Преобразуватели в системи за захранване

Електроенергията се генерира в електрическите станции и се разпределя главно под формата на променлив ток на индустриалната честота. Но огромен брой потребители на електроенергия в сектора искат собствена храна за други видове електроенергия.

В повечето случаи се изисква:

- постоянен ток (химически и електролизни резервоари, електрически задвижвания с постоянен ток, електронни транспортни и повдигащи устройства, електрически заваръчни агрегати);

- променлив ток с неиндустриална честота (индукционно нагряване, регулируем AC променлив ток).

В тази връзка е необходимо да се трансформира
променлив ток в непроменен (ректифициран) ток или при преобразуване на променлив ток с една честота в променлив ток с друга честота.
В електропреносните системи на електронните, задвижващата тиристор постоянен ток, има нужда за конвертиране на постоянен ток в променлив (обръщане на ток) на мястото на използване.

Тези примери не обхващат всички случаи, когато се изисква да се преобразува електронната енергия от 1ви вид в друг. Повече от една трета от всички генерирани електроенергия се превръщат в друг вид енергия, поради което технологичният прогрес почти изцяло е свързан с успешното разработване на конверторни устройства (конверторно оборудване).

Систематизация на устройства за конверторна технология

Основни типове конверторни устройства

Специфичното тегло на устройствата на конверторното оборудване в енергийния баланс на страната заема важно място. достойнство
полупроводникови преобразуватели, в сравнение с други видове преобразуватели, са неопровержими. Основните предимства са:

- полупроводникови преобразуватели имат най-високи регулаторни и енергийни показатели;

- имат малки размери и тегло;

- са нормални и надеждни в експлоатация;

- осигуряване на безконтактно превключване на токове при власт
вериги.

Поради забележителните предимства, полупроводникови
преработвателите са били широко разпространени в областта на нехранителната металургия, химическата промишленост, железопътния и градския транспорт, в тъмната металургия, инженерството, енергетиката и други.

Нека да дадем определения за основните типове конверторни устройства.

Токоизправителят е устройство за преобразуване на променливо напрежение в непроменено напрежение (U ~
→ U =).

Инверторът е устройство за преобразуване на постоянно напрежение в променливо напрежение (U =
→ U ~).

Честотният преобразувател служи за преобразуване на променливо напрежение на една честота в променливо напрежение с друга честота (Uf1 → Uf2).

Конверторът на променливо напрежение (регулатор) е предназначен за конфигуриране (регулиране) на напрежението, приложено към товара, т.е. преобразува променливо напрежение от една величина в променливо напрежение с друга величина (U1)
→ U2 ~).

Тук се наричат ​​по-широко използвани видове устройства за конверторна технология. Съществуват редица устройства за преобразуване, предназначени да конвертират (регулират) величината на непроменения ток, броя на фазите на преобразувателя, формата на кривата на напрежението,

Кратка характеристика на основата на елементите
конвертори

Всички преобразуватели, предназначени за различни цели, имат общ работен механизъм, който се основава на многократно включване и изключване на електронните клапани.
Понастоящем полупроводникови устройства се използват като електронни порти.
Най-често използвани бяха диоди, тиристори, триаци и силови транзистори, работещи в основния режим.

1. Диодите са двуелектрически елементи на електронна схема, притежаващи едностранна проводимост. Проводимостта на диода зависи от полярността на приложеното напрежение. Условно диодите са разделени на нискоенергийни диоди (допустимия среден ток Iа доп
≤ 1A), диоди със средна мощност (Iа доп = 1 - 10А) и високоефективни диоди (Iа доп
≥ 10 А). По дизайн, диодите са разделени на ниска честота (fdop
≤ 500 Hz) и висока честота (fdop > 500 Hz).

Основните параметри на токоизправителните диоди са:
най-висока средна стойност на отстранени текущата Ia допълнително, А, и максимално напрежение на рециклиране, Ubmax, В, който може да се прилага diodiku течение на времето без да се застрашава неговото функциониране нарушения.

При преобразуватели със средна и висока мощност се използват масивни (лавинни) диоди. Тези диоди имат някои особени характеристики, тъй като те работят с огромни токове и високо напрежение в циркулацията, което води до разпределяне на значителна мощност в PN-възел. Ето защо трябва да има ефективни методи за охлаждане.

Друга особеност на масивните диоди е необходимостта да се предпазят от краткотрайни свръхнапрежения, дължащи се на внезапно натоварване, превключване и аварийни режими.

