Презентация Полупроводниковые электрические аппараты онлайн

Содержание слайда: Полупроводниковые электрические аппараты Лектор: проф. д.т.н. Фролов Владимир Яковлевич

Содержание слайда: Выключатели переменного тока

Содержание слайда: Основные разделы курса Параметры и характеристики полупроводниковых приборов. Коммутационные характеристики электронных аппаратов переменного и постоянного тока Комбинированные контактно-электронные аппараты Системы управления электронными и комбинированными аппаратами

Содержание слайда: Литература Полупроводниковые электрические аппараты: Учебное пособие для вузов/Г.А.Кукеков, К.Н.Васерина, В.П.Лунин. – Л.: Энерглатомиздат. 1991г. Электрические электронные аппараты: Учеб. Для вузов /Под ред. Ю.К. Розонова/, М.: Энергоатомиздат, 1998г.

Содержание слайда: Полупроводниковые ключи

Содержание слайда: Преимущества ПА Два устойчивых состояния: проводящее и непроводящее Быстрый переход из одного состояния в другой по команде Бездуговая коммутация электрических цепей Повышенный срок службы аппаратов с коммутацией номинального тока более 107 раз Отсутствие подвижных частей (контактов), приводных устройств и механизмов Отсутствие эрозии, шума, выбросов газа Многофункциональность, частота коммутаций

Содержание слайда: Недостатки ПА Выдерживают меньшие перегрузки по току Чувствительны к перенапряжениям Значительные потери полупроводниковых приборов во включенном состоянии Значительный рост стоимости с увеличением номинальных значений тока и напряжения

Содержание слайда: Классификация ПА

Содержание слайда: Области применения ПА

Содержание слайда: Области применения полупроводниковой элементной базы в зависимости от частоты

Содержание слайда: Энергетические показатели качества электромагнитных процессов Коэффициент преобразования (транспортирования) эл. энергии: КU = Uвых /Uвх, Кi = Iвых /Iвх Коэффициент искажения тока и напряжения: i = I(1) /I, где I(1) – действующее значение первой гармоники тока Коэффициент сдвига тока отн. напряжения по 1-й гармонике: cos P(1) / ЦР2(1) +Q2(1)) Коэффициент мощности:  P/S = [EI(1) cos EI = i cos  Коэффициент полезного действия: Рвых /Рвх Энергетический коэффициент полезного действия: э = Рвых /Sвх =  Удельные потери мощности: q = (Pвх – Рвых)/ S 

Содержание слайда: Характеристики и параметры полупроводниковых приборов

Содержание слайда: Полевые транзисторы с изолированным затвором - MOSFET

Содержание слайда:

Содержание слайда: Комбинированный транзистор, конструктивно объединяющий полевой транзистор на входе и биполярный транзистор на выходе. Называется: биполярный транзистор с изолированным затвором IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor)

Содержание слайда: Схематический разрез структуры IGBT

Содержание слайда: Транзисторы IGBT 4-го поколения коммутируют цепи с напряжением 4500 В и током до 1800 А, время выключения от 0,2 мкс до 1,5 мкс

Содержание слайда: Принципиальная схема драйвера для управления IGBT

Содержание слайда: Температурная зависимость IGBT

Содержание слайда: Технологическая схема IGBT

Содержание слайда: Модуль прижимной

Содержание слайда: IGBT - модули IGBT в настоящее время выпускаются в модульном исполнении в прямоугольных корпусах или таблеточном исполнении IGBT – модуль по внутренней схеме может быть единичный, два модуля, соединенных последовательно; прерыватель; однофазный или трехфазный мост и т.д., однако во всех случаях имеется обратный диод

Содержание слайда: Модули IGBT

Содержание слайда: Параллельное соединение IGBT

Содержание слайда: Трехфазный мост

Содержание слайда: Выключатель переменного тока

Содержание слайда: Преобразователь постоянного напряжения в переменное заданной частоты (с выходом на постоянном токе)

Содержание слайда: Тиристор – четырехслойный полупроводниковый прибор, находящийся в двух устойчивых состояниях: закрытом и открытом

Содержание слайда: Работа тиристора определяется вольт - амперной характеристикой

