Телекоммуникации

Телекоммуникации.

Главным образом эффект возникает при построении ИВЭП (источников вторичного электропитания).

Традиционная система вторичного электропитания строится по следующему принципу:

НСН – непрерывный стабилизатор напряжения последовательного или параллельного типа;

В – выпрямитель;

Тр – трансформатор;

Н – нагрузка.

Проблемы:

· трансформатор питается от сети с частотой 50Гц, очень существенные затраты ресурсов по технической стали и меди;

· КПД непрерывного стабилизатора напряжения в наилучшем случае не больше 70%, типовое значение равно 50%.

Строится новая система ИВЭП:

ПН – преобразователь напряжения, преобразует постоянное напряжение в переменное, стабилизирует напряжение на нагрузке за счет изменения ШИМ, работает в импульсном режиме.

КПД=0,8÷0,95.

Трансформатор работает на больших частотах, следовательно, снижаются затраты ресурсов.

Современные силовые полупроводниковые приборы.

Работают в импульсном, ключевом режиме (т.к. малые потери мощности).

Обычно I_max >>I_обр (в 1000 раз)

U_max>>U_ост

P_д –динамические потери;

Pc – статические потери.

ССППП – современные силовые полупроводниковые приборы. Выпускаются на материалах: кремниевые (Si) и карбидкремниевые (SiC).

Карбидкремниевые (SiC) – частотные свойства как минимум в 2 раза лучше и вырождается при температурах в 2,5 раза больше (около 300˚С). Время включения и выключения в 2÷3 раза меньше.

Диоды Шоттки – высокочастотные с малым падением напряжения в открытом состоянии (Uост = 0,3В; Umax = 1кВ).

PIN – высокочастотные, высоковольтные, высокоточные выпрямительные диоды, но Uост не менее 1В.

IJBT – биполярные транзисторы с изолированным затвором.

MOSFET – полевые транзисторы.

SCR – полууправляемый тиристор.

GTO, IGCT – полностью управляемый тиристор.

MCT – полностью управляемые тиристоры.

Статические параметры основных полупроводниковых приборов.

MOSFET

Встроен обратный диод.

· U_вкл = U_зи = 15÷18В;

· t_вкл, t_выкл = 1÷10нс;

· f_{коммутации} = 100÷1000кГц;

· малые остаточные напряжения и обратные токи;

· допускает параллельное включение приборов.

Недостаток: низкие напряжения и низкие токи.

Область применения:

1. автомобильная электроника;

2. системы вторичного электропитания;

3. бытовая электроника (ключи различного рода).

Биполярный транзистор.

Практически в силовой электронике не применяются.

β малы при больших напряжения и токах.

IGBT

Биполярный транзистор с изолированным затвором.

Обратный диод не всегда встроен.

Существуют так называемые чопперные транзисторы:

Схема для IGBT транзистора, соответствующая рис. 2.8:

Транзистор VT3 работает в режиме стабилизатора тока базы.

Транзистор VT2 ограничивает напряжение на U_бэ.

· Очень хорошее и :

; .

А у тиристоров:

; .

· Применяются в снаберах. Снабер – защита от сверх больших и .

· t_вкл, t_выкл = 10÷100нс.

· частота коммутации – . В последнее время приборы работают на частоте .

Недостаток: относительно высокое U_ост = 1,7÷3В

Область применения: самый распространенный прибор в силовой электронике.

1. преобразователи частоты и напряжения для регулируемого электропривода;

2. тяговые электропривода (электрический транспорт).

SCR

SCR – полууправляемый тиристор.

УЭ – управляющий электрод

Главный достоинство:

· позволяет коммутировать самые высокие мощности;

· малое остаточное напряжение U_ост = 1÷2В.

Недостатки:

· нельзя выключать по цепи управления, только за счет принудительной коммутации;

· t_вкл, t_выкл = 1÷100мкс – относительно большие времена;

· предназначен для f = 50÷400Гц;

· низкое значение и :

; .

Область применения:

· на выпрямительных подстанциях ж/д транспорта (на постоянном токе);

· в электрохимии (электролиз);

· в электроэнергетике, в системах возбуждения мощных генераторов.

GTO

Первый полностью управляемый прибор.

Включается коротким импульсом по УЭ и выключается коротким импульсом противоположной полярности по УЭ.

Недостатки:

· ток выключения в УЭ должен практически равняться току анода, но длительность протекания этого тока очень мала (1÷2мкс);

· низкое значение и 300 , .

Область применения:

· мощные электропривода переменного тока.

Достоинства прибора:

1. высокие значения тока и напряжения коммутируемые;

2. его можно выключить по управляющему электроду. Малые падения напряжения в открытом состоянии (1,2÷3)В.

Недостатки прибора:

1. низкое значение и 200÷300 , ;

2. высокая величина тока выключения по управляющему электроду.