Министерство образования и науки рф

КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н.Туполева – КАИ

________________________________________________________

Цой А.А.

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Учебное пособие

Казань 2013

УДК 621.314.6

Цой А.А. Элементная база электронных преобразователей электроэнергии: Учебное пособие по курсу «Электронные преобразователи электрической энергии»/ Казань: Изд-во Казан.нац. . иссл. техн. ун-та, 2013г., 47с.

Настоящее пособие содержит анализ технических характеристик существующих силовых компонентов для электронных преобразователей электрической энергии. Дается сравнительная оценка и приводятся оценка областей предпочтительного применения рассматриваемых типов полупроводниковых приборов.

Пособие предназначено для студентов электроэнергетических профилей изучающих дисциплины в области силовых электронных преобразователей при проработке теоретического материала, а также в учебном и практическом проектировании электронных преобразователей электроэнергии.

Табл. 1 , Ил. 25, Библиогр. 17.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1.СВОЙСТВА И СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КЛЮЧЕЙ

1.1. Силовые полупроводниковые диоды

1.2. Биполярные транзисторы

1.3. МОП транзисторы

1.4. Биполярные транзисторы с изолированным затвором -IGBT .

1.5. Тиристоры

1.6. Конструктивное особенности силовых полупроводниковых ключей

2.СРАВНЕНИЕ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

3.СИЛОВЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МОДУЛИ

3.1. Простые силовые модули

3.2. Интеллектуальные силовые модули

3.3. Схемы управления силовыми модулями

4. ОСНОВЫ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КЛЮЧЕЙ

4.1. Потери в силовых ключах

4.2. Тепловой расчет силовых ключей.

БИЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

Благодаря своим преимуществам полупроводниковые преобразователи вытеснили другие типы преобразования электрической мощности. В результате они получили широкое применение в промышленной, транспортной и бытовой технике. Известно применение электроники в регулировании технологических процессов в химии, электрохимии, цветной и черной металлургии, в электротермии, в системах электроснабжения железнодорожного, горнорудного и городского транспорта и подъемных механизмов, в авиации, станкостроении, в высоковольтных линиях постоянного тока, в сварочном оборудовании, устройствах бесперебойного питания, зарядных устройствах аккумуляторных батарей и т.п. Одной из важнейших областей применения полупроводниковых преобразователей является управление электродвигателями постоянного и переменного тока для различных электроприводных систем. Особо следует указать область применения электронных преобразователей во вторичных источниках электропитания.

Абсолютное большинство зарубежных и отечественных производителей работающих в этой области сегодня выпускает электронные преобразователи для частотно-токового управления асинхронными двигателями практически во всем мощностном диапазоне. Максимум преобразуемых мощностей достигает тысяч киловатт. Элементной базой таких преобразователей служат силовые электронные ключи в дискретном или модульном исполнении. На малых и средних мощностях электронные ключи интегрируются со схемой управления, образуя интеллектуальные модули.

Что касается современных источников вторичного электропитания, то они имеют сложную архитектуру. Основное преобразование питающих напряжений в них осуществляется также в ключевом режиме. Усложнение структуры позволяет достичь оптимальных технико-экономических показателей. Но это возможно только благодаря высокотехнологичной элементной базе.

Современный рынок мощных полупроводниковых приборов насыщен разнообразными видами биполярных и полевых транзисторов и тиристоров. Постоянно появляются новые полупроводниковые компоненты, полученные на основе новых принципов и технологий. Совершенствуются уже существующие приборы. Многообразие рынка и ограниченно коммерческий характер информации затрудняет их эффективное применение.

В предлагаемом пособии представлен материал для теоретического изучения и использования в учебном и практическом проектировании при решении задач выбора элементной базы разрабатываемых преобразовательных устройств. Рассмотрены структурные особенности, характеристики и свойства биполярных и МОП транзисторов, транзисторов с изолированным затвором ,тиристоров и модулей на основе этих приборов.

Приводится их сравнительная характеристика таким определяющим параметрам как предельные коммутируемые ток и напряжение, прямое падение напряжения и быстродействие.

В основе представленного материала использованы публикации в научных журналах [1-12] и информация предоставляемой производителями и дилерами в ИНТЕРНЕТ.