Güç elektroniği kavramı. Rozanov Yu.K. Güç elektroniğinin temelleri Güç elektroniği kavramı

Bu yazıda güç elektroniği hakkında konuşacağız. Güç elektroniği nedir, neye dayalıdır, avantajları nelerdir ve beklentileri nelerdir? Güç elektroniğinin bileşenleri üzerinde duralım, kısaca ne olduklarını, birbirlerinden nasıl farklı olduklarını ve bunlar veya bu tür yarı iletken anahtarların hangi uygulamalar için uygun olduğunu düşünelim. İşte günlük yaşamda, işte ve günlük yaşamda kullanılan güç elektroniği cihazlarına örnekler.

Son yıllarda, güç elektroniği cihazları enerji tasarrufunda büyük bir teknolojik atılım yaptı. Güç yarı iletken cihazları, esnek kontrol edilebilirlikleri sayesinde, elektrik enerjisinin verimli bir şekilde dönüştürülmesini sağlar. Günümüzde elde edilen ağırlık ve boyut göstergeleri ve verimlilik, dönüştürme cihazlarını niteliksel olarak yeni bir seviyeye getirmiştir.

Birçok endüstri yumuşak yolvericiler, hız kontrol cihazları, kesintisiz güç kaynakları kullanır, modern bir yarı iletken temelde çalışır ve yüksek verimlilik gösterir. Bunların hepsi güç elektroniği.

Güç elektroniğinde elektrik enerjisi akışının kontrolü, mekanik anahtarların yerini alan ve bir veya başka bir ekipmanın çalışma gövdesinin gerekli ortalama gücünü ve hassas hareketini elde etmek için gerekli algoritmaya göre kontrol edilebilen yarı iletken anahtarlar kullanılarak gerçekleştirilir.

Bu nedenle, güç elektroniği taşımacılıkta, madencilik endüstrisinde, iletişim alanında, birçok endüstride kullanılmaktadır ve bugün tasarımında yer alan güç elektroniği üniteleri olmadan tek bir güçlü ev aleti yapamaz.

Güç elektroniğinin ana yapı taşları tam olarak bir devreyi megahertz'e kadar farklı hızlarda açıp kapatabilen yarı iletken anahtar bileşenlerdir. Açık durumda, anahtarın direnci bir ohm'un birimleri ve kesirleri ve kapalı durumda - megaohm'dur.

Anahtar yönetimi çok fazla güç gerektirmez ve iyi tasarlanmış bir sürücü ile anahtarlama sürecinde ortaya çıkan anahtar kayıpları yüzde bir'i geçmez. Bu nedenle güç elektroniğinin verimi, demir transformatörlerin ve geleneksel röleler gibi mekanik anahtarların toprak kaybına göre yüksektir.

Güç elektroniği cihazları, etkin akımın 10 ampere eşit veya daha büyük olduğu cihazlardır. Bu durumda anahtar yarı iletken elemanlar şunlar olabilir: bipolar transistörler, alan etkili transistörler, IGBT transistörler, tristörler, triyaklar, mandallama tristörleri ve entegre kontrollü mandallı tiristörler.

Düşük kontrol gücü, aynı anda birkaç bloğun birleştirildiği güç mikro devreleri oluşturmanıza da olanak tanır: anahtarın kendisi, kontrol devresi ve kontrol devresi, bunlar sözde akıllı devrelerdir.

Bu elektronik yapı taşları hem yüksek güçlü endüstriyel kurulumlarda hem de elektrikli ev aletlerinde kullanılır. Birkaç megavat için bir endüksiyon fırını veya birkaç kilovat için bir ev tipi buharlı fırın - her ikisinde de sadece farklı güçlerde çalışan yarı iletken güç anahtarları bulunur.

Bu nedenle güç tristörleri, 1 MVA'dan fazla kapasiteli konvertörlerde, DC elektrik sürücü devrelerinde ve yüksek gerilim AC sürücülerde, reaktif güç kompanzasyon tesisatlarında, endüksiyon eritme tesisatlarında kullanılır.

Kilitlenebilir tristörler daha esnek bir şekilde kontrol edilir, yüzlerce KVA kapasiteli kompresörleri, fanları, pompaları kontrol etmek için kullanılırlar ve potansiyel anahtarlama gücü 3 MVA'yı aşar. Hem motorları kontrol etmek hem de kesintisiz güç beslemesini sağlamak ve birçok statik kurulumda yüksek akımları anahtarlamak için çeşitli amaçlar için MVA birimlerine kadar kapasiteye sahip dönüştürücülerin uygulanmasına izin verir.

MOSFET'ler, uygulama alanlarını IGBT transistörlerine kıyasla önemli ölçüde genişleten yüzlerce kilohertz frekansında mükemmel kontrol edilebilirlik ile karakterize edilir.

Triyaklar, AC motorları başlatmak ve kontrol etmek için idealdir, 50 kHz'e kadar frekanslarda çalışabilirler ve kontrol için IGBT transistörlerinden daha az enerji gerektirirler.

Günümüzde IGBT'lerin maksimum anahtarlama voltajı 3.500 volt ve potansiyel olarak 7.000 volttur. Bu bileşenler, önümüzdeki yıllarda bipolar transistörlerin yerini alabilir ve MVA ünitelerine kadar olan ekipmanlarda kullanılacaktır. Düşük güçlü dönüştürücüler için, MOSFET transistörleri daha kabul edilebilir olmaya devam edecek ve 3'ten fazla MVA - kilitlenebilir tristör için.

Analistlere göre, gelecekteki güç yarı iletkenlerinin çoğu, tek bir pakette bulunan iki ila altı anahtar öğeyle modüler olacak. Modüllerin kullanımı, kullanılacakları ekipmanın ağırlığını azaltmanıza, boyutunu ve maliyetini azaltmanıza olanak tanır.

IGBT transistörleri için ilerleme, 3.5 kV'a kadar olan voltajlarda 2 kA'ya kadar olan akımlarda bir artış ve basitleştirilmiş kontrol devreleri ile 70 kHz'e kadar çalışma frekanslarında bir artış olacaktır. Bir modül sadece anahtarlar ve bir doğrultucu değil, aynı zamanda bir sürücü ve aktif koruma devreleri de içerebilir.

Son yıllarda üretilen transistörler, diyotlar, tristörler, akım, voltaj, hız gibi parametrelerini zaten önemli ölçüde geliştirdi ve ilerleme hala durmuyor.

Alternatif akımın doğru akıma daha iyi dönüştürülmesi için, düzeltilmiş voltajın sıfırdan nominal değere kadar sorunsuz bir şekilde değiştirilmesine izin veren kontrollü doğrultucular kullanılır.

Günümüzde DC elektrik sürücülerinin uyarma sistemlerinde tristörler çoğunlukla senkron motorlarda kullanılmaktadır. Çift tristörler - triyaklar, iki bağlı anti-paralel tristör için yalnızca bir kapı elektroduna sahiptir, bu da kontrolü daha da kolaylaştırır.

Ters işlemi gerçekleştirmek için, doğrudan voltajın alternatif voltaja dönüştürülmesi kullanılır. Bağımsız yarı iletken anahtar inverterleri, ağ tarafından değil elektronik devre tarafından belirlenen çıkış frekansını, şeklini ve genliğini verir. İnvertörler, çeşitli anahtar unsurlar temelinde yapılır, ancak yüksek güçler için, 1 MVA'dan fazla, yine IGBT tabanlı invertörler öne çıkar.

