Cơ bản về điện tử công suất. Nguyên tắc cơ bản của điện tử công suất - Rozanov Yu.K. Thiết bị điện tử công suất, phát triển, ứng dụng, mục đích
Cơ bản về điện tử công suất
Cuốn sách sẽ cho phép một người mới làm quen với đài phát thanh nghiệp dư từng bước một, với bàn ủi hàn trên tay, vượt qua chông gai để đến các vì sao - từ hiểu biết cơ bản về điện tử công suất đến đỉnh cao của kỹ năng chuyên nghiệp.Thông tin được trình bày trong cuốn sách được chia thành ba loại cấp độ đào tạo dành cho các chuyên gia trong lĩnh vực điện tử công suất. Sau khi nắm vững giai đoạn chuẩn bị tiếp theo và trả lời các câu hỏi thi độc đáo, học sinh được “chuyển” sang cấp độ tiếp theo kiến thức.
Cuốn sách cung cấp đủ thông tin thực tế, lý thuyết và cơ bản để giúp người đọc, khi lướt qua các trang sách, có thể độc lập tính toán, lắp ráp và cấu hình thiết bị mà mình thích. thiết kế điện tử. Để nâng cao kỹ năng chuyên môn của người đọc, cuốn sách chứa nhiều bài kiểm tra thực tế lời khuyên hữu ích, cũng như các mạch thực các thiết bị điện tử.
Ấn phẩm này có thể hữu ích cho độc giả ở các lứa tuổi và trình độ đào tạo khác nhau, những người quan tâm đến việc chế tạo, thiết kế, cải tiến và sửa chữa các bộ phận và bộ phận của điện tử công suất.
Giới thiệu
Chương I. Nắm vững kiến thức cơ bản về điện tử công suất
1.1. Định nghĩa và định luật kỹ thuật điện
1.2. Các phần tử cơ bản của điện tử công suất
1.3. Kết nối song song và kết nối khác
yếu tố điện tử vô tuyến
Nối tiếp song song các điện trở
Nối tiếp song song của tụ điện
Kết nối song song nối tiếp của cuộn cảm
Kết nối song song nối tiếp của điốt bán dẫn
Transistor tổng hợp
Đề án Darlington và Sziklai-Norton
Kết nối song song của bóng bán dẫn
Kết nối nối tiếp của bóng bán dẫn
1.4. Quá độ trong mạch RLC
Quá độ trong mạch CR và RC
Các quá trình nhất thời trong mạch LR và RL
Quá độ trong mạch CL và LC
1.5. Bộ nguồn biến áp tuyến tính
Sơ đồ khối điển hình của nguồn điện thứ cấp cổ điển
Máy biến áp
1.6. Bộ chỉnh lưu
1.7. Bộ lọc làm mịn điện
Bộ lọc C một phần tử đơn
Bộ lọc L liên kết đơn phần tử
Bộ lọc LC hình chữ L liên kết đơn hai thành phần
Bộ lọc RC hình chữ L hai phần tử
Bộ lọc làm mịn diode hình chữ U ba phần tử
Bộ lọc bù
Bộ lọc khử răng cưa đa liên kết
Bộ lọc hoạt động
Bộ lọc khử răng cưa bóng bán dẫn
Bộ lọc với bóng bán dẫn nối tiếp
Bộ lọc có kết nối song song của bóng bán dẫn
Đặc tính so sánh của bộ lọc nguồn điện
1.8. Thiết bị chống sét
Ổn áp song song
để tăng sức tải
Bộ điều chỉnh điện áp loạt
Bộ điều chỉnh bù hàng loạt
sử dụng bộ khuếch đại hoạt động
Ổn áp trên mạch tích hợp
1.9. Bộ chuyển đổi điện áp
Bộ chuyển đổi điện áp tụ điện
Bộ chuyển đổi điện áp tự kích thích
Bộ chuyển đổi điện áp có kích thích bên ngoài
Bộ chuyển đổi điện áp
1.10. Câu hỏi và nhiệm vụ tự kiểm tra kiến thức
Chương II. Thiết kế điện tử công suất thực tế
2.1. Bộ chỉnh lưu
Bộ chỉnh lưu kênh đôi một pha và điều chỉnh theo bước
Sơ đồ chỉnh lưu ba pha (polyphase)
Bộ chỉnh lưu nhiều pha nửa sóng
2.2. Nhân điện áp
2.3. Bộ lọc làm mịn điện
2.4. Chất ổn định dòng điện một chiều
Máy phát điện ổn định
Gương hiện tại
Máy phát điện ổn định dựa trên bóng bán dẫn hiệu ứng trường
Máy phát điện ổn định dựa trên bóng bán dẫn hiệu ứng trường và lưỡng cực
Máy phát điện ổn định sử dụng bộ khuếch đại thuật toán
GTS sử dụng vi mạch chuyên dụng
2.5. Thiết bị chống sét
Tham chiếu điện áp
Ổn áp loại song song
trên chip chuyên dụng
Chuyển đổi bộ điều chỉnh điện áp ổn định
Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch bước xuống
Cung cấp điện ổn định cho phòng thí nghiệm
Bộ ổn định điện áp chuyển mạch
2.6. Bộ chuyển đổi điện áp
Bộ chuyển đổi DC/DC tăng cường
Bộ chuyển đổi điện áp ổn định
Bộ chuyển đổi điện áp 1,5/9 V để cấp nguồn cho đồng hồ vạn năng
Bộ chuyển đổi điện áp đơn giản 12/220 V 50 Hz
Bộ chuyển đổi điện áp 12V/230V 50 Hz
Mạch điển hình của bộ chuyển đổi DC/DC có cách ly điện trên TOPSwitch
Bộ chuyển đổi điện áp 5/5 V có cách ly điện
2.7. Bộ chuyển đổi điện áp để cấp nguồn cho đèn phóng điện và đèn LED
nguồn sáng
Cung cấp điện áp thấp cho LDS với độ sáng có thể điều chỉnh
Bộ chuyển đổi điện áp để cấp nguồn cho đèn huỳnh quang
Bộ chuyển đổi nguồn LDS sang TVS-110LA
Bộ chuyển đổi năng lượng đèn tiết kiệm năng lượng
Trình điều khiển cho quyền lực nguồn LED Sveta
để cấp nguồn cho nguồn sáng LED từ điện
Pin AA hoặc pin sạc
Bộ chuyển đổi điện áp trên vi mạch
