- •1. Силовая электроника, определение, современное состояние и основные направления развития.
- •2. Основные задачи и проблемы, возникающие при проектировании силовых электронных устройств (сэу).
- •3. Обобщенная структурная схема и основные элементы сэу.
- •4. Использование сэу в системах управления, регулирования и контроля ла.
- •5. Использование сэу в системах преобразования электрической энергии на борту ла.
- •6. Обобщенная классификация сэу по различным признакам, преобразовательные сэу и сэу для получения управляющих воздействий.
- •7. Управляемые сэу, обобщенная структурная схема технологического объекта с управляемым сэу.
- •22. Характеристики выключения тиристора, время выключения (восстановление).
- •8. Классификация исполнительных сэу.
- •9. Классификация преобразовательных сэу.
- •10. Простые и комбинированные преобразователи и их структурные схемы.
- •17. Определение основных потерь в вентилях на низких частотах.
- •11. Роль эвм, микропроцессорной техники в развитии сэу.
- •12. Виды преобразования параметров электрической энергии, примеры использования преобразовательных сэу.
- •13. Основные пассивные компоненты, используемые в сэу: резисторы, конденсаторы, индуктивности, основные параметры и конструктивные особенности.
- •14. Силовые полупроводниковые приборы (спп), общие сведения, направления развития и классификация по степени управляемости.
- •15. Силовые диоды (вентили), физические основы и конструкция, система обозначений и маркировок, система параметров и характеристик, специальные группы параметров.
- •16. Эквивалентная тепловая схема силового диода, внутреннее и общее установившиеся тепловые сопротивления.
- •18. Составляющие дополнительных потерь в управляемых и неуправляемых спп.
- •19. Последовательное и параллельное соединение силовых диодов, расчет выравнивающих элементов.
- •20. Силовые стабилитроны и ограничители напряжения, условное обозначение, основные параметры и вах, области использования.
- •23. Система параметров тиристора по току и напряжению.
- •24. Система динамических параметров тиристора.
- •21. Тиристоры, структурная схема, двухтранзисторная модель и вах тиристора, условия и характеристики включения.
- •34. Принципы построения современных силовых биполярных транзисторов, основные параметры.
- •25. Характеристики управляющего перехода тиристора и параметры цепи управления.
- •26. Зависимости параметров тиристора от температуры, система обозначений и маркировок тиристора.
- •27. Базовая структура, обозначение, вах и параметры симистора, области использования симистора.
- •29. Базовые структуры и принцип действия запираемого тиристора и тиристора с комбинированным выключением.
- •28. Структура, обозначение и параметры тиристорных оптронов, области их использования.
- •33. Основные схемы устройств запирания тиристоров, определение схемного времени восстановления тиристоров.
- •30. Структура и вах тиристора-диода.
- •32. Требования, предъявляемые к управляющим импульсам тиристора, режимы работы генераторов управляющих импульсов.
- •36. Построение мощных переключающих элементов на основе пт. Преимущества и недостатки пт.
- •38. Временные диаграммы выключения igbt и зависимость напряжения открытого транзистора от температуры.
- •37. Структура, эквивалентная схема и графическое обозначение биполярных транзисторов с изолированным затвором (igbt), принцип действия, преимущества и недостатки.
- •39. Структура построения и схемы силовых полупроводниковых модулей (спм), области использования.
- •41. Структура и конструктивные особенности запираемых тиристоров типа gct и igbt, принцип действия, параметры и области использования.
- •42.Режимы работы спп в сэу и их характеристика.
- •44. Исполнительные сэу, классификация, области использования.
- •45. Импульсные усилители мощности, основные схемы, особенности работы, расчет элементов.
- •54. Преобразовательные сэу, классификация, области использования.
- •46. Способы формирования управляющих воздействий, структура управляющих схем для усилителей мощности.
- •51. Широтно-импульсные регуляторы (шир) постоянного тока, классификация, основные схемы и их особенности.
- •52. Регулировочная характеристика последовательных шир, расчет основных элементов.
- •53. Регулировочная характеристика параллельных шир, расчет основных элементов.
- •55 . Выпрямители одно и трехфазного питания, структура, классификация, основные эксплуатационные параметры и характеристики.
- •56. Основные схемы выпрямителей однофазного питания, временные диаграммы их работы на различные виды нагрузок, расчет основных параметров и характеристик.
- •1. Схема однополупериодного выпрямления
- •2. Двухполупериодная схема выпрямления с выводом нулевой точки
- •3. Однофазная мостовая схема выпрямления
- •57. Основные схемы выпрямителей трехфазного питания, временные диаграммы работы на различные виды нагрузок, расчет основных параметров и характеристик.
- •59. Временные диаграммы работы регулируемых выпрямителей трехфазного питания на различные виды нагрузок, регулировочная характеристика.
- •61. Структурные схемы систем управления регулируемыми выпрямителями и ивс, основные узлы и их реализация.
- •63. Автономные инверторы тока (аит), классификация, основные схемы, временные диаграммы работы, расчет основных параметров и характеристик, примеры использования в системах управления.
- •62. Автономные инверторы (аи), определение, назначение, классификация, области использования.
