Вступление. Преобразовательная техника, которая последние годы стала именоваться силовой электроникой, является областью нелинейной электротехники

. Блок-схема полупроводникового преобразователя

Полупроводниковый преобразователь преобразует электрическую энергию с параметрами в электрическую энергию с параметрами при воздействии сигналов управления.

Кроме силовых полупроводниковых элементов в состав полупроводникового преобразователя, как правило, входят и другие элементы, к ним, в первую очередь, относятся:

- активные элементы - неуправляемые и управляемые источники напряжения и тока;

- реактивные элементы -конденсаторы, катушки индуктивности, дроссели;

- электромагнитные преобразующие элементы: силовые трансформаторы, измерительные трансформаторы;

- выключатели и переключатели;

- система управления, которая в общем случае представляет собой сложное электронное устройство, реализованное либо на элементах интегральной микросхемотехники, либо на микроконтроллере;

-система защиты и сигнализации аварийных режимов.

Первые преобразователи электрической энергии появились в 20-х годах прошлого столетия (20-ого века). Силовыми элементами этих преобразователей служили мощные ламповые тиратроны и игнитроны. Эти преобразователь имели значительные веса и габариты, имели сложные и громоздкие системы охлаждения, были крайне ненадежны. Несмотря на все недостатки, уже тогда они нашли практическое применение в городском и железнодорожном транспорте.

Существенный скачок в развитии преобразовательной техники произошел в шестидесятых годах, когда были созданы первые неуправляемые (диоды) и управляемые (тиристоры) силовые полупроводниковые элементы. Эти элементы позволили создать силовые полупроводниковые неуправляемые и управляемые выпрямители, которые получили широкое распространение в электроприводах постоянного тока и электротермии.

Третий, самый значительный, этап в развитии преобразовательной техники наступил с появлением на рынке первоначально биполярных высоковольтных транзисторов и полностью управляемых (GTO) тиристоров, а затем биполярных транзисторов с изолированной базой IGBT (Insuled Gate Bipolar Transistor), и мощных полевых транзисторов MOSFET (Metal Oxide Semicondactor Field Effect Transistor).

Основной особенностью этого этапа является, можно сказать, революционное изменение техники преобразования энергии. Это изменение базируется на значительном увеличении быстродействия полупроводниковых преобразователей, что в свою очередь позволяет существенно уменьшить массы и габариты, повысить КПД и надежность, реализовать широтно-импульсную модуляцию и микропроцессорное управление.

Использование силовых полупроводниковых преобразователей в электроэнергетике, на транспорте, в металлургии и других отраслях дает громадный экономический эффект. Например, в США на сегодняшний день преобразовывается до 70% всей вырабатываемой энергии.

Раздел 1. Ведомые сетью преобразователи среднй и большой