để cấp nguồn cho nguồn sáng LED từ nguồn điện xoay chiều
2.8. Bộ điều chỉnh độ sáng
Bộ điều chỉnh độ sáng để kiểm soát cường độ của đèn sợi đốt
Bộ điều chỉnh độ sáng để kiểm soát cường độ bức xạ
nguồn ánh sáng LED
2.9. Pin và thiết bị sạc
Đặc điểm pin so sánh
Bộ sạc đa năng
để sạc pin NiCd/NiMH
Bộ điều khiển sạc Li-Pol ắc quy trên một con chip
Sạc cho pin Li-Pol
Thiết bị sạc pin LiFePO4 và Li-Ion
Bộ sạc năng lượng mặt trời tự động
Bộ sạc không dây
2.10. Bộ điều chỉnh và ổn định tốc độ trục động cơ điện
Đặc điểm của động cơ điện
Động cơ DC
Bộ điều khiển tốc độ động cơ DC
trên mạch tích hợp
Bộ điều khiển tốc độ làm mát tự động cho máy tính
Công tắc quạt phụ thuộc nhiệt độ
Bộ ổn định tốc độ trục động cơ điện
Điều chỉnh và ổn định tốc độ quay của động cơ DC
Bộ điều khiển tốc độ cho động cơ DC
Bộ điều khiển tốc độ PLC cho động cơ DC
Bộ điều chỉnh tốc độ động cơ điện có đảo chiều
Động cơ AC
Kết nối ba pha động cơ điện không đồng bộ
vào mạng một pha
Điện áp ba pha từ động cơ điện
Bộ chuyển đổi điện áp một pha sang ba pha
Bộ tạo điện áp ba pha dựa trên
chất tương tự điện tử của máy biến áp Scott
Máy phát điện áp ba pha phạm vi rộng
Bộ biến tần để cấp nguồn không đồng bộ ba pha
xe máy điện
Cách sử dụng điều chế độ rộng xung
để điều chỉnh tốc độ động cơ điện
Bộ điều khiển tốc độ động cơ bước
Thiết bị bảo vệ quá tải động cơ
2.11. Bộ hiệu chỉnh hệ số công suất
Tam giác công suất
Phương pháp hiệu chỉnh hệ số công suất
Hiệu chỉnh hệ số công suất thụ động
Hiệu chỉnh hệ số công suất hoạt động
2.12. Bộ ổn định điện áp nguồn
Đặc điểm chính của chất ổn định
Chất ổn định cộng hưởng sắt
Ổn định cơ điện
Bộ ổn định điện tử
Bộ ổn định biến tần
Nguồn điện dự phòng hoặc liên tục
2.13. Sửa chữa, hiệu chỉnh linh kiện điện tử công suất
2.14. Câu hỏi và nhiệm vụ tự kiểm tra kiến thức
để chuyển sang bước tiếp theo
Chương III. Chuyên nghiệp giải pháp kỹ thuật các vấn đề về điện tử công suất
3.1. Cơ sở phương pháp luận sáng tạo kỹ thuật trong việc giải quyết
vấn đề thực tếđài điện tử
3.2. Các phương pháp giải quyết vấn đề sáng tạo
Giải quyết các vấn đề sáng tạo ở mức độ phức tạp đầu tiên
Phương pháp ống kính thời gian hoặc zoom
Giải quyết các vấn đề sáng tạo ở mức độ phức tạp thứ hai
Động não (động não, động não)
Giải quyết các vấn đề sáng tạo ở mức độ phức tạp thứ ba
Phân tích chi phí chức năng
Các vấn đề về điện tử công suất
để phát triển trí tưởng tượng sáng tạo
3.3. Bằng sáng chế và ý tưởng mới trong lĩnh vực điện tử công suất
Bằng sáng chế mới trong lĩnh vực điện tử công suất
Bù ổn áp DC
Ổn áp DC
dụng cụ đổi tiền điện xoay chiều vĩnh viễn
Bộ chuyển đổi điện áp đơn cực sang lưỡng cực
Bộ chuyển đổi điện áp đơn cực sang lưỡng cực Micropower
Các phần tử chống rào cản - baristor và ứng dụng của chúng
Nhiệt cảm ứng
Máy biến dòng điện để sưởi ấm chất làm mát
3.4. Điện tử công suất có hiện tượng bất thường
Những thí nghiệm nghịch lý và cách giải thích của chúng
Kỹ thuật chụp ảnh Kirlian
Lắp đặt để nghiên cứu quá trình thải khí
Mạch điện của thiết bị chụp ảnh Kirlian
Trình tạo ảnh Kirlian
Thiết bị trị liệu siêu âm
Máy hút bụi phóng xạ điện tử - máy hút bụi điện tử
Động cơ ion
ionolet
Ionophone hoặc vòng cung ca hát
Quả cầu plasma
Máy gia tốc tuyến tính đơn giản - súng Gauss
súng điện từ
3.5. Đặc điểm của việc sử dụng các phần tử thụ động trong điện tử công suất
Hàng giá trị điện trở và tụ điện
Điện trở cho thiết bị điện tử công suất
Tụ điện cho điện tử công suất
Đặc tính tần số của tụ điện nhiều loại khác nhau
Tụ điện điện phân nhôm
Tụ điện Tantalum
Cuộn cảm cho điện tử công suất
Các thông số cơ bản của cuộn cảm
Đặc tính tần số của cuộn cảm
3.6. Tính năng sử dụng Thiết bị bán dẫn trong điện tử công suất
Tính chất của tiếp giáp p-p
Transistor lưỡng cực
Các bóng bán dẫn MOSFET và IGBT
3.7.Snubbers
3.8. Làm mát các bộ phận điện tử công suất
Đặc điểm so sánh của hệ thống làm mát
Làm mát không khí
Làm mát bằng chất lỏng
Bộ làm mát nhiệt sử dụng hiệu ứng Peltier
Mô-đun làm mát hoạt động áp điện
3.9. Câu hỏi và nhiệm vụ tự kiểm tra kiến thức
Phụ lục 1. Phương pháp quấn máy biến áp hình xuyến
Phụ lục 2. Các biện pháp an toàn trong quá trình sản xuất và vận hành thử
và vận hành các thiết bị điện tử công suất
Danh sách tài liệu và tài nguyên Internet
Trang: 336
Ngôn ngữ Nga
Định dạng: PDF
Chất lượng: tuyệt vời
Kích thước: 21mb
Tải xuống: Shustov M.A. Cơ bản về điện tử công suất
Tên: Cơ bản về điện tử công suất.
