Силовая электроника №2'2008

Журнал Силовая Электроника №2 за 2008 г.
Компоненты силовой электроники

Сборка силовых полупроводниковых приборов с бессвинцовой припойной композицией

Для сборки мощных полупроводниковых приборов методами вибрационной пайки и ультразвуковой разварки проволочных выводов предложена бессвинцовая припойная композиция Sn–Ag, формируемая последовательным напылением слоев Sn и Ag с различным соотношением толщин, что позволило варьировать температуру ее плавления в диапазоне от 210 до 300 °С.

Особенности микроконтроллерных твердотельных реле

В статье рассматриваются новые технические и широкие функциональные возможности твердотельных реле, в которых в качестве управляющего элемента применяется однокристальная микроЭВМ (микроконтроллер).

Силовые IGBT модули Infineon Technologies

IGBT силовые модули — традиционные компоненты силовой электроники, которые широко используются во всех отраслях промышленности и бытовой техники. Основные мировые производители этих полупроводниковых компонентов — это ABB, Mitsubishi, Semikron, Infineon Technologies [1]. При этом ABB, Mitsubishi и Infineon производят также и полупроводниковые IGBT и диодные кристаллы для изготовления модулей. В середине 2006 года Infineon присоединила свою дочернюю фирму Eupec и стала одним из мировых лидеров по производству IGBT силовых модулей, а разработанное фирмой в последние годы новое поколение кристаллов IGBT Trench серии IGBT4 (Trench FS4) и выпуск силовых модулей на их основе закрепили ее лидирующие позиции в этой области.

IGBT силовые модули большой мощности для тяговых преобразователей производства компании Infineon

Современные IGBT силовые модули находят широкое применение при создании неуправляемых и управляемых выпрямителей, автономных инверторов для питания электроприводов постоянного и переменного тока средней мощности, преобразователей индукционного нагрева, сварочных аппаратов, источников питания и бытовой техники. Особую роль IGBT силовые модули играют в развитии городского и железнодорожного электротранспорта. Применение этих перспективных приборов в тяговом преобразователе позволяет повышать частоту переключения, упрощать схему управления, минимизировать загрузку сети гармониками и обеспечивать предельно низкие потери в обмотках трансформатора и дросселей.

Нагрузочная способность силовых трансформаторов MTS. Анализ явлений в электромагнитных системах и гипотезы

Компактные силовые трансформаторы MTS, описанные в [1–4], с ферромагнитной обмоткой, совмещающей функции центрального сердечника, пока непривычны, поэтому у специалистов возникают вопросы: каковы нагрузочная способность силового трансформатора, электродинамические усилия между его частями, излучения помех. В процессе создания новых электромагнитных устройств и систем у многих специалистов накапливаются собственные, часто применяемые лаконичные методы расчетов и описания явлений, универсальные технические и технологические решения, которые обеспечивают разной степени удобства в работе, сокращают сроки и повышают качество ее выполнения. Обмен такой статистической информацией между специалистами важен, так как позволяет уменьшить количество собственных экспериментов и расчетов, снижает уровень погрешностей и количество дорогостоящих ошибок. Для описания новой конструкции силового трансформатора в данной статье использованы собственные краткие трактовки, которые, может быть, понравятся электротехникам, несмотря на то, что для последовательного изложения пришлось также кратко повторить общеизвестные истины.

Описание и совместное применение сетевых, сглаживающих и моторных силовых дросселей фирмы Elhand Transformatory

Данная статья посвящена трем представителям семейства силовых дросселей Elhand Transformatory — сетевым, сглаживающим и моторным, а также их совместному использованию. Фирма производит сухие трансформаторы, силовые дроссели и источники питания для применения в таких областях, как: энергетика; системы управления, втоматика и сортировка;кораблестроительная и авиационная промышленность; медицина; железнодорожный транспорт;горнодобывающая, сталеплавильная и химическая промышленность.

Trench 4 — универсальная технология IGBT. Руководство по эксплуатации

Использование новых типов кристаллов IGBT в стандартных конструктивах дает возможность увеличить техническую эффективность и мощностные характеристики силовых преобразовательных устройств без изменения их конструкции. В силовых модулях семейств MiniSKiiP, SEMiX, SEMITRANS и SKiM, производимых компанией SEMIKRON начиная с 2007 года, применяются чипы нового поколения: Trench 4 IGBT от Infineon и антипараллельные диоды CAL 4 собственной разработки. Улучшенные технические характеристики силовых ключей серии Т4 позволяют им с успехом заменить практически все используемые в настоящее время типы низковольтных силовых модулей IGBT. Основные особенности технологии Trench Field Stop были подробно рассмотрены ранее. Предлагаемая статья посвящена вопросам применения компонентов силовой электроники четвертого поколения.

