Силовая электроника №1'2017

Журнал Силовая Электроника №1 за 2017 г.
Компоненты силовой электроники

Приборы учета электроэнергии для умных электросетей с дезагрегацией и разъемными трансформаторами тока LEM серии ATO

Традиционный интрузивный метод учета расхода электроэнергии включает в себя установку нескольких многоточечных или одноточечных приборов учета, способных производить мониторинг одно- и трехфазных цепей питания каждой нагрузки. Из-за особенностей работы предприятия распределительные щиты могут быть расположены в нескольких шкафах по всему зданию, что требует установки большого количества приборов учета в непосредственной близости от них. К сожалению, этот метод является дорогостоящим и требует значительных усилий по установке и обслуживанию. Инновационным способом получения необходимых данных по конкретному оборудованию является дезагрегация (разделение на отдельные части) информации о потребляемой мощности, полученной на уровне сетевого выключателя.

О «феноменальном» поведении диодов

Повышение скорости коммутации и снижение уровня динамических потерь является одной из основных задач производителей компонентов силовой электроники. Однако проблемы, связанные с ростом уровней di/dt, намного сложнее, чем кажется на первый взгляд. Процесс переключения тока между IGBT и оппозитным диодом сопровождается различными вторичными эффектами. К ним относится прямое и обратное восстановление, генерация электромагнитных шумов, переход транзистора в реверсивный режим. Одним из наиболее интересных и малоизученных феноменов является аномальное поведение диодов при малом времени коммутации тока.

1800 A/3,3 кВ IGBT-модуль с пазовой структурой затвора Advanced Trench HiGT и оптимизированной конструкцией

К рассмотрению предлагается вновь разработанный 1800 A/3,3 кВ IGBT-модуль, имеющий самый высокий в настоящее время номинальный рабочий ток. При его создании для достижения минимальных потерь была использована новая пазовая структура Advanced Trench HiGT. Электрические и тепловые характеристики модуля были оптимизированы с целью уменьшения его теплового сопротивления и снижения паразитной индуктивности. Достигнутые параметры нового IGBT-модуля улучшены не менее чем на 20% по сравнению с имеющимися в настоящее время модулями обычного типа.

Advanced Trench HiGT IGBT с разделенным p-слоем для улучшения управляемости и устойчивости к нежелательным, но возможным воздействиям

В статье рассматривается структура чипа Advanced Trench HiGT (IGBT с высокой проводимостью), представлены характеристики новых Advanced Trench HiGT - модулей с рабочим напряжением 1700 В. Особенностью новой структуры является глубокий, выполненный отдельно от затвора плавающий р-слой, который, благодаря такому исполнению, оказывает значительно меньшее влияние на пазы затвора и на характеристику переключения, что значительно облегчило управление модулем со стороны затвора. Новый модуль при экспериментальной проверке продемонстрировал при включении снижение на 25% скорости нарастания dV/dt при тех же самых потерях, как и у прототипа такого модуля с пазовым затвором, но по технологии trench HiGT. Кроме того, подтверждено снижение скорости dV/dt и при выключении транзистора, достаточно широкая область безопасной работы SOA (Safety Operation Area) и устойчивость к коротким замыканиям третьего типа.

Вопросы управления IGBT: однополярное управление, использование внешней емкости затвора

Вопросы управления изолированным затвором IGBT широко описаны в различных публикациях. Одной из основных задач производителей электроприводов, инверторов солнечных батарей, источников питания и UPS является снижение стоимости и габаритов выпускаемых изделий. По этой причине в диапазоне малых мощностей часто используется однополярный сигнал управления с нулевым напряжением выключения IGBT (VG_off = 0). В данной статье мы проанализируем связанные с этим проблемы, а также рассмотрим преимущества и недостатки использования дополнительной емкости затвора.

Источники питания

Изолированные DC/DC-преобразователи для питания IGBT и полевых транзисторов на SiC

Коммутационные потери SiC-транзистора в четыре раза ниже потерь традиционного IGBT. Отсутствие «хвоста» тока при отключении — ключевое преимущество SiC-транзистора, которое растет с ростом рабочей частоты переключения, что, в свою очередь, дает заметное увеличение эффективности и повышает целесообразность использования его, например, в мостовых схемах с увеличенной частотой коммутации. Так как частота работы увеличена, масса и габариты пассивных компонентов (индуктивности, конденсаторы) могут быть снижены. Поэтому, даже будучи более дорогим решением, SiC-компоненты все чаще встречаются на рынке силовой электроники.

Шунтирующий вентиль повышает надежность и долговечность тиристорных систем возбуждения

В системах тиристорного возбуждения электромашин и аппаратов используют мостовые выпрямители, обеспечивающие форсированное нарастание и снижение тока. Как показано авторами, более рационально использовать схему с шунтирующим тиристором.

