Тиристорный преобразователь постоянного тока

Виды преобразовательных агрегатов

Преобразование может выполняться различными схемами, в которых отличается принцип работы. Различают несколько типичных вариантов использования тиристоров:

  • Управляемые выпрямители;
  • Инверторные преобразователи.

Управляемый выпрямитель характеризуется тем, что вместо части или всех диодов установлены тиристоры, коммутируя которые в определенные моменты времени можно управлять величиной среднего напряжения на нагрузке.

Тиристорный преобразователь постоянного тока

Преобразователь напряжения на тиристорах, включенный по схеме управляемого выпрямителя, в силу особенностей работы, можно использовать только в цепях переменного тока для питания нагрузки постоянным напряжением.

Инверторные преобразователи формируют напряжение, по форме близкое к синусоидальному, из постоянного. При этом может быть получено различное количество фаз, имеется возможность регулировки амплитуды и частоты напряжения.

Тиристорный преобразователь постоянного тока

Асинхронный двигатель для осуществления возможности управления мощностью и частотой вращения может включаться только через инверторный преобразователь (частотник).

Преимущества тиристорных преобразователей

ТПЧ получили очень широкое применение благодаря своим многочисленным достоинствам. Главное преимущество тиристорных преобразователей в сравнении с электромашинными заключается в том, что за счет высокого КПД, а также отсутствия потерь холостого хода, идет тенденция снижения потребления мощности от сети, и при этом снижаются расходы на эксплуатацию. Также большое преимущество тиристорных преобразователей частоты в их свойствах регулировки. Регулирование выходных параметров и мощности возможно осуществить без переключения в силовых цепях. Это позволяет обходится без больших коммутирующих устройств.

Перед тем, как принять решение купить преобразователь частоты, надо ознакомиться с его преимуществами, а именно:

  • качественная элементная база Европейских производителей;
  • высокая надежность и долговечность;
  • простота и удобство в эксплуатации;
  • высокий КПД 93-95%;
  • высокая устойчивость к короткому замыканию в нагрузке;
  • способность выдерживать мощные импульсные перенапряжения на входе;
  • внутренняя самодиагностика и защита всех силовых элементов;
  • дистанционное управление и регулирование с пульта ДПУ;
  • цифровое отображения параметров преобразователя;
  • охлаждение ТПЧ водяное двухконтурное с теплообменником;
  • возможность адаптации к существующему оборудованию;
  • легко перенастраиваемые параметры;
  • индивидуальная доработка по требованию Заказчика;
  • оперативная поставка комплектующих и запасных частей;
  • гарантийное и сервисное обслуживание;
  • обучение персонала заказчика;
  • замена морально устаревших машинных генераторов на ТПЧ.

Тиристорные преобразователи частотыТПЧ-350-1
Тиристорные преобразователи частотыТПЧ-350-1
Тиристорные преобразователи частоты ТПЧ-1600-0.5
Тиристорные преобразователи частоты
Тиристорные преобразователи частоты ТПЧ-350
Тиристорные преобразователи частоты и индукционная печь

Технические характеристики

Тип преобразователя Мощность, кВт Рабочая частота, кГц Напряжение питающей сети, В Выходное напряжение, В
ТПЧ-100-2,4 100 2,4 380 800
ТПЧ-100-8,0 100 8,0 380 800
ТПЧ-160-1,0 160 1,0 380 800
ТПЧ-160-2,4 160 2,4 380 800
ТПЧ-160-8,0 160 8,0 380 800
ТПЧ-250-1,0 250 1,0 380 800
ТПЧ-250-2,4 250 2,4 380 800
ТПЧ-250-8,0 250 8,0 380 800
ТПЧ-350-0,5 350 0,5 380 800
ТПЧ-350-1,0 350 1,0 380 800
ТПЧ-350-2,4 350 2,4 380 800
ТПЧ-400-0,5 400 0,5 380 800
ТПЧ-400-1,0 400 1,0 380 800
ТПЧ-400-2,4 400 2,4 380 800
ТПЧ-500-0,5 500 0,5 380 800
ТПЧ-500-1,0 500 1,0 380 800
ТПЧ-500-2,4 500 2,4 380 800
ТПЧ-650-0,5 650 0,5 380 800
ТПЧ-650-1,0 650 1,0 380 800
ТПЧ-650-2,4 650 2,4 380 800
ТПЧ-800-0,5 800 0,5 570 1000
ТПЧ-800-1,0 800 1,0 380/570 800/1000
ТПЧ-1200-0,5 1200 0,5 570 1000
ТПЧ-1200-1,0 1200 1,0 570 1000
ТПЧ-1600-0,5 1600 0,5 900 1800
ТПЧ-1600-1,0 1600 1,0 900 1800
ТПЧ-2000-0,5 2000 0,5 900 1800

