Základy výkonové elektroniky. Co je výkonová elektronika Co je výkonová elektronika

ve formátu pdf
velikost 4,64 MB
přidáno 24. října 2008

Učebnice. - Novosibirsk: Nakladatelství NSTU, 1999.

Části: 1.1, 1.2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4

Tato učebnice je určena (se dvěma úrovněmi hloubky prezentace látky) pro studenty fakult FES, EMF, kteří nejsou "specialisty" na výkonovou elektroniku, ale studují předměty různých názvů o použití zařízení výkonové elektroniky. v elektroenergetice, elektromechanických, elektrických systémech. Bezpatkové zvýraznění částí učebnice je určeno (rovněž ve dvou úrovních hloubky podání) k dodatečnému, hlubšímu studiu předmětu, což umožňuje jeho využití jako učebnice pro studenty specializace "Promelectronics" REF. , kteří se připravují „jako specialisté“ na výkonovou elektroniku. Navrhované vydání tedy implementuje princip „čtyři v jednom“. Recenze vědecké a technické literatury k příslušným sekcím kurzu přidané do samostatných sekcí nám umožňují doporučit příručku jako informační publikaci pro vysokoškoláky a postgraduální studenty.

Předmluva.
Vědecké, technické a metodické základy pro studium zařízení výkonové elektroniky.
Metodika systematického přístupu k analýze zařízení výkonové elektroniky.
Energetické ukazatele kvality přeměny energie ve ventilových měničích.
Energetické ukazatele kvality elektromagnetických procesů.
Energetické ukazatele kvality využití prvků zařízení a zařízení jako celku.
Základna prvků ventilových měničů.
Výkonová polovodičová zařízení.
Ventily s částečným ovládáním.
Plně regulační ventily.
Uzamykatelné tyristory, tranzistory.
Transformátory a reaktory.
Kondenzátory.
Typy měničů elektrické energie.
Metody výpočtu energetických ukazatelů.
Matematické modely ventilových měničů.
Metody výpočtu energetické náročnosti měničů.
integrální metoda.
Spektrální metoda.
přímou metodou.
Adu metoda.
Adu metoda.
Metoda Adu(1).
Metody Adum1, Adum2, Adum(1).
Teorie přeměny střídavého proudu na stejnosměrný s ideálními parametry měniče.
Usměrňovač jako systém. Základní definice a značení.
Mechanismus pro přeměnu AC na usměrněný v základní buňce Dt/From.
Dvoufázový jednofázový usměrňovač proudu (m1 = 1, m2 = 2, q = 1).
Jednofázový proudový můstkový usměrňovač (m1 = m2 = 1, q = 2).
Třífázový proudový usměrňovač se schématem zapojení trans vinutí.
trojúhelníkový formátovač - hvězda s nulovým výstupem (m1 = m2 = 3, q = 1).
Třífázový usměrňovač proudu se schématem zapojení vinutí transformátoru hvězda-cik-cak s nulou (m1 = m2 = 3, q = 1).
Šestifázový třífázový usměrňovač proudu s hvězdicovým zapojením sekundárních vinutí transformátoru s vyrovnávací tlumivkou (m1 \u003d 3, m2 \u003d 2 x 3, q \u003d 1).
Třífázový usměrňovač proudu v můstkovém obvodu (m1=m2=3, q=2).
řízené usměrňovače. Regulační charakteristika je teorie přeměny střídavého proudu na stejnosměrný (s rekuperací) s přihlédnutím k reálným parametrům prvků měniče.
Spínací proces v řízeném usměrňovači se skutečným transformátorem. Vnější charakteristika.
Teorie činnosti usměrňovače na čítači emf při konečné hodnotě indukčnosti Ld.
Režim přerušovaného proudu (~ 2?/qm2).
Režim limitního trvalého proudu (? = 2?/qm2).
Režim trvalého proudu (? 2?/qm2).
Provoz usměrňovače s vyhlazovacím filtrem kondenzátoru.
Obrácení směru toku činného výkonu ve ventilovém měniči se zpětným EMF v režimu inverze závislé na stejnosměrném meziobvodu.
Závislý jednofázový proudový střídač (m1=1, m2=2, q=1).
Třífázový střídač závislý na proudu (m1=3, m2=3, q=1).
Obecná závislost primárního proudu usměrňovače na anodě a usměrněných proudů (Černyševův zákon).
Spektra primárních proudů usměrňovacích transformátorů a závislých střídačů.
Spektra usměrněných a invertovaných napětí ventilového měniče.
Optimalizace počtu sekundárních fází usměrňovacího transformátoru. Obvody ekvivalentního vícefázového usměrňovače.
Vliv spínání na efektivní hodnoty proudů transformátoru a jeho typický výkon.
Účinnost a účiník ventilového měniče v režimu usměrnění a závislé inverze.
Účinnost.
Faktor síly.
Usměrňovače na plně řízených ventilech.
Usměrňovač s pokročilou fázovou regulací.
Usměrňovač s pulzně šířkovou regulací usměrněného napětí.
Usměrňovač s nuceným tvarováním proudu odebíraného ze sítě.
Převodník zpětného ventilu (reverzní usměrňovač).
Elektromagnetická kompatibilita ventilového měniče s napájecí sítí.
Modelový příklad elektrického návrhu usměrňovače.
Volba usměrňovacího obvodu (etapa strukturní syntézy).
Výpočet parametrů prvků obvodu řízeného usměrňovače (etapa parametrické syntézy).
Závěr.
Literatura.
Předmětový rejstřík.

viz také

formát djvu
velikost 1,39 MB
přidáno 20. dubna 2011

Novosibirsk: NSTU, 1999. - 204 s. Tato učebnice je určena (se dvěma úrovněmi hloubky prezentace látky) pro studenty fakult FES, EMF, kteří nejsou "specialisty" na výkonovou elektroniku, ale studují předměty různých názvů o použití zařízení výkonové elektroniky. v elektroenergetice, elektromechanických, elektrických systémech. Části učebnice, zvýrazněné bezpatkovým písmem, jsou určeny (rovněž ve dvou úrovních hloubky ...