Các nguyên tắc chuyển đổi năng lượng điện được trình bày: chỉnh lưu, đảo ngược, chuyển đổi tần số, v.v. Các mạch cơ bản của thiết bị chuyển đổi, phương pháp điều khiển chúng và điều chỉnh các thông số chính được mô tả, các khu vực được hiển thị sử dụng hợp lý các loại bộ chuyển đổi khác nhau.
Dành cho các kỹ sư và kỹ thuật viên phát triển và vận hành hệ thống điện có chứa các thiết bị chuyển đổi cũng như những người liên quan đến việc thử nghiệm và bảo trì thiết bị chuyển đổi.
TRONG công nghệ điện tử phân biệt điện tử công suất và điện tử thông tin. Điện tử công suất ban đầu nổi lên như một lĩnh vực công nghệ chủ yếu liên quan đến việc chuyển đổi nhiều loại khác nhauđiện theo mức sử dụng các thiết bị điện tử. Những tiến bộ tiếp theo trong công nghệ bán dẫn đã giúp mở rộng đáng kể chức năng, cấp nguồn cho các thiết bị điện tử và theo đó là các lĩnh vực ứng dụng của chúng.
Các thiết bị điện tử công suất hiện đại cho phép bạn điều khiển dòng điện không chỉ nhằm mục đích chuyển đổi nó từ loại này sang loại khác mà còn để phân phối và tổ chức bảo vệ tốc độ cao mạch điện, đền bù công suất phản kháng v.v... Những chức năng này gắn liền với nhiệm vụ truyền thống của ngành điện lực nên đã xác định tên gọi khác cho điện tử công suất - năng lượng
thiết bị điện tử.
Điện tử thông tin chủ yếu được sử dụng để quản lý các quy trình thông tin. Đặc biệt, các thiết bị điện tử thông tin là nền tảng của hệ thống điều khiển và điều tiết các đồ vật khác nhau, bao gồm cả các thiết bị điện tử công suất.
Chương đầu tiên. Các phần tử cơ bản của điện tử công suất
1.1. Chất bán dẫn điện
1.1.1. Điốt điện
1.1.2. Transistor điện
1.1.3. Thyristor
1.1.4. Ứng dụng của thiết bị bán dẫn công suất
1.2. Máy biến áp và lò phản ứng
1.3. tụ điện
Chương hai. Bộ chỉnh lưu
2.1. Thông tin chung
2.2. Mạch chỉnh lưu cơ bản
2.2.1. Mạch toàn sóng một pha có điểm giữa
2.2.2. Mạch cầu một pha
2.2.3. Mạch ba pha với điểm giữa
2.2.4. Mạch cầu ba pha
2.2.5. Mạch nhiều cầu
2.2.6. Thành phần hài của điện áp chỉnh lưu và dòng điện sơ cấp trong mạch chỉnh lưu
2.3. Chuyển mạch và chế độ hoạt động của bộ chỉnh lưu
2.3.1. Chuyển đổi dòng điện trong mạch chỉnh lưu
2.3.2. Đặc điểm bên ngoài bộ chỉnh lưu
2.4. Đặc tính năng lượng của bộ chỉnh lưu và cách cải thiện chúng
2.4.1. Hệ số công suất và hiệu suất của bộ chỉnh lưu
2.4.2. Cải thiện hệ số công suất của bộ chỉnh lưu có điều khiển
2.5. Các tính năng hoạt động của bộ chỉnh lưu cho tải điện dung và EMF ngược
2.6. Bộ lọc khử răng cưa
2.7. Hoạt động của bộ chỉnh lưu từ nguồn điện tương đương
Chương ba. Biến tần và bộ biến tần
3.1. Biến tần chạy bằng lưới
3.1.1. Biến tần điểm giữa một pha
3.1.2. Biến tần cầu ba pha
3.1.3. Cân bằng công suất trong bộ biến tần điều khiển bằng lưới
3.1.4. Đặc điểm chính và phương thức hoạt động của bộ biến tần nối lưới
3.2. Biến tần tự động
3.2.1. Biến tần hiện tại
3.2.2. Biến tần
3.2.3. Biến tần dựa trên thyristor
3.2.4. Biến tần cộng hưởng
3.3. Bộ chuyển đổi tần số
3.3.1. Bộ biến tần có liên kết DC trung gian
3.3.2. Bộ chuyển đổi tần số ghép nối trực tiếp
3.4. Điều chỉnh điện áp đầu ra của bộ biến tần tự động
3.4.1. Nguyên tắc chung của quy định
3.4.2. Thiết bị điều khiển cho bộ biến tần hiện tại
3.4.3. Điều chỉnh điện áp đầu ra thông qua điều chế độ rộng xung (PWM)
3.4.4. Phép cộng hình học của ứng suất
3.5. Phương pháp cải thiện dạng sóng điện áp đầu ra của bộ biến tần và bộ biến tần
3.5.1. Ảnh hưởng của điện áp không hình sin đến người tiêu dùng điện
3.5.2. Bộ lọc đầu ra biến tần
3.5.3. Giảm sóng hài cao hơn ở điện áp đầu ra mà không cần sử dụng bộ lọc
Chương bốn. Bộ điều chỉnh-ổn định và công tắc tơ tĩnh
4.1. Bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều
4.2. Bộ điều chỉnh-ổn áp DC
4.2.1. Bộ ổn định tham số
4.2.2. Chất ổn định liên tục
4.2.3. Bộ điều chỉnh chuyển mạch
4.2.4. Phát triển cấu trúc bộ điều chỉnh chuyển mạch
4.2.5. Bộ điều chỉnh DC bằng tụ điện-thyristor với khả năng truyền năng lượng định lượng tới tải
4.2.6. Bộ điều chỉnh chuyển đổi kết hợp
4.3. Công tắc tơ tĩnh
4.3.1. Công tắc tơ AC Thyristor
4.3.2. Công tắc tơ DC Thyristor
Chương Năm. Hệ thống điều khiển chuyển đổi
5.1. Thông tin chung
5.2. Sơ đồ kết cấu hệ thống điều khiển cho các thiết bị chuyển đổi
5.2.1. Hệ thống điều khiển cho bộ chỉnh lưu và bộ biến tần phụ thuộc
5.2.2. Hệ thống điều khiển bộ chuyển đổi tần số ghép nối trực tiếp
5.2.3. Hệ thống điều khiển biến tần tự động
5.2.4. Hệ thống điều khiển cho bộ điều chỉnh-ổn định
5.3. Hệ thống vi xử lý trong công nghệ chuyển đổi
5.3.1. Cấu trúc vi xử lý tổng quát điển hình
5.3.2. Ví dụ về việc sử dụng hệ thống vi xử lý sự quản lý
Chương sáu. Ứng dụng của thiết bị điện tử công suất
6.1. Các lĩnh vực ứng dụng hợp lý
6.2. Yêu cầu kỹ thuật chung
6.3. Bảo vệ trong chế độ khẩn cấp
6.4. Giám sát vận hành và chẩn đoán tình trạng kỹ thuật
6.5. Đảm bảo hoạt động song song của bộ chuyển đổi
6.6. Nhiễu điện từ
Thư mục
Tải xuống miễn phí sách điện tửở dạng thuận tiện, hãy xem và đọc:
Tải sách Nguyên tắc cơ bản của Điện tử công suất - Rozanov Yu.K. - fileskachat.com, tải xuống nhanh chóng và miễn phí.