Контрактная разработка устройств силовой электроники: один из путей генерирования новых идей

Кратко изложены основные представления о контрактных разработках (проектирование на заказ) устройств силовой электроники, в том числе и источников питания. Приводятся конкретные примеры разработки уникальных и особо сложных силовых устройств. На их основе сделана попытка сформулировать условия успешного проведения значимых контрактных разработок в силовой электронике. Показано, что контрактные разработки часто приводят к появлению новых направлений и идей в силовой преобразовательной технике.

Источники питания

Генерирование мощных импульсов тока регулируемой длительности

Регулирование амплитуды импульсов тока нагрузки обычно производится за счет изменения уровня напряжения заряда формирующей цепи. Для нахождения оптимальных параметров импульсного процесса кроме этого требуется также регулировать длительность импульсов. Из трех канонических схем формирующих двухполюсников, нашедших применение на практике, приемлемыми для этого являются генераторы, выполненные на основе однородных искусственных линий, а также генераторы с частичным разрядом емкостного накопителя. В статье приводятся схемные решения и методики расчета мощных генераторов, обеспечивающих регулирование длительности прямоугольных импульсов тока нагрузки в диапазоне от десятков микросекунд до единиц миллисекунд. Амплитуды токов нагрузки при этом могут достигать десятков тысяч ампер, а уровни напряжений — десятков тысяч вольт.

Преимущества релейного способа управления силовым ключом в обратноходовых источниках питания

Разработка стабильного обратноходового источника питания зачастую является непростой задачей. Обратная связь должна быть стабильна без ущерба для ее динамики при любых изменениях нагрузки. В этой статье мы постараемся показать, как можно строить более простые обратноходовые источники питания, которые не требуют компенсации обратной связи.

Определение параметров уравнительного реактора в 12-пульсных преобразователях напряжения

В статье рассматриваются теоретические вопросы определения параметров уравнительного реактора в 12–пульсных преобразователях напряжения и дан пример расчета.

Однонаправленные и обратимые бестрансформаторные импульсные преобразователи напряжения

В статье рассмотрены, обобщены и унифицированы бестрансформаторные однонаправленные и обратимые импульсно–модуляторные преобразователи напряжения - конверторы и циклоконверторы, а также инверторы на их основе. Предложена базовая структура обратимого прямоходового двуполярного конвертора (ОПДК) для обеспечения двусторонней совместимости питающих каналов постоянного и переменного тока.

Анализ процессов в источниках питания за счет выходных каскадов двухтактных прямоходовых импульсных преобразователей напряжения

В статье рассматриваются ограничения, накладываемые схемой импульсного преобразователя напряжения и режимами его работы на источник питания. Выделяются параметры элементов источника питания, определяющие предельные режимы работы. На основании проведенного моделирования даются рекомендации по методике расчета и выбору элементов источника питания.

Организация параллельной работы источников питания переменного тока

В статье анализируются принципы организации параллельной работы источников питания с двойным преобразованием энергии. Параллельная работа источников питания по принципу N + X позволяет повысить нагрузочную способность системы и ее надежность. Рассмотрены способы распределенного управления параллельно включенными источников питания. Демократический способ децентрализованного принципа параллельной работы описан на примере моделей однофазных источников питания мощностью 6–20 кВА.

Источники бесперебойного питания: новый подход к синтезу. Часть 3

В первой и второй части этой статьи [1,2], был разработан оригинальный алгоритм работы интеллектуальной системы управления всеми устройствами и узлами источника бесперебойного питания (ИБП), а также рассмотрены схемы и особенности основных силовых узлов этого блока. В новой статье цикла приводятся результаты испытаний образца источника питания, подтверждающие правильность разработанного алгоритма управления и выбранной структуры силовой части блока. Отмечены проблемы в работе блока инвертора источника питания, а также предложены схемные пути их устранения. Показана целесообразность применения источника питания с выходом на постоянном токе для ряда электронно–вычислительных комплексов различного назначения.

