емес, сонымен қатар өте үлкен ток сигналдарын немесе оған қажетті кез келген дерлік пішінді жасауға мүмкіндік береді.

Ең кең тараған типтік электр электроника құрылғылары:

контактісіз коммутациялық құрылғыларайнымалы немесе тұрақты ток тізбегіндегі жүктемені қосуға немесе өшіруге және кейде жүктеменің қуатын реттеуге арналған айнымалы және тұрақты ток (сөндіргіштер);

түзеткіштер, айнымалыны бір полярлыққа түрлендіру (бір бағытты);

инверторлар, тұрақтыны айнымалыға түрлендіру;

жиілікті түрлендіргіштер, бір жиіліктің айнымалысын басқа жиіліктің айнымалысына түрлендіру;

Тұрақты ток түрлендіргіштерібір шаманың тұрақтысын басқа шаманың тұрақтысына түрлендіретін (түрлендіргіштер);

фазалық сандарды түрлендіргіштер, фазалардың бір саны бар айнымалы айнымалыны әртүрлі фазалар саны бар ауыспалы айнымалыға түрлендіру (әдетте бір фазалы үш фазаға немесе үш фазалы бір фазаға түрлендіріледі);

компенсаторлар(қуат факторының түзеткіштері), айнымалы токпен жабдықтау желісіндегі реактивті қуаттың орнын толтыруға және ток пен кернеу толқындарының бұрмалануын өтеуге арналған.

Негізінде қуатты электроника құрылғылары жоғары қуатты электр сигналдарын түрлендіруді жүзеге асырады. Сондықтан қуат электроникасы конвертер технологиясы деп те аталады.

Электр электроникасының стандартты және мамандандырылған құрылғылары технологияның барлық салаларында және кез келген дерлік күрделі ғылыми жабдықта қолданылады.

Көрнекілік ретінде біз кейбір объектілерді көрсетеміз қуатты электроника құрылғыларымаңызды функцияларды орындайды:

Электр жетегі (жылдамдық пен айналдыру моментін басқару және т.б.);

Электролизге арналған қондырғылар (түсті металлургия, химия өнеркәсібі);

Тұрақты токтың көмегімен электр энергиясын ұзақ қашықтыққа беруге арналған электр жабдықтары;

Электрометаллургиялық жабдықтар (металды электромагниттік араластыру және т.б.);

Электротермиялық қондырғылар (индукциялық жылыту және т.б.);

Батареяларды зарядтауға арналған электр жабдықтары;

Компьютерлер;

Автомобильдер мен тракторлардың электр жабдықтары;

Әуе және ғарыш аппараттарының электр жабдықтары;

радиобайланыс құрылғылары;

Телехабар таратуға арналған жабдық;

Электрлік жарықтандыруға арналған құрылғылар (қуат флуоресцентті лампаларт.б.);

Медициналық электр жабдықтары (ультрадыбыстық терапия және хирургия және т.б.);

Электр құралдары;

Тұрмыстық электроника құрылғылары.

Күштік электрониканың дамуы техникалық мәселелерді шешуге деген көзқарастарды да өзгертеді. Мысалы, қуатты өрістік транзисторлар мен IGBT құру бірқатар салаларда коммутатор қозғалтқыштарын алмастыратын асинхронды қозғалтқыштарды қолдану аясын кеңейтуге айтарлықтай ықпал етеді.

Күштік электроника құрылғыларының таралуына пайдалы әсер ететін маңызды фактор ақпараттық электрониканың және, атап айтқанда, микропроцессорлық технологияның жетістігі болып табылады. Қуатты электрлік процестерді басқару үшін барған сайын күрделі алгоритмдер қолданылады, оларды тек жеткілікті жетілдірілген ақпараттық электроника құрылғыларының көмегімен ұтымды түрде жүзеге асыруға болады.

Тиімді бөлісуэнергетикалық және ақпараттық электрониканың жетістіктері шын мәнінде тамаша нәтижелер береді.

Жартылай өткізгішті құрылғыларды тікелей пайдаланған кезде электр энергиясын энергияның басқа түріне түрлендіруге арналған қолданыстағы құрылғылар әлі жоғары шығу қуатына ие емес. Дегенмен, мұнда да көңіл қуантарлық нәтижелерге қол жеткізілді.

Жартылай өткізгішті лазерлер ультракүлгін, көрінетін және инфрақызыл диапазондарда электр энергиясын когерентті сәулелену энергиясына түрлендіреді. Бұл лазерлер 1959 жылы ұсынылды және алғаш рет 1962 жылы галлий арсениді (GaAs) көмегімен жүзеге асырылды. Жартылай өткізгіш негізіндегі лазерлер жоғары тиімділікпен (10%-дан жоғары) және ұзақ қызмет ету мерзімімен сипатталады. Олар, мысалы, инфрақызыл прожекторларда қолданылады.

Өткен ғасырдың 90-жылдарында пайда болған ультра жарқын ақ жарықдиодты шамдар кейбір жағдайларда қыздыру шамдарының орнына жарықтандыру үшін қолданылады. Жарықдиодты шамдар айтарлықтай үнемді және қызмет ету мерзімі айтарлықтай ұзағырақ. Бұл ауқымды деп болжануда Жарықдиодты шамдаржылдам кеңейеді.

Мазмұны:

• Алғы сөз
• Кіріспе
• Бірінші тарау. Күштік электрониканың негізгі элементтері
  • 1.1. Күшті жартылай өткізгіштер
    • 1.1.1. Күшті диодтар
    • 1.1.2. Күшті транзисторлар
    • 1.1.3. Тиристорлар
    • 1.1.4. Күшті жартылай өткізгіш құрылғыларды қолдану
  • 1.2. Трансформаторлар және реакторлар
  • 1.3. Конденсаторлар
• Екінші тарау. Түзеткіштер
  • 2.1. Жалпы ақпарат
  • 2.2. Негізгі түзету схемалары
    • 2.2.1. Орташа нүктесі бар бір фазалы толық толқынды тізбек
    • 2.2.2. Бірфазалы көпір тізбегі
    • 2.2.3. Ортасы бар үш фазалы тізбек
    • 2.2.4. Үш фазалы көпір тізбегі
    • 2.2.5. Көп көпірлі тізбектер
    • 2.2.6. Ректификациялық тізбектердегі түзетілген кернеу мен бастапқы токтардың гармоникалық құрамы
  • 2.3. Түзеткіштердің ауысу және жұмыс режимдері
    • 2.3.1. Түзету тізбектеріндегі коммутациялық токтар
    • 2.3.2. Сыртқы сипаттамалартүзеткіштер
  • 2.4. Түзеткіштердің энергетикалық сипаттамалары және оларды жақсарту жолдары
    • 2.4.1. Түзеткіштердің қуат коэффициенті және ПӘК
    • 2.4.2. Басқарылатын түзеткіштердің қуат коэффициентін жақсарту
  • 2.5. Сыйымдылық жүктемесі мен кері ЭҚК үшін түзеткіштердің жұмыс істеу ерекшеліктері
  • 2.6. Бөтеншелеуге қарсы сүзгілер
  • 2.7. Салыстырмалы қуат көзінен түзеткіштің жұмысы
• Үшінші тарау. Инверторлар және жиілікті түрлендіргіштер
  • 3.1. Торға басқарылатын инверторлар
    • 3.1.1. Бір фазалы ортаңғы нүкте түрлендіргіші
    • 3.1.2. Үш фазалы көпір түрлендіргіші
    • 3.1.3. Торға басқарылатын инвертордағы қуат балансы
    • 3.1.4. Торлы инверторлардың негізгі сипаттамалары мен жұмыс режимдері
  • 3.2. Автономды инверторлар
    • 3.2.1. Ток инверторлары
    • 3.2.2. Кернеу түрлендіргіштері
    • 3.2.3. Тиристорлар негізіндегі кернеу инверторлары
    • 3.2.4. Резонанстық инверторлар
  • 3.3. Жиілік түрлендіргіштері
    • 3.3.1. Аралық тұрақты ток байланысы бар жиілікті түрлендіргіштер
    • 3.3.2. Тікелей қосылған жиілік түрлендіргіштері
  • 3.4. Автономды инверторлардың шығыс кернеуін реттеу
    • 3.4.1. Реттеудің жалпы принциптері
    • 3.4.2. Ток түрлендіргіштерін басқару құрылғылары
    • 3.4.3. Радиожиілік модуляциясы (PWM) арқылы шығыс кернеуін реттеу
    • 3.4.4. Кернеулерді геометриялық қосу
  • 3.5. Инверторлар мен жиілік түрлендіргіштердің шығыс кернеуінің толқын пішінін жақсарту әдістері
    • 3.5.1. Синусоидалы емес кернеудің электр энергиясын тұтынушыларға әсері
    • 3.5.2. Инвертор шығыс сүзгілері
    • 3.5.3. Сүзгілерді қолданбай шығыс кернеуіндегі жоғары гармоникаларды азайту
• Төртінші тарау. Реттегіштер-тұрақтандырғыштар және статикалық контакторлар
  • 4.1. Айнымалы токтың кернеу реттегіштері
  • 4.2. Тұрақты ток реттегіштері-тұрақтандырғыштар
    • 4.2.1. Параметрлік тұрақтандырғыштар
    • 4.2.2. Үздіксіз тұрақтандырғыштар
    • 4.2.3. Ауыстыру реттегіштері
    • 4.2.4. Коммутациялық реттеуіш құрылымдарын әзірлеу
    • 4.2.5. Тиристорлық-конденсаторлы тұрақты ток реттегіштері жүктемеге дозаланған энергияны тасымалдайды
    • 4.2.6. Біріктірілген түрлендіргіш-регуляторлар
  • 4.3. Статикалық контакторлар
    • 4.3.1. Айнымалы ток тиристорлық контакторлар
    • 4.3.2. Тиристорлық тұрақты ток контакторлары
• Бесінші тарау. Конвертерді басқару жүйелері
  • 5.1. Жалпы ақпарат
  • 5.2. Түрлендіргіш құрылғыларды басқару жүйесінің құрылымдық сұлбалары
    • 5.2.1. Түзеткіштер мен тәуелді инверторларды басқару жүйелері
    • 5.2.2. Тікелей қосылған жиілікті түрлендіргіштерді басқару жүйелері
    • 5.2.3. Автономды инверторларды басқару жүйелері
    • 5.2.4. Реттегіш-тұрақтандырғыштарды басқару жүйелері
  • 5.3. Конвертер технологиясындағы микропроцессорлық жүйелер
    • 5.3.1. Типтік жалпыланған микропроцессорлық құрылымдар
    • 5.3.2. Микропроцессорлық басқару жүйелерін қолдану мысалдары
• Алтыншы тарау. Күшті электронды құрылғыларды қолдану
  • 6.1. Рационалды қолдану салалары
  • 6.2. Жалпы техникалық талаптар
  • 6.3. Төтенше жағдайлардағы қорғаныс
  • 6.4. Операциялық бақылау және техникалық жағдайды диагностикалау
  • 6.5. Түрлендіргіштердің параллель жұмысын қамтамасыз ету
  • 6.6. Электромагниттік кедергі
• Анықтамалар

КІРІСПЕ

Электрондық техникада күштік электроника және ақпараттық электроника ерекшеленеді. Күштік электроника бастапқыда электронды құрылғыларды пайдалану арқылы электр энергиясының әртүрлі түрлерін түрлендірумен байланысты технология саласы ретінде пайда болды. Жартылай өткізгіштер технологиясының кейінгі жетістіктері айтарлықтай кеңейтуге мүмкіндік берді функционалдылық, қуатты электронды құрылғылар және сәйкесінше олардың қолдану аймақтары.

Заманауи энергетикалық электроника құрылғылары электр энергиясының ағынын оны бір түрден екінші түрге түрлендіру мақсатында ғана емес, сонымен қатар тарату, электр тізбектерін жоғары жылдамдықты қорғауды ұйымдастыру, реактивті қуатты компенсациялау және т.б. үшін басқаруға мүмкіндік береді. Бұл функциялар, электр энергетикасының дәстүрлі міндеттерімен тығыз байланысты, басқаларын анықтады. Күштік электрониканың атауы - энергетикалық электроника. Ақпараттық электроника негізінен ақпараттық процестерді басқару үшін қолданылады. Атап айтқанда, ақпараттық электроника құрылғылары әртүрлі объектілерді, соның ішінде күштік электроника құрылғыларын басқару және реттеу жүйелерінің негізі болып табылады.

Дегенмен, энергетикалық электроника құрылғыларының функцияларының қарқынды кеңеюіне және оларды қолдану салаларына қарамастан, энергетикалық электроника саласында шешілетін негізгі ғылыми-техникалық мәселелер мен міндеттер байланысты. электр энергиясын түрлендіру.

Электр энергиясы әртүрлі нысандарда қолданылады: жиілігі 50 Гц айнымалы ток түрінде, тұрақты ток түрінде (барлық өндірілетін электр энергиясының 20%-дан астамы), сондай-ақ жоғары жиілікті айнымалы ток немесе ерекше түрдегі токтар (мысалы, импульстік және т.б.). Бұл айырмашылық негізінен тұтынушылардың әртүрлілігі мен ерекшелігіне, ал кейбір жағдайларда (мысалы, автономды электрмен жабдықтау жүйелерінде) және электр энергиясының бастапқы көздеріне байланысты.

Тұтынылатын және өндірілетін электр энергиясының түрлеріндегі әртүрлілік оны түрлендіруді қажет етеді. Электр энергиясын түрлендірудің негізгі түрлері:

• 1) ректификация (айнымалы токты тұрақты токқа түрлендіру);
• 2) инверсия (тұрақты токты айнымалы токқа түрлендіру);
• 3) жиілікті түрлендіру (бір жиіліктің ауыспалы тогын басқа жиіліктің ауыспалы тогына түрлендіру).

