Шта је енергетска електроника

У овом чланку ћемо говорити о енергетској електроници. Шта је енергетска електроника, на чему се заснива, које су предности и какве су њене перспективе? Хајде да се задржимо на компонентама енергетске електронике, укратко размотримо шта су, како се разликују једни од других и за које су апликације погодне ове или оне врсте полупроводничких прекидача. Ево примера уређаја енергетске електронике који се користе у свакодневном животу, у производњи иу свакодневном животу.

Последњих година, уређаји енергетске електронике направили су велики технолошки искорак у очувању енергије. Енергетски полупроводнички уређаји, због своје флексибилне управљивости, омогућавају ефикасну конверзију електричне енергије. Данашња тежина и величина и метрика ефикасности су већ довели претвараче на квалитативно нови ниво.

Многе индустрије користе меке стартере, регулаторе брзине, непрекидна напајања, раде на модерној полупроводничкој основи и показују високу ефикасност. Све је то енергетска електроника.

Управљање протоком електричне енергије у енергетској електроници врши се уз помоћ полупроводничких прекидача, који замењују механичке прекидаче и којима се може управљати по потребном алгоритму за добијање потребне просечне снаге и прецизног дејства радног тела овог или оног. опрема.

Дакле, енергетска електроника се користи у транспорту, у рударској индустрији, у области комуникација, у многим индустријама, а данас ни један моћни кућни апарат не може без енергетских електронских јединица укључених у његов дизајн.

Основни градивни блокови енергетске електронике су управо полупроводничке кључне компоненте које могу да отварају и затварају коло при различитим брзинама, до мегахерца. У укљученом стању, отпор прекидача је јединица и фракција ома, а у искљученом стању мегоома.

Управљање кључевима не захтева много енергије, а губици на кључу настали током процеса пребацивања, са добро дизајнираним драјвером, не прелазе један проценат. Из тог разлога, ефикасност енергетске електронике је висока у поређењу са позицијама са губицима гвоздених трансформатора и механичких прекидача као што су конвенционални релеји.

Енергетски електронски уређаји су уређаји код којих је ефективна струја већа или једнака 10 ампера. У овом случају, кључни полупроводнички елементи могу бити: биполарни транзистори, транзистори са ефектом поља, ИГБТ транзистори, тиристори, тријаци, тиристори за закључавање и тиристори за закључавање са интегрисаном контролом.

Мала контролна снага такође вам омогућава да креирате микрокола за напајање у којима се комбинује неколико блокова одједном: сам прекидач, контролни круг и контролни круг, то су такозвана паметна кола.

Ови електронски блокови се користе и у индустријским инсталацијама велике снаге и у електричним апаратима за домаћинство. Индукциона пећница за неколико мегавата или кућна парна машина за неколико киловата - обе имају полупроводничке прекидаче за напајање који једноставно раде на различитим снагама.

Тако енергетски тиристори раде у претварачима снаге већег од 1 МВА, у круговима електромоторних погона са једносмерном и наизменичном струјом са високим напоном, користе се у инсталацијама за компензацију реактивне снаге, у инсталацијама за индукционо топљење.

Тиристори са закључавањем се контролишу флексибилније, користе се за управљање компресорима, вентилаторима, пумпама капацитета од стотине кВА, а потенцијална склопна снага прелази 3 МВА. ИГБТ транзистори омогућавају примену претварача капацитета до МВА јединица за различите намене, како за управљање мотором, тако и за обезбеђење непрекидног напајања и пребацивања великих струја у многим статичким инсталацијама.

МОСФЕТ-ови имају одличну управљивост на фреквенцијама од стотина килохерца, што у великој мери проширује њихов опсег применљивости у поређењу са ИГБТ-овима.

Тријаци су оптимални за покретање и контролу мотора наизменичне струје, могу да раде на фреквенцијама до 50 кХз и захтевају мање енергије за контролу од ИГБТ транзистори.

Данас, ИГБТ-ови имају максимални прекидачки напон од 3500 волти и потенцијално 7000 волти.Ове компоненте би могле заменити биполарне транзисторе у наредним годинама и користиће се на опреми до МВА јединица. За претвараче мале снаге, МОСФЕТ ће остати прихватљивији, а за више од 3 МВА - тиристори са закључавањем.

Према прогнозама аналитичара, већина полупроводника у будућности ће имати модуларни дизајн, где се у једном пакету налазе два до шест кључних елемената. Употреба модула вам омогућава да смањите тежину, величину и цену опреме у којој ће се користити.

За ИГБТ транзисторе напредак ће бити повећање струја до 2 кА при напонима до 3,5 кВ и повећање радних фреквенција до 70 кХз уз поједностављене шеме управљања. Модул може да садржи не само прекидаче и исправљач, већ и управљачка кола и кола активне заштите.

Транзистори, диоде, тиристори произведени последњих година већ су значајно побољшали своје параметре, као што су струја, напон, брзина, а напредак не мирује.

За бољу конверзију наизменичне струје у једносмерну користе се контролисани исправљачи који омогућавају глатку промену исправљеног напона у опсегу од нуле до номиналног.

Данас, у системима побуде ДЦ електричних погона, тиристори се углавном користе у синхроним моторима. Двоструки тиристори — тријаци — имају само једну гејт електроду за два повезана антипаралелна тиристора, што чини контролу још лакшом.

За извођење обрнутог процеса користи се конверзија једносмерног напона у наизменични напон инвертера… Независни полупроводнички прекидачи инвертори дају излазну фреквенцију, облик и амплитуду коју одређује електронско коло, а не мрежа. Инвертори се праве на основу различитих типова кључних елемената, али за велике снаге, веће од 1 МВА, опет, ИГБТ транзисторски претварачи излазе на врх.

За разлику од тиристора, ИГБТ обезбеђују шире и прецизније обликовање излазне струје и напона. Ауто инвертори мале снаге користе у свом раду транзисторе са ефектом поља, који при снагама до 3 кВ одлично обављају посао претварања једносмерне струје батерије од 12 волти, прво у једносмерну, преко високофреквентног импулсног претварача који ради. на фреквенцији од 50 кХз до стотине килохерца, затим наизменичним 50 или 60 Хз.

Да бисте претворили струју једне фреквенције у струју друге фреквенције, користите полупроводнички претварачи фреквенције… Раније се то радило искључиво на бази тиристора, који нису имали пуну управљивост; било је потребно развити сложене шеме за принудно закључавање тиристора.

Употреба прекидача као што су МОСФЕТ са ефектом поља и ИГБТ олакшава пројектовање и имплементацију фреквентних претварача, а може се предвидети да ће се тиристори, посебно код уређаја мале снаге, у будућности напуштати у корист транзистора.

Тиристори се и даље користе за реверзију електричних погона; довољно је имати два сета тиристорских претварача да би се обезбедила два различита правца струје без потребе за пребацивањем. Овако раде савремени бесконтактни реверзибилни стартери.

Надамо се да вам је наш кратки чланак био од користи и сада знате шта је енергетска електроника, који се елементи енергетске електронике користе у уређајима енергетске електронике и колики је потенцијал енергетске електронике за нашу будућност.