Tải về djvu
Bạn có thể mua cuốn sách này dưới đây giá tốt nhất với mức giảm giá khi giao hàng trên khắp nước Nga.
Năng lượng điện– khoa học về sự tương tác của các electron và các hạt tích điện khác, lượng tử bức xạ với điện trường trong chân không, trong các môi trường khác nhau và tại các giao diện của chúng - (điện tử vật lý): cũng như các phương pháp tạo ra các thiết bị điện tử và thiết bị trong đó sự tương tác này được sử dụng để xử lý, lưu trữ thông tin và chuyển đổi năng lượng - (điện tử kỹ thuật).
Năng lượng điện là một trong những lĩnh vực của điện tử và được sử dụng trực tiếp trong việc chuyển đổi loại, cấp điện áp, số pha, thứ tự luân phiên, biến đổi DC. cũng như khi chuyển đổi năng lượng của nguồn điện thành năng lượng của tác động điều khiển cung cấp cho đối tượng được quản lý(OU)-tải.
Điện tử được chia thành:
Điện tử điều khiển và điều khiển (điện tử thông tin, công suất đầu ra thấp);
Xử lý điện tử (điện tử công suất, nguồn điện không giới hạn);
Điện tử truyền thông (radio, tivi, tần số cao);
Hiện nay, các thiết bị bán dẫn công suất hiện đại và các thành phần thụ động khác đã được tạo ra để có thể triển khai SPP ở công suất tương đối cao.
Sự hiện diện của công nghệ vi xử lý giúp có thể đạt được một số đặc tính cần thiết nhất định của hệ thống điều khiển.
Các hướng chính:
Cải thiện các thông số và đặc tính của thiết bị bán dẫn;
Phát triển các loại thiết bị bán dẫn mới;
Tạo ra các thiết bị thông minh;
Việc sử dụng bộ vi điều khiển của công nghệ máy tính trong hệ thống điều khiển và điều khiển;
Tạo các mô-đun từ các thiết bị bán dẫn hoặc mạch hoàn chỉnh.
2. Các nhiệm vụ chính và vấn đề phát sinh trong thiết kế thiết bị điện tử công suất (SED).
Hệ thống điều khiển công suất được hiểu là một nhóm lớn các thiết bị được thiết kế để đạt được tác động điều khiển điện của công suất cần thiết (hệ thống điều khiển công suất điều hành), cũng như để chuyển đổi, điều chỉnh hoặc ổn định các thông số năng lượng điện (chuyển đổi hệ thống điều khiển công suất).
Nhiệm vụ chính khi thiết kế SPP là tăng độ tin cậy, hiệu suất và hệ số công suất, những yếu tố cuối cùng quyết định kích thước, trọng lượng, hiệu quả kinh tế, v.v. của nó.
3. Sơ đồ khối tổng quát và các bộ phận chính của nhà máy điện.
Hình vẽ là sơ đồ khối của nhà máy điện, phần chính là khối nguồn (SB), mạch điện.
Tín hiệu đầu ra SB - SU (Uout) được cấp tới đối tượng điều khiển - tải (U УО, Zн). Các bộ phận không thể thiếu của hệ thống điều khiển là khối hoặc mạch điều khiển (CU), khối hoặc mạch điều khiển, bảo vệ và điều chỉnh (BCiZ). Bộ nguồn bao gồm các phần tử công suất tác dụng (SAE) và thụ động (SPE) được kết nối theo một mạch cụ thể và được sử dụng để chuyển đổi và điều khiển năng lượng đến từ nguồn điện (PS). Các thiết bị bán dẫn công suất (PSD) hiện được sử dụng làm StrAU: bóng bán dẫn điện (lưỡng cực, hiệu ứng trường, kết hợp), thyristor, triac, optothyristor và PSD thông minh, mô-đun, v.v. chức năng chuyển đổi tín hiệu đầu vào x, cũng như tín hiệu α, β nhận xét(OS) từ khối BKiZ đến các tín hiệu điều khiển của CAE đều do BU thực hiện. TRONG trường hợp chung BKiZ nhận tín hiệu γ và δ từ các cảm biến (DTS, DTO) để theo dõi chế độ hoạt động của SB, CU và tạo ra tín hiệu không khí cần thiết về bộ điều khiển.
12.10.2017
Bạn có biết những kiến thức cơ bản về điện tử công suất không?
