2tom287

Energoelektronika

prof. dr inż. Jerzy Jaczewski dr hab. inż. Henryk Zygmunt

8.1.    Wstęp

Energoelektronika (ang. Power Electronics, czasem Macroelectronics) — dział elektryki obejmujący urządzenia do przekształcania i sterowania przepływu strumienia energii elektrycznej przy użyciu półprzewodnikowych elementów mocy (diod, tranzystorów, tyrystorów), zw'anych dalej zaworami, pracujących dwustanowo oraz współpracujących 7. nimi urządzeń sterujących, wspomagających, zabezpieczających, metrologicznych. Umowną granicę między elementami elektroniki sygnałowej a zaworami wyznaczają dla diod i tyrystorów: średni lub skuteczny prąd przewodzenia co najmniej 10 A, powtarzalne szczytowe napięcie wsteczne U_RRM > 1 (X) V. Dla tranzystorów mocy umowną granicą są straty mocy całkowite P_to, > 1 W.

Współczesny stan energoelektroniki jest wynikiem wzajemnych oddziaływań rozwoju: zaworów, koncepcji układowych części energetycznej, koncepcji i konstrukcji części sterującej (mikroelektronika). Dzięki wytworzeniu zaworów wyłączalnych (np. GTO, MCT, IGBT, SIT) szczególnie intensywnie rozwijają się przekształtniki impulsowe z modulacją czasową PWM (ang. Pulse Width Modulation) oraz przekształtniki rezonansowe. Dąży się do scalenia części energetycznej z sygnałową, budując moduły hybrydowe lub monolityczne (ang. PIC — Power Integrated Circuit, inne nazwy to Smart..., Intelligeni ...). Coraz szerzej stosuje się bloki elektroizolowane wielozaworowc i nowe metody odprowadzania ciepła (freon, rury cieplne itd.). W laboratoriach bada się zastosowanie w zaworach heterozłącz Si-GaP oraz możliwości i korzyści z zastąpienia Si przez GaAs, SiC, diament.

8.2.    Elementy

8.2.1. Elementy dyskretne (zawory)

Podział zaworów [8.1; 8.6] ze względu na rodzaj nośników większościowych oraz sterowalność przedstawiono na rys. 8.1. Skróty wyjaśniono w tabl. 8.1, a indeksy (wskaźniki) dolne — w tabl. 8.2.

Tablica 8.1. Rodziny zaworów: nazwy, skróty, symbole, charakterystyki

Lp.	Nazwa zaworu	Skrót angielski	Symbol graficzny		Charakterystyka obwodu głównego		Sygnały przełączające ON, OFF
Tyrystory
1	Tyrystor triodowy „klasyczny"	SCR	GS	A l	UFF ^rj UR/'	1%,		ON n
				K	A— o	U	0
2	Tyrystor asymetryczny	ASCR	GS	A l	i	,		iw.
				K	~T\	iT
3	Tyrystor wstecznie przewodzący	RCT	GS	A r	I 0	,		iw.
				K		u^1
4	Tyrystor z wyłączaniem zewnętrznym wspomaganym	GATT		A l	OFF ^I< Ug/'"'		'V	ON n_.
									■f
				K	r^1--0	u			-OFF
5	Fototyrystor (d> - strumień światła)	LASCR		A l	OFF l '	1 ON tt		ON fl_.
				K	^A u		0	t
6	Tyrystor dwukierunkowy	TRIAC	^6J		I, 0	K	b	r
			G'	L,	^r®/	u	0		^J0N
7	Tyrystor wyłączany prądem bramki	GTO AGTO RCGTO	4-5	r	J 0	ion/off	‘9	ON ru .
					A RC 1	u	0
8	Tyrystor sterowany tranzystorem unipolarnym	MCT	54^5	A l	I. 0	ON \0FF	U-gK	ON
	(MOS-GTO)			K		U	0	offI	t
9	Tyrystor elektrostatyczny	SITh (FCTh)		A 7	i	'] ON r\v	^u9	ON
					0		o		L'
				K		u		- OFF

1

^ł7 Poradnik inżyniera elektryka tom 2