Необходимость согласованности преобразователей с оборудованием, для которого они предназначены, требует выпуска преобразователей с различной степенью защиты и различных исполнений для разных климатических условий. С этим связано и частое стремление встроить преобразователь в единую с основным оборудованием конструкцию. Это приводит к большому числу конструктивных вариантов даже при одинаковых или похожих схемных решениях.
Конструктивное разнообразие и низкий уровень унификации силовых полупроводниковых преобразователей имеют следствием высокую трудоемкость их производства и требуют широкой номенклатуры материалов. Конструкции управляющих цепей, выполняются на печатных платах.
1.2. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
Силовые полупроводниковые преобразователи можно систематизировать по различным критериям. Чаще всего такая систематизация проводится в соответствии с принципиальными особенностями схемы и функциональным назначением; с областью применения; с мощностью; с особенностями конструкции; со способом охлаждения.
Систематизация преобразователей в соответствии с принципиальными особенностями схемы связана с их функциональным назначением, как это схематически показано на рис. 1.2.1. Стрелка а показывает преобразование переменного тока (или напряжения) в постоянный (выпрямители), стрелка bсоответствует преобразованию постоянного тока в постоянный ток с другими параметрами, чаще всего регулируемыми (импульсные преобразователи постоянного тока), стрелка с означает преобразование постоянного тока в переменный (инверторы), а стрелка d — преобразование переменного тока в переменный с другими параметрами (преобразователи переменного тока с фазовым или импульсным управлением). На рис. 1.2.1. показаны только основные типы прямого преобразования. Чаще встречаются различные комбинированные способы преобразования, например преобразование переменного тока в постоянный, а затем снова в переменный с постоянными или регулируемыми частотой и напряжением.
На рис. 1.2.2. показана обзорная классификация важнейших типов преобразователей в соответствии со схемными особенностями и функциональным назначением.
Наглядное изображение четырех основных видов преобразования электроэнергии при помощи силовых полупроводниковых преобразователей
рис. 1.2.1.
С учетом области применения преобразователи можно систематизировать по следующим группам:
- для промышленных электроприводов;
- тяговых электроприводов;
- агрегатов бесперебойного и резервного питания;
- гальванотехники и электрохимии;
- индукционного нагрева печей;
- устройств коммутации переменного и постоянного тока сварки;
- возбуждения синхронных машин;
- питания электромагнитов;
- зарядки аккумуляторных батарей;
- электростатических установок;
- катодной защиты металлических конструкций;
- линий электропередачи высокого сверхвысокого напряжения;
- компенсации реактивной энергии.
Эта классификация не является исчерпывающей и полной. Применение полупроводниковых преобразователей распространяется на новые области человеческой деятельности. Преобразователи не только вытесняют изготовленное ранее и эксплуатируемое до настоящего времени оборудование, но и позволяют осуществлять новые технические решения, которые вообще не были возможны при использовании классических электротехнических аппаратов и устройств.
Классификация основных видов преобразователей
рис.1.2.2.
Систематизация преобразователей в соответствии с мощностью не имеет в литературе единых, нормализованных критериев и используется редко. В обычной практике и с учетом специфических особенностей преобразователей в отдельных диапазонах мощностей можно разделить силовые преобразователи на следующие группы:
- малой мощности—до 10 кВт;
- средней мощности — от 10 до 250 кВт;
- большой мощности — от 250 кВт до 1 МВт;
- сверхбольшой мощности — более 1 МВт.
Преобразователи малой мощности до 10 кВт имеют в большинстве случаев компактное или встроенное исполнение и специальное целевое назначение. Серийность их изготовления относительно велика. Если они не имеют встроенного исполнения, то, как правило, имеют высокую степень защиты, а иногда масляное охлаждение. В последнее время в качестве основных элементов силовых цепей в них используются силовые транзисторы.
Преобразователи средней мощности от 10 до 250 кВт являются наиболее распространенными. Они выполняются конструктивно в виде шкафа, в последнее время с использованием унифицированных блоков и узлов. В них применяются тиристоры и диоды со штыревым корпусом и интегральные силовые полупроводниковые модули с номинальным током до 160—250 А. Они обычно имеют собственное естественное или принудительное воздушное охлаждение и относительно низкую степень защиты. Шкафы имеют обычно стандартизованные размеры, чтобы обеспечить возможность их установки в общий щит с односторонним доступом. Обычно их выпускают в различном исполнении по мощности в виде стандартных преобразовательных установок со стандартными цепями управления и специально не приспосабливают к устройствам, которые они питают. Шкафы устанавливают в обычных помещениях с нормальными климатическими условиями. Питаемые от них устройства могут находиться на расстоянии десятков и даже сотен метров, причем часто используются дистанционные управление и контроль.
Преобразователи большой мощности от 250 кВт до 1 МВт также относятся к изделиям силовой электроники. Конструктивно они выполняются в виде шкафов. В них используются таблеточные тиристоры и диоды, часто с водяным охлаждением. Они обычно имеют специальное назначение, например: преобразователи для тяговых электродвигателей, для прокатных станов, для возбуждения синхронных машин, для транспортеров, для насосов, для индукционного нагрева и т. п. Они все чаще поставляются совместно с тем технологическим оборудованием, для питания которого предназначены. Сложные технологические регуляторы обычно размещают в специальном шкафу информационной электроники. В последнее время такие преобразователи снабжаются микропроцессорным управлением или же управляются от той же управляющей ЭВМ, что и вся технологическая линия или весь производственный процесс.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.