Tristörlerin aksine, IGBT'ler çıkıştaki akımı ve voltajı daha geniş ve daha doğru bir şekilde şekillendirme yeteneği sağlar. Düşük güçlü araba invertörleri, çalışmalarında alan etkili transistörler kullanırlar; bu, 3 kW'a kadar güçlerde, 12 voltluk bir pilin doğru akımını, 50 kHz'den yüzlerce kilohertz'e kadar bir frekansta çalışan yüksek frekanslı bir darbeli dönüştürücü aracılığıyla önce doğru akıma dönüştürmek için mükemmel bir iş çıkarır. dönüşümlü olarak 50 veya 60 Hz.

Bir frekansın bir akımını başka bir frekansın akımına dönüştürmek için kullanılırlar. Daha önce, bu yalnızca tam kontrol edilebilirliğe sahip olmayan tristörler temelinde yapıldı; tristörler için karmaşık zorunlu kilitleme devreleri tasarlamak gerekliydi.

Alan etkili MOSFET'ler ve IGBT transistörleri gibi anahtarların kullanılması, frekans dönüştürücülerin tasarımını ve uygulanmasını kolaylaştırır ve gelecekte tristörlerin, özellikle düşük güçlü cihazlarda, transistörler lehine terk edileceği tahmin edilebilir.

Elektrikli tahrikleri ters çevirmek için hala tristörler kullanılmaktadır; anahtarlamaya gerek kalmadan iki farklı akım yönü sağlamak için iki set tristör dönüştürücüye sahip olmak yeterlidir. Modern temassız ters yol vericiler böyle çalışır.

Kısa makalemizin sizin için yararlı olduğunu umuyoruz ve artık güç elektroniğinin ne olduğunu, güç elektroniği cihazlarında hangi güç elektroniği unsurlarının kullanıldığını ve güç elektroniğinin potansiyelinin geleceğimiz için ne kadar büyük olduğunu biliyorsunuz.

Hakem Teknik Bilimler Doktoru F.I. Kovalev

Elektrik enerjisi dönüşümünün ilkeleri belirtilmiştir: düzeltme, ters çevirme, frekans dönüşümü vb. Dönüştürme cihazlarının temel devreleri, bunları kontrol etme ve ana parametreleri düzenleme yöntemleri açıklanır, çeşitli dönüştürücü türlerinin rasyonel kullanım alanları gösterilir. Tasarım ve işlemin özellikleri dikkate alınır.

Dönüştürücü cihazlarını içeren elektrik sistemlerinin tasarımı ve işletimi için mühendisler ve teknisyenler için ve ayrıca dönüştürücü teknolojisinin test edilmesi ve bakımı ile ilgilenenler için.

Yu.K. Rozanov Güç Elektroniği Temelleri... - Moskova, Energoatomizdat yayınevi, 1992. - 296 s.

Önsöz
Giriş

Birinci bölüm. Güç elektroniğinin ana unsurları
1.1. Güç yarı iletken cihazları
1.1.1. Güç diyotları
1.1.2. Güç transistörleri
1.1.3. Tristörler
1.1.4. Güç yarı iletken uygulamaları
1.2. Transformatörler ve reaktörler
1.3. Kapasitörler

İkinci bölüm. Doğrultucular
2.1. Genel bilgi
2.2. Temel düzeltme devreleri
2.2.1. Tek fazlı tam dalga orta nokta devresi
2.2.2. Tek fazlı köprü devresi
2.2.3. Üç fazlı orta nokta devresi
2.2.4. Üç fazlı köprü devresi
2.2.5. Çoklu köprü devreleri
2.2.6. Doğrultma devrelerinde doğrultulmuş gerilim ve birincil akımların harmonik bileşimi
2.3. Anahtarlama ve doğrultucu çalışma modları
2.3.1. Doğrultma devrelerinde anahtarlama akımları
2.3.2. Doğrultucuların dış özellikleri
2.4. Doğrultucuların enerji özellikleri ve iyileştirme yolları
2.4.1. Doğrultucuların güç faktörü ve verimliliği
2.4.2. Kontrollü redresörlerin güç faktörünün iyileştirilmesi
2.5. Kapasitif yük ve geri EMF için doğrultucu işleminin özellikleri
2.6. Yumuşatma filtreleri
2.7. Benzer bir güç kaynağından doğrultucu işletimi

Üçüncü bölüm. İnvertörler ve frekans dönüştürücüler
3.1. Şebeke Tahrikli İnvertörler
3.1.1. Tek Fazlı Orta Nokta Çevirici
3.1.2. Üç Fazlı Köprü Çevirici
3.1.3. Şebeke tahrikli inverterde güç dengesi
3.1.4. Şebeke sürücülü inverterlerin temel özellikleri ve çalışma modları
3.2. Bağımsız invertörler
3.2.1. Mevcut invertörler
3.2.2. Gerilim invertörleri
3.2.3. Tristör voltaj invertörleri
3.2.4. Rezonant invertörler
3.3. Frekans dönüştürücüler
3.3.1. DC bağlantılı frekans dönüştürücüler
3.3.2. Doğrudan bağlı frekans dönüştürücüler
3.4. Otonom inverterlerin çıkış voltajının düzenlenmesi
3.4.1. Genel düzenleme ilkeleri
3.4.2. Mevcut invertörler için kontrol cihazları
3.4.3. Darbe genişlik modülasyonu (PWM) ile çıkış voltajının düzenlenmesi
3.4.4. Geometrik gerilim ilavesi
3.5. İnvertörlerin ve frekans dönüştürücülerin çıkış voltajının şeklini iyileştirmenin yolları
3.5.1. Sinüzoidal olmayan voltajın elektrik tüketicileri üzerindeki etkisi
3.5.2. Inverter çıkış filtreleri
3.5.3. Çıkış geriliminde filtre kullanılmadan daha yüksek harmoniklerin azaltılması

Bölüm dört. Regülatörler-stabilizatörler ve statik kontaktörler
4.1. AC Voltaj Regülatörleri
4.2. DC Regülatörleri
4.2.1. Parametrik stabilizatörler
4.2.2. Sürekli stabilizatörler
4.2.3. Anahtarlama düzenleyicileri
4.2.4. Darbe düzenleyici yapıların geliştirilmesi
4.2.5. Yüke ölçülü enerji aktarımı ile tristör-kondansatör DC regülatörleri
4.2.6. Kombine dönüştürücüler-regülatörler
4.3. Statik kontaktörler
4.3.1. Tristorik AC Kontaktörler
4.3.2. DC tristör kontaktörleri

Beşinci Bölüm. Dönüştürücü kontrol sistemleri
5.1. Genel bilgi
5.2. Dönüştürücü cihazların kontrol sistemlerinin blok diyagramları
5.2.1. Doğrultucular ve bağımlı invertörler için kontrol sistemleri
5.2.2. Frekans dönüştürücüler için doğrudan bağlı kontrol sistemleri
5.2.3. Bağımsız invertör kontrol sistemleri
5.2.4. Regülatörler-stabilizatörler için kontrol sistemleri
5.3. Dönüştürme teknolojisinde mikroişlemci sistemleri
5.3.1. Tipik genelleştirilmiş mikroişlemci yapıları
5.3.2. Mikroişlemci kontrol sistemlerinin kullanımına örnekler

Altıncı bölüm. Güç elektroniği cihazlarının uygulanması
6.1. Akılcı kullanım alanları
6.2. Genel teknik gereksinimler
6.3. Acil koruma
6.4. Teknik durumun operasyonel kontrolü ve teşhisi
6.5. Dönüştürücülerin paralel çalışmasını sağlamak
6.6. Elektromanyetik girişim
Referans listesi

Referans listesi
1. GOST 20859.1-89 (ST SEV 1135-88). Tek bir birleşik serinin yarı iletken güç cihazları. Genel teknik koşullar.

