Исследуемые модели силовых транзисторов
| Транзисторы
| Модели (по вариантам)
|
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
| 6
| 7
| 8
| 9
| 10
|
| Биполярные
| Тип
| ZTX605
| ZTI1053A
| ZTX1055
| ZT653
| ZFZT651
| ZFZT692B
| ZTX1051A
| ZTX690B
| ZTX849
| ZTX650
|
| 120
| 75
| 120
| 100
| 60
| 70
| 40
| 45
| 30
| 45
|
| 1
| 3
| 3
| 2
| 3
| 2
| 4
| 2
| 5
| 2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Полевые
MOSFET
| Тип
| IRF3205
| IRF3710
| IRF510
| IRF520
| IRF5301
| IRF541
| IRF830
| IRF840
| IRF110
| IRFI520N
|
| 55
| 100
| 100
| 100
| 100
| 80
| 500
| 500
| 100
| 100
|
| 110
| 57
| 5,6
| 9,2
| 17
| 28
| 5
| 8
| 3,5
| 7,6
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Полевые
IGBT
| Тип
| IRGPC
50M
| IRGPC
40K
| IRGPC
50K
| IRGBC
30UD2
| IRGBC
830K2
| IRGBC
20U
| IRGPH
40K
| IRGPC
40UD2
| IRGPC
20F
| IRGPC
20U
|
|
| 600
| 600
| 1200
| 600
| 600
| 600
| 1200
| 600
| 600
| 600
|
|
| 60
| 42
| 36
| 23
| 23
| 13
| 18
| 40
| 16
| 13
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Снять переходную характеристику включения биполярного транзисторного ключа в соответствии с методикой, изложенной в п. 3 (с. 35). Привести характеристику в отчете в виде рис. 3.9. Определить динамические параметры включения транзистора и записать их в табл. 3.6.
4. Снять переходную характеристику выключения биполярного транзисторного ключа в соответствии с методикой, изложенной в п. 4 (с. 36). Привести характеристику в отчете в виде рис. 3.10. Определить динамические параметры выключения транзистора и записать их в табл. 3.6.
5. Получить временную диаграмму коммутации транзисторного ключа
в соответствии с методикой, приведенной в п. 6 (с. 37). Привести ее в отчете
в виде рис. 3.11. Определить по диаграмме амплитуду импульсов напряжения
и частоту коммутации. Эти данные привести в подрисуночной подписи к временной диаграмме.
6. Снять характеристику насыщения транзисторного ключа, определить его статические параметры в соответствии с методикой, приведенной в п. 7
(с. 37), и занести их в табл. 3.6. Используя выражения (3.2.) и (3.3), определить потери мощности в биполярном транзисторном ключе и его КПД при коммутации тока 
(табл. 3.5) с частотой 10 кГц. Значение КПД занести в табл. 3.6.
Таблица 3.6
Статические и динамические параметры
силовых транзисторных ключей
| Транзистор
| Параметры
| |
| 
| 
| 
| 
|  , В
| 
| η,
о. е.
| |
| нс
| |
| Ом
| |
| Биполярный
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
| MOSFET
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
| IGBT
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
7. В папке «Лаб. 2» открыть виртуальную лабораторную работу «MOSFET» и в соответствии с методиками, изложенными в пп. 3, 4, 6, 7 (с. 35–37), определить статические и динамические параметры модели силового MOSFET-ключа, заданной преподавателем из табл. 3.5. Результаты измерений переходных характеристик MOSFET-ключа представить на рис. 3.13, 3.15, 3.17, 3.19. Статические и динамические параметры MOSFET-ключа занести в табл. 3.6. Определить потери мощности в MOSFET транзисторном ключе и его КПД при коммутации тока (табл. 3.5) с частотой 10 кГц. Значение КПД занести в табл. 3.6.
8. Открыть виртуальную лабораторную работу «IGBT» по исследованию переключательных характеристик и характеристики насыщения модели IGBT силового ключа, заданной преподавателем из табл. 3.5. В соответствии с методиками, изложенными в пп. 3, 4, 6, 7 (с. 35–37), провести необходимые измерения. Результаты представить на рис. 3.14, 3.16, 3.18, 3.20 и занести в табл. 3.6. Определить потери мощности в IGBT транзисторном ключе и его КПД при коммутации тока
(табл. 3.5) с частотой 10 кГц. Значение КПД занести в табл. 3.6.
Содержание отчета
1. Статические, динамические и предельно допустимые параметры силовых ключей на биполярных, MOSFET- и IGBT-транзисторах.
2. Виртуальная установка для исследования биполярных транзисторных ключей.
3. Результаты настройки установки на оптимальный режим насыщения.
4. Переходные характеристики включения, выключения и характеристики насыщения биполярных, MOSFET- и IGBT-транзисторов.
5. Временные диаграммы импульсов напряжения, формируемых ключами на биполярных, MOSFET-транзисторах и IGBT-транзисторах.
6. Расчеты КПД ключей на биполярных, MOSFET-транзисторах и IGBT-транзисторах.
7. Таблица 3.6 с измеренными статическими и динамическими параметрами силовых ключей и с рассчитанными значениями КПД.
8. Сравнительный анализ ключей по статическим и динамическим показателям и по КПД. Выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Что такое семейство силовых транзисторных ключей?
2. Как определяется величина сопротивления 
в лабораторной установке?
3. Какой величины выбираются источники напряжения 
в установке для исследования биполярных транзисторных ключей?