Chúng ta có thể theo dõi tiến bộ vượt bậc trong vấn đề này nhờ sự phát triển của thyristor thương mại hoặc bộ chỉnh lưu silicon (SCR) của General Electric Co. Khái niệm điện tử công suất
Năng lượng điện- một trong những chủ đề hiện đại trong kỹ thuật điện, trong đó Gần đâyđã đạt được thành công lớn và có ảnh hưởng tới đời sống nhân dân ở hầu hết các lĩnh vực. Chúng ta sử dụng quá nhiều quyền lực cho bản thân ứng dụng điện tử trong của chúng tôi Cuộc sống hàng ngày mà thậm chí không nhận ra nó. Bây giờ câu hỏi được đặt ra: “Điện tử công suất là gì?”
Chúng ta có thể định nghĩa điện tử công suất là một môn học kết hợp giữa công suất, điện tử tương tự, thiết bị bán dẫn và hệ thống điều khiển. Chúng tôi căn cứ vào các nguyên tắc cơ bản của từng thực thể và áp dụng nó ở dạng kết hợp để tạo ra dạng năng lượng điện được điều chỉnh. Bản thân năng lượng điện không thể sử dụng được cho đến khi nó được chuyển đổi thành dạng năng lượng hữu hình như chuyển động, ánh sáng, âm thanh, nhiệt, v.v. Để điều chỉnh các dạng năng lượng này, cách hiệu quả là sự điều hòa năng lượng điện và các hình thức này là nội dung của môn học điện tử công suất.
Chúng ta có thể theo dõi tiến bộ vượt bậc trong vấn đề này nhờ sự phát triển của thyristor thương mại hoặc bộ chỉnh lưu silicon (SCR) của General Electric Co. vào năm 1958. Trước đó, kiểm soát năng lượng điệnđược thực hiện chủ yếu bằng cách sử dụng thyratron và bộ chỉnh lưu hồ quang thủy ngân, hoạt động theo nguyên tắc hiện tượng vật lý trong chất khí và hơi. Sau SCR, nhiều thiết bị điện tử công suất cao đã xuất hiện, như GTO, IGBT, SIT, MCT, TRIAC, DIAC, IEGT, IGCT, v.v. Các thiết bị này được đánh giá ở mức vài trăm vôn và ampe, trái ngược với các thiết bị cấp tín hiệu hoạt động ở mức vài vôn và ampe.
Để đạt được mục đích của điện tử công suất, các thiết bị này hoạt động không khác gì một công tắc. Tất cả các thiết bị điện tử công suất hoạt động như một công tắc và có hai chế độ là BẬT và TẮT. Ví dụ, BJT (Transitor lưỡng cực) có ba vùng hoạt động ở đặc tính đầu ra bị vô hiệu hóa, hoạt động và bão hòa. Trong thiết bị điện tử tương tự, trong đó BJT phải hoạt động như một bộ khuếch đại, mạch được thiết kế để phân cực nó vào vùng hoạt động tích cực. Tuy nhiên, trong điện tử công suất, BJT sẽ hoạt động ở vùng cắt khi tắt và ở vùng bão hòa khi bật. Bây giờ, khi các thiết bị hoạt động như một công tắc, chúng phải tuân theo đặc tính cơ bản của công tắc, tức là khi công tắc được bật, điện áp rơi trên nó bằng 0 và truyền qua nó đầy đủ hiện tại và khi nó ở trạng thái TẮT, nó có tổng điện áp rơi trên nó và dòng điện chạy qua nó bằng 0.
Bây giờ, vì ở cả hai chế độ, giá trị của V hoặc I đều bằng 0 nên công suất của công tắc cũng luôn bằng 0. Đặc điểm này có thể dễ dàng được hình dung trong một công tắc cơ học và điều tương tự cũng phải được quan sát thấy trong một công tắc điện tử công suất. Tuy nhiên, hầu như luôn có dòng điện rò rỉ qua các thiết bị khi nó ở trạng thái TẮT, tức là. Ileakage ≠ 0 và luôn có hiện tượng sụt áp ở trạng thái ON, tức là Von ≠ 0. Tuy nhiên, độ lớn của Von hoặc Ileakage rất nhỏ nên dòng điện qua thiết bị cũng rất nhỏ, cỡ vài milivolt . Năng lượng này bị tiêu tán trong thiết bị và do đó việc thoát nhiệt thích hợp khỏi thiết bị là khía cạnh quan trọng. Ngoài các tổn thất trạng thái và trạng thái TẮT này, còn có các tổn thất chuyển mạch trong các thiết bị điện tử công suất. Điều này xảy ra chủ yếu khi công tắc chuyển từ chế độ này sang chế độ khác và V và I thông qua thiết bị thay đổi. Trong điện tử công suất, cả hai tổn thất đều thông số quan trọng bất kỳ thiết bị nào và cần thiết để xác định giá trị dòng điện và điện áp danh định của nó.
Chỉ có các thiết bị điện tử công suất là không hữu ích trong ứng dụng thực tế và do đó yêu cầu thiết kế mạch cùng với các thành phần hỗ trợ khác. Các bộ phận hỗ trợ này tương tự như bộ phận ra quyết định điều khiển các công tắc điện tử công suất để đạt được kết quả mong muốn. Điều này bao gồm mạch kích hoạt và mạch phản hồi. Sơ đồ khối bên dưới thể hiện một hệ thống điện tử công suất đơn giản.
Bộ điều khiển nhận tín hiệu đầu ra từ các cảm biến và so sánh chúng với các tham chiếu và đầu vào tương ứng tín hiệu đầu vào vào kế hoạch bắn. Mạch kích hoạt về cơ bản là một mạch tạo xung cung cấp đầu ra xungđể điều khiển các công tắc điện tử công suất trong bộ mạch chính. Kết quả cuối cùng là tải nhận được yêu cầu năng lượng điện và do đó mang lại kết quả mong muốn. Một ví dụ điển hình Hệ thống trên sẽ kiểm soát tốc độ của động cơ.