Защитата на силовата диод от свръхнапрежение се състои в превеждането на вероятното електронно разпадане на pn прехода от повърхностните секции към големите. В този случай разбивката е лавинообразна, а диодите се наричат ​​лавина. Такива диоди са в състояние да преминат доста голям ток без прегряване на местните секции.

При проектирането на конверторни вериги може да се наложи да се получи ректифициран ток, който надвишава максимално допустимата стойност на първия диод. В този случай се използва паралелно включване на същия тип диоди, като се вземат мерки за изравняване на постоянните токове на включените в групата устройства. За да се увеличи общото допустимо циркулационно напрежение, се използва серийно свързване на диодите. Същевременно се предвиждат и мерки за предотвратяване на неравномерно разпределение на циркулиращото напрежение.

Основната характеристика на полупроводниковите диоди е характеристиката ток-напрежение (VAC). Полупроводниковата структура и конвенционалното обозначение на диода са показани на фиг.1, а, b. Обратният клон на характеристиката на тока-напрежение на диода е показан на Фиг. 1, c (крива 1 - VAC на диодичната лавина, крива 2 - VAC на обикновения диод).

Фиг. 1 - Конвенционално обозначение и обратна връзка на характеристиката на тока-напрежение на диод.

Тиристорите са четирислойно полупроводниково устройство, което притежава 2 стабилни състояния: състояние с ниска проводимост (затворена с тиристор) и състояние с най-висока проводимост (тиристорът е отворен). Преходът от първото стабилно състояние към друго е оправдан от действието на външни причини. По-често напрежение (ток) или светлина (фототиристори) действа върху него, за да отключи тиристора.

Има диодни тиристори (диномери) и триодни тиристори, които имат контролен електрод. Последните са разделени на единична и дву-операционна.

При тиристори с единична работа само операцията за отключване на тиристора се извършва по протежение на веригата на управляващия електрод. Тиристорът преминава в отворено състояние с положително анодно напрежение и наличие на управляващ импулс на управляващия електрод. Основната отличителна черта на тиристора е възможността за случайно забавяне на момента на неговото отключване при наличието на директно напрежение върху него. Заключването на тиристор с една операция (също динистор) се извършва чрез конфигурация на полярността на анодно-катодното напрежение.

Двойнодействащите тиристори се допускат през управляващата верига и отключват и заключват тиристора. Заключването се осъществява чрез прилагане на импулс за управление на обратната полярност към управляващия електрод.

Трябва да се има предвид, че индустрията произвежда тиристори с единична работа за допустими токове от хиляда ампера и допустимо напрежение от един киловолт. Наличните дву-работещи тиристори имат по същество най-ниските допустими токове, отколкото единичните токове (единици и 10-k ампери) и най-малко допустимото напрежение. Тези тиристори се използват в релейно оборудване и в устройства за преобразуване с ниска мощност.

На фиг. 2 показва конвенционалното обозначение на тиристора, схемата на полупроводниковата структура и характеристиката волт-ампер на тиристора. Знаците A, K и UE съответно обозначават терминалите на анодния, катодния и тиристорния контролен елемент.

Основните параметри, които определят избора на тиристор и работата му в конвертор верига, са допустим постоянен ток Ia екстра, А допустимо постоянно напрежение в затворено положение, Ua макс, B, допустимото напрежение обрат, UBmax, В.

Най-голямото директно напрежение на тиристора, като се вземат предвид вариантите на работа на преобразувателната верига, не трябва да надвишава препоръчителното работно напрежение.

Фиг. 2 - условно обозначение на тиристора, схемата на полупроводниковата структура и характеристиката волт-ампер на тиристора

Основен параметър е холдинг ток на тиристора в отворено състояние, спирала, A - малък постоянен ток при по-ниски стойности, които тиристорен vyklyuchaetsya- параметър, необходими за изчисляване на допустимата малък конвертор натоварване.

Други видове устройства за преобразуване

Триаци (балансирани тиристори) провеждат ток в двете посоки. Полупроводниковата структура на триак съдържа 5 слоя полупроводници и има по-сложна конфигурация в сравнение с тиристора. Използвайки съставите р- и
n-слоевете правят полупроводникова структура, към която се произвежда различна полярност на напрежението, съответстваща на прав клон на характеристиката на токово напрежение на тиристора.

Биполярни транзистори, работещи в основния режим. За разлика от тиристора с две операции в основната верига на транзистора, е необходимо да се поддържа управляващият сигнал в цялата стъпка на проводимото състояние на ключа. С помощта на биполярен транзистор можете да въведете 100% контролиран ключ.

Ph.D. Колида LI