Zinověv G.S. Základy výkonové elektroniky. Část 1

ve formátu pdf
velikost 1,22 MB
přidáno 11.10.2010

Novosibirsk: NSTU, 1999. Tato učebnice je určena (se dvěma úrovněmi hloubky prezentace látky) studentům fakult FES, EMF, kteří nejsou "specialisty" na výkonovou elektroniku, ale studují předměty různých jmen na použití zařízení výkonové elektroniky v elektrických silových, elektromechanických, elektrických systémech . Části učebnice zvýrazněné bezpatkovým písmem jsou určeny (rovněž ve dvou úrovních hloubky expozice ...

Zinověv G.S. Základy výkonové elektroniky (1/2)

ve formátu pdf
velikost 1,75 MB
přidáno 19. června 2007

Učebnice. - Novosibirsk: Vydavatelství NSTU, část první. 1999. - 199 s. Tato učebnice je určena (se dvěma úrovněmi hloubky prezentace látky) pro studenty fakult FES, EMF, kteří nejsou "specialisty" na výkonovou elektroniku, ale studují předměty různých názvů o použití zařízení výkonové elektroniky. v elektroenergetice, elektromechanických, elektrických systémech. Části učebnice zvýrazněné bezpatkovým písmem jsou určeny...

Zinověv G.S. Základy výkonové elektroniky. Svazek 2,3,4

ve formátu pdf
velikost 2,21 MB
přidáno 18. listopadu 2009

Učebnice. - Novosibirsk: Nakladatelství NSTU, část druhá, třetí a čtvrtá. 2000. - 197 s. Druhá část učebnice, navazující na část první, vydanou v roce 1999, je věnována představení základních obvodů měničů DC-DC, DC-A-AC měničů (autonomních invertorů), AC-to -Střídavé napětí konstantní nebo nastavitelné frekvence. Materiál je také strukturován podle principu „...

Zinověv G.S. Základy výkonové elektroniky. Svazek 5

ve formátu pdf
velikost 763,08 kB
přidáno 18.5.2009

Učebnice. - Novosibirsk: Nakladatelství NSTU, část pátá. 2000. - 197 s. Druhá část učebnice, navazující na část první, vydanou v roce 1999, je věnována představení základních obvodů měničů DC-DC, DC-A-AC měničů (autonomních invertorů), AC-to -Střídavé napětí konstantní nebo nastavitelné frekvence. Materiál je také strukturován v souladu s principem "čtyři v jednom" podle...

Zinověv G.S. Základy výkonové elektroniky. Část 2

formát djvu
velikost 3,62 MB
přidáno 20. dubna 2011

Novosibirsk: NSTU, 2000. Tato učebnice je druhou částí ze tří plánovaných pro kurz "Základy výkonové elektroniky". První část učebnice doprovází metodická příručka k laboratorním pracím realizovaným pomocí resortního softwarového balíku pro modelování výkonových elektronických zařízení PARUS-PARAGRAPH. Materiál druhé části učebnice je podpořen počítačovými laboratorními kurzy.

Název: Základy výkonové elektroniky.

Jsou nastíněny principy přeměny elektrické energie: usměrnění, inverze, přeměna frekvence atd. Jsou popsány hlavní obvody převodníků, způsoby jejich řízení a regulace hlavních parametrů, ukázány oblasti racionálního použití různých typů převodníků.
Pro inženýry a techniky ve vývoji a provozu elektrických systémů obsahujících měničová zařízení, jakož i pro ty, kteří se podílejí na testování a údržbě měničových zařízení.

V elektrotechnice se rozlišuje výkonová a informační elektronika. Výkonová elektronika původně vznikla jako oblast technologie spojená především s přeměnou různých druhů elektřiny na základě využití elektronických zařízení. Pokrok v oblasti polovodičových technologií umožnil v budoucnu výrazně rozšířit funkčnost výkonových elektronických zařízení a tím i oblasti jejich použití.
Zařízení moderní výkonové elektroniky umožňují řídit tok elektrické energie nejen za účelem její přeměny z jednoho typu na druhý, ale také pro distribuci, organizaci vysokorychlostní ochrany elektrických obvodů, kompenzaci jalového výkonu atd. funkce, úzce související s tradičními úkoly elektroenergetiky, určily i další název výkonové elektroniky je energetika
elektronika.
Informační elektronika slouží především k řízení informačních procesů. Zejména zařízení informační elektroniky jsou základem řídicích a regulačních systémů pro různé objekty, včetně zařízení výkonové elektroniky.