Chủ yếu có năm loại sức mạnh mạch điện, mỗi hàm có hàm mục tiêu khác nhau:
- Bộ chỉnh lưu - Chuyển đổi dòng điện xoay chiều cố định thành AC DC
- Máy cắt điện - chuyển đổi dòng điện một chiều thành DC xoay chiều
- Biến tần - chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều với biên độ và tần số thay đổi
- Bộ điều khiển điện áp xoay chiều - Chuyển đổi dòng điện xoay chiều cố định thành dòng điện xoay chiều ở cùng tần số đầu vào
- Cycloconverters - chuyển đổi dòng điện xoay chiều cố định thành dòng điện xoay chiều có tần số thay đổi
Có một quan niệm sai lầm phổ biến về thuật ngữ chuyển đổi. Bộ chuyển đổi về cơ bản là bất kỳ mạch nào chuyển đổi điện từ dạng này sang dạng khác. Do đó, tất cả năm loại được liệt kê đều là loại bộ chuyển đổi.
Thêm về chủ đề này:
Bạn có biết kết nối ổ cắm là gì không? Kết nối ổ cắm Mọi người thường cảm thấy lo lắng khi nói đến...
Đấu dây tời Những điều cơ bản về nối dây tời rất đơn giản và công việc quan trọng nhất của việc nối dây ngoài việc cung cấp...
Bạn có biết máy biến áp điện là gì không? Máy biến ápĐôi khi được gọi đơn giản là máy biến áp, nguồn điện...
Tuyển tập sách dành cho những người yêu thích DIY ngày càng tăng và hơn thế nữa. Yu.K. Rozanov - Moscow - Energoatomizdat, 1992
Tệp được trình bày ở định dạng DJVU
Nội dung:
- Lời nói đầu
- Giới thiệu
- Chương đầu tiên. Các phần tử cơ bản của điện tử công suất
- 1.1. Chất bán dẫn điện
- 1.1.1. Điốt điện
- 1.1.2. Transistor điện
- 1.1.3. Thyristor
- 1.1.4. Ứng dụng của thiết bị bán dẫn công suất
- 1.2. Máy biến áp và lò phản ứng
- 1.3. tụ điện
- 1.1. Chất bán dẫn điện
- Chương hai. Bộ chỉnh lưu
- 2.1. Thông tin chung
- 2.2. Mạch chỉnh lưu cơ bản
- 2.2.1. Mạch toàn sóng một pha có điểm giữa
- 2.2.2. Mạch cầu một pha
- 2.2.3. Mạch ba pha có điểm giữa
- 2.2.4. Mạch cầu ba pha
- 2.2.5. Mạch nhiều cầu
- 2.2.6. Thành phần hài của điện áp chỉnh lưu và dòng điện sơ cấp trong mạch chỉnh lưu
- 2.3. Chuyển mạch và chế độ hoạt động của bộ chỉnh lưu
- 2.3.1. Chuyển đổi dòng điện trong mạch chỉnh lưu
- 2.3.2. Đặc tính bên ngoài của bộ chỉnh lưu
- 2.4. Đặc tính năng lượng của bộ chỉnh lưu và cách cải thiện chúng
- 2.4.1. Hệ số công suất và hiệu suất của bộ chỉnh lưu
- 2.4.2. Cải thiện hệ số công suất của bộ chỉnh lưu có điều khiển
- 2.5. Các tính năng hoạt động của bộ chỉnh lưu cho tải điện dung và EMF ngược
- 2.6. Bộ lọc khử răng cưa
- 2.7. Hoạt động của bộ chỉnh lưu từ nguồn điện tương đương
- Chương ba. Biến tần và bộ biến tần
- 3.1. Biến tần chạy bằng lưới
- 3.1.1. Biến tần điểm giữa một pha
- 3.1.2. Biến tần cầu ba pha
- 3.1.3. Cân bằng công suất trong bộ biến tần điều khiển bằng lưới
- 3.1.4. Đặc điểm chính và phương thức hoạt động của bộ biến tần nối lưới
- 3.2. Biến tần tự động
- 3.2.1. Biến tần hiện tại
- 3.2.2. Biến tần
- 3.2.3. Biến tần dựa trên thyristor
- 3.2.4. Biến tần cộng hưởng
- 3.3. Bộ chuyển đổi tần số
- 3.3.1. Bộ biến tần có liên kết DC trung gian
- 3.3.2. Bộ chuyển đổi tần số ghép nối trực tiếp
- 3.4. Điều chỉnh điện áp đầu ra của bộ biến tần tự động
- 3.4.1. Nguyên tắc chung của quy định
- 3.4.2. Thiết bị điều khiển cho bộ biến tần hiện tại
- 3.4.3. Điều chỉnh điện áp đầu ra thông qua điều chế tần số vô tuyến (PWM)
- 3.4.4. Phép cộng hình học của ứng suất
- 3.5. Phương pháp cải thiện dạng sóng điện áp đầu ra của bộ biến tần và bộ biến tần
- 3.5.1. Ảnh hưởng của điện áp không hình sin đến người tiêu dùng điện
- 3.5.2. Bộ lọc đầu ra biến tần
- 3.5.3. Giảm sóng hài cao hơn ở điện áp đầu ra mà không cần sử dụng bộ lọc
- 3.1. Biến tần chạy bằng lưới
- Chương bốn. Bộ điều chỉnh-ổn định và công tắc tơ tĩnh
- 4.1. Bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều
- 4.2. Bộ điều chỉnh-ổn áp DC
- 4.2.1. Bộ ổn định tham số
- 4.2.2. Chất ổn định liên tục
- 4.2.3. Bộ điều chỉnh chuyển mạch
- 4.2.4. Phát triển cấu trúc bộ điều chỉnh chuyển mạch
- 4.2.5. Bộ điều chỉnh DC bằng tụ điện-thyristor với khả năng truyền năng lượng định lượng tới tải
- 4.2.6. Bộ điều chỉnh chuyển đổi kết hợp
- 4.3. Công tắc tơ tĩnh
- 4.3.1. Công tắc tơ AC Thyristor
- 4.3.2. Công tắc tơ DC Thyristor
- Chương Năm. Hệ thống điều khiển chuyển đổi
- 5.1. Thông tin chung
- 5.2. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thiết bị chuyển đổi
- 5.2.1. Hệ thống điều khiển cho bộ chỉnh lưu và bộ biến tần phụ thuộc
- 5.2.2. Hệ thống điều khiển bộ chuyển đổi tần số ghép nối trực tiếp
- 5.2.3. Hệ thống điều khiển biến tần tự động
- 5.2.4. Hệ thống điều khiển cho bộ điều chỉnh-ổn định
- 5.3. Hệ thống vi xử lý trong công nghệ chuyển đổi
- 5.3.1. Cấu trúc vi xử lý tổng quát điển hình
- 5.3.2. Ví dụ về việc sử dụng hệ thống điều khiển vi xử lý
- Chương sáu. Ứng dụng của thiết bị điện tử công suất
- 6.1. Các lĩnh vực ứng dụng hợp lý
- 6.2. Yêu cầu kỹ thuật chung
- 6.3. Bảo vệ trong chế độ khẩn cấp
- 6.4. Giám sát vận hành và chẩn đoán tình trạng kỹ thuật
- 6.5. Đảm bảo hoạt động song song của bộ chuyển đổi
- 6.6. Nhiễu điện từ
- Thư mục
GIỚI THIỆU
Trong kỹ thuật điện tử, điện tử công suất và điện tử thông tin được phân biệt. Điện tử công suất ban đầu nổi lên như một lĩnh vực công nghệ chủ yếu liên quan đến việc chuyển đổi các loại năng lượng điện khác nhau thông qua việc sử dụng các thiết bị điện tử. Những tiến bộ tiếp theo trong lĩnh vực công nghệ bán dẫn đã giúp mở rộng đáng kể chức năng của các thiết bị điện tử công suất và theo đó là phạm vi ứng dụng của chúng.
