ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Электроприводы с полупроводниковыми преобразователями

Вследствие отмеченных недостатков преобразователей энергии с вращающимися агрегатами на всех этапах развития электропривода много внимания уделялось замене электромашинных преобразователей энергии статическими вентильными преобразователями. В 60-х годах XX столетия получила распространение система управляемый ртутный выпрямитель-двигатель (УРВ-Д). Однако большие недостатки системы УРВ-Д (значительное падение напряжения в дуге, большие габариты, сложность и небезопасность эксплуатации приборов с большим содер­жанием ртути) не позволили этой системе сколько-нибудь эффективно заменить электромашинные преобразователи.

Задача построения статических преобразователей электрической энергии получила успешное решение только при создании мощных по­лупроводниковых приборов - тиристоров и транзисторов.

Мощные полупроводниковые приборы, используемые в силовых преобразовательных устройствах, работают только в ключевых режи­мах, для которых существуют два устойчивых состояния:

• открытое состояние - максимальная электрическая проводи­мость;

• закрытое состояние - минимальная электропроводность.

Вольтамперные характеристики наиболее распространенных полу­проводниковых приборов транзисторов и тиристоров приведены на рис. 4.3.

При работе в ключевом режиме потери активной мощности Р = U ■ I в полупроводниковых приборах малы, так как один из сомно­жителей этого произведения (ток I или напряжение U) имеет мини­мально возможное значение. Это обеспечивает высокий КПД преобра­зователей электрической энергии.

В процессе переключения из закрытого состояния полупроводни­кового прибора в открытое и наоборот напряжение и ток изменяются по линии нагрузки постоянного тока. Произведение тока и напряжения значительно возрастают. Поэтому важно, чтобы эти переключения про­текали за минимально возможное время. Это условие удалось реализо­вать в настоящее время в двух типах полупроводниковых приборов с внутренней положительной обратной связью, ускоряющей процессы переключения полупроводников - IGBT-транзисторах или биполярных транзисторах с изолированным затвором и тиристорах.