Zamonaviy elektrotexnika va energiya texnologiyasining rivojlanishi

Hozirgi vaqtda energiya tejash, iste'dodlarni tejash, avtomatlashtirish, aql va elektromexanik integratsiyaning asosi sifatida energiya elektroniği yuqori chastotali dastur texnologiyasi, modulli apparat tuzilishi va yashil mahsulotning ishlashi yo'nalishida rivojlanmoqda. Yaqin kelajakda energiya elektron texnologiyasi energiya texnologiyasini etuk, iqtisodiy va amaliy qiladi va yuqori samaradorlik va yuqori sifatli elektr energiyasining kombinatsiyasiga erishadi. 1. Elektr energetikasi texnologiyasini rivojlantirish Zamonaviy elektrotexnika texnologiyasini rivojlantirish yo'nalishi - bu past chastotali texnologiyani muammolarni hal qilishga qaratilgan an'anaviy elektr elektronikasidan yuqori chastotali texnologiyalarga yo'naltirilgan zamonaviy elektr elektronikasiga o'tish. Quvvatli elektronika texnologiyasi 50-yillarning oxiri va 60-yillarning boshlarida kremniy rektifikator qurilmalaridan boshlandi. Uning rivojlanishi rektifikator davri, inverter davri va chastota konvertori davrini ketma-ket boshdan kechirdi va ko'plab yangi sohalarda quvvat elektron texnologiyalarini qo'llashni rag'batlantirdi. 1980-yillarning oxiri va 1990-yillarning boshlarida yuqori chastotali, yuqori voltli va katta tokni birlashtirgan MOSFET va IGBT quvvatlari bilan ifodalangan quvvatli yarimo'tkazgichli kompozit qurilmalar 1980-yillarning oxiri va 1990-yillarning boshlarida ishlab chiqilgan bo'lib, bu an'anaviy elektr elektronika texnologiyasi zamonaviy elektr elektronika davri. 1.1 Rektifikatorlar davrida yuqori quvvatli sanoat elektr energiyasi quvvat chastotasi (50Hz) o'zgaruvchan tok generatorlari bilan ta'minlanadi, ammo elektr energiyasining taxminan 20% doimiy ravishda iste'mol qilinadi, ularning eng tipik qismi elektroliz (rangli metallar) va kimyoviy xom ashyo doimiy elektrolizni talab qiladi), tortish kuchi (elektrovoz, elektrovozli dizel lokomotiv, metro lokomotivi, shahar trolleybusi va boshqalar) va doimiy qo'zg'aysan (po'lat prokat, qog'oz tayyorlash va boshqalar) uchta asosiy yo'nalishdir. Yuqori quvvatli silikon rektifikatorlari yuqori chastotali quvvat chastotasini o'zgaruvchan tokni to'g'ridan-to'g'ri oqimga aylantirishi mumkin. Shuning uchun, 1960-70 yillarda katta quvvatli kremniy rektifikatorlari va tiristorlarini yaratish va qo'llash juda rivojlangan. O'sha paytda Xitoyda kremniy rektifikator fabrikalarining keng miqyosda tashkil etilishi avj olgan edi. Hozirgi vaqtda mamlakatda kremniy rektifikatorlar ishlab chiqaradigan katta va kichik yarimo'tkazgich ishlab chiqaruvchilar o'sha davrning mahsulotidir. 1.2 Inverterlar davri 1970-yillarda butun dunyoda energiya inqirozi yuz berdi va o'zgaruvchan tok motorlari' chastotali konversiya tezligi ularning energiya tejaydigan ajoyib ta'siri tufayli tez rivojlandi. O'zgaruvchan chastotali tezlikni tartibga solishning asosiy texnologiyasi to'g'ridan-to'g'ri oqimni 0-100Hz gacha o'zgaruvchan tokka aylantirishdir. 1970-80-yillarda, o'zgaruvchan chastotali tezlikni tartibga solish moslamalari ommalashtirilishi bilan yuqori quvvatli invertorlar uchun ishlatiladigan tiristorlar, ulkan quvvatli tranzistorlar (GTR) va eshiklarni o'chirish tiristorlari (GT0) o'sha paytda quvvatli elektron qurilmalarning qahramonlariga aylandi. Shunga o'xshash dasturlarga yuqori voltli shahar chiqishi, statik reaktiv quvvat dinamik kompensatsiyasi va boshqalar kiradi. Ayni paytda elektr elektroniği texnologiyasi rektifikatsiya va teskari yo'nalishga erishdi, ammo ish chastotasi past, faqat past chastota diapazoni bilan cheklangan. 