Казачковський_аппч2

система захисту (СЗ);

блок живлення власних пот-

реб (БЖ).

Назовні виведені лише клеми для живлення (R, S, T), підключення двигуна (U, V, W) та гальмівного резистора (R1, R2), а також для логічних сигналів керування від системи ке-

рування перетворювачем (VSP). Є також модифікації ІСМ для використання в електроприводах с векторним керуванням, що мають датчики фазних струмів, сигнали з яких можна використати для регулювання струму. Розріз ІСМ показаний на рис. 1.31 (1 – кремнієві кристали, 2 – керамічна основа, 3 – алюмінієвий дріт, 4 – мідна основа, 5 – корпус, 6 – силіконовий гель, 7 – плата керування, 8 – кришка, 9 – керуючі контакти, 10 – силові контакти).

Різке зменшення кількості зовнішніх з’єднань, мінімальна відстань між драйвером і силовим ключем та сумісність із логічними інтегральними мікросхемами має наслідком подальше спрощення конструкції, підвищення швидкодії, завадозахищеності та надійності.

Області застосування інтелектуальних силових схем та модулів:

промислові електроприводи на основі асинхронних, вентильних та крокових двигунів;

електроприводи для побутової техніки (пральні машини, кухонні комбайни, вентилятори, кондиціонери) та ручного електроінструменту;

імпульсні джерела живлення (частотою до 100 кГц) для портативних комп’ютерів, моніторів, факсів, ксероксів, пристроїв для зарядки акумуляторів, телевізорів, відеомагнітофонів, плеєрів, мобільних телефонів, побутової техніки, автомобільної та авіаційної електроніки тощо;

джерела безперебійного живлення засобів зв’язку, комп’ютерних систем. Випускаються також інтелектуальні силові модулі з убудованою сис-

темою керування перетворювачем у цілому:

драйвери двигуна (трифазні мостові інвертори на струм до 1 А та напругу до 500 В);

драйвери перетворювача частоти (теж саме, але з винесеною силовою частиною більшої потужності);

переривники постійної напруги (DC-DC перетворювачі) для імпульсних джерел живлення;

твердотільні реле постійного та змінного струму для систем автоматики на базі польових транзисторів та симісторів;

напівпровідникові (тиристорні та симісторні) контактори та регулятори потужності (однофазні та трифазні) для керування двигунами та іншими споживачами невеликої потужності.

1.10. Порівняння та сфери застосування силових ключів

Основними тенденціями розвитку силових напівпровідникових ключів були та залишаються:

32

Таблиця 1.3 Сфери застосування силових напівпровідникових ключів

1.Чим реальний вентиль відрізняється від ідеального?

2.Чим з огляду на керування відрізняються одноопераційні та двоопераційні тиристори?

3.Чим оптотиристор відрізняється від інших тиристорів?

4.Накресліть електричну схему вмикання тиристора.

5.Накресліть, як можна апроксимувати ВАХ тиристора у відкритому стані.

6.Як розрахувати потужність втрат у відкритому тиристорі, якщо відомі його анодний струм та параметри апроксимованої ВАХ?

7.Як на електричних схемах позначаються біполярний, силовий польовий, IGBT-транзистори, а також звичайний, симетричний та двоопераційний тиристори?

8.Які переваги транзистора Дарлінгтона перед звичайним біполярним транзистором?

9.Що таке область безпечної роботи транзистора?

34

10.Мета використання снаберів.

11.Які переваги IGBT та MOSFET-транзисторів перед біполярними? 12.Накресліть типову форму імпульсу керування GTO-тиристором. 13.Які переваги GCT перед GTO-тиристором?

14.Порівняйте біполярні, польові, IGBT-транзистори, а також звичайні, GTO та GCT-тиристори за такими параметрами, як максимально можливі частота перемикань та потужність.

15.Які сфери застосування перелічених вище ключів?

16.З якою метою замість поодиноких ключів використовують силові модулі? 17.Як зростання потужності впливає на ступінь інтеграції силових модулів? 18.Які функції виконують драйвери силових ключів?

19.З якою метою у вихідних каскадах драйверів застосовують імпульсні трансформатори?

20.Чим інтелектуальний силовий модуль відрізняється від силового модуля? 21.Розташуйте за порядком збільшення ступеня інтеграції: розумний сило-

вий модуль, транзисторний ключ, драйвер двигуна, силовий модуль, самозахищений ключ.

Відповіді:

1: наявністю опору у відкритому стані, струму спливу у закритому і втратами у процесі перемикання; 2: двоопераційний можна закрити за допомогою керуючого електроду; 3: тим, що керується за допомогою світла; 4 та 5: див.

рис. 1.1; 6: P I U IUпор I 2rдин ; 7: див. рис. 1.3, 1.10, 1.11, 1.14; 8: бі-

льші потужність та коефіцієнт передачі за струмом; 9: діапазон зміни струму колектора та напруги колектор-емітер, у якому забезпечується надійна робота ключа без погіршення його характеристик; 10: для зменшення темпу зміни напруги та струму ключа; 11: більша частота комутації, відсутність потреби у снаберах, менша потужність керування, більша комутована потужність (лише IGBT); 12: див. рис. 1.15; 13: більші потужність, швидкодія, частота комутації, менші втрати у відкритому стані, відсутність потреби в індивідуальних снаберах, більші можливості для інтеграції; 14: див. табл. 1.1; 15: див. табл. 1.3; 16: для спрощення конструкції, підвищення надійності та швидкодії; 17: зі збільшенням потужності ступінь інтеграції зменшується (від інтелектуальних силових модулів до поодиноких ключів; 18: формують імпульси керування ключем, забезпечують гальванічну розв’язку силового кола та системи керування і захист ключа; 19: для гальванічної розв’язки; 20: наявністю драйвера та системи захисту; 21: транзисторний ключ, силовий модуль, самозахищений ключ, розумний силовий модуль, драйвер двигуна.

Висновки

У результаті опрацювання даного розділу студент повинен:

знати:

умовні позначення, основні параметри та характеристики силових ключів;

принципи побудови та призначення силових модулів, снаберів та драйверів;

уміти:

порівняти ключі різних типів за ступенем керованості, діапазоном потужності, втратами, швидкодією, сферами застосування;

розрахувати параметри силових ключів за їхніми вольт-амперними характеристиками.

35

Енергія в схемі рис. 2.1 внаслідок однобічної провідності ключа може передаватися тільки від джерела напруги через переривник до навантаження.

U d =100 В. Його навантаженням є двигун постійного струму з індуктивністю обмотки якоря Lн =9,4 мГн. Частота модуляції fм =1 кГц, шпаруватість =0,5,

проти-ЕРС Е=70 В. Нехтуючи спадом напруги в активному опорі навантаження, розрахувати та побудувати часові діаграми та середні значення вихідних струму та напруги. Обчислити: максимальний рівень енергії, накопиченої інду-