Các thiết bị điện tử công suất hiện đại giúp điều khiển dòng điện không chỉ nhằm mục đích chuyển đổi nó từ loại này sang loại khác mà còn để phân phối, tổ chức bảo vệ tốc độ cao các mạch điện, bù công suất phản kháng, v.v. gắn liền với nhiệm vụ truyền thống của ngành điện lực, đã xác định tên gọi khác của điện tử công suất là điện tử năng lượng. Điện tử thông tin chủ yếu được sử dụng để quản lý các quy trình thông tin. Đặc biệt, các thiết bị điện tử thông tin là nền tảng của hệ thống điều khiển và điều chỉnh cho nhiều đối tượng khác nhau, bao gồm cả các thiết bị điện tử công suất.
Tuy nhiên, bất chấp sự mở rộng mạnh mẽ về chức năng của các thiết bị điện tử công suất và lĩnh vực ứng dụng của chúng, các vấn đề và nhiệm vụ khoa học kỹ thuật chính được giải quyết trong lĩnh vực điện tử công suất đều có liên quan. sự biến đổi năng lượng điện.
Điện được sử dụng ở các hình thức khác nhau: ở dạng dòng điện xoay chiều có tần số 50 Hz, ở dạng dòng điện một chiều (trên 20% tổng lượng điện năng được tạo ra), cũng như dòng điện xoay chiều có tần số hoặc dòng điện cao hơn hình thức đặc biệt(ví dụ: xung, v.v.). Sự khác biệt này chủ yếu là do tính đa dạng và đặc thù của người tiêu dùng, và trong một số trường hợp (ví dụ, trong hệ thống cung cấp điện tự trị) và các nguồn điện sơ cấp.
Sự đa dạng về các loại điện năng tiêu thụ và tạo ra đòi hỏi phải chuyển đổi nó. Các loại chuyển đổi điện chính là:
- 1) chỉnh lưu (chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều);
- 2) đảo ngược (chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều);
- 3) chuyển đổi tần số (chuyển đổi dòng điện xoay chiều có tần số này sang dòng điện xoay chiều có tần số khác).
Ngoài ra còn có một số loại chuyển đổi khác ít phổ biến hơn: dạng sóng hiện tại, số pha, v.v. Trong một số trường hợp, sự kết hợp của một số loại chuyển đổi được sử dụng. Ngoài ra, điện có thể được chuyển đổi để cải thiện chất lượng các thông số của nó, chẳng hạn như để ổn định điện áp hoặc tần số của dòng điện xoay chiều.
Việc chuyển đổi điện năng có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau. Đặc biệt, truyền thống của kỹ thuật điện là sự biến đổi thông qua các bộ phận máy điện bao gồm một động cơ và một máy phát điện được nối với nhau bằng một trục chung. Tuy nhiên, phương pháp chuyển đổi này có một số nhược điểm: tồn tại các bộ phận chuyển động, quán tính,… Do đó, song song với sự phát triển của chuyển đổi máy điện trong kỹ thuật điện, người ta chú ý nhiều đến việc phát triển các phương pháp chuyển đổi tĩnh điện thành điện năng. . Hầu hết những phát triển này đều dựa trên việc sử dụng các phần tử phi tuyến của công nghệ điện tử. Các yếu tố chính của điện tử công suất, đã trở thành nền tảng cho việc tạo ra bộ chuyển đổi tĩnh, thiết bị bán dẫn xuất hiện. Độ dẫn điện của hầu hết các thiết bị bán dẫn phụ thuộc đáng kể vào hướng dòng điện: về phía thuận thì độ dẫn điện của chúng cao, ở chiều ngược lại thì độ dẫn điện nhỏ (nghĩa là một thiết bị bán dẫn có hai trạng thái được xác định rõ ràng: mở và đóng). Các thiết bị bán dẫn có thể không được điều khiển hoặc được điều khiển. Ở phần sau, có thể kiểm soát thời điểm bắt đầu có độ dẫn điện cao (bật) bằng các xung điều khiển công suất thấp. Các công trình trong nước đầu tiên dành cho việc nghiên cứu các thiết bị bán dẫn và việc sử dụng chúng để chuyển đổi điện là tác phẩm của các học giả V. F. Mitkevich, N. D. Papeleksi và những người khác.
Vào những năm 30, chúng phổ biến ở Liên Xô và nước ngoài thiết bị xả khí(van thủy ngân, thyratron, gaston, v.v.). Đồng thời với sự phát triển của các thiết bị xả khí, lý thuyết chuyển đổi điện năng cũng được phát triển. Các loại mạch cơ bản đã được phát triển và nghiên cứu sâu rộng đã được thực hiện về các quá trình điện từ xảy ra trong quá trình chỉnh lưu và đảo chiều dòng điện xoay chiều. Đồng thời, các công trình đầu tiên về phân tích mạch của bộ biến tần tự trị đã xuất hiện. Trong sự phát triển lý thuyết về bộ chuyển đổi ion, công trình của các nhà khoa học Liên Xô I. L. Kaganov, M. A. Chernyshev, D. A. Zavalishin, cũng như các nhà khoa học nước ngoài: K. Müller-Lübeck, M. Demontvigne, V. Schiling và người khác.