1.3 Chastotali konvertorlar davri 1980-yillarda katta va juda keng ko'lamli integral mikrosxemalar texnologiyasining jadal rivojlanishi zamonaviy elektrotexnika texnologiyalarini rivojlantirishga asos yaratdi. Integral mikrosxemalar texnologiyasini va yuqori voltli va yuqori tok texnologiyasini nozik ravishda qayta ishlash texnologiyasini organik ravishda birlashtirib, to'liq boshqariladigan quvvat moslamalarining yangi partiyasi paydo bo'ldi, birinchi navbatda, kuchga ega MOSFETlar paydo bo'ldi, bu kichiklarning rivojlanishiga olib keldi va yuqori chastotalarga o'rta quvvatli quvvat manbalari, keyin esa izolyatsiya qilingan eshiklar. Bipolyar tranzistorlarning (IGBT) paydo bo'lishi katta va o'rta quvvat manbalarini yuqori chastotalarda rivojlantirish imkoniyatlarini yaratdi. MOSFET va IGBT ning ketma-ket ko'rinishi an'anaviy elektr elektronikasidan zamonaviy elektr elektronikasiga o'tish belgisidir. Statistik ma'lumotlarga ko'ra, 1995 yil oxiriga kelib MOSFET va GTR quvvatlari yarimo'tkazgichli qurilmalar bozorida teng ulushga ega bo'lishdi va quvvat elektroniği sohasida GTRlarni almashtirish uchun IGBTlardan foydalanish o'z yakuniga etdi. Yangi qurilmalarning ishlab chiqarilishi nafaqat o'zgaruvchan tok dvigatelining chastotasini konvertatsiya qilish tezligini tartibga solish uchun yuqori chastotani, uning ishlashini yanada to'liq va ishonchli bo'lishini ta'minlaydi, balki zamonaviy elektron texnologiyalarning yuqori chastotaga qarab rivojlanishini davom ettiradi. elektr jihozlarini tejash va energiyani tejash, kichik va engil Kantifikatsiyani amalga oshirish, mexatronika va aql muhim texnik asos bo'lib xizmat qiladi. 2. Zamonaviy elektr energiyasining qo'llanilish sohalari 2.1 Kompyuterning yuqori samaradorligi bilan yashil energiya ta'minoti Kompyuter texnologiyalarining jadal rivojlanishi insoniyatni axborot jamiyatiga olib keldi va shu bilan birga elektr ta'minoti texnologiyasining jadal rivojlanishiga yordam berdi. 1980-yillarda kompyuterlar kommutatsiya quvvat manbalarini to'liq qabul qildilar va kompyuter quvvat manbalarini almashtirishni yakunlashda etakchilik qildilar. Keyin elektr ta'minoti kommutatsiyasi elektronika va elektr jihozlari sohasiga birin-ketin kirib keldi. Kompyuter texnologiyalari rivojlanishi bilan yashil kompyuterlar va yashil quvvat manbalari taklif qilindi. Yashil kompyuterlar odatda shaxsiy kompyuterlar va atrof-muhit uchun zararli bo'lmagan tegishli mahsulotlarni nazarda tutadi. Yashil quvvat manbalari yashil kompyuterlar bilan bog'liq yuqori samarali energiya tejaydigan quvvat manbalariga taalluqlidir. AQSh atrof-muhitni muhofaza qilish agentligi ma'lumotlariga ko'ra'" Energy Star" 1999 yil 17-iyundagi reja, ish stollari Agar tipdagi shaxsiy kompyuter yoki tegishli atrof-muhit uskunalarining quvvat sarfi 30 vattdan kam bo'lsa, u yashil kompyuter talablariga javob beradi. Energiya samaradorligini oshirish energiya sarfini kamaytirishning asosiy usuli hisoblanadi. Hozirgi 200 Vt quvvatga ega 75% samaradorlikka ega kommutatsiya quvvatiga kelsak, elektr ta'minotining o'zi 50 vatt energiya sarflaydi. 2.2 Aloqa uchun yuqori chastotali kommutatsiya quvvat manbalari Aloqa sanoatining jadal rivojlanishi aloqa quvvat manbalarining rivojlanishiga katta yordam berdi. Yuqori chastotali miniatyurali kommutatsiya quvvat manbai va uning texnologiyasi zamonaviy aloqa elektr ta'minoti tizimlarining asosiy oqimiga aylandi. Aloqa sohasida rektifikator odatda birlamchi quvvat manbai deb ataladi va DC-DC (DC / DC) konvertori ikkinchi darajali quvvat manbai deb ataladi. Birlamchi elektr ta'minotining vazifasi bitta fazali yoki uch fazali o'zgaruvchan tok tarmog'ini nominal qiymati 48V bo'lgan doimiy quvvat manbaiga aylantirishdir. Hozirgi vaqtda dastur tomonidan boshqariladigan kalitlarga mo'ljallangan asosiy elektr ta'minotida an'anaviy fazali boshqariladigan tartibga solinadigan elektr ta'minoti yuqori chastotali kommutatsiya quvvat manbai bilan almashtirildi. Yuqori chastotali kommutatsiya quvvat manbai (SMR kommutatsion rektifikatori sifatida ham