2. Chebovskiy OG, Moiseev LG, Nedoshivin RP Güç yarı iletken cihazları: El Kitabı. 2. baskı, Rev. ve Ekle. Moskova: Energoatomizdat, 1985.

3 Iravis B. Ayrık güç yarı iletkenleri // EDN. 1984. Cilt. 29, No. 18. S. 106-127.

4. Nakagawa A.e.a. 1800V bipolar modlu MOSFET (IGBT) / A. Nakagawa, K. Imamure, K. Furukawa // Toshiba İnceleme. 1987. No. 161. S. 34-37.

5 Chen D. Semiconductors: hızlı, sağlam ve kompakt // IEEE Spectrum. 1987. Cilt. 24, No. 9. S. 30-35.

6. Yurt dışında güç yarı iletken modülleri / VB Zilbershtein, SV Mashin, VA Potapchuk ve diğerleri // Elektrik endüstrisi. Ser. 05. Güç dönüştürme ekipmanı. 1988. Sayı. 18.P. 1-44.

7. Rischmiiller K. Smatries intelente Ihstungshalbeitereine neue Halblieter-nesil // Electronikpraxis. 1987. N6. S. 118-122.

8. Rusin Yu.S, Gorskiy AN, Rozanov Yu K. Elektromanyetik elementlerin hacminin frekansa bağımlılığının incelenmesi Elektroteknik endüstrisi. Dönüşüm teknolojisi. 1983. No. 10. S. 3-6.

9. Elektrik kapasitörleri ve kapasitör birimleri: El Kitabı / V. P. Berzan, B. Yu Gelikman, M. N. Guraevskiy ve diğerleri Ed. G. S. Kuchinsky. M .: Energoatomizdat, 1987.

10. Yarıiletken Doğrultucular / Ed. F.I. Kovalev ve G.P. Mostkova. Moskova: Enerji, 1978.

11. Süper iletken manyetik enerji depolaması için GTO dönüştürücünün devre konfigürasyonu / Toshifumi JSE, James J. Skiles, Kohert L., KV Stom, J. Wang // IEEE 19. Güç Elektroniği Uzmanları Konferansı (PESC "88), Kyoto, Japonya, 11-14 Nisan 1988. S. 108-115.

12. Rozanov Yu K. K. Güç dönüştürme teknolojisinin temelleri. Moskova: Enerji, 1979.

13. Chizhenko I. M., Rudenko V. S, Seyko V. I. Dönüştürme teknolojisinin temelleri. M .: Lise, 1974.

14. Ivanov VA Direkt değiştirmeli otonom inverterlerin dinamikleri. Moskova: Enerji, 1979.

15. Kovalev FI, Mustafa GM, Baregemyan GV Sinüzoidal çıkış gerilimine sahip bir darbe dönüştürücü tarafından hesaplanan bir tahmin ile kontrol Elektroteknik endüstrisi. Dönüşüm teknolojisi. 1981. No. 6 (34) .S. 10-14.

16. Middelbrook R. D. Yeni bir optimum topoloji anahtarlama DC - tV - DC dönüştürücünün izolasyonu ve çoklu çıkış uzantıları // IEEE Güç Elektroniği Uzmanları Konferansı (PESC "78), 1978. S. 256-264.

17. Bulatov OG, Tsarenko AI Tristör-kapasitör dönüştürücüler. M. Energoizdat, 1982.

18. Rozinov Yu.K. Yüksek frekans bağlantılı yarı iletken dönüştürücüler. M .: Energoatomizdat, 1987.

19. Kalabekov AA Mikroişlemciler ve sinyal iletim ve işleme sistemlerindeki uygulamaları. M .: Radyo ve iletişim, 1988.

20. Stroganov RP Kontrol makineleri ve uygulamaları. M .: Lise, 1986.

21. Obukhov ST., Ramizevich TV Valf konvertörlerinin kontrolü için mikro bilgisayar uygulaması // Elektroteknik endüstrisi. Dönüşüm teknolojisi. 1983. Sayı. 3 (151). S. 9

22. Mikroişlemcilere dayalı vana konvertörlerinin kontrolü / Yu M. Bykov, IT Par, L. Ya. Raskin, LP Detkin // Elektrik endüstrisi. Dönüşüm teknolojisi. 1985. Sayı. 10, sayfa 117.

23. Matsui N., Takeshk T., Vura M. Tek Çipli Mikro - MC Hurray Junerter için Bilgisayar Tabanlı denetleyici // IEEE İşlemleri on endüstriyel elektronik, 1984. Cilt. JE-31, No. 3.P. 249-254.

24. Bulatov OG, Ivanov VS, Panfilov DI Kapasitif enerji depolaması için yarı iletken şarj cihazları. M .: Radyo ve iletişim, 1986.

ÖNSÖZ

Güç elektroniği, sürekli gelişen ve gelecek vaat eden bir elektrik mühendisliği alanıdır. Modern güç elektroniğindeki gelişmeler, tüm gelişmiş endüstriyel toplumlarda teknolojik ilerleme hızı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Bu bağlamda, modern güç elektroniğinin temellerinin daha net anlaşılması için çok çeşitli bilimsel ve teknik çalışanlara ihtiyaç vardır.

Güç elektroniği şu anda oldukça gelişmiş bir teorik temele sahiptir, ancak yazar, bu konulara çok sayıda monografi ve ders kitabı ayrıldığından, kısmi bir sunum bile görevini üstlenmedi. Bu kitabın içeriği ve sunum metodolojisi, öncelikle güç elektroniği alanında uzman olmayan, ancak elektronik cihazların ve cihazların kullanımı ve çalıştırılmasıyla ilgili olan ve elektronik cihazların temel çalışma prensipleri, devreleri ve genel olarak fikir edinmek isteyen mühendisler ve teknisyenler için tasarlanmıştır. geliştirme ve operasyon için hükümler. Ek olarak, kitabın bölümlerinin çoğu, programı güç elektroniği konularını içeren disiplinler çalışmalarında çeşitli teknik eğitim kurumlarının öğrencileri tarafından da kullanılabilir.

Güç elektroniği Bu cihazları ana araç olarak kullanırken önemli elektrik enerjisi elde etme, güçlü elektrik süreçlerini kontrol etme ve elektrik enerjisini yeterince büyük bir enerjiye dönüştürme probleminin yanı sıra güç elektroniği cihazları oluşturma problemini çözen bilim ve teknoloji alanı olarak adlandırılır.