Kapitola první. Základní prvky výkonové elektroniky
1.1. Výkonové polovodiče
1.1.1. Výkonové diody
1.1.2. Výkonové tranzistory
1.1.3. Tyristory
1.1.4. Aplikace výkonových polovodičů
1.2. Transformátory a reaktory
1.3. Kondenzátory
Kapitola dvě. Usměrňovače
2.1. Obecná informace
2.2. Základní usměrňovací obvody
2.2.1. Jednofázový celovlnný obvod se středem
2.2.2. Jednofázový můstek
2.2.3. Třífázový obvod se středem
2.2.4. Třífázový most
2.2.5. Vícemůstkové okruhy
2.2.6. Harmonické složení usměrněného napětí a primárních proudů v usměrňovacích obvodech
2.3. Spínací a pracovní režimy usměrňovačů
2.3.1. Spínací proudy v usměrňovacích obvodech
2.3.2. Vnější charakteristiky usměrňovačů
2.4. Energetické charakteristiky usměrňovačů a způsoby jejich zlepšení
2.4.1. Účiník a účinnost usměrňovačů
2.4.2. Zlepšení účiníku řízených usměrňovačů
2.5. Vlastnosti provozu usměrňovačů pro kapacitní zátěž a zpětné EMF
2.6. Vyhlazovací filtry
2.7. Provoz usměrňovače ze zdroje srovnatelného výkonu
Kapitola třetí. Měniče a frekvenční měniče
3.1. Střídače řízené sítí
3.1.1. Jednofázový středový střídač
3.1.2. Třífázový můstkový střídač
3.1.3. Výkonová bilance ve střídači poháněném sítí
3.1.4. Hlavní charakteristiky a provozní režimy střídačů řízených sítí
3.2. Autonomní střídače
3.2.1. Současné měniče
3.2.2. Střídače napětí
3.2.3. Tyristorové napěťové měniče
3.2.4. Rezonanční měniče
3.3. Frekvenční měniče
3.3.1. Frekvenční měniče s meziobvodem
3.3.2. Frekvenční měniče s přímým připojením
3.4. Regulace výstupního napětí autonomních měničů
3.4.1. Obecné principy regulace
3.4.2. Řídicí zařízení proudových měničů
3.4.3. Regulace výstupního napětí pulzní šířkovou modulací (PWM)
3.4.4. Geometrické sčítání napětí
3.5. Způsoby zlepšení tvaru výstupního napětí střídačů a frekvenčních měničů
3.5.1. Vliv nesinusového napětí na spotřebiče elektřiny
3.5.2. Invertorové výstupní filtry
3.5.3. Redukce vyšších harmonických ve výstupním napětí bez použití filtrů
Kapitola čtyři. Regulátory-stabilizátory a statické stykače
4.1. Regulátory střídavého napětí
4.2. DC regulátory
4.2.1. Parametrické stabilizátory
4.2.2. Kontinuální stabilizátory
4.2.3. Spínací regulátory
4.2.4. Vývoj struktur spínacích regulátorů
4.2.5. Tyristoro-kondenzátorové stejnosměrné regulátory s měřeným přenosem energie do zátěže
4.2.6. Kombinovaný měnič-regulátory
4.3. Statické stykače
4.3.1. Tyristorové AC stykače
4.3.2. Tyristorové stejnosměrné stykače
Kapitola pátá. Řídicí systémy převodníků
5.1. Obecná informace
5.2. Strukturní schémata řídicích systémů převodníků
5.2.1. Řídicí systémy pro usměrňovače a závislé střídače
5.2.2. Řídicí systémy pro frekvenční měniče s přímým připojením
5.2.3. Autonomní invertorové řídicí systémy
5.2.4. Řídicí systémy stabilizátorů
5.3. Mikroprocesorové systémy v převodníkové technice
5.3.1. Typické zobecněné struktury mikroprocesorů
5.3.2. Příklady použití mikroprocesorových řídicích systémů
Kapitola šestá. Aplikace výkonových elektronických zařízení
6.1. Oblasti racionálního použití
6.2. Všeobecné technické požadavky
6.3. Nouzová ochrana
6.4. Provozní kontrola a diagnostika technického stavu
6.5. Zajištění paralelního provozu převodníků
6.6. Elektromagnetické rušení
Bibliografie

Stáhněte si zdarma e-knihu ve vhodném formátu, sledujte a čtěte:
Stáhněte si knihu Základy výkonové elektroniky - Rozanov Yu.K. - fileskachat.com, rychlé a bezplatné stažení.

Stáhnout djvu
Níže si můžete koupit tuto knihu za nejlepší zvýhodněnou cenu s doručením po celém Rusku.

Výkonová elektronika nazývá se oblast vědy a techniky, která řeší problém vytváření výkonových elektronických zařízení, stejně jako problém získávání významné elektrické energie, řízení výkonných elektrických procesů a přeměny elektrické energie na dostatečně velkou energii jiného typu, když jsou tato zařízení používána jako hlavním nástrojem.

Výkonová elektronická zařízení založená na polovodičových zařízeních jsou diskutována níže. Tato zařízení jsou nejpoužívanější.

Výše diskutované solární články se již dlouhou dobu používají k výrobě elektrické energie. V současné době je podíl této energie na celkovém objemu elektřiny malý. Mnoho vědců, včetně nositele Nobelovy ceny akademika Zh.I. Alferove, považují solární články za velmi perspektivní zdroje elektrické energie, které nenarušují energetickou rovnováhu na Zemi.