tanilgan) MOSFET yoki IGBT ning yuqori chastotasi orqali ishlaydi va kommutatsiya chastotasi Odatda yuqori samaradorlik va miniatizatsiyaga erishish uchun 50-100 kHz oralig'ida boshqariladi. So'nggi yillarda kommutatsion rektifikatorlarning quvvat hajmi kengayishda davom etdi va bitta blokning quvvati 48V / 12.5A, 48V / 20A dan 48V / 200A, 48V / 400A gacha kengaytirildi. Aloqa uskunalarida ishlatiladigan har xil turdagi integral mikrosxemalar tufayli ularning elektr ta'minotidagi kuchlanishlari ham har xil. Aloqa elektr ta'minoti tizimida oraliq avtobus kuchlanishini (odatda 48V DC) aylantirish uchun yuqori quvvatli zichlikli yuqori chastotali DC-DC izolyatsiya qilingan quvvat manbai moduli ishlatiladi, talab qilinadigan har xil doimiy voltajlar yo'qotishlarni sezilarli darajada kamaytirishi, texnik xizmat ko'rsatishni osonlashtirishi va o'rnatish va ko'paytirish uchun juda qulaydir. Odatda, u to'g'ridan-to'g'ri standart boshqaruv platasiga o'rnatilishi mumkin va ikkilamchi quvvat manbai uchun talab yuqori quvvat zichligi. Aloqa quvvati o'sishda davom etar ekan, aloqa elektr ta'minoti hajmi ham o'sishda davom etadi. 2.3 DC-DC (DC / DC) konvertori DC / DC konvertori doimiy shahar kuchlanishini o'zgaruvchan doimiy voltajga aylantiradi. Ushbu texnologiya trolleybuslar, metro poezdlari va elektr transport vositalarining tezligini qadamsiz o'zgartirishida keng qo'llaniladi. Nazorat, shu bilan birga, yuqorida aytib o'tilgan boshqaruv muammosiz, tezkor reaktsiyani tezlashtirish va shu bilan birga energiyani tejash samarasini olish qobiliyatini oladi. Varistorni DC chopper bilan almashtirish quvvatni tejashga imkon beradi (20-30)%. DC chopper nafaqat kuchlanishni tartibga solishi mumkin (quvvat manbai), balki tarmoq tomonidagi harmonik oqim shovqinini ham bostirishi mumkin. Aloqa quvvat manbai ikkilamchi quvvat DC / DC konvertori tijoratlashtirildi. Modul yuqori chastotali PWM texnologiyasini qabul qiladi, almashtirish chastotasi taxminan 500 kHz va quvvat zichligi 5W ～ 20W / in3. Keng miqyosli integral mikrosxemalar rivojlanishi bilan quvvat manbai modulini kichraytirish talab etiladi, shuning uchun kommutatsiya chastotasini doimiy ravishda oshirish va yangi elektron topologiyalarni qabul qilish zarur. Hozirgi vaqtda ba'zi kompaniyalar nol oqimli va nol kuchlanishli kommutatsiya texnologiyalarining ikki turini ishlab chiqdilar va ishlab chiqardilar. Ikkilamchi quvvat manbai modulining quvvat zichligi ancha yaxshilandi. 2.4 Uzluksiz quvvat manbai (UPS) uzluksiz quvvat manbai (UPS) - bu kompyuterlar, aloqa tizimlari va uzluksiz ta'minotni talab qiladigan holatlar uchun zarur bo'lgan yuqori ishonchli va yuqori quvvatli quvvat manbai. O'zgaruvchan tok manbai rektifikator yordamida doimiy oqimga aylanadi, energiyaning bir qismi akkumulyator batareyasiga, energiyaning boshqa qismi inverter tomonidan o'zgaruvchan tokka aylanadi va uzatish tugmasi orqali yukga yuboriladi. İnverter ishlamay qolganda yukni energiya bilan ta'minlash uchun yana bir quvvat manbai quvvat uzatish tugmasi orqali amalga oshiriladi. Zamonaviy UPS odatda impuls kengligi modulyatsiyasi texnologiyasini va quvvat MOSFET va IGBT kabi zamonaviy quvvatli elektron qurilmalarni o'zlashtiradi. Elektr ta'minotidagi shovqinni kamaytirish, samaradorlik va ishonchlilikni oshirish mumkin. Mikroprotsessorli dasturiy ta'minot va apparat texnologiyasini joriy etish UPSni aqlli boshqarish, masofadan turib texnik xizmat ko'rsatish va masofadan turib diagnostika qilish imkoniyatini beradi. Hozirgi vaqtda onlayn UPSning maksimal quvvati 600 kVA ga yetishi mumkin. Ultra kichik UPSning rivojlanishi ham juda tez va 0,5kVA, lVA, 2kVA va 3kVA kabi turli xil xususiyatlarga ega mahsulotlar mavjud. 