Aşağıda yarı iletken cihazlara dayalı güç elektroniği cihazları olarak kabul edilmektedir. En yaygın kullanılan bu cihazlardır.

Yukarıda tartışılan güneş pilleri, uzun süredir elektrik enerjisi üretmek için kullanılmıştır. Şu anda bu enerjinin toplam elektrik hacmi içindeki payı küçüktür. Bununla birlikte, aralarında Nobel ödüllü akademisyen Zh.I. Alferov, güneş pillerini Dünya'daki enerji dengesini bozmayan çok umut verici elektrik enerjisi kaynakları olarak kabul edin.

Güçlü elektrik süreçlerinin kontrolü, hangi güç yarı iletken cihazlarının halihazırda çok yaygın olarak kullanıldığı ve kullanımlarının yoğunluğu hızla artmakta olan çözmedeki problemdir. Bunun nedeni, yüksek hız, açık durumda düşük düşüş ve kapalı durumda düşük düşüş (düşük güç kayıpları sağlayan), yüksek güvenilirlik, önemli akım ve voltaj yük kapasitesi, küçük boyut ve ağırlık, kullanım kolaylığı olan güç yarı iletken cihazlarının avantajlarından kaynaklanmaktadır. kontrol, yüksek akım ve düşük akım elemanlarının entegrasyonunu kolaylaştıran bilgilendirici elektroniklerin yarı iletken cihazlarıyla organik birlik.

Pek çok ülkede, güç elektroniği üzerine yoğun araştırma ve geliştirme çalışmaları başlatıldı ve bu nedenle, güç yarı iletken cihazları ve bunlara dayalı elektronik cihazlar sürekli olarak geliştiriliyor. Bu, güç elektroniği uygulama alanının hızlı bir şekilde genişlemesini sağlar ve bu da araştırma ve geliştirmeyi teşvik eder. Burada, tüm bir insan faaliyet alanı ölçeğinde olumlu bir geri bildirimden bahsedebiliriz. Sonuç, güç elektroniğinin çok çeşitli teknik alanlara hızlı bir şekilde girmesidir.

Güç elektroniği cihazlarının yaygınlaşması, özellikle güç alanı etkili transistörlerin ve IGBT'lerin geliştirilmesinden sonra hızla başladı.

Bu, ana güç yarı iletken cihazının, geçen yüzyılın 50'li yıllarında yaratılan kilitsiz bir tristör olduğu oldukça uzun bir dönemden önce geldi. Kilitlenmeyen tristörler, güç elektroniğinin geliştirilmesinde önemli bir rol oynamıştır ve günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, kontrol darbeleri aracılığıyla kapatmanın imkansızlığı, genellikle uygulamalarını karmaşıklaştırır. On yıllardır, güç cihazlarının geliştiricileri, tristörleri kapatmak için bazı durumlarda oldukça karmaşık güç devreleri düğümlerini kullanarak bu dezavantajla başa çıkmak zorunda kaldılar.

Tristörlerin yaygınlaşması, o dönemde ortaya çıkan ve "güç elektroniği" terimi ile aynı anlamda kullanılan "tristör teknolojisi" teriminin popülaritesine yol açtı.

Bu dönemde geliştirilen güç bipolar transistörleri uygulama alanlarını buldu, ancak güç elektroniğindeki durumu kökten değiştirmedi.

Yalnızca güç alanı etkili transistörlerin ve mühendislerin elindeki 10 W gücünün ortaya çıkmasıyla, özelliklerinde ideal olanlara yaklaşan tamamen kontrol edilebilir elektronik anahtarlar olduğu ortaya çıktı. Bu, güçlü elektrik proseslerini kontrol etmek için çok çeşitli görevlerin çözümünü büyük ölçüde kolaylaştırdı. Yeterince sofistike elektronik anahtarların mevcudiyeti, yalnızca yükün bir DC veya AC kaynağına anında bağlanmasını ve bağlantısını kesmeyi değil, aynı zamanda çok büyük akım sinyallerini veya pratik olarak bunun için gerekli herhangi bir formu oluşturmayı da mümkün kılar.

En yaygın tipik güç elektroniği cihazları şunlardır:

temassız anahtarlama cihazları alternatif veya doğru akım devresindeki yükü açmak veya kapatmak ve bazen yük gücünü düzenlemek için tasarlanmış alternatif ve doğru akım (kesiciler);

doğrultuculardeğişkeni bir polaritede dönüştürmek (tek yönlü);

invertörlersabiti değişkene dönüştürme;

frekans dönüştürücülerbir frekanstaki bir değişkeni başka bir frekansın bir değişkenine dönüştürmek;

dC dönüştürücüler (dönüştürücüler), bir miktarın sabitini başka bir niceliğin sabitine dönüştürmek;

faz dönüştürücülerbir dizi faza sahip bir alternatifi, farklı sayıda faza sahip alternatif bir faza dönüştürmek (genellikle tek faz, üç faza veya üç faza - tek faza dönüştürülür);

kompansatörler (güç faktörü düzelticileri) AC besleme ağındaki reaktif gücü dengelemek ve akım ve voltaj dalga biçimindeki bozulmaları telafi etmek için tasarlanmıştır.

Esasen, güç elektroniği cihazları güçlü elektrik sinyallerini dönüştürür. Bu nedenle güç elektroniği, dönüştürücü teknolojisi olarak da adlandırılır.

Hem standart hem de özel olan güç elektroniği cihazları, teknolojinin tüm alanlarında ve neredeyse tüm oldukça karmaşık bilimsel ekipmanlarda kullanılmaktadır.

Örnek olarak, içinde bulunduğu bazı nesneleri gösterelim. güç elektroniği cihazları önemli işlevleri yerine getirin:

Elektrikli tahrik (hız ve torkun düzenlenmesi, vb.);

Elektroliz tesisleri (demir dışı metalurji, kimya endüstrisi);

Doğru akım kullanarak uzun mesafelerde elektrik iletimi için elektrikli ekipman;

Elektrometalurjik ekipman (metalin elektromanyetik karıştırılması, vb.);

Elektrotermal kurulumlar (indüksiyonlu ısıtma, vb.);

Akü şarjı için elektrikli ekipman;

Bilgisayarlar;

Otomobillerin ve traktörlerin elektrik donanımı;

Uçak ve uzay aracının elektrik donanımı;

Radyo iletişim cihazları;

TV yayını için ekipman;

Elektrikli aydınlatma cihazları (flüoresan lambaların güç kaynağı, vb.);

Tıbbi elektrikli ekipman (ultrason tedavisi ve cerrahi, vb.);

Güç aracı;

Tüketici elektroniği cihazları.

Güç elektroniğinin gelişimi, teknik problemleri çözme yaklaşımlarını değiştiriyor. Örneğin, güç alanı etkili transistörlerin ve IGBT'lerin oluşturulması, bazı alanlarda kolektör motorlarının yerini alan endüktör motorlarının uygulama alanının genişlemesine önemli ölçüde katkıda bulunur.

Güç elektroniği cihazlarının yayılması üzerinde faydalı bir etkiye sahip olan önemli bir faktör, bilgilendirici elektroniklerin ve özellikle mikroişlemci teknolojisinin başarısıdır. Güçlü elektrik süreçlerini kontrol etmek için, yalnızca yeterince gelişmiş bilgilendirici elektronik cihazların kullanılmasıyla rasyonel bir şekilde uygulanabilen giderek daha karmaşık algoritmalar kullanılmaktadır.