Содержание слайда: Тепловые параметры тиристоров Температура – основной критерий работоспособности СПП и стабильности характеристик в течении всего срока службы; Минимальная температура – 40…50 0С; Максимальная рабочая температура + 125…190 0С; Эквивалентная температура – усредненная по площади стр.; Установившееся тепловое состояние: TJ – Tc = PеRB Tc – температура корпуса, Ре- суммарные потери мощности, RB – внутреннее установившееся тепловое сопротивление: RB = (TJ - Tc )/ Pе С учетом охладителя (радиатора) общее тепл. сопротивление: RT = RB + Rc – 0 + R0 – a Rc – 0 – тепловое сопротивление между охладителем и СПП, R0 – a – тепловое сопротивление между охладителем и окружающей ср.

Содержание слайда: Переходное тепловое сопротивление: Переходное тепловое сопротивление: ZT = [TJ (t) – Ta]/ Pmax, TJ (t) – мгновенная температура структуры СПП; Внутреннее переходное сопротивление: ZВ = [TJ (t) – TС ]/ Pmax

Содержание слайда: Параметры СПП (характеризуются статическими и динамическими параметрами)

Содержание слайда: ID – ток утечки, протекающий через СПП при приложении прямого напряжения (t – max); ID – ток утечки, протекающий через СПП при приложении прямого напряжения (t – max); IL – ток включения, это наименьший анодный ток, необходимый для поддержания СПП в открытом состоянии после снятия имп. управления; IR – обратный ток; IH – ток удержания тиристора в открытом состоянии при разомкнутой системе управления; U(BO) – напряжение переключения, это то напряжение, при котором тиристор переходит во включенное состояние при разомкнутой цепи управления (t – max); U(BR) – максимальное обратное импульсное напряжение, соотв. загибу обратной характеристики СПП (соответствует допустимому обратному значению тока) (t – max); UП – повторяющееся импульсное напряжение, это наибольшее мгновенное напряжение, которое прикладывается к прибору в закрытом состоянии в любом направлении. Этот параметр определяет класс прибора (UП /100)

Содержание слайда: UDSM – неповторяющееся напряжение это наибольшее мгновенное переходное напряжение, прикладываемое к прибору в закрытом состоянии; UDSM – неповторяющееся напряжение это наибольшее мгновенное переходное напряжение, прикладываемое к прибору в закрытом состоянии; UDWM – рекомендуемое рабочее напряжение, это амплитудное значение синусоидальной формы напряжения, прикладываемого к тиристору в прямом и обратном направлении при отсутствии повторяющихся напряжений; UTM – прямое падение напряжения, это мгновенное значение напряжение на тиристоре при прохождении прямого тока; IП = IA – амплитудное значение прямого тока

Содержание слайда: Эксплуатационные параметры для тока: Iр. п.- ток рабочей перегрузки, это ток перегрузки, протекающий через прибор, непосредственно действующий после тока, меньшего предельного, длительное протекание которого может вызвать превышение допустимой температуры структуры СПП, но ограничен во времени и перегрев структуры не происходит. После протекания этого тока допускается приложение обратного напряжения.

Содержание слайда: Iа. п. – ток аварийной перегрузки, это ток протекание которого вызывает превышение максимально допустимой температуры полупроводниковой структуры, поэтому допускается лишь ограниченное число коммутаций такого тока за весь срок службы СПП. Прибор может кратковременно утратить запирающую способность, поэтому допускается приложение обратного напряжения 80% от Uп Iа. п. – ток аварийной перегрузки, это ток протекание которого вызывает превышение максимально допустимой температуры полупроводниковой структуры, поэтому допускается лишь ограниченное число коммутаций такого тока за весь срок службы СПП. Прибор может кратковременно утратить запирающую способность, поэтому допускается приложение обратного напряжения 80% от Uп

Содержание слайда: Характеристики управления - определяются свойствами прилегающих к переходу П3 слоев Из-за разброса вольт - амперных характеристик устанавливают диаграмму управления:

Содержание слайда: Динамические характеристики тиристоров t g – время включения (от момента подачи импульса управления до снижения анодного напряжения – 10%U a ): t g = t gd + t gr t g d – время задержки включения тиристора, t g r – время снижения напряжения до 10%U a