2.5 Inverter quvvat manbai Inverter quvvat manbai asosan o'zgaruvchan tok dvigatellarining chastotasini konvertatsiya qilish va tezligini tartibga solish uchun ishlatiladi va uning elektr haydovchi tizimidagi mavqei tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda va u energiyani tejaydigan ulkan ta'sirga erishdi. İnverter quvvat manbaining asosiy sxemasi AC-DC-AC sxemasini qabul qiladi. Sanoat chastotali elektr ta'minoti rektifikator orqali doimiy doimiy voltajga aylantiriladi, so'ngra yuqori quvvatli tranzistorlar yoki IGBTlardan tashkil topgan PWM yuqori chastotali konvertor doimiy voltajni voltaj va chastota o'zgaruvchan o'zgaruvchan chiqishga aylantiradi. Elektr ta'minotining chiqish to'lqin shakli sinus to'lqiniga o'xshaydi. Bosqichsiz tezlikni tartibga solishga erishish uchun o'zgaruvchan tokning asenkron motorlarini boshqarish uchun foydalaniladi. 400kVA dan past bo'lgan inverter quvvat manbai seriyali mahsulotlar xalqaro miqyosda chiqdi. 1980-yillarning boshlarida Yaponiyaning Toshiba kompaniyasi konditsionerlarga AC chastotasini konversiya tezligini tartibga solish texnologiyasini birinchi marta qo'llagan. 1997 yilga kelib uning ulushi Yaponiyadagi maishiy konditsionerlarning 70% dan ortig'ini tashkil etdi. İnverterli konditsionerlar qulaylik va energiya tejashning afzalliklariga ega. Inverterli konditsionerlar bo'yicha mahalliy tadqiqotlar 1990-yillarning boshlarida boshlangan. 1996 yilda inverterli konditsionerlarni ishlab chiqarish uchun ishlab chiqarish liniyasi joriy etildi, bu asta-sekin inverterli konditsionerlarni ishlab chiqish va ishlab chiqarish uchun issiq joyni yaratdi. Kutilishicha, avj nuqtasi 2000 yil atrofida bo'ladi. Inverter quvvat manbaidan tashqari, inverter konditsionerlari uchun inverter tezligini tartibga solish uchun mos kompressorli dvigatel ham kerak. Boshqarish strategiyasini optimallashtirish va funktsional komponentlarni tanlash konditsioner inverteri quvvat manbaini rivojlantirishning keyingi yo'nalishi hisoblanadi. 2.6 Yuqori chastotali inverterli rektifikatorli payvandlash apparati quvvat manbai Yuqori chastotali invertorli rektifikatsiyali payvandlash apparati quvvat manbai - bu bugungi kunning rivojlanish yo'nalishini ifodalovchi yuqori mahsuldor, samarali va material tejaydigan yangi payvandlash mashinasining quvvat manbai; s payvandlash apparati quvvat manbai. IGBT yuqori quvvatli modullarning tijoratlashtirilishi tufayli ushbu turdagi elektr ta'minoti yanada keng qo'llanilish istiqbollariga ega. İnverterli payvandlash apparati quvvat manbai asosan AC-DC-AC-DC (AC-DC-AC-DC) konversiya usulini qo'llaydi. 50Hz o'zgaruvchan tok to'liq ko'prikni to'g'rilash orqali to'g'ridan-to'g'ri oqimga aylanadi va IGBTlardan tashkil topgan PWM yuqori chastotali konversiya qismi to'g'ridan-to'g'ri oqimni yuqori chastotali transformator bilan birlashtirilib, 20 kHz yuqori chastotali to'rtburchaklar to'lqinga aylantiradi, rektifikatsiyalangan va filtrlangan, va boshqning elektr ta'minoti uchun ishlatiladigan barqaror to'g'ridan-to'g'ri oqimga aylanadi. Payvandlash apparati elektr ta'minotining yomon ish sharoitlari va tez-tez qisqa tutashuv, boshq va ochiq elektronlarning o'zgaruvchan o'zgarishlari tufayli yuqori chastotali invertor rektifikatorli payvandlash apparati elektr ta'minotining ish ishonchliligi eng muhim masalaga aylandi va shuningdek, bu foydalanuvchilarni eng tashvishga soladigan muammo. . Mikro protsessordan impuls kengligi modulyatsiyasi (PWM) bilan bog'liq tekshirgich sifatida foydalanib, bir nechta parametrlarni va bir nechta ma'lumotlarni chiqarib olish va tahlil qilish orqali tizimning turli xil ish sharoitlarini bashorat qilish maqsadiga erishiladi va tizim oldindan sozlanishi va qayta ishlanishi mumkin muammoni hal qilish uchun. Hozirgi yuqori quvvatli IGBT inverter quvvat manbalarining ishonchliligini oshiring. Chet ellik inverterli payvandlash mashinalari nominal payvandlash oqimi 300A ga, yukning davomiyligi 60% ga, to'liq yuk kuchlanishi 60 dan 75V gacha, oqimni sozlash diapazoni 5 dan 300A gacha va og'irligi 29 kg ga etishi mumkin. 