Urządzenia energoelektroniczne służą do przekształcania energi elektrycznej i sterowania jej przepływem. Charakteryzują się wysoką sprawnością energetyczną oraz możliwością niemal
dowolnego kształtowania postaci energi elektrycznej dla potrzeb różnego rodzaju odbiorników.
Zakres zastosowania urządzeń i elementów energoelektronicznych jest bardzo szeroki i ulega
ciągłemu rozszerzaniu. Obejmuje praktycznie większość dziedzin elektroniki i elektroniki w przemyśle,
gospodarce komunalnej oraz w urządzeniach elektrycznych powszechnego użytku.
Przemiany energii elektrycznej realizowane przez urządzenia energoelektroniczne są różnorodne i
dotyczą przekształtników o mocy od kilkudziesięciu watów do dziesiątków, a nawet setek megawatów.
Szacuje się, że na dzień dzisiejszy w kraju ok. 20÷30% energii jest przetwarzanej za pośrednictwem
różnego rodzaju przekształtników.
W ogólnym przypadku przekształtnik energoelektroniczny można określić jako układ przekazujący
energię elektryczną między dwoma obwodami, w których może występować różna częstotliwość oraz
różne poziomy napięć i prądów.
Jednym z podstawowych kryteriów podziału układów przekształtnikowych jest rodzaj
przetwarzania energii elektrycznej. Kierując się tym kryterium, można wyróżnić następujące grupy
przekształtników energoelektronicznych:
a) prostowniki – służące do przekształcania energii prądu przemiennego w energię prądu stałego,
b) falowniki – umożliwiające przekształcenia energi prądu stałego w energię prądu przemiennego,
c) przekształtniki energi prądu stałego – realizujące bezpośrednie lub pośrednie (za pośrednictwem
obwodu prądu przemiennego) przetwarzanie energii prądu stałego w energię prądu stałego o różnej
wartości napięcia i prądu,
d) przemienniki częstotliwości:
— bezpośrednie – umożliwiające przemiennoprądowe przekształcanie energii prądu przemiennego
w energię prądu przemiennego o różnych wartościach napięć, prądów i częstotliwości,
— pośrednie – z pośredniczącymi obwodami napięcia lub prądu stałego, o możliwościach
analogicznych jak dl przemienników bezpośrednich.
Działanie układów przekształtnikowych jest związane z procesami załączania lub wyłączania
półprzewodnikowych przyrządów (elementów) mocy. Ze względu na to, że najszerzej stosowanym
źródłem energii elektrycznej jest sieć elektroenergetyczna o napięciu sinusoidalnym przemiennym
największą grupę przekształtników stanowią przekształtniki sieciowe (przekształtniki prądu
przemiennego). Do grupy tej należą:
— prostowniki,
— falowniki o komutacji sieciowej,
— sterowniki napięciowe częstotliwości,
— bezpośrednie przemienniki częstotliwości.
Jak podano wyżej obszar zastosowań urządzeń energoelektronicznych jest bardzo szeroki. Jako
najczęściej występujące dziedziny zastosowań urządzeń energoelektronicznych można wymienić:
— regulowane napędy z silnikami prądu stałego i przemiennego,
— zasilanie urządzeń elektrotermicznych (głównie jako statyczne przemienniki częstotliwości
w nagrzewaniu indukcyjnym),
— zasilanie urządzeń oświetlenia elektrycznego,
— kompensacja mocy biernej i ograniczanie wahań napięcia w sieciach,
— zasilanie urządzeń pokładowych samolotów za pomocą lokalnej sieci specjalizowanej 400 Hz,
— zasilanie urządzeń spawalniczych i galwanotechnicznych,
— zasilanie urządzeń trakcji elektrycznej (napędy i podstacje zasilające),
— układy rezerwowego (bezprzewodowego) zasilania prądu przemiennego 50 Hz stosowane głównie
w sieciach komputerowych, w telekomunikacji i w medycynie,
— stabilizowane źródła napięcia i prądu.