- •Силовая электроника
- •1. Полупроводниковые приборы
- •1.1. Электропроводность полупроводников
- •1.1.1. Образование носителей заряда в собственных полупроводниках
- •1.1.2. Образование носителей заряда в примесных полупроводниках
- •1.1.3.Дрейфовое и диффузионное движение носителей заряда
- •1.2.Полупроводниковые диоды
- •1.2.1.Принцип действия и вольтамперная характеристика (вах) диода
- •1.2.2. Виды диодов
- •1.3. Биполярные транзисторы
- •1.3.1. Принцип действия транзистора.
- •1.3.2.Статические вах транзистора
- •1.4. Униполярные (полевые) транзисторы.
- •1.4.1. Полевые транзисторы с p-n переходом.
- •1.4.2. Мдп - транзисторы.
- •1.5. Тиристоры
- •1.5.1. Классификация тиристоров
- •1.5.2. Принцип работы диодного тиристора
- •1.5.3. Принцип работы триодного тиристора.
- •2. Усилители
- •2.1.Назначение и классификация усилителей
- •2.2. Принцип построения усилительных каскадов.
- •2.3. Усилительный каскад с общим эмиттером.
- •2.4. Многокаскадные усилители с конденсаторной связью.
- •2.5. Усилители мощности.
- •2.5.1 Усилитель мощности класса а с трансформаторным включением нагрузки (рисунок 2.6)
- •2.5.2. Двухтактный усилитель мощности (рисунок 2.7)
- •2.6. Усилители с обратной связью
- •2.7.Усилители постоянного тока (упт)
- •2.8. Операционные усилители (оу).
- •2.8.1. Инвертирующий усилитель (рисунок 2.19)
- •2.9.1. Компараторы. Триггер Шмитта
- •2.9.2. Мультивибраторы
- •2.9.3. Одновибраторы
- •3. Выпрямители
- •3.1. Структурная схема источника питания постоянного напряжения
- •3.1. Однофазный двухполупериодный неуправляемый выпрямитель с нулевым выводом.
- •3.2.1. Работа выпрямителя при активно-индуктивной нагрузке.
- •3.2.2. Работа выпрямителя при активно-ёмкостной нагрузке
- •3.3. Однофазный мостовой выпрямитель
- •3.4. Мостовой выпрямитель с нулевой точкой трансформатора
- •3.5. Трёхфазный выпрямитель с нулевым выводом
- •3.6. Трёхфазный мостовой выпрямитель
- •3.6. Управляемый выпрямитель однофазного тока
- •4. Коммутация однооперационных тиристоров
- •4.1. Узлы параллельной коммутации.
- •4.2. Узлы последовательной коммутации
- •5. Импульсные преобразователи постоянного напряжения
- •5.1. Методы импульсного регулирования постоянного напряжения
- •5.2. Иппн с параллельной коммутацией и коммутирующим контуром, подключаемым параллельно силовому тиристору
- •5.3. Иппн с последовательной коммутацией
- •6. Инверторы.
- •6.1. Автономные инверторы тока (аит)
- •6.1.1. Однофазный параллельный инвертор тока.
- •6.1.2. Трехфазный параллельный аит
- •6.2. Автономные резонансные инверторы (аир).
- •6.2.1. Последовательный аир
- •6.2.2. Последовательный аир со встречными диодами.
- •6.3. Автономные инверторы напряжения.
- •6.3.1. Способ формирования выходного напряжения инвертора в виде импульсов чередующейся полярности и одинаковой длительности.
- •6.3.2. Широтно-импульсный способ формирования и регулирования выходного напряжения инвертора.
- •6.3.2.1. Шир с зависящей от параметров нагрузки формой кривой выходного напряжения.
- •6.3.2.2. Шир с не зависящей от параметров нагрузки формой кривой выходного напряжения.
- •6.3.3. Формирование кривой выходного напряжения инвертора с уменьшенным содержанием гармонических.
- •7. Оптоэлектроника
- •7.1. Управляемые источники света
- •7.2. Фотоприёмники.
- •2.Фотодиоды.
- •3. Фототранзисторы (рисунок 7.8).
- •4. Фототиристоры.
- •7.3. Световоды и простейшие оптроны
- •8. Цифровая техника
- •8.1.Аксиомы, законы, тождества и теоремы алгебры логики
- •8.2. Логические элементы на диодах и биполярных транзисторах.
- •8.2.1. Логический элемент или.
- •8.2.2. Логический элемент и.
- •8.2.3. Логический элемент не.
- •8.2.4. Логический элемент или-не.
- •8.2.5. Логический элемент и-не.
- •8.3. Параметры логических элементов.
- •8.4.Логические элементы на полевых транзисторах.
- •8.4.1. Логический элемент не.
- •8.4.2. Логический элемент или-не.
- •8.4.3.Логический элемент и-не.