Сондай-ақ түрлендірудің бірқатар басқа, сирек кездесетін түрлері бар: ток толқынының пішіні, фазалар саны және т.б. Кейбір жағдайларда түрлендірудің бірнеше түрлерінің комбинациясы қолданылады. Сонымен қатар, электр энергиясын оның параметрлерінің сапасын жақсарту үшін, мысалы, айнымалы токтың кернеуін немесе жиілігін тұрақтандыру үшін түрлендіруге болады.

Электр энергиясын түрлендіруге болады түрлі жолдармен. Атап айтқанда, электр техникасы үшін дәстүрлі болып қозғалтқыш пен генератордан тұратын электр машинасының агрегаттары арқылы ортақ білікпен біріктірілген түрлендіру болып табылады. Бірақ бұл түрлендіру әдісінің бірқатар кемшіліктері бар: қозғалмалы бөліктердің болуы, инерция және т.б.Сондықтан электротехникада электр машиналық түрлендірудің дамуымен қатар электр энергиясын статикалық түрлендіру әдістерін жасауға көп көңіл бөлінді. . Бұл әзірлемелердің көпшілігі электронды технологияның сызықты емес элементтерін пайдалануға негізделген. Статикалық түрлендіргіштерді құруға негіз болған күштік электрониканың негізгі элементтері жартылай өткізгіш құрылғылар болды. Жартылай өткізгіш құрылғылардың көпшілігінің өткізгіштігі бағытқа айтарлықтай байланысты электр тогы: тура бағытта олардың өткізгіштігі жоғары, кері бағытта ол аз (яғни, жартылай өткізгіш құрылғының екі анық анықталған күйі бар: ашық және жабық). Жартылай өткізгіш құрылғылар басқарылмайтын немесе басқарылатын болуы мүмкін. Соңғысында төмен қуатты басқару импульстерінің көмегімен олардың жоғары өткізгіштігінің басталу сәтін (қосу) бақылауға болады. Жартылай өткізгішті құрылғыларды зерттеуге және оларды электр энергиясын түрлендіруге пайдалануға арналған алғашқы отандық еңбектер академиктер В.Ф.Миткевичтің, Н.Д.Папелексидің және т.б.

1930 жылдары КСРО-да және шетелде газ разрядтық құрылғылар (сынап клапандары, тиратрондар, гастрондар және т.б.) кең таралған. Газ-разрядтық құрылғылардың дамуымен бір мезгілде электр энергиясын түрлендіру теориясы жасалды. Тізбектердің негізгі түрлері жасалып, айнымалы токтың ректификациясы мен инверсиясы кезінде болатын электромагниттік процестерге кең көлемде зерттеулер жүргізілді. Сонымен бірге автономды инверторлардың тізбектерін талдау бойынша алғашқы жұмыстар пайда болды. Иондық түрлендіргіштер теориясының дамуында кеңес ғалымдары И.Л.Кагановтың, М.А.Чернышевтің, Д.А.Завалишиннің, сонымен қатар шетел ғалымдарының: К.Мюллер-Любек, М.Демонтвинь, В.Шилинг және т.б. еңбектері үлкен рөл атқарды. басқалар.

Конвертер технологиясының дамуының жаңа кезеңі 50-ші жылдардың аяғында басталды, қуатты жартылай өткізгіш құрылғылар - диодтар мен тиристорлар пайда болды. Кремний негізінде жасалған бұл құрылғылардың өзіндік ерекшеліктері бар техникалық сипаттамаларгаз разрядтау құрылғыларынан әлдеқайда жоғары. Олардың шағын өлшемдері мен салмағы бар, жоғары тиімділік мәні бар, кең температура диапазонында жұмыс істегенде жоғары жылдамдық пен сенімділікті арттырады.

Күшті жартылай өткізгіш құрылғыларды пайдалану электр электроникасының дамуына айтарлықтай әсер етті. Олар барлық түрдегі жоғары тиімді түрлендіргіш құрылғыларды әзірлеуге негіз болды. Бұл әзірлемелерде көптеген жаңа схемалар мен дизайн шешімдері қабылданды. Өнеркәсіптің қуатты жартылай өткізгіш құрылғыларды жасауы осы саладағы зерттеулерді және жаңа технологияларды құруды күшейтті. Күшті жартылай өткізгіш құрылғылардың ерекшеліктерін ескере отырып, схемаларды талдаудың ескі әдістері жетілдіріліп, жаңа әдістер жасалды. Автономды түрлендіргіштерге, жиілікті түрлендіргіштерге, тұрақты ток реттегіштеріне және басқаларына арналған тізбектердің класстары айтарлықтай кеңейді, күштік электроника құрылғыларының жаңа түрлері пайда болды - табиғи және жасанды коммутациялық статикалық контакторлар, тиристорлық реактивті қуат компенсаторлары, кернеуі бар жоғары жылдамдықты қорғаныс құрылғылары шектегіштер және т.

Негізгі бағыттардың бірі тиімді пайдалануқуат электроникасы электр жетекке айналды. Тиристорлық қондырғылар мен толық құрылғылар тұрақты ток электр жетектері үшін әзірленді және металлургияда, станок жасауда, көлікте және басқа салаларда сәтті қолданылады. Тиристорлардың дамуы реттелетін айнымалы ток электр жетектері саласында айтарлықтай прогреске әкелді.

Электр қозғалтқыштарының айналу жиілігін басқару үшін өндірістік жиілікті токты айнымалы жиілікті айнымалы токқа түрлендіретін жоғары тиімді құрылғылар жасалды. Технологияның әртүрлі салаларында тұрақтандырылған шығыс параметрлері бар жиілік түрлендіргіштердің көптеген түрлері әзірленген. Атап айтқанда, металды индукциялық қыздыру үшін электр машинасының агрегаттарымен салыстырғанда олардың қызмет ету мерзімін ұзарту арқылы үлкен техникалық-экономикалық тиімділік беретін жоғары жиілікті, қуатты тиристорлық қондырғылар жасалды.

Жартылай өткізгішті түрлендіргіштерді енгізу негізінде жылжымалы электр көлігіне арналған электр қосалқы станцияларын қайта құру жүргізілді. Кейбіреулерінің сапасы айтарлықтай жақсарды технологиялық процестерэлектрометаллургия және химия өнеркәсібінде шығыс кернеу мен токты терең реттейтін түзеткіш қондырғыларды енгізу арқылы.

Жартылай өткізгішті түрлендіргіштердің артықшылықтары олардың үздіксіз электрмен жабдықтау жүйелерінде кеңінен қолданылуын анықтады. Тұрмыстық электроника (кернеу реттегіштері және т.б.) саласындағы қуатты электронды құрылғыларды қолдану аясы кеңейді.