Блоки питания серии RPL компании Michael Riedel

Модернизация блоков питания RPL — это перспектива более широкого использования их в аппаратуре различного назначения. Блоки питания RPL относятся к классу источников питания с бестрансформаторным входом. Эти источники питания серии «Е» первого поколения показали высокую надежность при эксплуатации.

Автономные несимметричные одноключевые инверторы с закрытым входом для новых электротехнологических систем

В электротехнологических установках различного назначения и мощности (электротермия, ультразвук, сварка, плазмохимия, бытовая электротехника) широко применяются автономные несимметричные одноключевые инверторы. Эти инверторы обладают уникальными свойствами и позволяют создавать на своей основе эффективные преобразовательные устройства, имеющие сравнительно простые, высокотехнологичные и недорогие конструкции, что особенно важно для энергетической силовой электроники. Одноключевые инверторы, как правило, являются составной частью преобразователей частоты систем электропитания и управления электротехнологических установок.

Исследование функциональных узлов источника питания для индукционного высокочастотного комплекса

В статье изложены аспекты схемотехнического моделирования в программе Micro-Cap 9 силового энергетического оборудования индукционного высокочастотного комплекса с тиристорным преобразователем частоты и согласующим трансформатором. Рассмотрены особенности моделирования следующих функциональных узлов силового оборудования - сетевого источника питания, статического преобразователя частоты, выполненного на основе выпрямителя Ларионова и несимметричного тиристорного инвертора, батареи компенсирующих конденсаторов и закалочного трансформатора. Большое внимание уделено PSpice-моделям 3-фазного источника питания и формирователя импульсов тиристорного инвертора.

Тиристорные источники питания для ответственных электротехнологических установок

В статье говорится о наиболее эффективных методах и средствах повышения надежности, рассматриваются вопросы выбора структуры и разработки тиристорного преобразователя частоты (ТПЧ) с резервированными автономными резонансными инверторами (АИР) для электротехнологических установок (ЭТУ) литья алюминия в электромагнитный кристаллизатор (ЭМК), приводятся результаты моделирования процесса переключения в среде Matlab с помощью инструментов пакета Simulink.

Индукционный нагрев

Управление однофазной пятидесятигерцовой индукционной плавильной печью с помощью встречно-параллельно включенных тиристоров

Однофазные пятидесятигерцовые индукционные плавильные печи (ПИПП) являются энергоемкими устройствами, что делает вопросы регулирования мощности и влияния на сеть при их работе актуальными. В настоящее время на отечественных предприятиях индукционные печи чаще всего подключаются через трансформатор, который выполняет две основные функции: согласование печи с питающей сетью по напряжению и регулировку мощности индукционной печи. При этом регулировка мощности осуществляется за счет переключения секций обмоток трансформатора с помощью силовых электромеханических коммутационных устройств, расположенных в кожухе трансформатора, залитом трансформаторным маслом. Ремонт и замена этих коммутационных устройств возможны только при извлечении всего трансформаторного узла из бака, что требует больших трудозатрат и времени. В статье рассматриваются вопросы регулирования мощности индукционного нагрева плавильной печи с помощью встречно–параллельно включенных тиристоров, что позволяет снять некоторые вопросы, связанные с традиционной эксплуатацией индукционных печей.

Исследование средствами схемотехнического моделирования нелинейного дросселя переменного тока в составе тиристорного высокочастотного инвертора

Исследования нелинейного дросселя в составе автономного инвертора проведены в демо–версии современной программы схемотехнического моделирования Micro–Cap 9. Созданная PSpice–модель ферритового сердечника дросселя имитирует нелинейные свойства его кривой намагничивания. Рассмотрены основные характеристики нелинейного дросселя насыщения и показана эффективность применения в несимметричном автономном инверторе повышенной частоты. Приведена конструкция и основные параметры нелинейного дросселя насыщения для мощного тиристорного инвертора высокой частоты, используемого в установках индукционного нагрева.

Системы охлаждения

Теплопроводные материалы компании Bergquist

Задача отвода тепла в системах охлаждения электронных устройств различного назначения была всегда актуальна. Несмотря на последние достижения электроники, связанные главным образом с уменьшением габаритов электронных компонентов, значение этой задачи не уменьшается, а скорее растет. Проблема теплоотвода имеет прямое отношение к надежности, габаритам и другим эксплуатационным и экономическим характеристикам электронных устройств. Известный производитель специальных теплопроводных материалов — американская компания Bergquist — предлагает разработчикам и производителям электронной аппаратуры ряд высококачественных материалов, позволяющих на современном техническом и технологическом уровне реализовать необычные решения проблемы отвода тепла в системах охлаждения.