5.3. Иппн с последовательной коммутацией
рисунок 5.4
Коммутирующий конденсатор расположен в диагонали моста, образованного из четырех коммутирующих тиристоров VS1-VS4. Для коммутации силового тиристора VSс отпирают по 2 коммутирующих накрест лежащих тиристора VS1 и VS2, VS3 и VS4. При полярности Ск без скобок для запирания VSс отпирают VS1 и VS2, при полярности в скобках VS3 и VS4. Такая последовательность отпирания тиристоров позволят исключить подготовительные перезаряды Ск. В контур коммутации входит источник питания Е, дроссель Lк, конденсатор Ск и открытые тиристоры VS1 и VS2 либо VS3 и VS4.
Рисунок 5.5
Рассмотрим фазовый портрет перезаряда конденсатора. Пуск схемы производится отпиранием одной пары коммутирующих тиристоров, например VS3 и VS4 при запертом VSс. В контуре Е - Lк - VS4 - Ск - VS3 происходит заряд конденсатора от источника питания Е – участок 0-1 (рисунок 5.5). Без учета потерь энергии в цепи заряда, конденсатор зарядится до напряжения (-2Е) с полярностью без скобок. Затем последовательность импульсов, поступающих от системы управления, подчиняется режиму работы преобразователя при регулировании выходного напряжения. Вначале отпирается VSс и протекает ток в нагрузке. Затем, спустя необходимое время длительности импульса tи отпирают тиристоры VS1 и VS2, создающие аналогичный контур перезаряда конденсатора Е - Lк – VS2 - Ск – VS1 с тем отличием, что перед их отпиранием ток дросселя равен I(0), а конденсатор заряжен до напряжения 2Е полярностью, встречной напряжению питания. Кроме того при отпирании VS1 и VS2, конденсатор Ск подключается через VD0 к тиристору VSс, обратной для него полярностью. Ток через VSс быстро спадает до нуля и к нему прикладывается запирающее напряжение. Ток нагрузки замыкается через обратный диод VD0 . Запертый тиристор VSс отделяет коммутационный узел от нагрузки. Ток дросселя Lк переходит из цепи тиристора в цепь конденсатора. Этим вызван тот факт, что при перезаряде начальный ток конденсатора равен I(0). Начальные условия перезаряда на фазовой плоскости характеризуются т.2.
Перезаряд Ск происходит при наличии в контуре источника питания Е и поэтому описывается на фазовой плоскости дугой окружности 2-3 с центром в т.(+Е;0). В т.3 ток iс=0 конденсатор заряжен полярностью в скобках. К тиристорам VS1 и VS2 прикладывается обратное напряжение и они запираются. Очередной процесс коммутации при отпиранииVS3 и VS4 – участок 3-4-5, а так же последующие процессы протекают аналогично.
Т.е. напряжение на конденсаторе при каждом такте его перезаряда повышается и без учета потерь энергии фазовая траектория имеет вид раскручивающейся спирали, причем эффект последовательного накопления энергии в конденсаторе проявляется здесь намного сильнее, чем в предыдущих схемах. Это связано с поступлением энергии в конденсатор в процессе его перезаряда от источника питания и с передачей в конденсатор энергии, накопленной в дросселе перед коммутацией. Установившемуся режиму, который характеризуется равенством энергии, получаемой и теряемой в коммутационном узле, соответствует напряжение на конденсаторе. Поэтому рассмотренная схема без дополнительных мер по отводу избыточной энергии от коммутационного узла на практике не приемлема.
Рисунок 5.6
Задачу решают введением в схему цепи сброса, показанной пунктиром и состоящей из дополнительной обмотки дросселя Wс и диода VDс. Число витков обмотки сброса Wс больше числа витков основной обмотки . Рассмотрим временные диаграммы, поясняющие принцип действия цепи сброса (рисунок 5.6). В моментt1 открываются коммутирующие тиристоры, например, VS1 и VS2 и начинается перезаряд конденсатора. Как мы уже выяснили ток конденсатора iс будет нарастать не от нуля, а от величины I(0). Если бы в схеме отсутствовала цепь сброса, то после времени t3 напряжению Uс и току iс соответствовали кривые, показанные пунктиром.
Полярность на обмотках Lк для интервала t1 – t2 показана в скобках . Диод VDс закрыт и на этом интервале цепь сброса не оказывает влияния на процесс перезаряда Ск . Напряжение на обмотке Wс в n-раз превышает напряжение UL0 основной обмотки W0 и к диоду VDс приложено обратное напряжение . В моментt2 полярность напряжения на обмотках меняется, что характеризует отдачу энергии, накопленной в дросселе Lк в конденсатор Ск . В момент t3 напряжение на Wс равно Е и противоположно по знаку. Диод VDс открывается. На обмотке W0 при этом напряжение . С отпираниемVDс создается цепь отдачи энергии дросселя в цепь источника питания и поступление энергии в конденсатор прекращается. Без учета активного сопротивления и индуктивности дросселя такой переход можно считать достаточно быстрым. На этапе отдачи энергии в цепь источника питания напряжение на его обмотках не меняется. ,. Процесс сброса энергии заканчивается при токеiсбр= 0 в момент времени t5 . Uс достигнув в момент t3 значения остается далее неизменным. Аналогично влияние цепи сброса на последующие процессы перезаряда Ск. Напряжение обоих полярностей фиксируется на уровне . На практике за счет активных сопротивлений и индуктивностей рассеяния в обмотках дросселяUс получается несколько выше.