Тема 1 введение

понятие «промышленная электроника», структура курса, литература

ЭЛЕКТРОНИКА (Э)- раздел знаний, связанных с протеканием электрического тока в различных средах (твердой, жидкой и т.д.).

Эсостоит из 3-х частей:

1. Радиоэлектроника - применение Э в радио и ТV.

2. Компьютерная Э - та, что применена в ВТ и т.п.

3. Промышленная электроника(ПЭ) -раздел Э, связанный с применением ее в промышленности, на транспорте, в технологиях.

ПЭвключает в себя :

1. информационная Э - устройства измерения, контроля и управления,

2. энергетическая (силовая) Э - преобразование рода и регулирование величины тока через двигатели, технологические исполнительные органы и т.п.

СТРУКТУРА КУРСА

1. элементы(диоды, транзисторы, тиристоры),

2. функциональные узлы(усилители, генераторы, логические элементы и т.д.)

3. энергетическая электроника (выпрямители, преобразователи частоты, преобразователи напряжения и т.д.).

ЛИТЕРАТУРА:

1. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника.

2. Забродин Ю.С. Промышленная электроника.

3. Руденко В.С., Сенько В.И. Основы промышленной электроники.

4. Руденко В.С., Ромашко В.Я., Трифонюк В.В. Промислова електронiка.

5. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине

« Промышленная электроника и информационно-измерительная техника в электроэнергетике».Донецк, ДПИ, 1992, №№ 973, 974, 975.

6. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBMPC. ПрограммаElectronicsWorkbenchи ее применение. М. «Солон-Р» 2000.

7. Герман-Галкин С.Г. Силовая электроника: Лабораторные работы на ПК: СПб.: КОРОНА, 2002.- 304 с.

Краткие сведения по истории развития и современному состоянию электронной преобразовательной техники

Первые преобразователи электрической энергии появились в 20-х годах прошлого столетия (XX века). Силовыми элементами этих пре­образователей служили мощные ламповые тиратроны и игнитроны. Эти преобразователи имели значительный вес и габариты, имели сложные и громоздкие системы охлаждения, были крайне ненадежны. Несмотря на все недостатки, уже тогда они нашли практическое при­менение в городском и железнодорожном транспорте.

Существенный скачок в развитии преобразовательной техники про­изошел в шестидесятых годах, когда были созданы первые неуправля­емые (диоды) и управляемые (тиристоры) силовые полупроводнико­вые элементы. Эти элементы позволили создать силовые полупровод­никовые неуправляемые и управляемые выпрямители, которые получили широкое распространение на железнодорожном транспорте, в электроприводах постоянного тока и электротермии.

Третий, самый значительный, этап в развитии преобразователь­ной техники наступил с появлением на рынке первоначально бипо­лярных высоковольтных транзисторов и полностью управляемых (GТО) тиристоров, а затем биполярных транзисторов с изолирован­ной базой IGBT (Insuled Gate Bipolar Transistor) и мощных полевых транзисторов MOSFET (Metal Oxide Semicondactor Field Effect Transistor).

Основной особенностью этого этапа является, можно сказать, рево­люционное изменение техники преобразования энергии. Это измене­ние базируется на значительном увеличении быстродействия полупро­водниковых преобразователей, что в свою очередь позволяет суще­ственно уменьшить массы и габариты, повысить КПД и надежность, реализовать широтно-импульсную модуляцию и микропроцессорное управление.

Использование силовых полупроводниковых преобразователей в электроэнергетике, на транспорте, в металлургии и других отраслях дает громадный экономический эффект. Например, в США на сегод­няшний день преобразовывается до 70% всей вырабатываемой энергии.

Основные задачи преобразовательной техники

Преобразовательная техника, которая последние годы стала имено­ваться силовой электроникой, является областью электротехники, в которой изучаются свойства полупроводниковых преобразователей, построенных на силовых полупроводниковых приборах (диоды, тири­сторы, мощные транзисторы).

Полупроводниковые преобразователи, построенные на силовых полу­проводниковых приборах, служат для преобразования параметров, харак­теризующих электрическую энергию. К этим параметрам относятся:

• тип и форма напряжения и тока (например, постоянные, пере­менные, синусоидальные, несинусоидальные периодические, импульсные и т. д.);

• величина (значение) напряжения и тока (среднее для постоян­ных, действующее и амплитудное для переменных);

• частота;

• число фаз.

Блок-схема полупроводникового преобразователя изображена на рис. 2.1).

Полупроводниковый преобразователь преобразует электрическую энергию с параметрами U₁, f₁ в электрическую энергию с параметрами U₂, f₂ при воздействии сигналов управления.

Кроме силовых полупроводниковых элементов в состав полупро­водникового преобразователя, как правило, входят и другие элементы. К ним, в первую очередь, относятся:

• реактивные элементы-конденсаторы, катушки индуктивности, дрос­сели;

• электромагнитные преобразующие элементы — силовые транс­форматоры, измерительные трансформаторы;

• система управления, которая в общем случае представляет собой сложное электронное устройство, реализованное либо на эле­ментах интегральной микросхемотехники, либо на микроконт­роллере;

• система защиты и сигнализации аварийных режимов.

Необходимость преобразования электрической энергии возникает при управлении электрическими машинами, в системах зарядки акку­муляторов, в электротермии, в системах регулирования освещением в энергосетях и др.