Güç ve güç elektroniğindeki gelişmelerin etkili kombinasyonu, gerçekten olağanüstü sonuçlar üretir.

Yarı iletken cihazların doğrudan kullanımı ile elektrik enerjisini diğer enerji türlerine dönüştürmek için mevcut cihazlar henüz yüksek bir çıkış gücüne sahip değildir. Ancak burada cesaret verici sonuçlar elde edildi.

Yarı iletken lazerler, elektrik enerjisini ultraviyole, görünür ve kızılötesi aralıklarda tutarlı enerjiye dönüştürür. Bu lazerler 1959'da önerildi ve ilk olarak 1962'de galyum arsenit (GaAs) temelinde gerçekleştirildi. Yarı iletken tabanlı lazerler, yüksek verimlilik (% 10'un üzerinde) ve uzun hizmet ömrü ile ayırt edilirler. Örneğin kızılötesi projektörlerde kullanılırlar.

Geçen yüzyılın 90'lı yıllarında ortaya çıkan süper parlak beyaz LED'ler, akkor lambalar yerine aydınlatma için birçok durumda zaten kullanılıyor. LED'ler önemli ölçüde daha ekonomiktir ve önemli ölçüde daha uzun ömürlüdür. LED armatürler için uygulama yelpazesinin hızla genişlemesi bekleniyor.

• pdf biçimi
• boyut 4.64 MB
• 24 Eki 2008 eklendi

Ders kitabı. - Novosibirsk: NSTU yayınevi, 1999.

Parçalar: 1.1, 1.2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4

Bu ders kitabı, güç elektroniği alanında "uzman" olmayan, ancak güç elektroniği cihazlarının elektrik gücü, elektromekanik, elektrik sistemlerinde kullanımı üzerine çeşitli isimlerle dersler okuyan FES, EMF fakültelerinin öğrencilerine yöneliktir (materyalin iki derinlikte sunumunda). Ders kitabının kesik tipte vurgulanan bölümleri (ayrıca iki sunum derinliğinde), dersin güç elektroniği alanında "uzman" olarak eğitilmiş REF "Promelectronics" uzmanlığı öğrencileri için bir ders kitabı olarak kullanılmasına olanak tanıyan ek, daha derin bir çalışma için tasarlanmıştır. Bu nedenle, önerilen baskı "dördü bir arada" ilkesini uygulamaktadır. Ayrı bölümlere eklenen dersin ilgili bölümlerine ilişkin bilimsel ve teknik literatürün gözden geçirilmesi, kılavuzu lisans ve lisansüstü öğrenciler için bir bilgi yayını olarak önermemize olanak tanır.

Önsöz.
Güç elektroniği cihazlarının incelenmesi için bilimsel, teknik ve metodolojik temeller.
Güç elektroniği cihazlarının analizine bir sistem yaklaşımının metodolojisi.
Valf dönüştürücülerinde enerji dönüşümü kalitesinin enerji göstergeleri.
Elektromanyetik işlemlerin kalitesinin enerji göstergeleri.
Cihazın ve cihazın unsurlarını bir bütün olarak kullanma kalitesinin enerji göstergeleri.
Valf dönüştürücülerinin eleman tabanı.
Güç yarı iletken cihazları.
Eksik kontrollü vanalar.
Tam kontrollü vanalar.
Kilitlenebilir tristörler, transistörler.
Transformatörler ve reaktörler.
Kapasitörler.
Elektrik enerjisi dönüştürücü türleri.
Enerji göstergelerini hesaplama yöntemleri.
Valf konvertörlerinin matematiksel modelleri.
Dönüştürücülerin enerji performansını hesaplama yöntemleri.
İntegral yöntem.
Spektral yöntem.
Direkt yöntem.
Adu yöntemi.
Adu yöntemi.
Adu'nun yöntemi (1).
Yöntemler Adum1, Adum2, Adum (1).
İdeal dönüştürücü parametreleri ile AC'den DC'ye projeksiyon teorisi.
Sistem olarak doğrultucu. Temel tanımlar ve gösterim.
Dt / Ot baz hücresinde alternatif akımı düzeltilmiş akıma dönüştürmek için mekanizma.
İki fazlı tek fazlı akım doğrultucu (m1 \u003d 1, m2 \u003d 2, q \u003d 1).
Tek fazlı köprü doğrultucu (m1 \u003d m2 \u003d 1, q \u003d 2).
Trans sargı bağlantı şemasına sahip üç fazlı akım doğrultucu.
üçgen oluşturucu sıfır çıkışlı bir yıldızdır (m1 \u003d m2 \u003d 3, q \u200b\u200b\u003d 1).
Yıldız-zikzaktan sıfıra transformatör sargı bağlantı şemasına sahip üç fazlı bir akım doğrultucu (m1 \u003d m2 \u003d 3, q \u200b\u200b\u003d 1).
Bir dalgalanma reaktörü ile bir yıldız-ters yıldız transformatörünün sekonder sargılarının bağlantısı ile altı fazlı üç fazlı bir akım doğrultucu (m1 \u003d 3, m2 \u003d 2 x 3, q \u200b\u200b\u003d 1).
Köprü devresinde üç fazlı akım doğrultucu (m1 \u003d m2 \u003d 3, q \u200b\u200b\u003d 2).
Kontrollü redresörler. Kontrol karakteristiği, dönüştürücü elemanların gerçek parametrelerini dikkate alarak alternatif akımı doğru akıma (geri kazanımlı) dönüştürme teorisidir.
Gerçek transformatörlü kontrollü bir redresörde anahtarlama işlemi. Dış karakteristik.
Sonlu bir endüktans Ld değerinde arka emf üzerinde doğrultucu işleminin teorisi.
Aralıklı akım modu (? 2? / Qm2).
Maksimum sürekli akım modu (? \u003d 2? / Qm2).
Sürekli akım modu (? 2? / Qm2).
Kondansatör düzeltme filtreli redresör çalışması.
DC bağlantısına bağlı ters çevirme modunda bir geri EMF ile bir vana dönüştürücüde aktif güç akışının yönünün tersine çevrilmesi.
Bağımlı tek fazlı akım çevirici (m1 \u003d 1, m2 \u003d 2, q \u003d 1).
Bağımlı üç fazlı akım çevirici (m1 \u003d 3, m2 \u003d 3, q \u200b\u200b\u003d 1).
Doğrultucunun birincil akımının anot ve düzeltilmiş akımlara genel bağımlılığı (Chernyshev yasası).
Doğrultucu transformatörlerin ve bağımlı eviricilerin birincil akımlarının spektrumları.
Valf dönüştürücünün doğrultulmuş ve ters çevrilmiş gerilimlerinin spektrumları.
Doğrultucu transformatörün ikincil faz sayısının optimizasyonu. Eşdeğer çok fazlı düzeltme devreleri.
Transformatör akımlarının etkin değerleri ve tipik gücü üzerindeki anahtarlamanın etkisi.
Düzeltme ve bağımlı ters çevirme modunda bir valf konvertörünün verimliliği ve güç faktörü.
Verimlilik.
Güç faktörü.
Tam kontrollü vanalarda redresörler.
Gelişmiş faz kontrollü redresör.
Doğrultulmuş voltajın darbe genişliği düzenlemesine sahip doğrultucu.
Şebekeden çekilen akımı zorla şekillendiren doğrultucu.
Tersinir valf konvertörü (tersinir doğrultucu).
Valf dönüştürücünün şebeke beslemesi ile elektromanyetik uyumluluğu.
Bir redresörün elektriksel tasarımının bir model örneği.
Doğrultucu devre seçimi (yapısal sentez aşaması).
Kontrollü bir redresörün devre elemanlarının parametrelerinin hesaplanması (parametrik sentez aşaması).
Sonuç.
Edebiyat.
Konu dizini.