2.1 Моделирование двигателя постоянного тока в среде MATLAB

Рисунок 5-Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением в среде Matlab

На рисунке 5 указаны следующие положения:

1- Блок «Powergui» необходимый для моделирования «Simulink» модели;

2- Двигатель постоянного тока независимого возбуждения;

3- Осциллограф;

4- Источник постоянного напряжения для питания обмотки якоря двигателя постоянного тока;

5- Источник постоянного напряжения для питания обмотки возбуждения двигателя постоянного тока;

6- Блок, в котором задается постоянное значение (в данном случае задается постоянное значение момента двигателя постоянного тока).

Временные диаграммы представлены на рисунке 6.

Рисунок 6 — Временные диаграммы:

а) Угловой скорости вращения двигателя постоянного тока

б) Крутящего момента на валу двигателя постоянного тока

в) Тока в обмотке возбуждения двигателя постоянного тока

г) Тока в обмотке якоря двигателя постоянного тока

Литература

Горбачев Г. Н., Чаплыгин Е. Е. Промышленная электроника: Учебник для вузов/Под ред. В. А. Лабунцова.. — М.: Энергоатом-издат, 1988. — 320 с.

Шиллинг В. Схемы выпрямителей, инверторов и преобразователей частоты: Пер. с нем.. — Л.: Госэнерго-издат, 1950. — 464 с.

Толстов Ю.Г. Автономные инверторы тока. — М.: Изд.»Энергия», 1978. — 208 с.

Чиженко И.М. Справочник по преобразовательной технике.. — К.: Техніка, 1978. — 447 с.

Е. И. Беркович. Тиристорные преобразователи высокой частоты. — Л.: Энергия, 1973.

Alfred Mühlbauer. History of Induction Heating and Melting. — Vulkan-Verlag GmbH, 2008.

John William Motto, Jr. Introduction to Solid State Power Electronics. — Westinghouse Electric Corp., 1977.

Takesi FUJITSUKA. Analysis and Design of Parallel Inverter Circuit with Parallel Inductive Load. — Kyoto University, 1971.

Nikolay L. Hinov. Parallel Inverter Analysis Using Mathematical Software. — Bulgaria: 1000 Sofia, 2005.

Pantech ProLabs India Pvt Ltd. Introduction to Parallel Inverter (англ.) (недоступная ссылка). Дата обращения 22 сентября 2014. Архивировано 13 января 2014 года.

Цифровая система микропроцессоров управления ТПЧ 320

Микропроцессорные системы управления ТПЧ 320 регулируют, защищают и диагностируют. Она сформирована на плате с микросхемами и экраном через кабели. Эта система дает гарантию надежной работы, защищает от помех.

Каждому вентилю передается импульс. Информация выдается на экран панели. Можно получить информацию от механизмов цепи. Система управления обрабатывает много данных, передающихся по связи. Это такие данные:

  • Мощность.
  • Частота.
  • Вес загрузки.
  • Вес расплавленного металла.
  • Время.

Комплектность шкафа ТПЧ 320:

  • Выпрямитель.
  • Система выравнивания мощности.
  • Дроссель сглаживания.
  • Диагностика.
  • Контроль температуры.
  • Контроль охлаждения.
  • Блокировка дверей.
  • Защита, перезапуск частотника при отключении линии питания.