2.7 Yuqori quvvatli kommutatsiya yuqori voltli doimiy quvvat manbalari Yuqori quvvatli yuqori voltli doimiy quvvat manbalari elektrostatik changni tozalash, suv sifatini yaxshilash, tibbiy rentgen apparatlari va KT mashinalari kabi yirik uskunalarda keng qo'llaniladi. Voltaj 50 ～ l59kV gacha, oqim 0,5A dan yuqori va quvvat 100 kVtgacha. 1970-yillardan boshlab, Yaponiyaning ba'zi kompaniyalari inverter texnologiyasini qabul qildilar, bu rektifikatsiyadan so'ng tarmoq quvvatini taxminan 3 kHz oraliq chastotaga aylantiradi va keyin uni kuchaytiradi. 1980-yillarda yuqori chastotali kommutatsiya elektr ta'minoti texnologiyasi tez rivojlandi. Germaniyaning' Siemens kompaniyasi elektr ta'minotining kommutatsiya chastotasini 20 kHz dan ko'paytirish uchun asosiy kommutatsiya elementi sifatida quvvat tranzistorlaridan foydalanadi. Quruq turdagi transformator texnologiyasi yuqori chastotali va yuqori voltli quvvat manbalariga muvaffaqiyatli tatbiq etiladi va yuqori voltli transformator moyi tanki yo'q qilinadi, bu esa transformator tizimining hajmini yanada kamaytiradi. Mamlakatda elektrostatik cho'ktiruvchi yuqori voltli doimiy quvvat manbai ishlab chiqilgan. Tarmoq doimiy ravishda rektifikatsiyalanadi va to'liq ko'prikli nol oqimli kalitli rezonansli invertor zanjiri doimiy voltajni yuqori chastotali voltajga aylantirish uchun ishlatiladi, so'ngra yuqori chastotali transformator kuchaytiriladi va nihoyat rektifikatsiya qilinadi Bu doimiy ravishda yuqori Kuchlanish. Rezistiv yuk sharoitida doimiy shahar zo'riqishida 55kV ga yetadi, oqim 15mA ga etadi va ish chastotasi 25,6kHz ga teng. 2.8 Faol quvvat filtrining an'anaviy AC-DC (AC-DC) konvertori ishga tushirilganda, u ko'p miqdordagi harmonik oqimni elektr tarmog'iga kiritadi, bu harmonik yo'qotish va shovqinlarni keltirib chiqaradi va shu bilan birga qurilmaning quvvat koeffitsienti tarmoq tomonidan yomonlashadi. Masalan," deb ataladigan hodisa; quvvatning ifloslanishi", masalan, boshqarib bo'lmaydigan rektifikatsiya va kondansatör filtrlashda, tarmoq tomonidagi uchinchi harmonik tarkib (70 ～ 80)% ga yetishi mumkin va quvvat koeffitsienti panjara tomonida atigi 0,5 ～ 0,6. Faol quvvat filtri - bu harmonikani dinamik ravishda bostirishga qodir bo'lgan yangi quvvatli elektron moslama. Bu an'anaviy LC filtrlarining kamchiliklarini bartaraf etishi mumkin va istiqbolli harmonik bosimni to'xtatish usuli hisoblanadi. Filtr ko'prikni almashtirish quvvat konvertoridan va ma'lum boshqaruv sxemasidan iborat. Nafaqat chiqish voltaji, balki o'rtacha kirish oqimi ham qaytariladi; (2) Hozirgi pastadir mos yozuvlar signali - bu kuchlanish davri xato signalining mahsuloti va to'liq to'lqinli rektifikatsiya qilingan voltajni tanlash signalidir. 2.9 Tarqatilgan kommutatsiyali elektr ta'minoti tizimi Taqsimlangan elektr ta'minoti tizimi asosiy komponentlar sifatida kam quvvatli modullar va keng ko'lamli boshqaruv integral mikrosxemalaridan foydalanadi va eng yangi nazariyalar va texnik yutuqlardan foydalangan holda qurilish bloki uslubida, aqlli yuqori quvvatli elektr ta'minotini, Shunday qilib kuchli tokni hosil qilish uchun va kuchsiz tokning qattiq integratsiyasi yuqori quvvatli komponentlar va yuqori quvvatli qurilmalarni ishlab chiqarishda bosimni pasaytiradi (markazlashtirilgan) va ishlab chiqarish samaradorligini oshiradi. 1980-yillarning boshlarida tarqatilgan yuqori chastotali kommutatsiya elektr ta'minoti tizimlari bo'yicha tadqiqotlar asosan konvertorning parallel texnologiyasini o'rganishga qaratilgan. 