Ayrıca bakınız

• djvu biçimi
• boyut 1.39 MB
• 20 Nisan 2011'de eklendi

Novosibirsk: NSTU, 1999. - 204 s. Bu ders kitabı, güç elektroniği alanında "uzman" olmayan, ancak güç elektroniği cihazlarının elektrik gücü, elektromekanik, elektrik sistemlerinde kullanımı üzerine çeşitli isimlerle dersler okuyan FES, EMF fakültelerinin öğrencilerine yöneliktir (materyalin iki derinlikte sunumunda). Ders kitabının kalın harflerle yazılmış bölümleri amaçlanmıştır (ayrıca iki derinlikte ...

Zinovev G.S. Güç Elektroniğinin Temelleri. Bölüm 1

• pdf biçimi
• boyut 1.22 MB
• 11 Eki 2010 tarihinde eklendi

Novosibirsk: NSTU, 1999. Bu ders kitabı, güç elektroniği alanında "uzman" olmayan, ancak güç elektroniği cihazlarının elektrik gücü, elektromekanik, elektrik sistemlerinde kullanımı üzerine çeşitli isimlerden dersler okuyan FES, EMF fakültelerinin öğrencilerine yöneliktir (materyalin iki derinlikte sunumunda) ... Ders kitabının bölümleri amaçlanmıştır (ayrıca iki derinlikte ...

Zinoviev G.S. Güç Elektroniği Temelleri (1/2)

• pdf biçimi
• boyut 1.75 MB
• 19 Haz 2007 eklendi

Ders kitabı. - Novosibirsk: NSTU yayınevi, Birinci Bölüm. 1999. - 199 s. Bu ders kitabı, güç elektroniği alanında "uzman" olmayan, ancak güç elektroniği cihazlarının elektrik gücü, elektromekanik, elektrik sistemlerinde kullanımı üzerine çeşitli isimlerle dersler okuyan FES, EMF fakültelerinin öğrencilerine yöneliktir (materyalin iki derinlikte sunumunda). Ders kitabının bölümleri kesik yazı ile vurgulanmıştır ...

Zinoviev G.S. Güç Elektroniğinin Temelleri. Cilt 2,3,4

• pdf biçimi
• boyut 2.21 MB
• 18 Kas 2009 eklendi

Ders kitabı. - Novosibirsk: NSTU yayınevi, 2., 3. ve 4. bölümler. 2000. - 197 s. 1999 yılında yayınlanan ilk bölümün devamı olan ders kitabının ikinci bölümü, DC voltaj dönüştürücülerinin temel devrelerinin DC'ye, DC'den AC'ye (otonom invertörler), AC voltajdan AC voltajına sabit veya ayarlanabilir frekansın sunumuna ayrılmıştır. Materyal ayrıca "..." ilkesine göre yapılandırılmıştır.

Zinoviev G.S. Güç Elektroniğinin Temelleri. Cilt 5

• pdf biçimi
• boyut 763.08 KB
• 18 Mayıs 2009 eklendi

Ders kitabı. - Novosibirsk: NSTU Yayınevi, Beşinci Bölüm. 2000. - 197 s. 1999 yılında yayınlanan ilk bölümün devamı olan ders kitabının ikinci bölümü, DC voltaj dönüştürücülerinin temel devrelerinin DC'ye, DC'den AC'ye (otonom invertörler), AC voltajdan AC voltajına sabit veya ayarlanabilir frekansın sunumuna ayrılmıştır. Materyal ayrıca dördü bir arada ilkesine göre yapılandırılmıştır ...

Zinoviev G.S. Güç Elektroniğinin Temelleri. Bölüm 2

• djvu biçimi
• boyut 3.62 MB
• 20 Nisan 2011'de eklendi

Novosibirsk: NSTU, 2000. Bu ders kitabı, "Güç Elektroniğinin Temelleri" dersi için planlanan üç dersin ikinci bölümüdür. Ders kitabının ilk bölümü, güç elektroniği cihazlarını PARUS-PARAGRAPH modellemek için koltuğun program paketini kullanarak uygulanan, laboratuar çalışmalarına yönelik metodolojik bir kılavuza eklenmiştir. Ders kitabının ikinci bölümünde yer alan materyaller bilgisayarlı laboratuvar dersleri ile desteklenmektedir.