Řízení výkonných elektrických procesů je právě ten problém, ve kterém jsou výkonové polovodičové součástky již velmi široce využívány a intenzita jejich využívání rapidně roste. Je to dáno přednostmi výkonových polovodičových součástek, z nichž hlavní jsou vysoká rychlost, nízký úbytek v otevřeném stavu a nízký úbytek v zavřeném stavu (což zajišťuje nízké výkonové ztráty), vysoká spolehlivost, značná proudová a napěťová zatížitelnost, malé rozměry a hmotnost, jednoduchost ovládání, ovládání, organická jednota s polovodičovými součástkami informační elektroniky, která usnadňuje integraci silnoproudých a slaboproudých prvků.

V mnoha zemích byly zahájeny intenzivní výzkumné práce na výkonové elektronice a díky tomu jsou výkonová polovodičová zařízení, stejně jako elektronická zařízení na nich založená, neustále zdokonalována. To zajišťuje rychlé rozšíření oblasti použití výkonové elektroniky, což zase stimuluje vědecký výzkum. Zde můžeme hovořit o pozitivní zpětné vazbě na rozsah celé oblasti lidské činnosti. Výsledkem je rychlé pronikání výkonové elektroniky do nejrůznějších oblastí techniky.

Zvláště rychlé rozšíření zařízení výkonové elektroniky začalo po vytvoření výkonových tranzistorů s efektem pole a IGBT.

Tomu předcházelo poměrně dlouhé období, kdy hlavním výkonovým polovodičovým prvkem byl neuzamykatelný tyristor, vzniklý v 50. letech minulého století. Odblokované tyristory sehrály výjimečnou roli ve vývoji výkonové elektroniky a jsou dnes široce používány. Ale nemožnost vypnutí pomocí řídicích impulsů často znesnadňuje jejich aplikaci. S tímto nedostatkem se museli vývojáři výkonových zařízení po desetiletí vyrovnávat, v některých případech k vypínání tyristorů používali poměrně složité jednotky výkonových obvodů.

Široké používání tyristorů vedlo k oblibě v té době vzniklého termínu „tyristorová technologie“, který se používal ve stejném smyslu jako termín „výkonová elektronika“.

Výkonové bipolární tranzistory vyvinuté v tomto období našly své pole uplatnění, ale nijak radikálně nezměnily situaci ve výkonové elektronice.

Teprve s příchodem výkonových tranzistorů s efektem pole a 10 wattů se inženýři ocitli v rukou plně řízených elektronických spínačů, které se svými vlastnostmi blížily těm ideálním. To značně usnadnilo řešení různých problémů při řízení výkonných elektrických procesů. Přítomnost dostatečně dokonalých elektronických spínačů umožňuje nejen okamžité připojení zátěže ke zdroji stejnosměrného nebo střídavého proudu a její vypnutí, ale také pro ni vytvářet velmi velké proudové signály nebo téměř jakoukoli požadovanou formu.

Nejběžnější typická zařízení výkonové elektroniky jsou:

bezkontaktní spínací zařízení střídavý proud a stejnosměrný proud (přerušovače), určené k zapnutí nebo vypnutí zátěže v obvodu střídavého nebo stejnosměrného proudu a někdy k regulaci výkonu zátěže;

usměrňovače, převod proměnné v jedné polaritě (jednosměrné);

střídače, převod konstanty na proměnnou;

frekvenční měniče, převod proměnné jedné frekvence na proměnnou jiné frekvence;

DC měniče(převodníky), které převádějí konstantu jedné hodnoty na konstantu jiné hodnoty;

převodníky fázových čísel, přeměna proměnné s jedním počtem fází na proměnnou s různým počtem fází (obvykle se jednofázové převádí na třífázové nebo třífázové na jednofázové);

kompenzátory(korektory účiníku) určené pro kompenzaci jalového výkonu v napájecí síti AC a pro kompenzaci zkreslení průběhu proudu a napětí.

Zařízení výkonové elektroniky v podstatě provádějí konverzi výkonných elektrických signálů. Výkonová elektronika se proto také nazývá měničová technologie.

Výkonová elektronická zařízení, typická i specializovaná, se používají ve všech oblastech techniky a téměř v jakémkoli poměrně složitém vědeckém zařízení.

Pro ilustraci uvádíme některé objekty, ve kterých zařízení výkonové elektroniky vykonávat důležité funkce:

Elektrický pohon (regulace otáček a točivého momentu atd.);

Zařízení pro elektrolýzu (hutnictví neželezných kovů, chemický průmysl);

Elektrická zařízení pro přenos elektřiny na velké vzdálenosti stejnosměrným proudem;

Elektrometalurgická zařízení (elektromagnetické míchání kovu atd.);

Elektrotermická zařízení (indukční ohřev atd.);

Elektrická zařízení pro nabíjení baterií;

Počítače;

Elektrická zařízení automobilů a traktorů;

Elektrické vybavení letadel a kosmických lodí;

Radiokomunikační zařízení;

Zařízení pro televizní vysílání;

Zařízení pro elektrické osvětlení (napájení pro zářivky atd.);

Lékařská elektrická zařízení (ultrazvuková terapie a chirurgie atd.);

Elektrické nářadí;

Zařízení spotřební elektroniky.

Rozvoj výkonové elektroniky mění i přístupy k řešení technických problémů. Například vytvoření výkonových tranzistorů s efektem pole a IGBT významně přispívá k rozšíření oblasti použití indukčních motorů, které v řadě oblastí nahrazují kolektorové motory.