Изолированный или неизолированный DC/DC-преобразователь: что выбрать?

Что предпочтительнее — разработать, изготовить или купить уже готовое устройство, настроенное и испытанное, со всеми необходимыми сертификатами и гарантиями применительно к узлам и компонентам радиоэлектронной аппаратуры (РЭА)? Эта тема неоднократно поднималась на страницах разных изданий, в том числе и в журналах редакции «Компоненты и технологии». Применительно к DC/DC-преобразователям эта дилемма была рассмотрена автором настоящей статьи ранее. Здесь преимущества варианта «купить» для большого числа конечных приложений с использованием импульсных источников питания были убедительно обоснованы. Однако «за бортом» остался вопрос: если купить, то что именно? Настоящая статья постарается восполнить этот пробел.

Учет влияния внутреннего сопротивления источника напряжения переменного тока на работу импульсного стабилизатора переменного напряжения

Исследуется влияние входного сопротивления источника напряжения переменного тока на свойства стабилизатора напряжения переменного тока, не только стабилизирующего величину напряжения, но и исправляющего его форму. Построена предельная непрерывная модель силовой части, учитывающая выходное сопротивление источника напряжения. Определена ее эквивалентная электрическая схема с регулируемыми параметрами и статическая характеристика. Для среднего значения гармонической ЭДС источника определен желательный стационарный режим, соответствующий заданному гармоническому напряжению на нагрузке при интегральном регуляторе и двух вариантах стабилизации: непосредственно выходного напряжения и входного напряжения сглаживающего LC-фильтра. Получены линеаризованные дифференциальные уравнения возмущенного движения, асимптотическая устойчивость тривиального решения которых гарантирует асимптотическую устойчивость невозмущенного стационарного режима и позволяет надеяться на устойчивость стационарных режимов, возникающих при допустимых отклонениях входного напряжения по величине и форме. Предложен способ численного определения основной матрицы линеаризованной системы дифференциальных уравнений возмущенного движения, имеющей периодические коэффициенты, собственные значения которой определяют устойчивость тривиального решения системы. Проведенное исследование основных свойств двух вариантов стабилизации напряжения в системе MATLAB+Simulink показало, что получить приемлемое качество стабилизации с исправлением формы напряжения возможно только при исключении сглаживающего LC-фильтра из замкнутого контура стабилизации, что увеличивает выходное сопротивление стабилизатора. Этот недостаток ослабевает с увеличением частоты коммутации.

Трансформаторный импульсный преобразователь для авиакосмической силовой электроники

В статье описано нетрадиционное схемотехническое решение для трансформаторного импульсного преобразователя, входящего в состав электроэнергетических комплексов космических летательных аппаратов и авиабортовых резервно-аккумуляторных источников бесперебойного питания. Решение демонстрирует высокие показатели надежностной, массо-энергетической и технологической эффективности и качества электроэнергии (включая малые помехоизлучения) преобразователя, а также его пригодность в качестве унифицированного модуля при реализации модульно-масштабируемой архитектуры.

Проектирование недорогих многовыходных DC/DC-преобразователей — стабилизаторов напряжения. Часть 1

Использование 1:1 магнитосвязанных индуктивностей совместно с понижающими DC/DC-преобразователями.

Качество электроэнергии

Опыт разработки и внедрения динамического тиристорного компенсатора реактивной мощности на сталеплавильных печах

В статье описаны результаты разработки высокодинамичного компенсатора реактивной мощности с применением фильтрокомпенсирующих цепей и отечественных тиристорных блоков. Показано, что выбранная структура, технические решения и алгоритмы позволили добиться сокращения времени плавки и значительного экономического эффекта.

Транзисторный компенсатор реактивной мощности

В разработанном компенсаторе реактивной мощности использованы силовые IGBT-модули фирмы Mitsubishi. Показано, что выбор силовых транзисторов производится по максимальному напряжению между коллектором и эмиттером и номинальному току через IGBT. Доказана возможность применения силовых модулей других производителей, имеющих идентичные основные параметры, как у IGBT-модулей Mitsubishi.

Технологии

Шинопроводы алюминий–медь. Новые возможности

Современные изделия преобразовательной техники предназначены для управления устройствами значительной мощности, вплоть до нескольких мегаватт. Соответственно величины коммутируемых токов составляют тысячи ампер. Данное обстоятельство предъявляет особые требования к исполнению проводниковых элементов как в части проводимости, так и по механическим свойствам по причине значительных динамических нагрузок, имеющих место при коммутации токов. По этой причине в конструкциях сильноточных электротехнических устройств электрические цепи выполняются, как правило, медными и алюминиевыми шинами. При этом также используются составные алюминий-медные шинопроводы.

 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

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