80-ші жылдардың басынан бастап электрониканың қарқынды дамуының арқасында электр электроникасының жаңа буынын жасау басталды, оның негізі қуатты жартылай өткізгіш құрылғылардың жаңа түрлерін әзірлеу және индустрияландыру болды: өшіру тиристорлары,. биполярлы транзисторлар, MOS транзисторлары және т.б. Сонымен қатар, жартылай өткізгіш құрылғылардың жылдамдығы, диодтар мен тиристорлардың шекті параметрлерінің мәндері, әртүрлі типтегі жартылай өткізгіш құрылғыларды жасаудың интеграцияланған және гибридті технологиялары әзірленді, микропроцессор. түрлендіргіш құрылғыларды басқару және бақылау үшін технология кеңінен енгізіле бастады.

Жаңа элементтік базаны пайдалану тиімділік, үлестік массалық және көлемдік мәндер, сенімділік, шығарылатын параметрлердің сапасы және т.б. сияқты маңызды техникалық-экономикалық көрсеткіштерді түбегейлі жақсартуға мүмкіндік берді. Электр энергиясын түрлендіру жиілігін арттыру тенденциясы анықталды. . Қазіргі уақытта дыбыстан жоғары диапазондағы жиіліктерде электр энергиясын аралық түрлендірумен төмен және орташа қуаттың миниатюралық қайталама қуат көздері әзірленді. Жоғары жиілікті (1 МГц-тен жоғары) диапазонның дамуы конвертерлік құрылғыларды жобалау және олардың электромагниттік үйлесімділігін қамтамасыз ету бойынша ғылыми-техникалық мәселелер кешенін шешу қажеттілігіне әкелді. техникалық жүйелер. Жоғары жиіліктерге көшу арқылы алынған техникалық-экономикалық нәтиже осы мәселелерді шешуге кеткен шығындарды толығымен өтеді. Сондықтан қазіргі уақытта аралық жоғары жиілікті байланысы бар түрлендіргіш құрылғылардың көптеген түрлерін жасау үрдісі жалғасуда.

Дәстүрлі схемаларда толық басқарылатын жоғары жылдамдықты жартылай өткізгішті құрылғыларды пайдалану олардың жаңа жұмыс режимдерін қамтамасыз етудегі мүмкіндіктерін айтарлықтай кеңейтетінін және, тиісінше, энергетикалық электроника өнімдерінің жаңа функционалдық қасиеттерін кеңейтетінін атап өткен жөн.

Кітап «Электр электроникасының негіздері»жаңадан бастаған радиоәуесқойға қолында дәнекерлеу үтікімен, тікенектер арқылы жұлдыздарға - энергетикалық электрониканың негіздерін түсінуден бастап кәсіби шеберліктің тау шыңдарына дейін қадам басып өтуге мүмкіндік береді.

Кітапта ұсынылған ақпарат энергетикалық электроника саласындағы мамандарды оқыту деңгейлерінің үш санатына бөлінген. Дайындықтың келесі кезеңін игеріп, бірегей емтихан сұрақтарына жауап бергеннен кейін студент білімнің келесі деңгейіне «өткізіледі».

Кітапта оқырманға кітаптың беттерін ілгерілету, өзіне ұнайтын электронды дизайнды өз бетінше есептеу, құрастыру және конфигурациялау мүмкіндігін беретін практикалық, теориялық және негізгі ақпарат жеткілікті. Оқырманның кәсіби біліктілігін арттыру үшін кітапта көптеген тәжірибелік сынақтар бар пайдалы кеңестер, сондай-ақ электронды құрылғылардың нақты схемалары.
Жарияланым электр электроникасының элементтері мен құрамдас бөліктерін жасауға, жобалауға, жетілдіруге және жөндеуге қызығушылық танытатын әртүрлі жастағы және дайындық деңгейіндегі оқырмандар үшін пайдалы болуы мүмкін.

Кіріспе

I тарау. Күштік электроника негіздерін меңгеру
1.1. Электротехниканың анықтамалары мен заңдары
1.2. Күштік электрониканың негізгі элементтері
1.3. Сериялық-параллель және басқа байланыс
радиоэлектроника элементтері
Резисторлардың сериялық-параллель қосылуы
Конденсаторларды тізбектей-параллель қосу
Индукторларды тізбектей-параллель қосу
Жартылай өткізгішті диодтардың сериялық-параллельді қосылуы
Композиттік транзисторлар
Дарлингтон және Сиклай-Нортон схемалары
Транзисторлардың параллель қосылуы
Транзисторларды тізбектей қосу
1.4. RLC тізбектеріндегі өтпелі процестер
CR және RC тізбектеріндегі өтпелі процестер
LR және RL тізбектеріндегі өтпелі процестер
CL және LC тізбектеріндегі өтпелі процестер
1.5. Сызықтық трансформатордың қоректену көздері
Классикалық қайталама қуат көзінің типтік құрылымдық схемасы
Трансформатор
1.6. Түзеткіштер
1.7. Қуатты тегістейтін сүзгілер
Бір элементті бір секциялы C-сүзгісі
Бір элементті бір сілтеме L сүзгісі
Екі элементті бір буынды L-тәрізді LC сүзгісі
Екі элементті жалғыз сілтеме L пішінді RC сүзгісі
Үш элементті бір буынды U-тәрізді диодты тегістейтін сүзгі
Өтемақы сүзгісі
Көп буынды антиалиасинг сүзгілері
Белсенді сүзгілер
Транзисторлық антиалиазинг сүзгісі
Тізбектелген транзисторлы сүзгі
Транзистордың параллель қосылымы бар сүзгі
Электрмен жабдықтау сүзгілерінің салыстырмалы сипаттамалары
1.8. Кернеу тұрақтандырғыштары
Параллель кернеу тұрақтандырғышы
жүктеме қуатын арттыру үшін
Сериялық кернеу реттегіші
Сериялық өтемақы реттегіші
операциялық күшейткішті қолдану
Интегралды схемалардағы кернеу тұрақтандырғыштары
1.9. Кернеу түрлендіргіштері
Конденсатор кернеуінің түрлендіргіштері
Өздігінен қозғалатын кернеу түрлендіргіштері
Сыртқы қозуы бар кернеу түрлендіргіштері
Ауыстырмалы кернеу түрлендіргіштері
1.10. Білімді өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар мен тапсырмалар