Významným faktorem, který má příznivý vliv na rozšíření zařízení výkonové elektroniky, je úspěšnost informační elektroniky a zejména mikroprocesorové techniky. Pro řízení výkonných elektrických procesů se používají stále složitější algoritmy, které lze racionálně implementovat pouze s použitím dostatečně vyspělých zařízení informační elektroniky.

Efektivní společné využití výdobytků výkonové a informační elektroniky poskytuje skutečně vynikající výsledky.

Stávající zařízení pro přeměnu elektrické energie na jiný druh energie s přímým využitím polovodičových součástek zatím nemají vysoký výstupní výkon. I zde však byly získány povzbudivé výsledky.

Polovodičové lasery přeměňují elektrickou energii na energii koherentního záření v ultrafialové, viditelné a infračervené oblasti. Tyto lasery byly navrženy v roce 1959 a poprvé realizovány na bázi arsenidu galia (GaAs) v roce 1962. Lasery na bázi polovodičů se vyznačují vysokou účinností (nad 10 %) a dlouhou životností. Používají se například v infračervených projektorech.

Supersvítivé bílé LED, které se objevily v 90. letech minulého století, se již v některých případech používají k osvětlení místo žárovek. LED diody jsou výrazně ekonomičtější a mají mnohem delší životnost. Předpokládá se, že rozsah LED žárovek se bude rychle rozšiřovat.

Recenzent doktor technických věd F. I. Kovalev

Pro inženýry a techniky ve vývoji a provozu elektrických systémů obsahujících měničová zařízení, jakož i pro ty, kteří se podílejí na testování a údržbě měničových zařízení.

Rozanov Yu.K. Základy výkonové elektroniky. - Moskva, nakladatelství Energoatomizdat, 1992.- 296 s.

Úvodní slovo
Úvod

Kapitola první. Základní prvky výkonové elektroniky
1.1. Výkonové polovodiče
1.1.1. Výkonové diody
1.1.2. Výkonové tranzistory
1.1.3. Tyristory
1.1.4. Aplikace výkonových polovodičů
1.2. Transformátory a reaktory
1.3. Kondenzátory

Kapitola dvě. Usměrňovače
2.1. Obecná informace
2.2. Základní usměrňovací obvody
2.2.1. Jednofázový celovlnný obvod se středem
2.2.2. Jednofázový můstek
2.2.3. Třífázový obvod se středem
2.2.4. Třífázový most
2.2.5. Vícemůstkové okruhy
2.2.6. Harmonické složení usměrněného napětí a primárních proudů v usměrňovacích obvodech
2.3. Spínací a pracovní režimy usměrňovačů
2.3.1. Spínací proudy v usměrňovacích obvodech
2.3.2. Vnější charakteristiky usměrňovačů
2.4. Energetické charakteristiky usměrňovačů a způsoby jejich zlepšení
2.4.1. Účiník a účinnost usměrňovačů
2.4.2. Zlepšení účiníku řízených usměrňovačů
2.5. Vlastnosti provozu usměrňovačů pro kapacitní zátěž a zpětné EMF
2.6. Vyhlazovací filtry
2.7. Provoz usměrňovače ze zdroje srovnatelného výkonu

Kapitola třetí. Měniče a frekvenční měniče
3.1. Střídače řízené sítí
3.1.1. Jednofázový středový střídač
3.1.2. Třífázový můstkový střídač
3.1.3. Výkonová bilance ve střídači poháněném sítí
3.1.4. Hlavní charakteristiky a provozní režimy střídačů řízených sítí
3.2. Autonomní střídače
3.2.1. Současné měniče
3.2.2. Střídače napětí
3.2.3. Tyristorové napěťové měniče
3.2.4. Rezonanční měniče
3.3. Frekvenční měniče
3.3.1. Frekvenční měniče s meziobvodem
3.3.2. Frekvenční měniče s přímým připojením
3.4. Regulace výstupního napětí autonomních měničů
3.4.1. Obecné principy regulace
3.4.2. Řídicí zařízení proudových měničů
3.4.3. Regulace výstupního napětí pulzní šířkovou modulací (PWM)
3.4.4. Geometrické sčítání napětí
3.5. Způsoby zlepšení tvaru výstupního napětí střídačů a frekvenčních měničů
3.5.1. Vliv nesinusového napětí na spotřebiče elektřiny
3.5.2. Invertorové výstupní filtry
3.5.3. Redukce vyšších harmonických ve výstupním napětí bez použití filtrů

Kapitola čtyři. Regulátory-stabilizátory a statické stykače
4.1. Regulátory střídavého napětí
4.2. DC regulátory
4.2.1. Parametrické stabilizátory
4.2.2. Kontinuální stabilizátory
4.2.3. Spínací regulátory
4.2.4. Vývoj struktur spínacích regulátorů
4.2.5. Tyristoro-kondenzátorové stejnosměrné regulátory s měřeným přenosem energie do zátěže
4.2.6. Kombinovaný měnič-regulátory
4.3. Statické stykače
4.3.1. Tyristorové AC stykače
4.3.2. Tyristorové stejnosměrné stykače

Kapitola pátá. Řídicí systémy převodníků
5.1. Obecná informace
5.2. Strukturní schémata řídicích systémů převodníků
5.2.1. Řídicí systémy pro usměrňovače a závislé střídače
5.2.2. Řídicí systémy pro frekvenční měniče s přímým připojením
5.2.3. Autonomní invertorové řídicí systémy
5.2.4. Řídicí systémy stabilizátorů
5.3. Mikroprocesorové systémy v převodníkové technice
5.3.1. Typické zobecněné struktury mikroprocesorů
5.3.2. Příklady použití mikroprocesorových řídicích systémů