Эксплуатационные условия ТПЧ 320

Условие Значение
1 Помещение с температурой от +5° С до +35° С (УХЛ 4) и от +5° С до +45° С (ТС 4);
2 Высота не более: 1000 м;
3 Влажность до: 80% при +25° С (УХЛ 4) и 98 % при +35° С (ТС 4);
4 Среда: Безопасная, без агрессивных газов
5 Защита ГОСТ 14254-80 IP 55
6 Уровень помех не выше: ГОСТ 23450 — 79

Реверсивные тиристорные преобразователи Принцип работы и устройство

Популярные статьи  В чем отличие блока питания от драйвера и трансформатора?

Тиристорный преобразователь для плавного пуска высоковольтных асинхронных двигателей

ТПН (тиристорный преобразователь напряжения) успешно применяется для низковольтных до 1000 кВ двигателей и для высоковольтных электрических машин с напряжением от 3,6 до 10 кВ. Широкое распространение таких машин является следствием их энергоемкости. Их мощность соразмерна с мощностью некоторых трансформаторных подстанций, поэтому устройства плавного пуска с использованием тиристоров

весьма важное решение

Тиристорный преобразователь постоянного тока

Рис. №2. Функциональная схема ПАД-В

Создание тиристорных преобразователей реализуется на базе концепции, главные аспекты которой – это:

  • Использование ТПН типа ПАД-8 (плавный пуск АД).
  • Блоки, из которых состоит силовая часть ТПН-В построены на основе тиристорного модуля (ВТМ) высокого напряжения.
  • Применение цифровой системы управления на основе однокристального микроконтроллера RISC.
  • Информационная часть состоит из специальных высоковольтных датчиков, которые реализуют качественное и точное измерение, кодирование сигнала и его передачу в системный контроллер по оптико-волоконному кабелю.
  • Для формирования тока и напряжения высоковольтного двигателя применяется оригинальный алгоритм от преобразователя ПАД-В.

Рис. №3. Высоковольтный тиристорный модуль ВТМ.

Модуль состоит из двух встречно-параллельных тиристоров, оборудованных охладителями, выравнивающими резистором R2, оптоуправляемыми моделями, формирователями тиристорных импульсов (ФИ). Дополнят конструкцию: датчики напряжения, температуры и синхронизации с оптическим выходом.

Схема 3-фазного частотника

Тиристорные трехфазные преобразователи частоты используются для управления мощной нагрузкой и находят применение там, где нет возможности включения оборудования на IGBT транзисторах.

Различают два класса устройств по принципу коммутации управляющих элементов:

  • С одноступенчатой коммутацией;
  • Двухступенчатые.

Одноступенчатые устройства отличаются простой схемотехникой, но не обладают возможностью регулировки выходного напряжения, поскольку управление производится всеми тиристорами одновременно. Регулирование напряжения идет путем установки в цепи постоянного питающего напряжения через установку регулируемого выпрямителя.

В свою очередь, двухступенчатые преобразователи делятся на схемы:

  • С групповой коммутацией;
  • С пофазной коммутацией;
  • С индивидуальным управлением.

Данные устройства сложнее не только схемой управления, но и силовой частью, поскольку в них присутствует две группы тиристоров: анодные и катодные.

Пофазная коммутация

Управление осуществляется раздельно по каждой фазе преобразования путем отключения анодного или катодного тиристора.

Индивидуальная коммутация

Здесь управление производится каждым тиристором преобразователя раздельно. За счет индивидуального управления можно реализовывать большое число алгоритмов преобразования, снижать до минимума искажения формы сигнала и уровень электромагнитных помех.

Частотные преобразователи со звеном постоянного тока

Это устройства, выполненные по транзисторной или тиристорной схеме. Однако их основная отличительная особенность состоит в том, что корректная и безопасная работа частотника требует наличия звена постоянного напряжения. Поэтому для подключения их к промышленной сети требуется выпрямитель. Обычно, применяются комплектное оборудование, состоящее из частотного преобразователя и выпрямителя, регулируемые от одной системы управления.

В ПЧ этой группы применяется двухступенчатое преобразование электроэнергии: синусоидальное U вх с f = const выправляется в выпрямителе (В), отфильтровывается фильтром (Ф), разглаживается, и далее заново преобразуется инвертором (И) в U ̴. Ввиду двухступенчатого преобразования электроэнергии снижается КПД и несколько ухудшаются массогабаритные показателив сравнении с преобразователями частоты с непосредственной связью.

