- •А. П. Маругин
- •1. Основные элементы силовых электронных устройств
- •1.1. Силовые электронные ключи
- •1.2. Силовые диоды
- •1.2.1. Статические характеристики диода
- •1.2.2. Динамические характеристики диода
- •1.2.3. Защита силовых диодов
- •1.2.4. Основные типы силовых диодов
- •1.3. Силовые транзисторы
- •1.3.1. Основные классы силовых транзисторов
- •1.3.2. Статические режимы работы транзисторов
- •1.3.3. Динамические режимы работы силовых транзисторов
- •1.3.4. Обеспечение безопасной работы транзисторов
- •1.4. Тиристоры
- •1.4.1. Принцип действия тиристора
- •1.4.2. Статические вольт-амперные характеристики тиристора
- •1.4.3. Динамические характеристики тиристора
- •1.4.4. Типы тиристоров
- •1.4.5. Запираемые тиристоры
- •2. Схемы управления электронными ключами
- •2.1. Общие сведения о схемах управления
- •2.2. Формирователи импульсов управления
- •2.3. Драйверы управления мощными транзисторами
- •3. Пассивные компоненты и охладители силовых электронных приборов
- •3.1. Электромагнитные компоненты
- •3.1.1. Гистерезис
- •3.1.2. Потери в магнитопроводе
- •3.1.3. Сопротивление магнитному потоку
- •3.1.4. Современные магнитные материалы
- •3.1.5. Потери в обмотках
- •3.2. Конденсаторы для силовой электроники
- •3.2.1. Конденсаторы семейства мку
- •3.2.2. Алюминиевые электролитические конденсаторы
- •3.2.3. Танталовые конденсаторы
- •3.2.4. Пленочные конденсаторы
- •3.2.5. Керамические конденсаторы
- •3.3. Теплоотвод в силовых электронных приборах
- •3.3.1. Тепловые режимы работы силовых электронных ключей
- •3.3.2. Охлаждение силовых электронных ключей
- •4. Принципы управления силовыми электронными ключами
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Фазовое управление
- •4.3. Импульсная модуляция
- •4.4. Микропроцессорные системы управления
- •5. Преобразователи и регуляторы напряжения
- •5.1. Основные виды устройств преобразовательной техники. Основные виды устройств силовой электроники символически изображены на рис. 5.1.
- •5.2. Трехфазные выпрямители
- •5.3. Эквивалентные многофазные схемы
- •5.4. Управляемые выпрямители
- •5.5. Особенности работы полууправляемого выпрямителя
- •5.6. Коммутационные процессы в выпрямителях
- •6. Импульсные преобразователи и регуляторы напряжения
- •6.1. Импульсный регулятор напряжения
- •6.1.1. Импульсный регулятор с шим
- •6.1.2. Импульсный ключевой регулятор
- •6.2. Импульсные регуляторы на основе дросселя
- •6.2.2. Преобразователь с повышением напряжения
- •6.2.3. Инвертирующий преобразователь
- •6.3. Другие разновидности преобразователей
- •7. Инверторы преобразователей частоты
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Инверторы напряжения
- •7.2.1. Автономные однофазные инверторы
- •7.2.2. Однофазные полумостовые инверторы напряжения
- •7.3. Трёхфазные автономные инверторы
- •8. Широтно-импульсная модуляция в преобразователях
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Традиционные методы шим в автономных инверторах
- •8.2.1. Инверторы напряжения
- •8.2.2. Трехфазный инвертор напряжения
- •8.3. Инверторы тока
- •8.4. Модуляция пространственного вектора
- •8.5. Модуляция в преобразователях переменного и постоянного тока
- •8.5.1. Инвертирование
- •8.5.2. Выпрямление
- •9. Преобразователи с сетевой коммутацией
- •10. Преобразователи частоты
- •10.1. Преобразователь с непосредственной связью
- •10.2. Преобразователи с промежуточным звеном
- •10.3.1. Двухтрансформаторная схема
- •10.3.3. Схема каскадных преобразователей
- •11. Резонансные преобразователи
- •11.2. Преобразователи с резонансным контуром
- •11.2.1. Преобразователи с последовательным соединением элементов резонансного контура и нагрузки
- •11.2.2. Преобразователи с параллельным соединением нагрузки
- •11.3. Инверторы с параллельно-последовательным резонансным контуром
- •11.4. Преобразователи класса е
- •11.5. Инверторы с коммутацией в нуле напряжения
- •12. Нормативы на показатели качества электрической энергии
- •12.1. Общие сведения
- •12.2. Коэффициент мощности и кпд выпрямителей
- •12.3. Улучшение коэффициента мощности управляемых выпрямителей
- •12.4. Корректор коэффициента мощности
- •13. Регуляторы переменного напряжения
- •13.1. Регуляторы напряжения переменного тока на тиристорах
- •13.2. Регуляторы напряжения переменного тока на транзисторах
- •Вопросы для самоконтроля
- •14. Новые методы управления люминесцентными лампами
- •Вопросы для самоконтроля
- •Заключение
- •Библиографический список
- •620144, Г. Екатеринбург, Куйбышева ,30
Вопросы для самоконтроля
1. Какую функцию в лампах выполняет электронный балласт?