Kapitola šestá. Aplikace výkonových elektronických zařízení
6.1. Oblasti racionálního použití
6.2. Všeobecné technické požadavky
6.3. Nouzová ochrana
6.4. Provozní kontrola a diagnostika technického stavu
6.5. Zajištění paralelního provozu převodníků
6.6. Elektromagnetické rušení
Bibliografie

Bibliografie
1. GOST 20859.1-89 (ST SEV 1135-88). Polovodičová výkonová zařízení jedné unifikované řady. Obecné Specifikace.

2. Chebovsky O. G., Moiseev L. G., Nedoshivin R. P. Power semiconductor devices: A Handbook. -2. vyd., revidováno. a doplňkové Moskva: Energoatomizdat, 1985.

3 Iravis B. Diskrétní výkonové polovodiče //EDN. 1984 sv. 29, č. 18. S. 106-127.

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

5 Chen D. Polovodiče: rychlé, odolné a kompaktní // IEEE Spectrum. 1987 sv. 24, č. 9. S. 30-35.

6. Výkonové polovodičové moduly v zahraničí / V. B. Zilbershtein, S. V. Mashin, V. A. Potapchuk a kol. // Elektrotechnický průmysl. Ser. 05. Technologie měničů výkonu. 1988. Vydání. 18. S. 1-44.

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

8. Yu. S. Rusin, A. N. Gorsky a Yu. Konverzní technologie. 1983. č. 10. S. 3-6.

9. Berzan V. P., Gelikman B. Yu., Guraevskiy M. N., Ed. G. S. Kuchinsky. Moskva: Energoatomizdat, 1987.

10. Polovodičové usměrňovače / Ed. F.I.Kovalev a G.P. Mostkova. Moskva: Energie, 1978.

11. Konfigurace obvodu převodníku GTO pro supravodivé magnetické ukládání energie / Toshifumi JSE, James J. Skiles, Kohert L., K. V. Stom, J. Wang//IEEE 19th Power Electronics Specialists Conference (PESC"88), Kyoto, Japonsko, 11.-14. dubna 1988. S. 108-115.

12. Rozanov Yu. K. Základy technologie výkonových měničů. Moskva: Energetika, 1979.

13. Chizhenko I. M., Rudenko V. S., Seiko V. I. Základy technologie konverze. Moskva: Vyšší škola, 1974.

14. Ivanov V. A. Dynamika autonomních měničů s přímým spínáním. Moskva: Energetika, 1979.

15. F. I. Kovalev, G. M. Mustafa a G. V. Baregemyan, „Computable forecast control by a pulse convertor with a sinusoidal output voltage,“ Elektrotekhnicheskaya promyshlennost‘, no. Konverzní technologie. 1981. č. 6 (34). 10-14.

16. Middelbrook R. D. Izolace a rozšíření více výstupů nové optimální topologie přepínání DC - tv - DC měniče / / Konference specialistů IEEE Power Electronics (PESC "78), 1978. S. 256-264.

17. Bulatov O. G., Tsarenko A. I. Tyristor-kondenzátorové měniče. M. Energoizdat, 1982.

18. Rozinov Yu. K. Polovodičové měniče se zvýšeným frekvenčním spojem. Moskva: Energoatomizdat, 1987.

19. Kalabekov A. A. Mikroprocesory a jejich aplikace v systémech přenosu a zpracování signálů. Moskva: Rádio a komunikace, 1988.

20. Stroganov R. P. Řídicí stroje a jejich aplikace. Moskva: Vyšší škola, 1986.

21. Obukhov ST., Ramizevich T. V. Aplikace mikropočítačů pro řídicí ventilové měniče // Elektrotechnický průmysl. Konverzní technologie. 1983. Vydání. 3(151). S. 9

22. Řízení ventilových měničů na bázi mikroprocesorů / Yu. M. Bykov, I. T. Par, L. Ya. Raskin, L. P. Detkin // Elektrotechnický průmysl. Konverzní technologie. 1985. Vydání. 10. S. 117.

23. Matsui N., Takeshk T., Vura M. Jednočipové mikro - Počítačový ovladač pro MC Hurray Junerter // Transakce IEEE na průmyslové elektronice, 1984. Sv. JE-31, č. 3. S. 249-254.

24. Bulatov O. G., Ivanov V. S., Panfilov D. I. Polovodičové nabíječky pro kapacitní zařízení pro ukládání energie. Moskva: Rádio a komunikace, 1986.

ÚVODNÍ SLOVO

Výkonová elektronika je neustále se rozvíjející a perspektivní obor elektrotechniky. Výdobytky moderní výkonové elektroniky mají velký vliv na tempo technologického pokroku ve všech vyspělých průmyslových společnostech. V tomto ohledu je potřeba široké spektrum vědeckých a technických pracovníků pro jasnější pochopení základů moderní výkonové elektroniky.