Для создания синусоидального U ̴ самоуправляющиеся преобразователи частоты. В качестве ключевой базы в них используются усовершенствованная тиристорная и транзисторная основа.

Основным преимуществом тиристорной преобразовательной аппаратуры считается возможность оперироватьс большими параметрами сети, с выдерживанием при этом продолжительной нагрузки и импульсных воздействий. Аппараты обладают более высоким КПД.

Частотные преобразователи на тиристорах на сегодня превосходят остальные высоковольтные приводы, мощность которых исчисляется десятками МВТ с U вых от 3до 10 кВ и более. Однако и цена на них соответственно наибольшая.

Преимущества:

  • наибольший КПД;
  • возможность использования в мощных приводах;
  • приемлемая стоимость, невзирая на внедрение добавочных элементов.

Разновидности преобразователей

Среди всего многообразия существующих видов преобразователей выделяются следующие классы:

  • специальные устройства для дома;
  • высоковольтное и высокочастотное оборудование;
  • бестрансформаторные и инверторные импульсные устройства;
  • преобразователи постоянного напряжения;
  • регулируемые аппараты.

К этой же категории электронных приборов относят преобразователи тока в напряжение.

Аппаратура для дома

С этим типом преобразовательных устройств рядовой пользователь сталкивается постоянно, поскольку в большинстве моделей современной техники имеется встроенный блок питания. К тому же классу относятся бесперебойные источники питания (БИП), имеющие встроенный аккумулятор.

В отдельных случаях бытовые преобразователи выполняются по двойной кольцевой (инверторной) схеме.

За счет такого преобразования от источника постоянного тока (аккумулятора, например), удается получить на выходе переменное напряжение стандартной величины 220 Вольт. Особенностью электронных схем является возможность получения на выходе чисто синусоидального сигнала постоянной амплитуды.

Регулируемые устройства

Эти агрегаты способны значение выходного напряжения и повышать его. На практике чаще встречаются аппараты, позволяющие плавно изменять пониженное значение выходного потенциала.

Классическим является случай, когда на входе действует 220 Вольт, а на выходе получается регулируемое постоянное напряжение величиной от 2-х до 30 Вольт.

Бестрансформаторные приборы

Бестрансформаторные (инверторные) агрегаты построены по электронному принципу, предполагающему применение отдельного модуля управления. В качестве промежуточного звена в них используется преобразователь частоты, приводящий сигнал на выходе к удобному для выпрямления виду. В современных образцах инверторного оборудования нередко устанавливаются программируемые микроконтроллеры, существенно повышающие качество управление преобразованием.

Высоковольтные устройства представлены уже описанными станционными трансформаторами, повышающими и понижающими передаваемое напряжение в нужных соотношениях.

При передаче энергии по высоковольтным линиям и последующей трансформации стремятся свести ее потери в ваттах к минимуму.

К этому же классу относятся устройства, формирующие сигнал для управления лучом в телевизионной трубке (кинескопе).

Самодельный преобразователь частоты на тиристорах

Я взял двигатель асинхронного типа мощностью 2 кВт. Все собирал самостоятельно. Нужно было получить из сети в 220 вольт три фазы для управления электродвигателем. Нужно было управлять оборотами двигателя, не получать скачков выходного напряжения.

Посмотрев информацию в Интернете, нашел схемы различного рода. Предлагается очень много разных вариантов. Я остановился именно на этой схеме, так как его мощность до 4 кВт, функции защиты работают нормально.

Я взял корпус от системного блока компьютера и вмонтировал в него все детали. Можно было сэкономить, и сделать по-другому, но у меня уже был этот шкаф. Блок питания я покупал отдельно.

Популярные статьи  Почему мигает светодиодный светильник?

Тиристорный преобразователь постоянного тока

Хотя можно было собрать схему блока питания самому. Ни с кем не советовался и сам начал собирать. Собрал набор конденсаторов с реле, диодный мост с полевыми транзисторами. Установил вентилятор охлаждения на случай, если будет двигатель нагрузки 4 кВт, и будет нагреваться. При двигателях 2-3 кВт преобразователь работает нормально, никаких проблем с нагревом нет. Я решил сделать так, чтобы вентилятор не работал постоянно, так как он будет засасывать в шкаф пыль, потом его надо будет чистить. Решил сделать так, чтобы кулер включался и выключался при определенных температурах.