1980-yillarning o'rtalarida va oxirida yuqori chastotali quvvatni konvertatsiya qilish texnologiyasining jadal rivojlanishi bilan har xil konvertor topologiyalari birin ketin paydo bo'ldi. Keng miqyosli integral mikrosxemalar va quvvat komponentlari texnologiyasini birlashtirib, kichik va o'rta quvvatli qurilmalarni birlashtirish imkoni paydo bo'ldi va shu bilan taqsimlangan yuqori chastotali kommutatsiyali elektr ta'minoti tizimini izchil rivojlantirish. 1980-yillarning oxiridan boshlab ushbu yo'nalish xalqaro elektr elektronika doirasidagi tadqiqot nuqtasiga aylandi. Qog'ozlar soni yildan-yilga ko'payib, murojaat doirasi kengayishda davom etdi. Taqsimlangan elektr ta'minoti usuli energiya tejash, ishonchlilik, yuqori samaradorlik, tejamkorlik va qulay texnik xizmatning afzalliklariga ega. U asta-sekin keng ko'lamli kompyuterlar, aloqa uskunalari, aerokosmik, sanoat nazorati va boshqa tizimlar tomonidan qabul qilindi. Bundan tashqari, bu ultra yuqori tezlikli integral mikrosxemalarning past kuchlanishli quvvati (3.3V) uchun eng ideal quvvat manbai hisoblanadi. Elektrokaplama, elektroliz elektr ta'minoti, elektrovozning tortish quvvat manbai, oraliq chastotali induksion isitish quvvat manbai, dvigatel qo'zg'aysan quvvat manbai va boshqa sohalarda yuqori quvvatli dasturlarda, shuningdek, keng qo'llanilish istiqbollari mavjud. 3. Yuqori chastotali kommutatsion elektr ta'minotining rivojlanish tendentsiyasi Quvvatli elektron texnologiyalarni va turli xil elektr ta'minoti tizimlarini qo'llashda kommutatsiya quvvatini etkazib berish texnologiyasi asosiy o'rinda turadi. Katta elektrolitik qoplama quvvat manbalari uchun an'anaviy sxemalar juda katta va og'ir. Agar Gordon kommutatsiyali elektr ta'minoti texnologiyasidan foydalanilsa, uning hajmi va vazni sezilarli darajada kamayadi va quvvatdan foydalanish samaradorligi sezilarli darajada yaxshilanishi, moddiy tejash va xarajatlarni kamaytirish mumkin. Elektr transport vositalarida va o'zgaruvchan chastotali drayvlarda uni kommutatsiyali elektr ta'minoti texnologiyasidan ajratib bo'lmaydi. Kommutatsiya quvvat manbai deyarli ideal yukni moslashtirish va haydovchini boshqarishni ta'minlash uchun quvvat chastotasini o'zgartiradi. Yuqori chastotali kommutatsiyali elektr ta'minoti texnologiyasi - bu har xil yuqori quvvatli kommutatsiya quvvat manbalarining asosiy texnologiyasi (inverterli payvandlash apparati, aloqa quvvat manbai, yuqori chastotali isitish quvvat manbai, lazerli quvvat manbai, elektr energiyasi bilan ishlash quvvat manbai va boshqalar). 3.1 Yuqori chastotali Nazariy tahlil va amaliy tajriba shuni ko'rsatadiki, elektrotexnika mahsulotlarining transformatorlari, induktorlari va kondansatkichlarining volumetrik og'irligi elektr ta'minoti chastotasining kvadrat ildiziga teskari proportsionaldir. Shunday qilib, biz chastotani 50Hz dan 20kHz ga 400 marta oshirsak, elektr jihozlarining hajmi va og'irligi quvvat chastotasi dizaynining 5 ~ l0% gacha kamayadi. Bu inverterli rektifikatorli payvandlash apparati yoki aloqa uchun elektr ta'minoti uchun kommutatsion rektifikator bo'ladimi, ikkalasi ham ushbu printsipga asoslanadi. Xuddi shunday, an'anaviy" rektifikator sanoatida"da elektrokaplama, elektroliz, elektrni qayta ishlash, zaryadlash, suzuvchi zaryadlash va quvvatni yopish kabi turli xil doimiy quvvat manbalari; shuningdek, ushbu printsipga muvofiq o'zgartirilishi mumkin" konversion quvvat manbai". Asosiy materiallar bo'lishi mumkin U 90% va undan ko'proq tejashga imkon beradi va elektr energiyasini 30% va undan ko'proq tejashga qodir. Quvvatli elektron qurilmalarning ishlash chastotasining yuqori chegarasi bosqichma-bosqich o'sib borishi sababli, dastlab elektron naychalardan foydalangan ko'plab an'anaviy yuqori chastotali uskunalar mustahkamlanib, bu energiya tejash, suvni tejash va materiallarni tejashda katta iqtisodiy foyda keltiradi. texnik tarkibning qiymatini aks ettiradi. 