Výkonová elektronika má v současné době poměrně propracované teoretické základy, ale autor si nedal za úkol je ani jen částečně představit, neboť této problematice jsou věnovány četné monografie a učebnice. Obsah této knihy a způsob její prezentace jsou určeny především inženýrským a technickým pracovníkům, kteří nejsou specialisty v oboru výkonové elektroniky, ale jsou spojeni s používáním a provozem elektronických zařízení a přístrojů a chtějí si udělat představu základních principů činnosti elektronických zařízení, jejich obvodů a obecných ustanovení pro vývoj a provoz. Většinu oddílů knihy navíc mohou využít i studenti různých technických vzdělávacích institucí při studiu oborů, jejichž učební plán zahrnuje problematiku výkonové elektroniky.

Rezervovat "Základy výkonové elektroniky" umožní začínajícímu radioamatérovi krok za krokem s páječkou projít trny ke hvězdám - od pochopení základů výkonové elektroniky až po horské vrcholy profesionální dovednosti.

Informace uvedené v knize jsou rozděleny do tří kategorií úrovní školení specialisty v oboru výkonové elektroniky. Po zvládnutí další etapy přípravy a zodpovězení původních zkušebních otázek je student „přeřazen“ do další úrovně znalostí.

Kniha poskytuje praktické, teoretické a referenční informace dostatečné pro to, aby si čtenář mohl samostatně vypočítat, sestavit a upravit elektronický design, který se mu líbí, když se pohybuje po stránkách knihy. Pro zlepšení odborných dovedností čtenáře obsahuje kniha četné praktické rady, ověřené praxí, ale i reálné obvody elektronických zařízení.
Publikace může být užitečná čtenářům různého věku a stupně vzdělání, kteří se zajímají o tvorbu, navrhování, zdokonalování a opravy prvků a sestav výkonové elektroniky.

Úvod

Kapitola I. Zvládnutí základů výkonové elektroniky
1.1. Definice a zákony elektrotechniky
1.2. Základní prvky výkonové elektroniky
1.3. Sériově paralelní a jiné zapojení
prvky radioelektroniky
Sériově paralelní zapojení rezistorů
Sériově paralelní zapojení kondenzátorů
Sériově paralelní zapojení tlumivek
Sériově paralelní zapojení polovodičových diod
Kompozitní tranzistory
Darlingtonova a Shiklai-Nortonova schémata
Paralelní zapojení tranzistorů
Sériové zapojení tranzistorů
1.4. Přechodové jevy v RLC obvodech
Přechodové jevy v CR a RC obvodech
Přechodové jevy v LR a RL obvodech
Přechodové jevy v CL a LC obvodech
1.5. Napájecí zdroje lineárního transformátoru
Typické blokové schéma klasického sekundárního zdroje
Transformátor
1.6. Usměrňovače
1.7. Vyhlazující výkonové filtry
Jednoprvkový, jednosekční C-filtr
Jednoprvkový jednočlánkový L-filtr
Dvouprvkový jednosekční LC filtr ve tvaru L
Dvouprvkový jednosekční RC filtr ve tvaru L
Tříprvkový jednosekční diodový antialiasingový filtr ve tvaru U
Kompenzační filtr
Vícedílné vyhlazovací filtry
Aktivní filtry
Tranzistorový vyhlazovací filtr
Sériový tranzistorový filtr
Tranzistorový paralelní filtr
Srovnávací charakteristiky napájecích filtrů
1.8. Přepěťové ochrany
Paralelní regulátor napětí
pro zvýšený výkon zátěže
Sériový regulátor napětí
Sériový kompenzační stabilizátor
pomocí operačního zesilovače
Stabilizátory napětí na integrovaných obvodech
1.9. Měniče napětí
Kondenzátorové měniče napětí
Měniče napětí se samobuzením
Měniče napětí s externím buzením
Pulzní měniče napětí
1.10. Otázky a úkoly k sebezkoumání znalostí