Для этого я сделал небольшую плату регулировки с реле, хотя можно тоже ее купить. За полдня собрал эту плату из имеющихся деталей. В шкафу имеется шунт, который настроен для двигателя 4 кВт. Если будет перегрузка по току, то двигатель выключится. Плата преобразователя сделана на микроконтроллере. Если поменять контроллер и поставить кварц на 20 мГц и два конденсатора в обвязке кварца, то можно поменять прошивку, вынести на панель корпуса монитор, ручку регулятора оборотов. При работе можно будет изменять частоту.

Тиристорный преобразователь постоянного тока

Но я делать этого не стал, так как нужны были дополнительные деньги. Этот частотник мне обошелся около трех тысяч рублей, это на 2017 год. Заводской преобразователь на тиристорах такого же класса, пусть даже в меньшем корпусе обошелся бы около 7-10 тысяч рублей. Это зависит от бренда изготовителя.

Такой частотный преобразователь можно применять на станках с ЧПУ на шпиндель, вывести контроль на пульт управления. Проверим, как он работает. Включаем старт, двигатель плавно включился и работает. Выключаем его, затем включаем реверс и повторяем операции. Все работает нормально.

Недавно купил выпрямитель за 1000 рублей. Это недорого для тиристорного выпрямителя. Такие диоды приходится заказывать из других регионов. Если управляющий электрод замкнуть на анод, то он превращается в диод. Если убираем, то превращается в тиристор. Если к проводам припаять плату управления, то им можно управлять. Получается тиристорный выпрямитель. Я поставил его на сварочный аппарат. На ручную дуговую сварку не стоит ставить тиристорный выпрямитель, так как при сварке большие пульсации, сварочный шов получается плохого качества. Для полуавтомата тиристоры подойдут, там пульсации не важны.

Преобразователь частоты на логических элементах

Современные асинхронные двигатели управляются весьма сложно. Дело в том, что пуск мощного асинхронного двигателя сопряжен со значительными токовыми перегрузками. Мощный вращающий момент может вывести из строя подшипники и опоры, на которых установлены двигатели.

Резкое отключение двигателя может привести к перенапряжению и к серьезным электрическим авариям. Поэтому, на сегодняшний день наиболее перспективными системами управления двигателями являются частотные преобразователи. Путь, к которому шел частотный преобразователь к цифровому варианту, довольно сложен. В современных устройствах была проблема в том, чтобы выходные каскады были мощными. Не было мощных транзисторов. Сейчас появились IGBT транзисторы или мощные транзисторы с изолированным затвором.

Рассмотрим преобразование однофазной цепи в трехфазную.

Тиристорный преобразователь постоянного тока

Это структурная схема простейшего преобразователя. Он состоит из генератора тактовых импульсов, частотой которого можно управлять. Собран он на простейших логических элементах. Включенных в режим логических элементов нет. Три логических элемента. Конденсатор и резистор задают постоянную величину времени, то есть, частоту выдачи импульсов. Эти импульсы поступают на счетчик Джонсона, который является и счетчиком, и дешифратором, преобразующим выходной сигнал в сигнал с одним импульсом на выходе.

Предусмотрено так, что импульсы проходят последовательно. Для того, чтобы получить трехфазную систему, десятку импульсов разделили на последовательность до шести импульсов. При этом окончание седьмого импульса завершает работу счетчика, установку его в нулевое состояние. Импульс подает команду обнуления счетчика, отсчет начинается с нуля. Выходы этих элементов, в данном случае дешифратора, присоединены к трем элементам, которые являются коммутирующими. Эти коммутирующие элементы, которые управляют работой двухтактных транзисторных включений, составляют основу выхода.

На выходе появляется напряжение с частотой, которую мы зададим на этом генераторе. Тактовые импульсы поступают на счетчик Джонсона с дешифратором, запускают логические элементы. Если будет на входе единица, которая поступает на два мощных транзистора, включенных по схеме моста, то пары транзисторов осуществляют коммутацию направления тока в обмотке двигателя вправо и влево. В результате этого с ростом регулирования частоты вращения будет плавно увеличиваться частота переключения выходного напряжения в обмотке, что приведет к росту средней частоты в двигателе и росту числа его оборотов.