3.2 Modullik Modullash ikki ma'noga ega, biri kuch qurilmalarini modullashtirish, ikkinchisi quvvat manbai birliklarini modullashtirish. Bizning umumiy qurilmalarimiz modullari, shu jumladan bitta birlik, ikkita birlik, oltitadan yettita elementgacha, shu jumladan ularga o'tish moslamalari va ularga qarshi parallel diodlarni o'z ichiga olgan holda," standart" quvvat modullari (SPM). So'nggi yillarda ba'zi kompaniyalar quvvat moduliga kommutatsiya moslamasining haydovchini himoya qilish sxemasini o'rnatdilar" aqlli" quvvat moduli (IPM), bu nafaqat butun mashinaning hajmini qisqartiradi, balki butun mashinaning dizayni va ishlab chiqarilishini osonlashtiradi. Darhaqiqat, chastotaning uzluksiz o'sishi tufayli qo'rg'oshin parazitik induktivligi va parazitik sig'imning ta'siri jiddiylashib, qurilmada katta elektr zo'riqishini keltirib chiqardi (haddan tashqari kuchlanish va haddan tashqari oqim burralari ko'rinishida). Tizimning ishonchliligini oshirish maqsadida ba'zi ishlab chiqaruvchilar" foydalanuvchiga xos" to'liq modulning deyarli barcha jihozlarini chip shaklida modulga o'rnatadigan quvvat moduli (ASPM), shuning uchun tarkibiy qismlar endi o'rtasida bo'lmaydi An'anaviy qo'rg'oshinli ulanishlar bilan bunday modullar qat'iy va oqilona issiqlik, elektr va mukammal optimallashtirish holatiga erishish uchun mexanik dizayn. Mikroelektronikada foydalanuvchiga xos integral mikrosxemaga (ASIC) o'xshaydi. Modulda mikroprotsessor mikrosxemasiga boshqaruv dasturi yozilib, keyin butun modul mos keladigan radiatorga o'rnatilguncha, yangi turdagi kommutatsiya quvvat manbai qurilmasi hosil bo'ladi. Ko'rinib turibdiki, modullashtirishning maqsadi nafaqat butun mashinadan foydalanishni osonlashtirish va hajmini kamaytirish, balki eng muhimi, an'anaviy ulanishni bekor qilish va parazitar parametrlarni minimallashtirish, shu sababli qurilmadagi elektr zo'riqishini minimallashtirish va tizimning ishonchliligini oshirish. . Bundan tashqari, yuqori quvvatli kommutatsiya quvvat manbalari, qurilmalar quvvatining cheklanganligi va ishonchliligini oshirish uchun ortiqcha ishchanlikning ko'payishi tufayli, odatda parallel taqsimlash uchun bir nechta mustaqil modul birliklaridan foydalanadi, oqim taqsimlash texnologiyasidan foydalanadi va barcha modullar yuk oqimini bo'lishadi. Agar bitta modul ishlamay qolsa, boshqa modullar yuk oqimini teng ravishda taqsimlaydi. Shu tarzda, nafaqat quvvat hajmi oshadi, balki cheklangan qurilma quvvati sharoitida katta oqim ishlab chiqarishga bo'lgan talab qondiriladi va butun tizimga nisbatan kam quvvatga ega ortiqcha quvvat manbai modullari qo'shilishi bilan tizimning ishonchliligi ancha yaxshilanadi . Agar bitta modul ishlamay qolsa, bu tizimning normal ishlashiga ta'sir qilmaydi va ta'mirlash uchun etarli vaqtni ta'minlaydi. 3.3 Raqamlashtirish An'anaviy quvvat elektron texnologiyalarida boshqaruv qismi analog signallarga muvofiq ishlab chiqilgan va ishlangan. 1960-70 yillarda energetik elektronika texnologiyasi to'liq analog sxemalarga asoslangan edi. Biroq, endi raqamli signallar va raqamli davrlar tobora muhim ahamiyat kasb etayotganligi sababli, raqamli signalni qayta ishlash texnologiyasi tobora takomillashib bormoqda va tobora ko'proq afzalliklarni namoyish etmoqda: kompyuterni qayta ishlash va boshqarish uchun qulay, analog signallarning buzilishi va buzilishidan saqlanish va kamaytirish soxta signallar. Dasturiy ta'minotni disk raskadrovka qilish va masofadan turib zondlash, telemetriya va masofadan sozlash, shuningdek o'z-o'zini diagnostika, xatolarga bardoshlik va boshqa texnologiyalarni joylashtirish uchun qulay bo'lgan shovqin (shovqinlarga qarshi qobiliyatini oshirish). Shuning uchun 1980 va 1990 yillarda analog texnologiya turli xil sxemalar va tizimlarni loyihalashda hali ham foydali edi, ayniqsa: bosma plitalarning joylashishi, elektromagnit moslashuv (EMC) muammolari va quvvat omillarini tuzatish (PFC) Boshqalarga echim muammolarni analog texnologiyani bilishdan ajratib bo'lmaydi, ammo aqlli kommutatsiya quvvat manbalari uchun kompyuterni boshqarish zarur bo'lganda raqamli texnologiyalarni ajratib bo'lmaydi. 