• Önsöz
• Giriş
• Birinci bölüm. Güç elektroniğinin ana unsurları
  • 1.1. Güç yarı iletken cihazları
    • 1.1.1. Güç diyotları
    • 1.1.2. Güç transistörleri
    • 1.1.3. Tristörler
    • 1.1.4. Güç yarı iletken uygulamaları
  • 1.2. Transformatörler ve reaktörler
  • 1.3. Kapasitörler
• İkinci bölüm. Doğrultucular
  • 2.1. Genel bilgi
  • 2.2. Temel düzeltme devreleri
    • 2.2.1. Tek fazlı tam dalga orta nokta devresi
    • 2.2.2. Tek fazlı köprü devresi
    • 2.2.3. Üç fazlı orta nokta devresi
    • 2.2.4. Üç fazlı köprü devresi
    • 2.2.5. Çoklu köprü devreleri
    • 2.2.6. Doğrultma devrelerinde doğrultulmuş gerilim ve birincil akımların harmonik bileşimi
  • 2.3. Anahtarlama ve doğrultucu çalışma modları
    • 2.3.1. Doğrultma devrelerinde anahtarlama akımları
    • 2.3.2. Redresörlerin dış özellikleri
  • 2.4. Doğrultucuların enerji özellikleri ve iyileştirme yolları
    • 2.4.1. Doğrultucuların güç faktörü ve verimliliği
    • 2.4.2. Kontrollü redresörlerin güç faktörünün iyileştirilmesi
  • 2.5. Kapasitif yük ve geri EMF için doğrultucu işleminin özellikleri
  • 2.6. Yumuşatma filtreleri
  • 2.7. Karşılaştırılabilir bir güç kaynağından doğrultucu işletimi
• Üçüncü bölüm. İnvertörler ve frekans dönüştürücüler
  • 3.1. Şebeke Tahrikli İnvertörler
    • 3.1.1. Tek Fazlı Orta Nokta Çevirici
    • 3.1.2. Üç Fazlı Köprü Çevirici
    • 3.1.3. Şebeke tahrikli inverterde güç dengesi
    • 3.1.4. Şebeke sürücülü inverterlerin temel özellikleri ve çalışma modları
  • 3.2. Bağımsız invertörler
    • 3.2.1. Mevcut invertörler
    • 3.2.2. Gerilim invertörleri
    • 3.2.3. Tristör voltaj invertörleri
    • 3.2.4. Rezonant invertörler
  • 3.3. Frekans dönüştürücüler
    • 3.3.1. DC bağlantılı frekans dönüştürücüler
    • 3.3.2. Doğrudan bağlı frekans dönüştürücüler
  • 3.4. Otonom inverterlerin çıkış voltajının düzenlenmesi
    • 3.4.1. Genel düzenleme ilkeleri
    • 3.4.2. Mevcut invertörler için kontrol cihazları
    • 3.4.3. Çıkış geriliminin shi-i rbt-darbe modülasyonu (PWM) ile düzenlenmesi
    • 3.4.4. Geometrik gerilim ilavesi
  • 3.5. İnvertörlerin ve frekans dönüştürücülerin çıkış voltajının şeklini iyileştirmenin yolları
    • 3.5.1. Sinüzoidal olmayan voltajın elektrik tüketicileri üzerindeki etkisi
    • 3.5.2. Inverter çıkış filtreleri
    • 3.5.3. Çıkış geriliminde filtre kullanılmadan daha yüksek harmoniklerin azaltılması
• Bölüm dört. Regülatörler-stabilizatörler ve statik kontaktörler
  • 4.1. AC Voltaj Regülatörleri
  • 4.2. DC Regülatörleri
    • 4.2.1. Parametrik stabilizatörler
    • 4.2.2. Sürekli stabilizatörler
    • 4.2.3. Anahtarlama düzenleyicileri
    • 4.2.4. Darbe düzenleyici yapıların geliştirilmesi
    • 4.2.5. Yüke ölçülü enerji aktarımı ile tristör-kondansatör DC regülatörleri
    • 4.2.6. Kombine dönüştürücüler-regülatörler
  • 4.3. Statik kontaktörler
    • 4.3.1. Tristorik AC Kontaktörler
    • 4.3.2. DC tristör kontaktörleri
• Beşinci Bölüm. Dönüştürücü kontrol sistemleri
  • 5.1. Genel bilgi
  • 5.2. Dönüştürücü cihazların kontrol sistemlerinin blok diyagramları
    • 5.2.1. Doğrultucular ve bağımlı invertörler için kontrol sistemleri
    • 5.2.2. Frekans dönüştürücüler için doğrudan bağlı kontrol sistemleri
    • 5.2.3. Bağımsız invertör kontrol sistemleri
    • 5.2.4. Regülatörler-stabilizatörler için kontrol sistemleri
  • 5.3. Dönüştürücü teknolojisinde mikroişlemci sistemleri
    • 5.3.1. Tipik genelleştirilmiş mikroişlemci yapıları
    • 5.3.2. Mikroişlemci kontrol sistemlerinin kullanımına örnekler
• Altıncı bölüm. Güç elektroniği cihazlarının uygulanması
  • 6.1. Akılcı kullanım alanları
  • 6.2. Genel teknik gereksinimler
  • 6.3. Acil koruma
  • 6.4. Teknik durumun operasyonel kontrolü ve teşhisi
  • 6.5. Dönüştürücülerin paralel çalışmasını sağlamak
  • 6.6. Elektromanyetik girişim
• Referans listesi

GİRİŞ

Elektronik mühendisliğinde güç ve bilgi elektroniği ayırt edilir. Güç elektroniği başlangıçta, elektronik cihazların kullanımıyla çeşitli elektrik gücünün dönüştürülmesiyle ilişkili bir teknoloji alanı olarak ortaya çıktı. Gelecekte, yarı iletken teknolojileri alanındaki gelişmeler, güç elektroniği cihazlarının işlevselliğini ve buna bağlı olarak uygulama alanlarını önemli ölçüde genişletmiştir.

Modern güç elektroniğinin cihazları, elektrik akışını yalnızca bir türden diğerine dönüştürmek amacıyla değil, aynı zamanda dağıtım, elektrik devrelerinin yüksek hızda korunmasının organizasyonu, reaktif gücün dengelenmesi vb. İçin de kontrol etmeyi mümkün kılar. güç elektroniğinin adı güç elektroniğidir. Bilgi elektroniği esas olarak bilgi işlem kontrolü için kullanılır. Özellikle Bilgi Elektroniği Cihazları, güç elektroniği cihazları dahil olmak üzere çeşitli nesneler için kontrol ve düzenleme sistemlerinin temelini oluşturur.

Bununla birlikte, güç elektroniği cihazlarının işlevlerinin ve uygulama alanlarının yoğun şekilde genişlemesine rağmen, güç elektroniği alanında çözülen temel bilimsel ve teknik sorunlar ve görevler ile ilişkilidir. elektrik enerjisinin dönüşümü.

Elektrik çeşitli şekillerde kullanılır: 50 Hz frekanslı alternatif akım şeklinde, doğru akım formunda (üretilen tüm elektriğin% 20'sinden fazlası) ve ayrıca artan frekansın alternatif akımı veya özel bir formdaki akımlar (örneğin, darbeli vb.). Bu fark, esas olarak tüketicilerin çeşitliliği ve özgüllüğünden ve bazı durumlarda (örneğin, özerk güç kaynağı sistemlerinde) ve birincil elektrik kaynaklarından kaynaklanmaktadır.

Tüketilen ve üretilen elektrik türlerindeki çeşitlilik, dönüşümünü gerektirmektedir. Başlıca elektrik dönüştürme türleri şunlardır:

• 1) düzeltme (alternatif akımın doğru akıma dönüştürülmesi);
• 2) ters çevirme (doğru akımın alternatif akıma dönüştürülmesi);
• 3) frekans dönüşümü (bir frekansın alternatif akımının başka bir frekansın alternatif akımına dönüştürülmesi).

Ayrıca birkaç başka, daha az yaygın dönüştürme türleri de vardır: akım dalga biçimleri, faz sayısı, vb. Bazı durumlarda, çeşitli dönüştürme türlerinin bir kombinasyonu kullanılır. Ek olarak, parametrelerinin kalitesini iyileştirmek için, örneğin alternatif akımın voltajını veya frekansını stabilize etmek için elektrik dönüştürülebilir.

Elektriğin dönüşümü çeşitli şekillerde yapılabilir. Özellikle, elektrik mühendisliği için geleneksel, ortak bir şaftla birleştirilen bir motor ve bir jeneratörden oluşan elektrik makine üniteleri aracılığıyla dönüşümdür. Bununla birlikte, bu dönüştürme yönteminin bir takım dezavantajları vardır: hareketli parçaların varlığı, atalet, vb. Bu nedenle, elektrik mühendisliğinde elektrik makinesi dönüşümünün gelişmesine paralel olarak, elektriğin statik dönüşümü için yöntemlerin geliştirilmesine büyük önem verilmiştir. Bu gelişmelerin çoğu, elektronik teknolojinin doğrusal olmayan unsurlarının kullanımına dayanıyordu. Statik dönüştürücüler oluşturmanın temeli haline gelen güç elektroniğinin ana unsurları yarı iletken cihazlardı. Çoğu yarı iletken cihazın iletkenliği büyük ölçüde elektrik akımının yönüne bağlıdır: ileri yönde, iletkenlikleri yüksektir, ters yönde küçüktür (yani, yarı iletken bir cihazın iki farklı durumu vardır: açık ve kapalı). Yarı iletken cihazlar kontrolsüz ve kontrollüdür. İkincisi, düşük güç kontrol darbeleri aracılığıyla yüksek iletkenliklerinin (açılma) başlama anını kontrol etmek mümkündür. Yarı iletken cihazların çalışılmasına ve bunların elektrik dönüştürmek için kullanımına adanan ilk yerli çalışmalar, Akademisyenler V.F. Mitkevich, N.D. Papeleksi ve diğerlerinin çalışmalarıydı.