Если мы рассмотрим систему как полученную трехфазную систему переменного тока, то можем получить на выходе трехфазный переменный ток. Он будет прямоугольной формы. Чтобы получить импульсы, близкие к гармоническим колебаниям, необходимо применить L или C фильтры для получения полноценного сигнала. Если мы имеем дело с постоянным током, то данный преобразователь может получить из него трехфазный переменный ток. Поэтому наш частотный преобразователь, который питается постоянным током, может работать от однофазного выпрямителя.

В мощных приводах не подходят к применению транзисторы. Поэтому вместо них используют тиристорные частотники. На малой частоте вращения труднее удерживать момент, так как приводы с жесткими характеристиками. Привод насоса происходит по системе склеивания синуса. Выходная частота меньше 50 герц.

Тиристорный преобразователь постоянного тока

Тиристорный преобразователь постоянного тока

1.1 Исходные данные

Необходимо расчитать и смоделировать в системе MatLab двигатель постоянного тока серии:2ПФ200LYXЛ4

Расшифровка маркировки двигателя постоянного тока:

1) 2П-название серии: вторая серия машин постоянного тока.

2) Ф-защищенное с самовентиляцией.

3) 200 — высота оси вращения, мм.

4) L — условное обозначение длины сердечника якоря: L — большая.

5) УХЛ4- для макроклиматических районов с умеренным и холодным климатом четвертой категории.

Технические данные двигателя постоянного тока сведены в таблицу 1.

Таблица 1 — Технические данные двигателя постоянного тока

Мощность Рн, кВт

Напряжение Uн, В

Частота вращения ,

об/мин

КПД

,%

Сопротивление обмотки

при 15°С, Ом

Индуктивность цепи якоря Lя,

мГн

номинальная

максимальная

nmax

якоря,

добавочных полюсов Rд

возбуждения,

20

440

1000

2500

85,5

0,286

0,168

31

10

Непосредственные преобразователи частоты

При использовании НПЧ напряжение из сети подается через управляемые вентили на двигатель. В каждой фазе НПЧ установлен реверсивный двухкомплектный преобразователь с совместным или раздельным управлением силовыми комплектами.

На рис. 1а приведена схема трехфазно-однофазного НПЧ на основе трехфазных нулевых схем. Он преобразует трехфазное напряжение в однофазное, но с регулируемой частотой.Комплекты В и Н переключаются, и на выходе получается двуполярное напряжение. Для управления преобразователями используют определенные законы управления — прямоугольный и синусоидальный. Если используют прямоугольный принцип управления, то алгоритм работы будет таков: при прохождении одной полуволны напряжения, на один из комплектов подаются управляющие импульсы с углом управления (углом задержки) a = const. Этот комплект будет работать в режиме выпрямителя, а затем с углом управления (углом опережения) b = a. Чтоб снизить ток необходимо перейти в инверторный режим (рис. 1 б). Для избежания короткого замыкания в самом инверторе необходимо чтоб ток снизился до нуля – это называется бестоковой паузой. После осуществления бестоковой паузы в работу включается второй комплект.

Если используют синусоидальное управление, то гладкая составляющая выходного напряжения должна изменятся по синусоидальному закону, для этого угол управления a непрерывно меняется (рис. 1 в).

Тиристорный преобразователь постоянного тока

Схема трехфазно-трехфазного НПЧ, выполненного на основе трехфазных мостовых схем. Ниже приведена схема.

Тиристорный преобразователь постоянного тока

Данный тип преобразователей не получил широкого применения из-за ряда недостатков при его применении. А это: невозможность полного регулирования выходной частоты (при использовании трехфазных мостовых схем диапазон регулирования 25-45 Гц, а при нулевых 15-45 Гц). Постоянная коммутация вентилей, что приводит к ухудшению коэффициента мощности, а также плохое качество выходного напряжения и большое влияние на питающую сеть.

Преимуществом можно признать то, что у таких преобразователей более высокий КПД, из-за однократного преобразования энергии.