II тарау. Практикалық қуат электроникасының конструкциялары
2.1. Түзеткіштер
Бірфазалы екі арналы және сатылы реттелетін түзеткіштер
Үшфазалы (көпфазалы) түзеткіштердің сұлбалары
Жартылай толқынды көпфазалы түзеткіш
2.2. Кернеу көбейткіштері
2.3. Қуатты тегістейтін сүзгілер
2.4. Тұрақты ток тұрақтандырғыштары
Тұрақты ток генераторлары
Ағымдағы айна
Өрістік транзисторлар негізіндегі тұрақты ток генераторлары
Өрістік және биполярлы транзисторларға негізделген тұрақты ток генераторлары
Операциялық күшейткіштерді қолданатын тұрақты ток генераторлары
Мамандандырылған микросұлбаларды қолданатын GTS
2.5. Кернеу тұрақтандырғыштары
Кернеу сілтемелері
Параллель типті кернеу тұрақтандырғыштары
мамандандырылған чиптерде
Ауыстыру тұрақтандырылған кернеу реттегіші
Төмендеткіш коммутациялық кернеу реттегіші
Зертханалық тұрақтандырылған электрмен жабдықтау
Ауыстыру кернеуінің тұрақтандырғыштары
2.6. Кернеу түрлендіргіштері
Тұрақты/тұрақты ток түрлендіргішін күшейтіңіз
Тұрақталған кернеу түрлендіргіші
Мультиметрді қуаттандыру үшін 1,5/9 В кернеу түрлендіргіші
Қарапайым кернеу түрлендіргіші 12/220 В 50 Гц
Кернеу түрлендіргіші 12В/230В 50 Гц
TOPSwitch-те гальваникалық оқшаулауы бар тұрақты/тұрақты ток түрлендіргішінің типтік тізбегі
Гальваникалық оқшаулаумен 5/5 В кернеу түрлендіргіші
2.7. Газ разряды мен жарықдиодты қуаттандыруға арналған кернеу түрлендіргіштері
жарық көздері
Жарықтылығы реттелетін LDS-ге төмен вольтты қуат көзі
Флуоресцентті лампаны қуаттандыруға арналған кернеу түрлендіргіші
TVS-110LA құрылғысында LDS қуаттандыруға арналған түрлендіргіш
Қуатты үнемдейтін шамның қуат түрлендіргіші
Жарық диодты жарық көздерін қуаттандыруға арналған драйверлер
гальваникалық жарықдиодты жарық көздерін қуаттандыруға арналған
AA немесе қайта зарядталатын батареялар
Микросұлбалардағы кернеу түрлендіргіштері
айнымалы ток желісінен жарықдиодты жарық көздерін қуаттандыруға арналған
2.8. Диммерлер
Қыздыру шамдарының қарқындылығын басқаруға арналған диммерлер
Сәулелену қарқындылығын бақылауға арналған диммерлер
Жарықдиодты жарық көздері
2.9. Батареялар және зарядтағыштар
Салыстырмалы батарея сипаттамалары
Әмбебап зарядтағыштар
NiCd/NiMH батареяларын зарядтауға арналған
Li-Pol заряд контроллері батареячипте
Li-Pol батареясына арналған зарядтағыш
LiFePO4 және Li-Ion батареяларын зарядтауға арналған құрылғы
Автоматты күн батареялары
Сымсыз зарядтағыштар
2.10. Электр қозғалтқыш білігінің айналу жиілігін реттегіштер мен тұрақтандырғыштар
Электр қозғалтқыштарының сипаттамалары
Тұрақты ток қозғалтқыштары
Тұрақты ток қозғалтқышының жылдамдығын реттегіштер
интегралдық микросхемалар бойынша
Компьютерге арналған салқындатқыштың жылдамдығын автоматты реттегіш
Температураға тәуелді желдеткіш қосқыш
Электр қозғалтқыш білігінің жылдамдығын тұрақтандырғыш
Тұрақты ток қозғалтқышының айналу жылдамдығын реттеу және тұрақтандыру
Тұрақты ток қозғалтқышына арналған жылдамдықты реттегіш
Тұрақты ток қозғалтқыштарына арналған PWM жылдамдық реттегіштері
Кері айналуы бар электр қозғалтқыш жылдамдығын реттегіш
Айнымалы ток қозғалтқыштары
Үш фазалы асинхронды электр қозғалтқышын қосу
бір фазалы желіге
Электр қозғалтқышының үш фазалы кернеуі
Бір фазалы үш фазалы кернеу түрлендіргіші
Негізделген үш фазалы кернеу қалыптастырғыштар
Скотт трансформаторының электронды аналогы
Кең ауқымды үш фазалы кернеу генераторы
Үш фазалы асинхронды қоректендіруге арналған жиілік түрлендіргіштері
электр қозғалтқыштары
Импульстік ені модуляциясын қолдану
электр қозғалтқышының жылдамдығын реттеуге арналған
Қадамдық қозғалтқыш жылдамдығын реттегіш
Қозғалтқышты шамадан тыс жүктемеден қорғау құрылғысы
2.11. Қуат факторының түзеткіштері
Сыйымдылық үшбұрышы
Қуат факторын түзету әдістері
Пассивті қуат факторын түзету
Белсенді қуат факторын түзету
2.12. Желілік кернеу тұрақтандырғыштары
Тұрақтандырғыштардың негізгі сипаттамалары
Феррорезонантты тұрақтандырғыштар
Электрмеханикалық тұрақтандырғыштар
Электрондық тұрақтандырғыштар
Инверторлық тұрақтандырғыштар
Үздіксіз немесе резервтік қуат көздері
2.13. Күштік электроника блоктарын жөндеу және реттеу
2.14. Білімді өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар мен тапсырмалар
келесі қадамға өту үшін

III тарау. Күштік электроника мәселелеріне арналған кәсіби техникалық шешімдер
3.1. Шешудегі инженерлік-техникалық шығармашылықтың әдістемелік негіздері
радиоэлектрониканың практикалық мәселелері
3.2. Шығармашылық есептерді шешу әдістері
Күрделіліктің бірінші деңгейіндегі шығармашылық есептерді шешу
Уақыт немесе масштабтау объективі әдісі
Күрделіліктің екінші деңгейіндегі шығармашылық есептерді шешу
Миға шабуыл (миға шабуыл, миға шабуыл)
Күрделіліктің үшінші деңгейіндегі шығармашылық есептерді шешу
Функционалдық шығындарды талдау
Қуат электроникасының проблемалары
шығармашылық қиялын дамытуға арналған
3.3. Күштік электроника саласындағы патенттер мен жаңа идеялар
Күштік электроника саласындағы жаңа патенттер
Тұрақты кернеудің өтемдік тұрақтандырғышы
Тұрақты кернеу тұрақтандырғышы
Айнымалы токтан тұрақты токқа түрлендіргіш
Бір полярлыдан биполярға кернеу түрлендіргіші
Микроқуатты бірполярлыдан биполярлы кернеуге түрлендіргіш
Кедергіге төзімді элементтер – баристорлар және оларды қолдану
Индукциялық қыздыру
Салқындатқышты жылытуға арналған ток трансформаторы
3.4. Ерекше құбылыстардың қуат электроникасы
Парадоксальды эксперименттер және олардың интерпретациясы
Кирлианның фотосурет техникасы
Газ шығару процестерін зерттеуге арналған қондырғы
Кирлиандық фотосуретке арналған құрылғылардың схемасы
«Кирлиан» фотосуреттерін алуға арналған генератор
Ультратонды терапияға арналған құрылғылар
Электрондық радиоактивті шаң жинағыштар – электронды шаңсорғыш
Иондық қозғалтқыш
Ионолет
Ионофон немесе ән айту доғасы
Плазмалық шар
Қарапайым сызықтық үдеткіш - Гаусс зеңбірегі
Рельсті мылтық
3.5. Күштік электроникада пассивті элементтерді қолдану ерекшеліктері
Резистор мен конденсатор мәндерінің қатарлары
Күштік электроникаға арналған резисторлар
Күштік электроникаға арналған конденсаторлар
Әртүрлі типтегі конденсаторлардың жиілік сипаттамалары
Алюминий электролиттік конденсаторлар
Тантал электролиттік конденсаторлары
Күштік электроникаға арналған индукторлар
Индукторлардың негізгі параметрлері
Индукторлардың жиілік қасиеттері
3.6. Күштік электроникада жартылай өткізгіш құрылғыларды қолдану ерекшеліктері
p-p өткелінің қасиеттері
Биполярлы транзисторлар
MOSFET және IGBT транзисторлары
3.7.Снаблер
3.8. Күш электроникасының элементтерін салқындату
Салқындату жүйелерінің салыстырмалы сипаттамалары
Ауа салқындату
Сұйық салқындату
Пельтиер эффектісін пайдаланатын термиялық салқындатқыштар
Пьезоэлектрлік белсенді салқындату модульдері
3.9. Білімді өздігінен тексеруге арналған сұрақтар мен тапсырмалар