1930'larda, gaz boşaltma cihazları (cıva vanaları, tiratronlar, gazotronlar vb.) SSCB'de ve yurtdışında yaygındı. Gaz deşarj cihazlarının geliştirilmesiyle eş zamanlı olarak, elektrik dönüşümü teorisi geliştirildi. Ana devre türleri geliştirilmiş ve alternatif akımın düzeltilmesi ve ters çevrilmesi sırasında meydana gelen elektromanyetik süreçler üzerinde kapsamlı araştırmalar yapılmıştır. Aynı zamanda, otonom invertör devrelerinin analizi ile ilgili ilk çalışmalar ortaya çıktı. İyon dönüştürücü teorisinin geliştirilmesinde, Sovyet bilim adamları I.L. Kaganov, M.A. Chernyshev, D.A. Zavalishin ve yabancıların çalışmaları: K.Müller-Lubeck, M. Demontvinier, V.Schilling ve diğerleri tarafından büyük bir rol oynadı.

50'li yılların sonlarında, güçlü yarı iletken cihazların - diyotlar ve tristörler - ortaya çıktığı zaman dönüştürücü teknolojisinin geliştirilmesinde yeni bir aşama başladı. Bu silikon bazlı cihazlar, performans açısından gaz deşarj cihazlarından çok daha üstündür. Geniş bir sıcaklık aralığında çalışırken küçük boyutları ve ağırlıkları, yüksek verimlilikleri, yüksek hızları ve artırılmış güvenilirlikleri vardır.

Güç yarı iletken cihazlarının kullanımı, güç elektroniğinin gelişimini önemli ölçüde etkilemiştir. Her türden yüksek verimli dönüştürme cihazlarının geliştirilmesinin temeli oldular. Bu gelişmelerde, birçok temelde yeni devre ve tasarım çözümü benimsenmiştir. Elektrik için güç yarı iletken cihazlarının endüstriyel gelişimi, bu alandaki araştırma ve geliştirmeyi ve yeni teknolojilerin yaratılmasını yoğunlaştırmıştır. Güç yarı iletken cihazlarının özellikleri dikkate alınarak, eskiler rafine edildi ve yeni devre analizi yöntemleri geliştirildi. Otonom invertörler, frekans dönüştürücüler, DC regülatörleri ve diğerlerinin şemalarının sınıfları önemli ölçüde genişledi ve yeni güç elektroniği cihazları türleri ortaya çıktı - doğal ve yapay komütasyonlu statik kontaktörler, tristör reaktif güç kompansatörleri, voltaj sınırlayıcılı yüksek hızlı koruma cihazları, vb.

Güç elektroniğinin etkin kullanımının ana alanlarından biri elektrikli sürücü haline geldi. DC elektrikli sürücü için, metalurji, takım tezgahı yapımı, nakliye ve diğer endüstrilerde başarıyla kullanılan tristör üniteleri ve komple cihazlar geliştirilmiştir. Tristörlerin geliştirilmesi, değişken AC sürücü alanında önemli ilerlemeye yol açmıştır.

Elektrik motorlarının hızını kontrol etmek için güç frekansı akımını değişken frekanslı alternatif akıma dönüştüren yüksek verimli cihazlar yaratılmıştır. Stabilize çıkış parametrelerine sahip birçok tipte frekans dönüştürücü, çeşitli teknoloji alanları için geliştirilmiştir. Özellikle, metalin indüksiyonla ısıtılması için, elektrikli makine ünitelerine kıyasla kullanım ömürlerinin artması nedeniyle büyük bir teknik ve ekonomik etki sağlayan yüksek frekanslı güçlü tristör üniteleri oluşturulmuştur.

Yarı iletken dönüştürücülerin piyasaya sürülmesine dayanarak, mobil elektrik taşımacılığı için elektrik trafo merkezlerinin yeniden inşası gerçekleştirildi. Elektrometalurji ve kimya endüstrilerindeki bazı teknolojik işlemlerin kalitesi, çıkış voltajı ve akımını derinlemesine düzenleyen redresör ünitelerinin devreye girmesi nedeniyle önemli ölçüde iyileştirilmiştir.

Yarı iletken dönüştürücülerin avantajları, kesintisiz güç kaynağı sistemlerinde yaygın kullanımlarını belirlemiştir. Güç elektroniği cihazlarının tüketici elektroniği alanındaki (voltaj regülatörleri vb.) Uygulama alanı genişledi.

80'lerin başından bu yana, elektroniklerin yoğun gelişimi sayesinde, yeni nesil "güç elektroniği" nin yaratılması başlıyor. Bunun temeli, yeni güç yarı iletken cihazlarının geliştirilmesi ve endüstriyel gelişimiydi: kilitlenebilir tristörler, bipolar transistörler, MOS transistörler, vb. yarı iletken cihazların hızı, diyotların ve tristörlerin sınırlayıcı parametrelerinin değerleri, çeşitli tiplerdeki yarı iletken cihazların üretimi için entegre ve hibrit teknolojiler geliştirildi ve mikroişlemci teknolojisi, dönüştürücü cihazları kontrol etmek ve izlemek için yaygın olarak kullanılmaya başlandı.

Yeni bir eleman tabanının kullanılması, verimlilik, belirli kütle ve hacim değerleri, güvenilirlik, çıktı parametrelerinin kalitesi gibi önemli teknik ve ekonomik göstergeleri temelden iyileştirmeyi mümkün kıldı. Elektrik dönüşüm sıklığını artırma eğilimi belirlendi. Şu anda, düşük ve orta güçte minyatür ikincil güç kaynakları, süpersonik aralığın frekanslarında elektriğin ara dönüşümü ile geliştirilmiştir. Yüksek frekanslı (1 MHz üzeri) aralığın geliştirilmesi, dönüştürme cihazlarının tasarımında bir dizi bilimsel ve teknik problemi çözme ve teknik sistemlerin bir parçası olarak elektromanyetik uyumluluğunu sağlama ihtiyacını doğurmuştur. Daha yüksek frekanslara geçiş nedeniyle elde edilen teknik ve ekonomik etki, bu sorunları çözmenin maliyetlerini tamamen telafi etti. Bu nedenle, şu anda, orta yüksek frekanslı bir bağlantıya sahip birçok türde dönüştürme cihazı oluşturma eğilimi devam etmektedir.

Geleneksel devrelerde tamamen kontrol edilebilen yüksek hızlı yarı iletken cihazların kullanımının, yeni çalışma modları ve dolayısıyla güç elektroniği ürünlerinin yeni fonksiyonel özelliklerini sağlama yeteneklerini önemli ölçüde genişlettiği unutulmamalıdır.