2. Перечислите основные недостатки традиционных балластов газоразрядных ламп.
3. Начертите структурную схему электронного балласта повышенной частоты и поясните принцип его действия.
4. Какие виды инверторов используются в современных электронных балластах, почему?
5. Какими средствами уменьшают искажения тока сети в современных электронных балластах?
Заключение
Разработка новых типов полупроводниковых преобразователей и активных сетевых фильтров стимулируется введением новых международных и государственных стандартов, в которых ожесточаются требования к электромагнитной совместимости сети и преобразователя. Процесс обновления силовой электроники в связи с этим в настоящее время происходит особенно интенсивно, и это ставит перед инженерами, специалистами по промышленной электронике всё новые интересные задачи, решение многих из них связано с непосредственным применением понятий теории мощности.
Мы выяснили, что взаимоотношения потребителя электрической энергии с сетью переменного тока обуславливают целый ряд сложных технико-экономических проблем. Особенно остро встают эти проблемы при проектировании и внедрении устройств силовой электроники, которые являются существенно нелинейными элементами электрической схемы. Если в середине XX века проблемы совместимости преобразователей с сетью играли преимущественно академический характер и нередко игнорировались при создании преобразовательных установок, то в настоящее время эти вопросы во многом являются определяющими. Это приводит к существенному обновлению типов и номенклатуры силовых преобразователей, разработке и появлению на рынке новых типов преобразовательных устройств (корректоры коэффициента мощности, активные выпрямители, кондиционеры сети и др.). Многие новые схемные решения удалось реализовать на базе мощных высокочастотных силовых полупроводниковых приборов, разработанных в конце XX века. Для управления такими преобразовательными устройствами широко используются микропроцессорные устройства управления и другие полупроводниковые микросхемы высокого уровня интеграции.
Наиболее перспективным направлением усовершенствования электро-приводов является использование современных высокопроизводительных микропроцессоров, точных и малогабаритных датчиков, использование средств дистанционного контроля параметров и управления.
Достижения электроники и вычислительной техники обеспечили электроприводы мощными полевыми и JGBT–транзисторами и однокристальными ЭВМ, преобразователями сигналов, что позволяет создавать преобразователи частоты и регулируемые выпрямители с параметрами, обеспечивающими их широкое применение, а следовательно, осуществлять массовый выпуск, снижающий цены этих устройств
Библиографический список
1. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: учебник. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. - Ч. 2 - 197 с
2. Бараночников М. Л. Микромагнитоэлектроника. М.: ДМК Пресс. 2001 (серия «Учебник»).
3. Розанов Ю.К. Силовая электроника: учебник для вузов / Ю. К. Розанов, М. В. Рябчинский, А. А. Кваснюк.- М.: Издательский дом МЭИ, 2007. 321с.:ил.
4. Маругин А.П. Элементы систем автоматики: методические указания и расчетные задания для студентов специальности 180400 – «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов». Екатеринбург: Изд- во УГГУ, 2005. 33 с.
5. Розанов Ю. К., Соколова Е. М. Электронные устройства электромеханических систем: учебное пособие. М.: Издательский центр (Академия), 2004.
6. Маругин А.П., Трапезников В.Т. Элементы электронных схем: учебно-методическое пособие. Изд-во УГГУ, 2003. 34с.
7. Маругин А.П. Элементы систем автоматики: методические указания к лабораторным работам по курсу «Элементы систем автоматики». Екатеринбург: Изд- во УГГУ, 2010. 33 с.
8.Электротехнические установки и их источники питания: учебное пособие для вузов по спец. «Промышленная электроника»./ Сост. В. И. Бар, - Тольятти: ТГУ, 2002. 95 с.
9. Маругин А.П.Элементы систем автоматики: конспект лекций. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2006. 224 с.
10.Попков О.З.Основы преобразовательной техники: учеб. пособие для вузов / О.З. Попков. 2-е изд., стереот. — М. : Издательский дом МЭИ, 2007. — 200 е.: ил.
11. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника.- Москва:
Техносфера, 2005. 236 с.
12. Маругин А.П., Меженный Е.В. Физические основы электроники. Часть 2: методические указания и расчетные задания. – Екатеринбург: Изд- во УГГУ, 2009. 44с.
.
Учебное издание
Анатолий Петрович Маругин
СИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Конспект лекций
Редактор изд-ва Ж. И. Пионтик
Компьютерная верстка Э. М. Бадрутдинова
Подписано к печати
Бумага писчая. Формат бумаги 60х84 1/16.
Гарнитура Times New Roman. Печать на ризографе.
Печ.л. 15,3. Уч - изд.л. 12,25. Тираж 150 . Заказ
Издательство УГГУ