Kapitola II. Praktické návrhy výkonové elektroniky
2.1. Usměrňovače
Jednofázové dvoukanálové a stupňovitě řízené usměrňovače
Schémata třífázových (polyfázových) usměrňovačů
Půlvlnný vícefázový usměrňovač
2.2. Násobiče napětí
2.3. Vyhlazující výkonové filtry
2.4. DC stabilizátory
Stabilní generátory proudu
aktuální zrcadlo
Stabilní generátory proudu na tranzistorech s efektem pole
Stabilní generátory proudu na polních a bipolárních tranzistorech
Stabilní generátory proudu využívající operační zesilovače
GTS pomocí specializovaných čipů
2.5. Přepěťové ochrany
Zdroje referenčního napětí
Stabilizátory napětí paralelního typu
na specializovaných mikroobvodech
Spínací stabilizovaný regulátor napětí
Snižovací regulátor napětí
Laboratorní stabilizovaný zdroj
Spínací stabilizátory napětí
2.6. Měniče napětí
DC/DC Boost konvertor
Stabilizovaný měnič napětí
Napěťový měnič 1,5 / 9 V pro napájení multimetru
Jednoduchý měnič napětí 12/220 V 50 Hz
Měnič napětí 12V/230V 50Hz
Typické zapojení DC/DC měniče s galvanickým oddělením na TOPSwitchi
Měnič napětí 5/5 V s galvanickým oddělením
2.7. Měniče napětí pro napájení plynové výbojky a LED
světelné zdroje
Nízkonapěťový zdroj pro LDS s regulací jasu
Měnič napětí pro napájení zářivky
LDS napájecí měnič pro TVS-110LA
Měnič energie úsporné žárovky
Ovladače pro napájení LED světelných zdrojů
pro napájení LED světelných zdrojů z galvan
prstové nebo dobíjecí baterie
Měniče napětí na mikroobvodech
pro napájení LED světelných zdrojů ze sítě AC
2.8. Stmívače
Stmívače pro ovládání intenzity svitu žárovek
Stmívače pro ovládání intenzity záření
LED světelné zdroje
2.9. Baterie a nabíječky
Srovnávací charakteristiky baterií
Univerzální nabíječky
pro nabíjení NiCd/NiMH akumulátorů
Regulátor nabíjení Li-Pol baterie na čipu
Nabíječka pro Li-Pol akumulátor
Zařízení pro nabíjení LiFePO4 a Li-Ion akumulátorů
Solární automatické nabíječky
Bezdrátové nabíječky
2.10. Regulátory a stabilizátory frekvence otáčení hřídele elektromotorů
Charakteristika elektromotorů
DC motory
Regulátory otáček pro stejnosměrné motory
na integrovaných obvodech
Regulátor rychlosti chladiče pro počítač
Spínač ventilátoru závislý na teplotě
Stabilizátor otáček hřídele elektromotoru
Regulace a stabilizace frekvence otáčení stejnosměrného motoru
DC regulátor otáček motoru
PWM regulátory otáček pro stejnosměrné motory
Regulátor otáček motoru s reverzací
AC motory
Zapojení třífázového asynchronního elektromotoru
do jednofázové sítě
Třífázové napětí z elektromotoru
Převodník jednofázového napětí na třífázové
Třífázové napěťové kondicionéry založené na
elektronický analog transformátoru Scott
Široký rozsah třífázového generátoru napětí
Frekvenční měniče pro napájení třífázových asynchronních
elektromotory
Použití pulzně šířkové modulace
k ovládání otáček elektromotoru
Regulátor otáček krokového motoru
Zařízení na ochranu motoru proti přetížení
2.11. Korektory účiníku
Mocenský trojúhelník
Metody korekce účiníku
Pasivní korekce účiníku
Aktivní korekce účiníku
2.12. Stabilizátory síťového napětí
Hlavní vlastnosti stabilizátorů
Ferorezonanční stabilizátory
Elektromechanické stabilizátory
Elektronické stabilizátory
Invertorové stabilizátory
Nepřerušitelné nebo záložní zdroje napájení
2.13. Opravy a seřízení jednotek výkonové elektroniky
2.14. Otázky a úkoly k sebezkoumání znalostí
přejít k dalšímu kroku

Kapitola III. Profesionální technická řešení pro výkonovou elektroniku
3.1. Metodické základy inženýrské a technické tvořivosti při řešení
praktické úlohy radioelektroniky
3.2. Metody řešení tvůrčích problémů
Řešení kreativních problémů první úrovně složitosti
Metoda času nebo lupy
Řešení kreativních problémů druhé úrovně složitosti
Brainstorming (brainstorming, brainstorming)
Řešení kreativních problémů třetí úrovně složitosti
Funkční analýza nákladů
Úlohy výkonové elektroniky
rozvíjet kreativní představivost
3.3. Patenty a nové nápady v oblasti výkonové elektroniky
Nové patenty v oblasti výkonové elektroniky
Kompenzační stabilizátor stejnosměrného napětí
Stabilizátor stejnosměrného napětí
AC/DC snižující měnič
Převodník unipolárního napětí na bipolární
Micropower unipolární na bipolární měnič napětí
Bariérové prvky - baristory a jejich aplikace
indukční ohřev
Proudový transformátor pro ohřev chladicí kapaliny
3.4. Mimořádné jevy výkonové elektroniky
Paradoxní experimenty a jejich interpretace
Kirlianova fotografická technika
Zařízení pro studium procesů vypouštění plynu
Obvod zařízení pro "Kirlianovu" fotografii
Generátor pro získávání "Kirlianových" fotografií
Přístroje pro ultratonovou terapii
Elektronické lapače radioaktivního prachu - elektronický vysavač
iontový motor
Ionolet
Ionofon nebo zpěvový oblouk
Plazmová koule
Jednoduchý lineární urychlovač - Gaussova pistole
Railgun
3.5. Vlastnosti použití pasivních prvků ve výkonové elektronice
Řady rezistorů a kondenzátorů
Rezistory pro výkonovou elektroniku
Kondenzátory pro výkonovou elektroniku
Kmitočtové charakteristiky kondenzátorů různých typů
Hliníkové elektrolytické kondenzátory
Tantalové elektrolytické kondenzátory
Tlumivky pro výkonovou elektroniku
Základní parametry induktorů
Frekvenční vlastnosti induktorů
3.6. Vlastnosti použití polovodičových součástek ve výkonové elektronice
vlastnosti n-p-přechodu
Bipolární tranzistory
MOSFETy a IGBT
3.7 Snubbers
3.8. Chlazení výkonové elektroniky
Srovnávací charakteristiky chladicích soustav
chlazení vzduchem
kapalinové chlazení
Tepelné chladiče využívající Peltierův efekt
Piezoelektrické aktivní chladicí moduly
3.9. Otázky a úkoly k sebezkoumání znalostí

Příloha 1. Způsoby vinutí toroidních transformátorů
Příloha 2. Bezpečnostní opatření při výrobě, uvádění do provozu
a provoz zařízení výkonové elektroniky
Reference a internetové zdroje

Stáhnout Základy výkonové elektroniky (2017) Shustov M.A.