Наиболее распространены преобразователи частоты на базе АИТ и АИН на IGBT транзисторах, в силу лучших показателей качества энергии на выходе преобразователя и их влияния на сеть.

IGBT-транзисторы

Тиристорный преобразователь постоянного тока
Объединив положительные качества биполярных и полевых, с изолированным затвором, транзисторов, можно получить для низкочастотной (имеется в виду промышленная частота 50-60 Hz) техники весьма достойный переключающий элемент – IGBT. Его обозначение и упрощенная эквивалентная схема показана на рисунке выше. Схема собрана подобно дарлингтоновской для биполярных. Полевой транзистор с n-каналом фактически служит усилителем тока с большим усилением, и хорошо открывает связанный с ним биполярный транзистор, который служит силовым в данной паре. Его эмиттер в этой структуре назван коллектором и наоборот (по “принципу утки” – по отношению к клеммам прибор отчасти ведет себя как биполярный транзистор с гигантским усилением). В то же время, нельзя считать IGBT простой схемой, которую “спаяли” из n-канального полевого и pnp-биполярного транзисторов, – это именно полупроводниковая структура, а не схема. Формальные переход база-коллектор биполярной части и канал полевой образуют единую структуру на кристалле.

Область применения IGBT транзисторов по электрическим параметрам лежит от 300 В и выше, по частоте – до 10 кГц. Это как раз хорошо подходит для промышленной частоты (в применении частотников). IGBT применяются в электроприводах, начиная от небольших электроинструментов вплоть до электровозов. То, что они работают в области не очень высоких частот, в отличие от mosfet, избавляет от множества проблем, связанных с паразитными индуктивностями и емкостями – управляющий транзистор в такой структуре чувствует себя вполне комфортно, его частота переключений сравнительно невелика. Значит, легче перезаряжать затворную емкость.

Советуем изучить Осциллограф — понятие и конструкция прибора

Большой проводимости от него, в данном случае, не требуется. Выходной pnp биполярный транзистор устроен таким образом, что выдерживает большое обратное напряжение и может работать в инверсном режиме. Простота управления IGBT и область безопасной работы оказались гораздо выше, чем у биполярных транзисторов. IGBT, как таковые, не имеют встроенного обратного диода, но такой диод с быстрым восстановлением может быть добавлен в схему или внешним образом, или интегрирован на кристалле, если это нужно для той области, для которой предназначается прибор.

IGBT появились в 1983 году (в IR запатентовали первый образец)

Первые образцы неважно переключались и были ненадежными, поэтому на рынок, как следует, не вышли. Трудности были технологическими, связанными с получением пластин толщиной около 100 мкм. Их преодоление, а также появление Trench-технологии для изготовления MOSFET позволили резко снизить сопротивление канала в открытом состоянии, и это позволило приблизить свойства IGBT практически к свойствам традиционного механического выключателя, но без присущего ему образования дуги и на несколько порядков высоким быстродействием

Их преодоление, а также появление Trench-технологии для изготовления MOSFET позволили резко снизить сопротивление канала в открытом состоянии, и это позволило приблизить свойства IGBT практически к свойствам традиционного механического выключателя, но без присущего ему образования дуги и на несколько порядков высоким быстродействием.

Транзисторы IGBT применяют в частотных преобразователях, устройствах плавного пуска, они интенсивно вытесняют тиристоры из всех областей, несмотря на свою значительную цену. Из используют в источниках питания, инверторах, электроприводах, сварочных питающих устройствах, на транспорте.

Заключение

При выполнении расчетно-графического здания был произведен расчет системы тиристорный преобразователь — двигатель постоянного тока независимого возбуждения: рассчитаны параметры ДПТ независимого возбуждения 2ПФ200LYXЛ4, подобран и рассчитан согласующий трансформатор ТМ-40, подобраны полупроводниковые вентили и обеспечена их надежная защита по снабберной цепи. Так же рассчитаны регулировочные и внешние характеристики тиристорого преобразователя, рассчитан коэффициент мощности и коэффициент полезного действия. После расчета произведено моделирование рассчитанной системы в среде MATLAB-Simulink.

Добавить комментарий