3.4 Ko'kalamzorlashtirish Elektr ta'minoti tizimining ko'kalamzorlashtirilishi ikki ma'noga ega: birinchisi, sezilarli darajada energiya tejash, ya'ni energiya ishlab chiqarish quvvatini tejash va elektr energiyasini ishlab chiqarish atrof-muhit ifloslanishining muhim sababidir, shuning uchun energiya tejash atrof-muhit ifloslanishini kamaytirishi mumkin; ikkinchidan, elektr ta'minoti elektr tarmog'ining ifloslanishiga olib kelishi mumkin emas (yoki kamroq). Xalqaro elektrotexnika komissiyasi (IEC) buning uchun IEC555, IEC917, IEC1000 va boshqalar kabi bir qator standartlarni ishlab chiqdi. Darhaqiqat, ko'plab elektr energiyasini tejaydigan qurilmalar elektr tarmog'ining ifloslanish manbai bo'lib qolmoqda: elektr tarmog'iga jiddiy yuqori tartibli harmonik oqimlarni kiritish, bu umumiy quvvat koeffitsientini kamaytiradi, ko'plab burr boshoqlarini tarmoq voltajiga bog'laydi, va hatto yo'qolgan burchaklar va buzilishlar mavjud. . 20-asrning oxirida turli xil faol filtrlar va faol kompensator sxemalari paydo bo'ldi va quvvat omilini tuzatishning ko'plab usullari mavjud edi. Bular XXI asrda har xil yashil kommutatsiya quvvat manbalarini seriyali ishlab chiqarish uchun asos yaratdi. Zamonaviy elektrotexnika texnologiyasi kommutatsion elektr ta'minoti texnologiyasini rivojlantirish uchun asosdir. Kommutatsiyaning yuqori chastotalariga mos keladigan yangi quvvatli elektron qurilmalar va elektron topologiyalarning uzluksiz paydo bo'lishi bilan zamonaviy elektr ta'minoti texnologiyasi dolzarb ehtiyojlar asosida jadal rivojlanib boradi. An'anaviy dastur texnologiyasiga ko'ra, quvvat moslamalarining ishlashi cheklanganligi sababli kommutatsiya quvvat manbai ta'sir qiladi. Turli quvvat moslamalarining xususiyatlarini maksimal darajada oshirish va qurilmalarning ishlash ko'rsatkichlarining kommutatsiya quvvat manbaiga ta'sirini minimallashtirish uchun yangi quvvat davri topologiyasi va yangi boshqarish texnologiyasi quvvat tugmachasini nol kuchlanish yoki nol oqim holatida ishlashga imkon beradi, Bu ish chastotasini sezilarli darajada yaxshilaydi, kommutatsiya quvvat manbai samaradorligini oshiradi va kommutatsiya quvvat manbaini mukammal ishlashi bilan loyihalashtiradi. Umuman olganda, elektr energiyasi va kommutatsiya quvvatini etkazib berish texnologiyasi dastur talablari tufayli rivojlanib bormoqda va yangi texnologiyalar paydo bo'lishi ko'plab dastur mahsulotlarini yangilaydi va yanada yangilangan dastur maydonlarini ochadi. Kommutatsion quvvat manbai&# 39 ning yuqori chastotali, modullashtirish, raqamlashtirish, ko'kalamzorlashtirish va boshqalarni amalga oshirishi ushbu texnologiyalarning etukligini belgilaydi va yuqori samaradorlik va yuqori sifatli elektr energiyasining kombinatsiyasini amalga oshiradi. So'nggi yillarda aloqa sanoatining rivojlanishi bilan kommutatsiyali elektr ta'minoti texnologiyasi bilan aloqa qilish uchun kommutatsiya quvvat manbai ichki bozor talabi 2 milliard yuandan oshdi, bu ko'plab ilmiy va texnologik xodimlarni jalb qildi rivojlanish va tadqiqotlar o'tkazish uchun uyda va chet elda. Elektr ta'minotini almashtirish chiziqli quvvat manbalari va faza bilan boshqariladigan quvvat manbalarini almashtirish umumiy tendentsiyasidir. Shu sababli, milliardlab chiqish qiymatiga talabga ega bo'lgan elektr energiyasi bilan ishlaydigan elektr ta'minoti tizimlarining ichki bozori boshlanadi va tez orada rivojlanadi. Elektr ta'minotini almashtirish texnologiyasiga ega bo'lgan boshqa ko'plab maxsus quvvat manbalari va sanoat quvvat manbalari mavjud, chunki yadro odamlarning rivojlanishini kutmoqda.