Қосымша 1. Тороидты трансформаторларды орау әдістері
Қосымша 2. Дайындау және іске қосу кезіндегі қауіпсіздік шаралары
және қуатты электроника құрылғыларының жұмысы
Әдебиеттер және интернет ресурстар тізімі

Жүктеп алу Энергетикалық электроника негіздері (2017) Шустов М.А.

Рецензент техника ғылымдарының докторы Ф.И.Ковалев

Электр энергиясын түрлендірудің принциптері көрсетілген: ректификация, инверсия, жиілікті түрлендіру және т.б. Түрлендіретін құрылғылардың негізгі сұлбалары, оларды басқару және негізгі параметрлерін реттеу әдістері сипатталған, түрлендіргіштердің әртүрлі типтерін ұтымды пайдалану бағыттары көрсетілген. Дизайн және пайдалану ерекшеліктері қарастырылады.

Әзірлеу және пайдаланудағы инженерлер мен техниктерге арналған электр жүйелері, құрамында түрлендіргіш құрылғылары бар, сондай-ақ түрлендіргіш жабдықты сынауға және қызмет көрсетуге қатысатындар.

Розанов Ю. Қуат электроникасының негіздері. - Мәскеу, Энергоатомиздат баспасы, 1992. - 296 б.

Алғы сөз
Кіріспе

Бірінші тарау. Күштік электрониканың негізгі элементтері
1.1. Күшті жартылай өткізгіштер
1.1.1. Күшті диодтар
1.1.2. Күшті транзисторлар
1.1.3. Тиристорлар
1.1.4. Күшті жартылай өткізгіш құрылғыларды қолдану
1.2. Трансформаторлар және реакторлар
1.3. Конденсаторлар

Екінші тарау. Түзеткіштер
2.1. Жалпы ақпарат
2.2. Негізгі түзету схемалары
2.2.1. Орташа нүктесі бар бір фазалы толық толқынды тізбек
2.2.2. Бірфазалы көпір тізбегі
2.2.3. Ортасы бар үш фазалы тізбек
2.2.4. Үш фазалы көпір тізбегі
2.2.5. Көп көпірлі тізбектер
2.2.6. Ректификациялық тізбектердегі түзетілген кернеу мен бастапқы токтардың гармоникалық құрамы
2.3. Түзеткіштердің ауысу және жұмыс режимдері
2.3.1. Түзету тізбектеріндегі коммутациялық токтар
2.3.2. Түзеткіштердің сыртқы сипаттамалары
2.4. Түзеткіштердің энергетикалық сипаттамалары және оларды жақсарту жолдары
2.4.1. Түзеткіштердің қуат коэффициенті және ПӘК
2.4.2. Басқарылатын түзеткіштердің қуат коэффициентін жақсарту
2.5. Сыйымдылық жүктемесі мен кері ЭҚК үшін түзеткіштердің жұмыс істеу ерекшеліктері
2.6. Бөтеншелеуге қарсы сүзгілер
2.7. Салыстырмалы қуат көзінен түзеткіштің жұмысы

Үшінші тарау. Инверторлар және жиілікті түрлендіргіштер
3.1. Торға басқарылатын инверторлар
3.1.1. Бір фазалы ортаңғы нүкте түрлендіргіші
3.1.2. Үш фазалы көпір түрлендіргіші
3.1.3. Торға басқарылатын инвертордағы қуат балансы
3.1.4. Торлы инверторлардың негізгі сипаттамалары мен жұмыс режимдері
3.2. Автономды инверторлар
3.2.1. Ток инверторлары
3.2.2. Кернеу түрлендіргіштері
3.2.3. Тиристорлар негізіндегі кернеу инверторлары
3.2.4. Резонанстық инверторлар
3.3. Жиілік түрлендіргіштері
3.3.1. Аралық тұрақты ток байланысы бар жиілікті түрлендіргіштер
3.3.2. Тікелей қосылған жиілік түрлендіргіштері
3.4. Автономды инверторлардың шығыс кернеуін реттеу
3.4.1. Реттеудің жалпы принциптері
3.4.2. Ток түрлендіргіштерін басқару құрылғылары
3.4.3. Импульстік ен модуляциясы (PWM) арқылы шығыс кернеуін реттеу
3.4.4. Кернеулерді геометриялық қосу
3.5. Инверторлар мен жиілік түрлендіргіштердің шығыс кернеуінің толқын пішінін жақсарту әдістері
3.5.1. Синусоидалы емес кернеудің электр энергиясын тұтынушыларға әсері
3.5.2. Инвертор шығыс сүзгілері
3.5.3. Сүзгілерді қолданбай шығыс кернеуіндегі жоғары гармоникаларды азайту

Төртінші тарау. Реттегіштер-тұрақтандырғыштар және статикалық контакторлар
4.1. Айнымалы токтың кернеу реттегіштері
4.2. Тұрақты ток реттегіштері-тұрақтандырғыштар
4.2.1. Параметрлік тұрақтандырғыштар
4.2.2. Үздіксіз тұрақтандырғыштар
4.2.3. Ауыстыру реттегіштері
4.2.4. Коммутациялық реттеуіш құрылымдарын әзірлеу
4.2.5. Тиристорлық-конденсаторлы тұрақты ток реттегіштері жүктемеге дозаланған энергияны тасымалдайды
4.2.6. Біріктірілген түрлендіргіш-регуляторлар
4.3. Статикалық контакторлар
4.3.1. Айнымалы ток тиристорлық контакторлар
4.3.2. Тиристорлық тұрақты ток контакторлары

Бесінші тарау. Конвертерді басқару жүйелері
5.1. Жалпы ақпарат
5.2. Түрлендіргіш құрылғыларды басқару жүйесінің құрылымдық сұлбалары
5.2.1. Түзеткіштер мен тәуелді инверторларды басқару жүйелері
5.2.2. Тікелей қосылған жиілікті түрлендіргіштерді басқару жүйелері
5.2.3. Автономды инверторларды басқару жүйелері
5.2.4. Реттегіш-тұрақтандырғыштарды басқару жүйелері
5.3. Конвертер технологиясындағы микропроцессорлық жүйелер
5.3.1. Типтік жалпыланған микропроцессорлық құрылымдар
5.3.2. Микропроцессорлық басқару жүйелерін қолдану мысалдары

Алтыншы тарау. Күшті электронды құрылғыларды қолдану
6.1. Рационалды қолдану салалары
6.2. Жалпы техникалық талаптар
6.3. Төтенше жағдайлардағы қорғаныс
6.4. Операциялық бақылау және техникалық жағдайды диагностикалау
6.5. Түрлендіргіштердің параллель жұмысын қамтамасыз ету
6.6. Электромагниттік кедергі
Анықтамалар

Анықтамалар
1. ГОСТ 20859.1-89 (СТ SEV 1135-88). Бірыңғай сериялы жартылай өткізгішті қуат құрылғылары. Жалпы техникалық шарттар.

2. Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Недошивин Р.П. Күшті жартылай өткізгіш құрылғылар: Анықтамалық. -2-ші басылым, қайта қаралған. және қосымша М.: Энергоатимиздат, 1985 ж.

3 Iravis V. Дискретті қуатты жартылай өткізгіштер //EDN. 1984. Т. 29, N 18. 106-127 б.

4. Накагава А.е.а. 1800 В биполярлы режим MOSFET (IGBT) /А. Накагава, К.Имамуре, К.Фурукава //Toshiba шолуы. 1987. N 161. 34-37-б.

5 Чен Д. Жартылай өткізгіштер: жылдам, қатты және жинақы // IEEE Spectrum. 1987. том. 24, N 9. 30-35 б.

6. Шетелдегі қуатты жартылай өткізгіш модульдер / В.Б.Зильберштейн, С.В.Машин, В.А.Потапчук және т.б. // Электротехника өнеркәсібі. Сер. 05. Қуатты түрлендіру технологиясы. 1988. том. 18. 1-44 беттер.

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

8. Русин Ю., Горский А.Н., Розанов Ю. Электромагниттік элементтердің жиілікке тәуелділігін зерттеу // Электротехника. Түрлендіру технологиясы. 1983. No 10. 3-6-б.

9. Электр конденсаторлары және конденсаторлық қондырғылар: Анықтамалық / В.П.Берзан, Б.Ю., М.Н.Гураевский және т.б. Г.С.Кучинский. М.: Энергоатимиздат, 1987 ж.

10. Жартылай өткізгішті түзеткіштер / Ред. Ф.И.Ковалев пен Г.П. М.: Энергетика, 1978 ж.

11. Асқын өткізгіш магниттік энергияны сақтауға арналған GTO түрлендіргішінің конфигурациясы / Toshifumi JSE, James J. Skiles, Kohert L., K. V. Stom, J. Wang//IEEE 19th Power Electronics Conference (PESC"88), Киото, Жапония, 11 - 14 сәуір 1988 ж. 108-115 Б.

12. Розанов Ю. Қуатты түрлендіргіштер технологиясының негіздері. М.: Энергетика, 1979 ж.

13. Чиженко И.М., Руденко В.С., Сейко В.И. Конвертер технологиясының негіздері. М.: магистратура, 1974.

14. Иванов В.А. Тура коммутациялық автономды түрлендіргіштердің динамикасы. М.: Энергетика, 1979 ж.

15. Ковалев Ф.И., Мустафа Г.М., Барегемян Г.В. Синусоидалы шығыс кернеуі бар импульстік түрлендіргіштің есептік болжамы бойынша басқару. // Электротехника. Түрлендіру технологиясы. 1981. No 6(34).Б. 10-14.

16. Middelbrook R. D. DC - tV - тұрақты ток түрлендіргіші//IEEE Power Electronics мамандарының конференциясы (PESC"78), 1978. С. 256-264.

17. Булатов О.Г., Царенко А.И. Тиристорлы-конденсатор түрлендіргіштері. М.Энергоиздат, 1982 ж.

18. Розинов Ю. Жоғары жиіліктегі жартылай өткізгішті түрлендіргіштер. М.: Энергоатимиздат, 1987 ж.

19. Қалабеков А.А. Микропроцессорлар және олардың сигналдарды беру және өңдеу жүйелерінде қолданылуы. М.: Радио және байланыс, 1988 ж.

20. Строганов Р.П. Басқару машиналары және олардың қолданылуы. М.: Жоғары мектеп, 1986 ж.

21. Обухов С.Т., Рамизевич Т.В. Клапан түрлендіргіштерін басқаруға арналған микрокомпьютерлерді қолдану // Электротехника өнеркәсібі. Түрлендіру технологиясы. 1983. том. 3(151). 9-бет

22. Микропроцессорлар негізіндегі клапан түрлендіргіштерін басқару / Ю.Быков, И.Т.Пар, Л.Я., Л.П.Деткин // Электротехника. Түрлендіру технологиясы. 1985. Т. 10. 117-бет.

23. Мацуи Н., Такешк Т., Вура М. Бір чипті микро - Компьютер - MC Hurray Juneter үшін негізделген контроллер // IEEE Transactions on өнеркәсіптік электроника, 1984. Т. JE-31, N 3. P. 249-254.

24. Булатов О.Г., Иванов В.С., Панфилов Д.И. Сыйымдылықты энергияны сақтау құрылғыларына арналған жартылай өткізгішті зарядтағыштар. М.: Радио және байланыс, 1986 ж.

Кіріспе

Күштік электроника – электротехниканың үнемі дамып келе жатқан және болашағы зор саласы. Заманауи энергетикалық электрониканың жетістіктері барлық дамыған өнеркәсіптік қоғамдардағы технологиялық прогрестің қарқынына үлкен әсер етеді. Осыған байланысты қазіргі заманғы энергетикалық электроника негіздерін нақтырақ түсіну үшін ғылыми-техникалық қызметкерлердің кең ауқымы қажет.

Қазіргі уақытта энергетикалық электроника өте жақсы дамыған теориялық негіздері, дегенмен автор оларды ішінара көрсету міндетін қойған жоқ, өйткені бұл мәселелерге көптеген монографиялар мен оқулықтар арналған. Бұл кітаптың мазмұны және оны ұсыну әдістемесі, ең алдымен, энергетикалық электроника саласындағы мамандар болып табылмайтын, бірақ электронды құрылғылар мен аппараттарды пайдалану және пайдаланумен байланысты және түсінігін алғысы келетін инженерлік-техникалық қызметкерлерге арналған. электрондық құрылғылардың жұмыс істеуінің негізгі принциптерін, олардың схемаларын және жалпы ережелерәзірлеу және пайдалану үшін. Сонымен қатар, кітаптың көптеген бөлімдерін әртүрлі техникалық мамандықтардың студенттері де пайдалана алады оқу орындарыоқу жоспарында энергетикалық электроника мәселелері қамтылған пәндерді оқу кезінде.

