Apakah elektronik kuasa

Dalam artikel ini kita akan bercakap tentang elektronik kuasa. Apakah elektronik kuasa, berdasarkan apa, apakah kelebihannya dan apakah prospeknya? Mari kita fikirkan tentang komponen elektronik kuasa, pertimbangkan secara ringkas apa itu, bagaimana ia berbeza antara satu sama lain dan untuk kegunaan apa suis semikonduktor jenis ini atau jenis tersebut sesuai. Berikut ialah contoh peranti elektronik kuasa yang digunakan dalam kehidupan seharian, dalam pembuatan dan dalam kehidupan seharian.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, peranti elektronik kuasa telah membuat satu kejayaan besar teknologi dalam penjimatan tenaga. Peranti semikonduktor kuasa, kerana kebolehkawalannya yang fleksibel, membolehkan penukaran elektrik yang cekap. Berat dan saiz dan metrik kecekapan hari ini telah membawa penukar ke tahap baharu secara kualitatif.

Banyak industri menggunakan pemula lembut, pengawal kelajuan, bekalan kuasa tidak terganggu, beroperasi pada asas semikonduktor moden dan mempamerkan kecekapan tinggi. Ini semua elektronik kuasa.

Mengawal aliran tenaga elektrik dalam elektronik kuasa dijalankan dengan bantuan suis semikonduktor, yang menggantikan suis mekanikal dan yang boleh dikawal mengikut algoritma yang diperlukan untuk mendapatkan kuasa purata yang diperlukan dan tindakan tepat badan kerja ini atau itu peralatan.

Jadi, elektronik kuasa digunakan dalam pengangkutan, dalam industri perlombongan, dalam bidang komunikasi, dalam banyak industri, dan hari ini tidak ada satu perkakas rumah yang berkuasa boleh dilakukan tanpa unit elektronik kuasa yang termasuk dalam reka bentuknya.

Blok binaan asas elektronik kuasa ialah komponen utama semikonduktor yang boleh membuka dan menutup litar pada pelbagai kelajuan, sehingga megahertz. Dalam keadaan hidup, rintangan suis ialah unit dan pecahan ohm, dan dalam keadaan mati, megohm.

Pengurusan kunci tidak memerlukan banyak kuasa, dan kerugian pada kunci berlaku semasa proses pensuisan, dengan pemandu yang direka dengan baik, tidak melebihi satu peratus. Atas sebab ini, kecekapan elektronik kuasa adalah tinggi berbanding dengan kedudukan kehilangan transformer besi dan suis mekanikal seperti geganti konvensional.

Peranti elektronik kuasa ialah peranti yang arus berkesan lebih besar daripada atau sama dengan 10 ampere. Dalam kes ini, elemen semikonduktor utama boleh menjadi: transistor bipolar, transistor kesan medan, transistor IGBT, thyristor, triac, thyristor terkunci dan thyristor terkunci dengan kawalan bersepadu.

Kuasa kawalan rendah juga membolehkan anda mencipta litar mikro kuasa di mana beberapa blok digabungkan serentak: suis itu sendiri, litar kawalan dan litar kawalan, ini adalah litar pintar yang dipanggil.

Blok binaan elektronik ini digunakan dalam kedua-dua pemasangan industri berkuasa tinggi dan peralatan elektrik rumah. Ketuhar aruhan untuk beberapa megawatt atau pengukus rumah untuk beberapa kilowatt—kedua-duanya mempunyai suis kuasa keadaan pepejal yang hanya beroperasi pada watt yang berbeza.

Oleh itu, thyristor kuasa berfungsi dalam penukar dengan kapasiti lebih daripada 1 MVA, dalam litar pemacu elektrik dengan arus terus dan pemacu arus ulang alik dengan voltan tinggi, digunakan dalam pemasangan untuk pampasan kuasa reaktif, dalam pemasangan untuk lebur aruhan.

Mengunci thyristor dikawal dengan lebih fleksibel, ia digunakan untuk mengawal pemampat, kipas, pam dengan kapasiti ratusan kVA, dan potensi kuasa pensuisan melebihi 3 MVA. transistor IGBT membolehkan penggunaan penukar dengan kapasiti sehingga unit MVA untuk pelbagai tujuan, baik untuk kawalan motor dan untuk menyediakan bekalan kuasa berterusan dan pensuisan arus tinggi dalam banyak pemasangan statik.

MOSFET mempunyai kebolehkawalan yang sangat baik pada frekuensi ratusan kilohertz, yang sangat meluaskan julat kebolehgunaannya berbanding IGBT.

Triac adalah optimum untuk memulakan dan mengawal motor AC, ia boleh beroperasi pada frekuensi sehingga 50 kHz, dan memerlukan kurang tenaga untuk mengawal daripada transistor IGBT.

Hari ini, IGBT mempunyai voltan pensuisan maksimum 3500 volt dan berpotensi 7000 volt.Komponen ini mungkin menggantikan transistor bipolar pada tahun-tahun akan datang dan akan digunakan pada peralatan sehingga unit MVA. Untuk penukar kuasa rendah, MOSFET akan kekal lebih diterima, dan untuk lebih daripada 3 MVA - thyristor terkunci.

Menurut ramalan penganalisis, kebanyakan semikonduktor pada masa hadapan akan mempunyai reka bentuk modular, di mana dua hingga enam elemen utama terletak dalam satu pakej. Penggunaan modul membolehkan anda mengurangkan berat, saiz dan kos peralatan di mana ia akan digunakan.

Bagi transistor IGBT, kemajuan akan menjadi peningkatan dalam arus sehingga 2 kA pada voltan sehingga 3.5 kV dan peningkatan dalam frekuensi operasi sehingga 70 kHz dengan skim kawalan yang dipermudahkan. Modul boleh mengandungi bukan sahaja suis dan penerus, tetapi juga pemandu dan litar perlindungan aktif.

Transistor, diod, thyristor yang dihasilkan dalam beberapa tahun kebelakangan ini telah meningkatkan parameter mereka dengan ketara, seperti arus, voltan, kelajuan, dan kemajuan tidak berhenti.

Untuk penukaran arus ulang alik yang lebih baik kepada arus terus, penerus terkawal digunakan, yang membolehkan perubahan lancar voltan diperbetulkan dalam julat dari sifar ke nominal.

Hari ini, dalam sistem pengujaan pemacu elektrik DC, thyristor digunakan terutamanya dalam motor segerak. Tiristor berganda — triac — hanya mempunyai satu elektrod pintu untuk dua thyristor antiselari yang disambungkan, yang menjadikan kawalan lebih mudah.

Untuk melakukan proses terbalik, penukaran voltan terus kepada voltan ulang-alik digunakan penyongsang… Penyongsang suis semikonduktor bebas memberikan frekuensi keluaran, bentuk dan amplitud yang ditentukan oleh litar elektronik, bukan oleh rangkaian. Penyongsang dibuat berdasarkan pelbagai jenis elemen utama, tetapi untuk kuasa besar, lebih daripada 1 MVA, sekali lagi, penyongsang transistor IGBT keluar di atas.

Tidak seperti thyristor, IGBT menyediakan bentuk arus dan voltan keluaran yang lebih luas dan tepat. Penyongsang kereta berkuasa rendah menggunakan transistor kesan medan dalam kerja mereka, yang pada kuasa sehingga 3 kW melakukan kerja yang sangat baik untuk menukar arus terus bateri 12 volt, pertama kepada arus terus, melalui penukar nadi frekuensi tinggi yang beroperasi. pada frekuensi 50 kHz hingga ratusan kilohertz, kemudian dalam 50 atau 60 Hz berselang-seli.

Untuk menukar arus satu frekuensi kepada arus frekuensi lain, gunakan penukar frekuensi semikonduktor… Sebelum ini, ini dilakukan semata-mata berdasarkan thyristor, yang tidak mempunyai kebolehkawalan penuh; adalah perlu untuk membangunkan skim kompleks untuk penguncian paksa thyristor.

Penggunaan suis seperti MOSFET dan IGBT kesan medan memudahkan reka bentuk dan pelaksanaan penukar frekuensi, dan boleh diramalkan bahawa thyristor, terutamanya dalam peranti berkuasa rendah, akan ditinggalkan dan memihak kepada transistor pada masa hadapan.

Thyristor masih digunakan untuk membalikkan pemacu elektrik; ia cukup untuk mempunyai dua set penukar thyristor untuk menyediakan dua arah arus yang berbeza tanpa perlu menukar. Beginilah cara pemula boleh balik bukan sentuh moden berfungsi.

Kami berharap artikel pendek kami berguna untuk anda dan kini anda tahu apa itu elektronik kuasa, elemen elektronik kuasa yang digunakan dalam peranti elektronik kuasa dan betapa besar potensi elektronik kuasa untuk masa depan kita.