- •63. Автономные инверторы тока (аит), классификация, основные схемы, временные диаграммы работы, расчет основных параметров и характеристик, примеры использования в системах управления.
- •65. Автономные резонансные инверторы (аир), определение, классификация, физические процессы и особенности работы.
- •66. Основные схемы аир без встречных диодов, временная диаграмма работы, расчет основных параметров и характеристик, достоинства и недостатки.
- •67. Основные схемы аир со встроенными диодами и удвоением частоты, временные диаграммы работы, расчет основных параметров и характеристик.
- •68. Использование аир со встречными диодами и удвоением частоты в системах управления электротехнологических установок.
- •40. Силовые интеллектуальные приборы (сип), структура, классификация, особенности и защитные функции сип.
- •72. Структура быстродействующих систем защиты сэу при аварийных режимах, основные элементы и требования к ним.
68. Использование аир со встречными диодами и удвоением частоты в системах управления электротехнологических установок.
Схемы АИР приведенных групп нашли широкое применение в различных ЭТУ и наиболее перспективны для реализации мощных источников питания среднечастотного диапазона [1, 4-18]. Это связано с рядом важных их преимуществ и характеристик, таких как простота запирания и относительно большое схемное время восстановления тиристоров tacc; синусоидальная форма тока через тиристоры, а значит, относительно небольшая крутизна нарастания тока di/dt через них; стабилизация напряжения на силовых вентилях и других элементах АИР при изменении величины и характера нагрузки в широких пределах, вплоть до короткого замыкания (КЗ) нагрузки; возможность реализации как частотного, так и фазового регулирования выходного напряжения Uвых (мощности Pвых) без применения дополнительных силовых устройств; возможность повышения (умножения) Uвых при Uвх =const, а также получение симметричного Uвых относительно «земли» при питании АИР от трехфазной промышленной сети 50 Гц через мостовой выпрямитель.
Однако для АИР с встречными диодами характерны также высокая крутизна нарастания пряного напряжения du/dt на тиристорах и наличие коммутационных перенапряжений на вентилях большой амплитуды и крутизны нарастания, возникающих в моменты выключения, то есть обрыва обратного тока диодов (Uт1), и при включении очередных противофазных тиристоров (Uт1), Это приводит, если не принять мер, к снижению надежности АИР из-за высокой вероятности самопроизвольного включения тиристоров, пробоя и выхода их из строя [6, 9, 17]. В [1] авторы выделили наиболее эффективные методы и средства повышения надежности АИР для ответственных, не терпящих перерыва электротехнологических процессов. Было отмечено обязательное введение резервирования, но при условии принятия дополнительных (комплексных) мер, позволяющих получить высокую вероятность безотказной работы как основного АИР, так и резервного. Таким образом, для рассматриваемых случаев применения АИР резервирование является необходимый, но недостаточный.
а) Схема АИР с открытыми входом и встречными диодами.
На рис. la приведена базовая схема мостового АИР с открытый входом, удвоением частоты и встречными диодами, питание которого осуществляется от трехфазной промышленной сети 50 Гц, напряжением Un - 380 В через мостовой выпрямитель ВП и тиристорно-конденсаторный выключатель KB, при этом Umn =510-520В. Нагрузка, обычно представляющая собой колебательный нагрузочный контур с эквивалентным активный сопротивлением Rн, включена в цель разделительного конденсатора, при этом Ср>> Ск. Включение встречных диодов параллельно тиристорам в схемах АИР с открытым и закрытым входами позволило решить весьма важные вопросы по повышению устойчивости их работы как за счет относительного увеличения и получения схемного времени восстановления тиристоров tвсс = Т0/2 ~ const, где Т0 — период собственных колебаний контура СкLк, так и ограничения прямого напряжения на них на определенном, относительно низком уровне, при изменениях нагрузки от максимального допустимого уровня до КЗ. При этом возникают, как было показано выше, задачи, связанные с необходимостью ограничения и равномерного распределения крутизны нарастания du2/dt прямого напряжения и коммутационных перенапряжений на тиристорах, возникающих в моменты обрыва обратного тока встречных диодов и включения противофазных тиристоров. Это особенно важно при последовательном соединении тиристоров (диодов) в высоковольтных, мощных АИР [1, 9, 17]. С точки зрения устойчивости и надежности работы АИР наиболее «опасны» перенапряжения, возникающие в моменты обрыва обратного тока (Iоб) встречных диодов, которые имеют высокую амплитуду (Um1) и крутизну нарастания, являются прямыми и прикладываются к запираемому тиристору как раз в момент окончания tвсс. Величина Um1зависит от крутизны спада diоб/dt, которая, в свою очередь, увеличивается со снижением нагрузки и максимальна при КЗ нагрузки. Кроме того, Uml зависит от величины Lк времени выключения tвык и его составляющих — восстановления обратного сопротивления tво и tсп— быстрого спада обратного тока встречных диодов. При расчете демпфирующих RС-цепей? а также коммутационных потерь в [19, 20] показано, что tво, tcn в достаточно широком диапазоне связаны со временем выключения tBык линейной зависимостью, и поэтому могут быть использованы следующие соотношения tво=0,15 tвык, tcn=0,04 tвык