Содержание слайда: t q – время выключения (от момента перехода тока через нуль до восстановления запирающих свойств тиристора) t q – время выключения (от момента перехода тока через нуль до восстановления запирающих свойств тиристора)

Содержание слайда: Электрические потери при работе тиристора

Содержание слайда: Примеры типов тиристоров ТБИС-800-14 (tq = 6.3-12.5 мкс; di/dt = 1600 A/мкс; dU/dt = 1000 B/мкс) – 190 Е Т173-3200-10 (di/dt=400 A/мкс; dU/dt=1000 B/мкс) Т753-500-60 (tq = 500-600 мкс; di/dt = 630 A/мкс; dU/dt = 1000 B/мкс) ТБИ 273-2000-22 (tq = 22-50 мкс; di/dt=1600 A/мкс; dU/dt = 1000 B/мкс) – 390 Е ТБИ 153-400-11 (di/dt=1600 A/мкс; dU/dt = 1000 B/мкс) – 62 Е диаметр – «3» - 32 мм, «4» - 40 мм, «5» - 56 мм, «7» - 80 мм

Содержание слайда: Аппараты НН ПЭА постоянного тока

Содержание слайда: Диаграмма схемы с искусственной коммутацией

Содержание слайда: Выключатель постоянного тока

Содержание слайда: Диаграмма работы ВПТ

Содержание слайда: Определение минимальной емкости конденсатора

Содержание слайда: Выключатель с двухступенчатой коммутацией

Содержание слайда: Диаграмма двухступенчатой коммутации

Содержание слайда: Выключатели переменного тока

Содержание слайда: Контактор переменного тока

Содержание слайда: Выключатель с фазовым регулированием тока

Содержание слайда: Комбинированные (гибридные) аппараты

Содержание слайда: Гибридный контактор

Содержание слайда: Параллельное соединение СПП

Содержание слайда: Индуктивный делитель тока

Содержание слайда: Влияние температуры на пере – распределение тока

Содержание слайда: Защита СПП от перенапряжений

Содержание слайда: Полупроводниковые аппараты высокого напряжения

Содержание слайда: Последовательное соединение СПП

Содержание слайда:

Содержание слайда: Восстановление запирающей способности послед. соединенных тиристоров

Содержание слайда: Системы управления тиристорами Амплитуда тока и напряжения, Длительность импульса, Скорость нарастания тока управления

Содержание слайда: Формирователи импульсов управления Прямоугольный, Трапецеидальный, Треугольный, экспоненциальный

Содержание слайда: Управление последовательно соединенной группой тиристоров

Содержание слайда: Одновременное управление большой группой тиристоров

Содержание слайда: Одновременное управление большой группой тиристоров

Содержание слайда: Способы управления высоковольтными выключателями

Содержание слайда: Контроль состояния тиристоров

Содержание слайда: ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ – в выпрямительном и инверторном режимах с естественной коммутацией, обеспечивающие передачу энергии в обоих направлениях и связывающие цепь переменного тока с цепью постоянного тока – преимущественно в инверторном режиме с принудительной коммутацией, связывающие цепь постоянного тока с цепью переменного тока; – в режимах переключения постоянного тока с принудительной коммутацией, разделяющие две цепи постоянного тока; – в режимах прерывания переменного тока с естественной или принудительной коммутацией, разделяющие две цепи переменного тока одной частоты; – в режимах преобразования частоты с естественной и принудительной коммутацией (непосредственный преобразователь частоты), связывающие цепи переменного тока с разной частотой; – комбинированные режимы, обусловленные комбинацией различных преобразователей (преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока, преобразователи постоянного тока с промежуточным высокочастотным звеном).

Содержание слайда: Инверторы тока - преобразуют энергию постоянного тока в энергию переменного тока с заданной частотой и амплитудой выходного напряжения

Содержание слайда: Транзисторный инвертор напряжения

Содержание слайда: Транзисторный инвертор напряжения с выходом на постоянном токе

Содержание слайда: Среднее значение выходного напряжения выпрямителя и тока нагрузки

Содержание слайда: Трехфазное реле тока

Содержание слайда: Реле тока с выдержкой времени

Содержание слайда: Реле минимального напряжения