Жарияланған күні: 12.10.2017 ж

Сіз электр электроникасының негіздерін білесіз бе?

Біз General Electric компаниясының коммерциялық тиристорларды немесе кремний түзеткіштерін (SCR) әзірлеуіне байланысты бұл мәселедегі үлкен прогресті бақылай аламыз.

Күштік электроника түсінігі

Қуат электроникасы- электротехникадағы заманауи тақырыптардың бірі соңғы уақыттаүлкен жетістіктерге жетіп, адамдардың өміріне барлық дерлік салаларда әсер етті. Күнделікті өмірде біз өзіміз де байқамай-ақ көптеген қуатты электронды қолданбаларды қолданамыз. Енді сұрақ туындайды: «Күштік электроника дегеніміз не?»

Күштік электрониканы қуат, аналогтық электроника, жартылай өткізгіш құрылғылар мен басқару жүйелерінің гибридті пәні ретінде анықтауға болады. Біз әрбір нысанның негіздерін негізге аламыз және оны электр энергиясының реттелетін түрін өндіру үшін біріктірілген түрде қолданамыз. Электр энергиясының өзі қозғалыс, жарық, дыбыс, жылу және т.б. сияқты энергияның материалдық түріне айналмайынша пайдалануға жарамсыз. Бұл энергия түрлерін реттеу үшін, тиімді түрдеэлектр энергиясының өзін реттеу болып табылады және бұл формалар пәндік қуат электроникасының мазмұны болып табылады.

Біз General Electric компаниясының коммерциялық тиристорларды немесе кремний түзеткіштерін (SCR) әзірлеуіне байланысты бұл мәселедегі үлкен прогресті бақылай аламыз. 1958 жылы. Бұрын электр энергиясын бақылау негізінен газдар мен булардағы физикалық құбылыстар принципі бойынша жұмыс істейтін тиратрондар мен сынап доғасының түзеткіштері арқылы жүзеге асырылды. SCR-дан кейін GTO, IGBT, SIT, MCT, TRIAC, DIAC, IEGT, IGCT және т.б. сияқты көптеген қуатты электронды құрылғылар пайда болды. Бұл құрылғылар бірнеше вольт пен амперде жұмыс істейтін сигнал деңгейіндегі құрылғыларға қарағанда бірнеше жүз вольт пен ампермен бағаланады.

Қуат электроникасының мақсатына жету үшін құрылғылар қосқыштан басқа ештеңе емес. Барлық қуатты электронды құрылғылар қосқыш ретінде әрекет етеді және екі режимге ие: ҚОСУ және ӨШІРУ. Мысалы, BJT (Биполярлық қосылыс транзисторы) шығу сипаттамаларында ажыратылған, белсенді және қаныққан үш жұмыс аймағына ие. Аналогтық электроникада BJT күшейткіш ретінде әрекет етуі керек, схема оны белсенді жұмыс аймағына бейімдеу үшін жасалған. Дегенмен, қуат электроникада BJT өшірілген кезде өшіру аймағында және қосылған кезде қанығу аймағында жұмыс істейді. Енді құрылғылар коммутатор ретінде жұмыс істейтін болса, олар коммутатордың негізгі сипаттамасын ұстануы керек, яғни қосқыш қосылған кезде оның бойындағы кернеудің нөлдік төмендеуі болады және ол арқылы таратады. толық ток, және ол ӨШІРУЛІ күйде болғанда, оның бойындағы кернеудің жалпы төмендеуі және ол арқылы өтетін ток нөлге тең болады.

Енді екі режимде де V немесе I мәні нөлге тең болғандықтан, қосқыштың қуаты да әрқашан нөлге тең болады. Бұл сипаттама механикалық қосқышта оңай көрінеді және оны электрлік қуат қосқышында сақтау керек. Дегенмен, ол ӨШІРУЛІ күйде болған кезде құрылғылар арқылы әрдайым дерлік ағып кету тогы бар, яғни. Ағып кету ≠ 0 және ҚОСУ күйінде әрқашан кернеудің төмендеуі болады, яғни Von ≠ 0. Дегенмен, Von немесе ағып кетудің шамасы өте аз, сондықтан құрылғы арқылы өтетін қуат бірнеше милливольт тәртібімен өте аз. . Бұл қуат құрылғыда бөлінеді, сондықтан құрылғыдан жылуды дұрыс шығару маңызды аспект болып табылады. Осы күйдегі және ӨШІРУЛІ күйдегі жоғалтулардан басқа, қуатты электронды құрылғыларда коммутациялық жоғалтулар да бар. Бұл негізінен коммутатор бір режимнен екіншісіне ауысқанда және құрылғы арқылы V және I өзгергенде орын алады. Күштік электроникада екі шығын да бар маңызды параметрлеркез келген құрылғы және оның номиналды кернеуі мен ток мәндерін анықтау үшін қажет.

Тек қуатты электронды құрылғылар соншалықты пайдалы емес практикалық қолданбаларсондықтан басқа тірек компоненттерімен бірге схемамен дизайнды қажет етеді. Бұл тірек құрамдас бөліктер қажетті нәтижеге қол жеткізу үшін қуат электрондық қосқыштарын басқаратын шешім қабылдау бөлігіне ұқсас. Бұған атыс тізбегі мен кері байланыс тізбегі кіреді. Төмендегі блок-схемада қарапайым электрлік электр жүйесі көрсетілген.

Басқару блогы датчиктерден шығатын сигналдарды қабылдайды және оларды сілтемелермен салыстырады және сәйкесінше кіріс сигналын жану тізбегіне енгізеді. Жану тізбегі негізінен негізгі тізбек блогындағы қуат электронды қосқыштарын басқаратындай импульстік шығысты шығаратын импульстік генераторлық тізбек болып табылады. Ақырғы нәтиже жүктің қажетті электр қуатын алуы, демек, қажетті нәтижені береді. Жоғарыда аталған жүйенің типтік мысалы қозғалтқыштардың жылдамдығын басқару болады.

Қуат электронды схемаларының негізінен бес түрі бар, олардың әрқайсысының мақсаты әртүрлі:

1. Түзеткіштер - тұрақты айнымалы токты айнымалы токқа түрлендіреді
2. Чопперлер - тұрақты түрлендіреді DCайнымалы токқа
3. Инверторлар - тұрақты токты айнымалы амплитудасы және айнымалы жиілігі бар айнымалы токқа түрлендіру
4. Айнымалы ток кернеуінің контроллері - тұрақты айнымалы токты бірдей кіріс жиілігіндегі айнымалы токқа түрлендіру
5. Циклотүрлендіргіштер – тұрақты айнымалы токты айнымалы жиілікті айнымалы токқа түрлендіреді

Конвертер терминіне қатысты жалпы қате түсінік бар. Түрлендіргіш - негізінен электр энергиясын бір түрден екіншісіне түрлендіретін кез келген тізбек. Сондықтан аталған бесеуінің барлығы түрлендіргіштердің түрлері болып табылады.