Một giai đoạn mới trong quá trình phát triển công nghệ chuyển đổi bắt đầu vào cuối những năm 50, khi các thiết bị bán dẫn mạnh mẽ xuất hiện - điốt và thyristor. Những thiết bị này, được phát triển trên cơ sở silicon, có thiết kế riêng Thông số kỹ thuật vượt trội hơn nhiều so với các thiết bị xả khí. Chúng có kích thước và trọng lượng nhỏ, có giá trị cao Hiệu quả, phản ứng nhanh và tăng độ tin cậy khi hoạt động trong phạm vi nhiệt độ rộng.
Việc sử dụng các thiết bị bán dẫn công suất đã ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của điện tử công suất. Chúng trở thành cơ sở cho sự phát triển của mọi loại thiết bị chuyển đổi hiệu suất cao. Trong những phát triển này, nhiều giải pháp thiết kế và mạch điện mới về cơ bản đã được áp dụng. Sự phát triển của ngành công nghiệp thiết bị bán dẫn điện đã tăng cường nghiên cứu trong lĩnh vực này và tạo ra các công nghệ mới. Có tính đến đặc thù của các thiết bị bán dẫn công suất, các phương pháp phân tích mạch cũ đã được cải tiến và các phương pháp mới được phát triển. Các loại mạch dành cho bộ biến tần tự động, bộ biến tần, bộ điều chỉnh DC và nhiều loại khác đã mở rộng đáng kể và các loại thiết bị điện tử công suất mới đã xuất hiện - công tắc tơ tĩnh với chuyển mạch tự nhiên và nhân tạo, bộ bù công suất phản kháng thyristor, thiết bị bảo vệ tốc độ cao có điện áp bộ hạn chế, v.v.
Một trong những lĩnh vực chính sử dụng hiệu quảđiện tử công suất đã trở thành một ổ điện. Các bộ thyristor và các thiết bị hoàn chỉnh đã được phát triển cho bộ truyền động điện một chiều và được sử dụng thành công trong luyện kim, chế tạo máy công cụ, vận tải và các ngành công nghiệp khác. Sự phát triển của thyristor đã dẫn đến những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực truyền động điện xoay chiều có thể điều chỉnh.
Các thiết bị hiệu suất cao đã được tạo ra để chuyển đổi dòng điện tần số công nghiệp thành dòng điện xoay chiều tần số điều chỉnhđể điều khiển tốc độ của động cơ điện. Vì khu vực khác nhau Nhiều loại bộ biến tần có thông số đầu ra ổn định đã được phát triển trong công nghệ. Đặc biệt, các bộ thyristor mạnh mẽ, tần số cao đã được tạo ra để đốt nóng cảm ứng kim loại, mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật tuyệt vời bằng cách tăng tuổi thọ sử dụng của chúng so với các bộ phận máy điện.
Dựa trên việc thực hiện bộ chuyển đổi bán dẫn việc xây dựng lại các trạm biến áp điện để vận chuyển điện di động đã được thực hiện. Chất lượng được cải thiện đáng kể ở một số quy trình công nghệ trong các ngành công nghiệp điện luyện kim và hóa chất thông qua việc giới thiệu các bộ chỉnh lưu có khả năng điều chỉnh sâu về điện áp và dòng điện đầu ra.
Ưu điểm của bộ chuyển đổi bán dẫn đã quyết định việc sử dụng rộng rãi chúng trong các hệ thống cung cấp điện liên tục. Phạm vi ứng dụng của thiết bị điện tử công suất trong lĩnh vực điện tử dân dụng(bộ điều chỉnh điện áp, v.v.).
Kể từ đầu những năm 80, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của điện tử, việc tạo ra một thế hệ sản phẩm điện tử công suất mới đã bắt đầu. Cơ sở của nó là sự phát triển và công nghiệp hóa các loại thiết bị bán dẫn công suất mới: thyristor ngắt mạch, bóng bán dẫn lưỡng cực, bóng bán dẫn MOS, v.v. Đồng thời, hiệu suất của các thiết bị bán dẫn và các giá trị của các thông số giới hạn của điốt và thyristor đã tăng lên đáng kể, các công nghệ tích hợp và lai để sản xuất các loại thiết bị bán dẫn đã phát triển, và Công nghệ vi xử lý đã bắt đầu được giới thiệu rộng rãi để điều khiển và giám sát các thiết bị chuyển đổi.
Sử dụng một cái mới cơ sở nguyên tố giúp cải thiện căn bản các chỉ số kinh tế và kỹ thuật quan trọng như hiệu suất, giá trị khối lượng và thể tích cụ thể, độ tin cậy, chất lượng của các thông số đầu ra, v.v. Đã xác định xu hướng tăng tần suất chuyển đổi điện. Hiện nay, các nguồn năng lượng thứ cấp thu nhỏ có công suất thấp và trung bình có khả năng chuyển đổi điện năng trung gian ở tần số siêu âm đã được phát triển. Sự phát triển của dải tần số cao (trên 1 MHz) đã dẫn đến nhu cầu giải quyết một loạt các vấn đề khoa học và kỹ thuật phức tạp trong thiết kế các thiết bị chuyển đổi và sự hỗ trợ của chúng. tương thích điện từ như là một phần của hệ thống kỹ thuật. Có được bằng cách chuyển sang tăng tần số Hiệu quả kinh tế và kỹ thuật đã bù đắp hoàn toàn cho chi phí giải quyết những vấn đề này. Vì vậy, hiện nay xu hướng tạo ra nhiều loại thiết bị chuyển đổi có liên kết tần số cao trung gian vẫn tiếp tục.
Cần lưu ý rằng việc sử dụng các thiết bị bán dẫn tốc độ cao được điều khiển hoàn toàn trong các mạch truyền thống sẽ mở rộng đáng kể khả năng của chúng trong việc cung cấp các chế độ vận hành mới và do đó tạo ra các đặc tính chức năng mới của các sản phẩm điện tử công suất.
Ngày: 13/02/12 lúc 12:00
Đọc: 10979