4. В чем состоит различие между задержкой включения 
, задержкой выключения 
и временем задержки рассасывания неосновных носителей зарядов 
?
5. Что такое пороговое напряжение у MOSFET-транзисторов и IGBT-транзисторов?
6. Что такое коэффициент насыщения биполярного транзистора?
7. Каким образом формируется индуцированный канал у MOSFET-транзисторов?
8. Какую традиционную область применения имеют IGBT транзисторные ключи?
9. Какие недостатки имеет биполярный транзисторный ключ?
10. В чем состоят достоинства и недостатки ключей на MOSFET-транзисторах?
11. Какие достоинства имеет IGBT-транзистор?
12. Что такое драйверы, по каким схемам и в каком исполнении они выпускаются?
13. Почему у IGBT-ключа падение напряжения в проводящем состоянии меньше, чем у MOSFET-ключа?
14. Как классифицируются IGBT-ключи по частотным свойствам?
15. Какие семейства ключей не имеют конкуренции в диапазоне напряжения меньше 200 В?
16.Что такое поколения IGBT-транзисторов и в каком направлении идет эволюция потерь мощности в поколениях IGBT?
Рекомендуемая литература
1. Розанов Ю.К. Силовая электроника : учеб. для вузов / Ю.К. Розанов, М.В. Рябчицкий, А.А. Кваснюк. – М. : МЭИ, 2007. – 632 с.
2. Электротехнический справочник. В 4 т. Т. 2. Электротехнические изделия и устройства / под общ. ред. проф. МЭИ В.Г. Герасимова [и др.]. –
М. : МЭИ, 2001. – 518 с.
3. Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение / П.А. Воронин. – М. : Додэка, 2001. – 384 с.
ВЫПРЯМИТЕЛИ
Общие сведения из теории
Электроэнергия в промышленном производстве, электроснабжении и приборостроении используется разнообразными потребителями и установками. Соответственно, параметры электроэнергии, необходимые для ее эффективного применения в конкретных случаях, должны быть различны.
Силовые полупроводниковые преобразователи осуществляют преобразование электроэнергии трехфазного переменного тока стандартных напряжений от 0,4 кВ и выше частотой 50 Гц в электроэнергию с другими параметрами. Широкий круг задач, решаемых полупроводниковыми преобразовательными устройствами, определяет большое разнообразие их схемных и конструктивных исполнений.
По принципу действия силовые полупроводниковые преобразователи можно разделить на устройства без преобразования частоты и устройства с преобразованием частоты питающего напряжения. К устройствам первой группы относятся выпрямители, осуществляющие преобразование энергии переменного тока в энергию постоянного тока. Силовые выпрямители находят применение в линиях электропередачи, в установках цветной и химической промышленности, дуговых
и графитных печах, в регулируемых электроприводах, в приборостроении, в устройствах электроснабжения и электрической тяги железнодорожного транспорта.
Основными элементами выпрямителей являются трансформатор и вентили,
с помощью которых обеспечивается одностороннее протекание тока в цепи нагрузки, в результате чего переменное напряжение преобразуется в пульсирующее. Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения и выделения постоянной составляющей к выходным зажимам выпрямителя подключают сглаживающий фильтр на L, С-элементах.
Схемы выпрямителей (рис. 4.1) классифицируются следующим образом:
– в зависимости от числа фаз питающей сети m1 – выпрямители однофазного (m1 = 1) и трёхфазного (m1 = 3) тока;
– в зависимости от числа фаз вентильных обмоток преобразовательного трансформатора m2 – однополупериодные (m2 = 1), двухполупериодные (m2 = 2), трёхфазные (m2 = 3), шести- и двенадцатипульсные (m2 = 6, m2 = 12) схемы выпрямления;
– в зависимости от способа включения комплекта вентилей – однотактные
(р = 1) и двухтактные (р = 2). В однотактных схемах (рис. 4.1, а, б, г) к вентильной обмотке преобразовательного трансформатора подключён один вентиль и поэтому вентильная обмотка нагружена током только во время одного полупериода переменного тока или его части; в двухтактных схемах (рис. 4.1, в, д) к вентильным обмоткам преобразовательного трансформатора подключены два вентиля: один анодом, а другой катодом и поэтому вентильная обмотка преобразовательного трансформатора нагружена во время обоих полупериодов переменного тока;
Рис. 4.1. Схемы выпрямителей: а – однополупериодная; б – однофазная двухполупериодная (со средней точкой); в – однофазная мостовая; г – трехфазная
с нулевым выводом (схема Миткевича); д – трехфазная мостовая (схема Ларионова);
е – двойной трехфазный выпрямитель, или каскадная схема
– сложные (составные) многофазные схемы выпрямления (рис. 4.1, е), которые представляют собой совокупность простых однотактных или двухтактных схем, соединённых по выходу параллельно или последовательно с таким расчётом, чтобы основные гармоники пульсаций простых выпрямительных схем взаимно компенсировались.
Признаком классификации могут быть также уровень выходной мощности (выпрямители маломощные (Р0 £ 1 кВт), средней мощности (1 кВт £ Р0 £ 10 кВт) и мощные (Р0 > 10 кВт)), схемы соединения сетевых и вентильных обмоток преобразовательного трансформатора (звезда, треугольник, зигзаг), наличие управляемых вентилей (тиристоров, IGBT-транзисторов), тип фильтра и т. д.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 116; | Поделиться с друзьями:
|
Мы поможем в написании ваших работ!
