Основные требования, предъявляемые к силовому преобразователю

Необходимость обеспечения скользящего режима в контуре управления обуславливает повышенные требования к динамическим свойствам управляемого преобразователя. Полоса пропускания преобразователя должна быть не менее предполагаемой частоты скользящего режима, которую в свою очередь целесообразно обеспечить в диапазоне . Поэтому применение преобразователей, выполненных на полууправляемых тиристорах малоэффективно, т.к. полоса пропускания в данном случае не превышает частоты питающей сети 50 Гц.

Основными типами современных приборов силовой электроники, применяемых в современном преобразовательном оборудовании являются [10]:

полевые (MOSFET) и биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT);

запираемые тиристоры (GTO - Gate-turn-off) и их модернизированный вариант - коммутируемые по затвору запираемые тиристоры (IGCT - Integrated Gate-Commutated Thyristors). Эти приборы производятся фирмами ABB Semiconductors AG и Mitsubishi в таблеточных корпусах прижимной конструкции (press-pack) и рассчитаны на ток до 4,5 кА и напряжение до 6 кВ;

биполярный транзистор с изолированным затвором и увеличенной инжекцией (IEGT - Injection Enhanced Gate Transistor). Объединяет преимущества IGBT - малую мощность управления и малые коммутационные потери, широкую область безопасной работы с преимуществами GTO - низким прямым падением напряжения.

Практически все типы преобразовательного оборудования мощностью от единиц киловатт до единиц мегаватт разрабатываются и производятся с использованием силовых модулей на основе IGBT. В настоящее время силовые IGBT-модули выпускаются на ток 10…2400 А и коммутируемое напряжение 0,6…3,3 кВ. Модули широко используются в регулируемом технологическом и тяговом электроприводе, вторичных источниках питания, в металлургии, химии, машиностроении, связи, энергетике. Имея лучшие характеристики - малые мощность управления и коммутационные потери, высокие скорости коммутации и стойкость к перегрузкам, они вытеснили в этих областях не только силовые биполярные транзисторы, но даже и запираемые тиристоры (GTO).

Рынок IGBT модулей имеет ежегодный прирост до 30% и в настоящее время достиг объема порядка миллиарда долларов. Уже начато производство IGBT-модулей на напряжение 4,5…6,5 кВ.

Всю гамму силовых модулей разделяют на обычные (стандартные) IGBT-модули и «интеллектуальные» модули. Стандартные модули выпускаются в одно-, двух-, четырех- и шестиключевом исполнении с обратными быстровосстанавливающимися диодами (FRD) или без них. Интеллектуальные силовые модули (IPM - Intelligent Power Modules) впервые появились на рынке в 1988 г. Кроме силовой части схемы преобразователя (мостового одно- или трехфазного выпрямителя, мостового инвертора), они содержат в едином корпусе также датчики, схемы драйверов, защиты, элементы диагностики, источники питания.

Качественное сравнение силовых вентилей, используемых в современных системах электропривода приведено в табл. 2.1

Таблица 2.1 - Сравнительная характеристика силовых вентилей

Схема вентиля

Наименование

Область применения

Характеристики

MOSFET

Низкое напряжение (<220 В)

- очень малое RDS(ON) - сопротивление сток-исток в открытом состоянии - очень высокая частота (до 500 кГц) - контролируемое напряжение затвора (легко управляем)

Биполярный

Высокое напряжение, малые токи

- малые потери при включении - высокая частота (до 100 кГц) при малых токах - сложное управление

IGBT

Высокое напряжение, большие токи

- потери при включении намного меньше, чем у MOSFET - средняя частота (до 20 кГц) - контролируемое напряжение затвора (легко управляем)

В качестве управляемых ключей для построения автономных инверторов или других коммутаторов тока в обмотках двигателей принципиально можно использовать мощные биполярные транзисторы в ключевом режиме, полевые транзисторы MOSFET и биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT. Из таблицы следует, что в сфере электропривода преимущества имеют IGBT-транзисторы. IGBT сочетают достоинства биполярных и полевых транзисторов. Благодаря малой мощности управления и низким потерям в статических режимах IGBT полностью вытеснили биполярные транзисторы из диапазона средних мощностей. Поэтому положим, что силовой преобразователь выполнен на транзисторах серии IGBT.

Перейти на страницу: 1 2

Другое по теме:

Разработка измерительной части системы регулирования температуры
измерительный электрический питание Высокопроизводительная, экономичная и безопасная работа технологических устройств требует применения современных методов и средств измерения величин, характеризующих ход производственного про ...

Трехполюсный контактор
Электрический аппарат (ЭА) - это электротехническое устройство, которое используется для включения, отключения электрических цепей контроля, измерения, защиты и управления установок, предназначенных для передачи, преобразо ...

©  www.techvarious.ru - 2019