Электроприводы

Упрощенная математическая модель синхронного электродвигателя с возбуждением постоянными магнитами

Для синхронного электродвигателя с постоянными магнитами на роторе выведены дифференциальные уравнения, в которых учитываются главные факторы, определяющие свойства машины, — зависимость электромагнитных процессов и вращающего момента от скорости и углового положения ротора.

Новое семейство преобразователей частоты для низковольтных асинхронных электроприводов производства ОАО Электровыпрямитель

В широкой номенклатуре разнообразных преобразователей частоты, которые производит ОАО Электровыпрямитель, заметную долю занимают преобразователи для электроприводов, в том числе и низковольтные. Преобразователи частоты (ПЧ) Омега-2, выпуск которых начал Электровыпрямитель, предназначены для регулирования скорости вращения низковольтных асинхронных электроприводов насосов, компрессоров, вентиляторов, воздуходувок, дымососов, конвейеров, транспортеров, центрифуг, дробильного оборудования и многих других механизмов.

Плавный пуск группы высоковольтных асинхронных электроприводов центробежных механизмов

В статье описываются результаты разработки, производства и применения высоковольтной системы с тиристорным преобразователем напряжения типа ПАД-В-Г для плавного пуска группы асинхронных электроприводов центробежных механизмов. Тиристорные высоковольтные преобразователи напряжения (ТПН) все более широко применяются в качестве устройств плавного пуска высоковольтных асинхронных короткозамкнутых двигателей с номинальным напряжением 3, 6 и 10 кВ. Высокие технико-экономические показатели получают при использовании системы «Тиристорный преобразователь напряжения – асинхронный электродвигатель» для плавного пуска индивидуального асинхронного электропривода для механизмов центробежного принципа действия: насосов, вентиляторов, компрессоров. Это обусловлено видом механических характеристик центробежных механизмов (ЦМ). Показатели экономической эффективности, при сохранении всех положительных характеристик индивидуального электропривода, повышаются при использовании тиристорного преобразователя напряжения для плавного пуска группы высоковольтных асинхронных электроприводов центробежных механизмов. В этом случае достаточно одного тиристорного преобразователя напряжения для поочередного плавного пуска всех асинхронных двигателей группы электроприводов центробежных механизмов. Причем чем больше двигателей в группе электроприводов, тем больше экономический эффект от применения системы «Тиристорный преобразователь напряжения – асинхронный электродвигатель» для плавного пуска. В ЗАО «Автоматизированные системы и комплексы» (ЗАО «АСК», Екатеринбург) накоплен значительный опыт в разработке, производстве и применении высоковольтной системы «Тиристорный преобразователь напряжения – асинхронный электродвигатель» на базе преобразователя напряжения типа ПАД-В для индивидуальных высоковольтных асинхронных электроприводов ЦМ [1–4]. Учет этого факта, а также все возрастающего интереса различных предприятий к применению системы «Тиристорный преобразователь напряжения – асинхронный электродвигатель» для реализации плавного пуска группы высоковольтных асинхронных электродвигателей (от 2 до 8) обусловил целесообразность решения данной задачи именно ЗАО «АСК», а также необходимость разработки преобразователей типа ПАД-В-Г.

Качество электроэнергии

На какую электрическую сеть мы можем рассчитывать. Проблема качества электроэнергии

Электрические приборы становятся многофункциональнее, точнее, чувствительнее. Чувствительнее они становятся не только к входным сигналам, но и к качеству питающей сети. А усложнение аппаратуры и увеличение ее количества ухудшает качество сети.

САПР

Школа MATLAB. Урок 8. Моделирование устройств силовой электроники. Урок 8. Создание виртуальных лабораторий в среде Matlab – Simulink

Предлагаемая статья продолжает цикл публикаций по MATLAB[2–8]. Перед изучением данного материала рекомендуется ознакомиться с основными разделами уроков MATLAB 1–7. В данной статье будет рассмотрено моделирование устройств силовой электроники, в частности - оздание виртуальных лабораторий в среде Matlab – Simulink

 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо