Contenu:

• Préface
• Introduction
• Chapitre premier. Éléments de base de l'électronique de puissance
  • 1.1. Semi-conducteurs de puissance
    • 1.1.1. Diodes de puissance
    • 1.1.2. Transistors de puissance
    • 1.1.3. Thyristors
    • 1.1.4. Applications des dispositifs à semi-conducteurs de puissance
  • 1.2. Transformateurs et réacteurs
  • 1.3. Condensateurs
• Chapitre deux. Redresseurs
  • 2.1. informations générales
  • 2.2. Circuits de rectification de base
    • 2.2.1. Circuit pleine onde monophasé avec point médian
    • 2.2.2. Circuit en pont monophasé
    • 2.2.3. Circuit triphasé avec point médian
    • 2.2.4. Circuit en pont triphasé
    • 2.2.5. Circuits multi-ponts
    • 2.2.6. Composition harmonique de la tension redressée et des courants primaires dans les circuits de redressement
  • 2.3. Modes de commutation et de fonctionnement des redresseurs
    • 2.3.1. Courants de commutation dans les circuits de redressement
    • 2.3.2. Caractéristiques externes des redresseurs
  • 2.4. Caractéristiques énergétiques des redresseurs et moyens de les améliorer
    • 2.4.1. Facteur de puissance et efficacité des redresseurs
    • 2.4.2. Améliorer le facteur de puissance des redresseurs contrôlés
  • 2.5. Caractéristiques du fonctionnement des redresseurs pour charge capacitive et contre-EMF
  • 2.6. Filtres anti-crénelage
  • 2.7. Fonctionnement d'un redresseur à partir d'une source de puissance comparable
• Chapitre trois. Onduleurs et convertisseurs de fréquence
  • 3.1. Onduleurs alimentés par le réseau
    • 3.1.1. Onduleur monophasé à point médian
    • 3.1.2. Onduleur en pont triphasé
    • 3.1.3. Bilan de puissance dans un onduleur alimenté par le réseau
    • 3.1.4. Principales caractéristiques et modes de fonctionnement des onduleurs alimentés par le réseau
  • 3.2. Onduleurs autonomes
    • 3.2.1. Onduleurs actuels
    • 3.2.2. Onduleurs de tension
    • 3.2.3. Onduleurs de tension basés sur des thyristors
    • 3.2.4. Onduleurs résonants
  • 3.3. Convertisseurs de fréquence
    • 3.3.1. Convertisseurs de fréquence avec liaison CC intermédiaire
    • 3.3.2. Convertisseurs de fréquence à couplage direct
  • 3.4. Régulation de la tension de sortie des onduleurs autonomes
    • 3.4.1. Principes généraux de régulation
    • 3.4.2. Appareils de contrôle pour onduleurs de courant
    • 3.4.3. Régulation de la tension de sortie via modulation de fréquence radio (PWM)
    • 3.4.4. Ajout géométrique de contraintes
  • 3.5. Méthodes d'amélioration de la forme d'onde de tension de sortie des onduleurs et des convertisseurs de fréquence
    • 3.5.1. L'influence de la tension non sinusoïdale sur les consommateurs d'électricité
    • 3.5.2. Filtres de sortie de l'onduleur
    • 3.5.3. Réduction des harmoniques supérieures dans la tension de sortie sans utilisation de filtres
• Chapitre quatre. Régulateurs-stabilisateurs et contacteurs statiques
  • 4.1. Régulateurs de tension alternative
  • 4.2. Régulateurs-stabilisateurs DC
    • 4.2.1. Stabilisateurs paramétriques
    • 4.2.2. Stabilisateurs continus
    • 4.2.3. Régulateurs de commutation
    • 4.2.4. Développement de structures de régulateurs à découpage
    • 4.2.5. Régulateurs DC à thyristors et condensateurs avec transfert d'énergie dosé vers la charge
    • 4.2.6. Convertisseurs-régulateurs combinés
  • 4.3. Contacteurs statiques
    • 4.3.1. Contacteurs CA à thyristors
    • 4.3.2. Contacteurs CC à thyristors
• Chapitre cinq. Systèmes de contrôle de convertisseur
  • 5.1. informations générales
  • 5.2. Schémas fonctionnels des systèmes de contrôle pour les dispositifs de conversion
    • 5.2.1. Systèmes de contrôle pour redresseurs et onduleurs dépendants
    • 5.2.2. Systèmes de contrôle de convertisseurs de fréquence à couplage direct
    • 5.2.3. Systèmes de contrôle pour onduleurs autonomes
    • 5.2.4. Systèmes de contrôle pour régulateurs et stabilisateurs
  • 5.3. Systèmes à microprocesseurs dans la technologie des convertisseurs
    • 5.3.1. Structures de microprocesseur généralisées typiques
    • 5.3.2. Exemples d'utilisation de systèmes de contrôle à microprocesseur
• Chapitre six. Applications des appareils électroniques de puissance
  • 6.1. Domaines d'application rationnelle
  • 6.2. Exigences techniques générales
  • 6.3. Protection en modes d'urgence
  • 6.4. Suivi opérationnel et diagnostic de l'état technique
  • 6.5. Assurer le fonctionnement en parallèle des convertisseurs
  • 6.6. Interférence électromagnétique
• Bibliographie

INTRODUCTION

En génie électronique, on distingue l'électronique de puissance et l'électronique d'information. L’électronique de puissance est apparue à l’origine comme un domaine technologique principalement associé à la transformation de divers types d’énergie électrique grâce à l’utilisation d’appareils électroniques. Les progrès ultérieurs dans le domaine des technologies des semi-conducteurs ont permis d'étendre considérablement les fonctionnalités des dispositifs électroniques de puissance et, par conséquent, la portée de leur application.

Les dispositifs modernes d'électronique de puissance permettent de contrôler le flux d'électricité non seulement dans le but de la convertir d'un type à un autre, mais aussi pour la distribution, en organisant la protection à haut débit des circuits électriques, la compensation de la puissance réactive, etc. étroitement liés aux tâches traditionnelles de l'industrie de l'énergie électrique, ont déterminé d'autres Le nom de l'électronique de puissance est électronique d'énergie. L'électronique de l'information est principalement utilisée pour gérer les processus d'information. En particulier, les dispositifs électroniques d'information constituent la base des systèmes de contrôle et de régulation de divers objets, y compris les dispositifs électroniques de puissance.

Cependant, malgré l'expansion intensive des fonctions des dispositifs d'électronique de puissance et de leurs domaines d'application, les principaux problèmes et tâches scientifiques et techniques résolus dans le domaine de l'électronique de puissance sont associés. transformation de l'énergie électrique.

L'électricité est utilisée sous différentes formes : sous forme de courant alternatif d'une fréquence de 50 Hz, sous forme de courant continu (plus de 20 % de toute l'électricité produite), ainsi que du courant alternatif à haute fréquence ou des courants de forme spéciale. (par exemple, pulsé, etc.). Cette différence est principalement due à la diversité et à la spécificité des consommateurs et, dans certains cas (par exemple, dans les systèmes d'alimentation autonomes) et des sources primaires d'électricité.

La diversité des types d’électricité consommée et produite nécessite sa conversion. Les principaux types de conversion d’électricité sont :

• 1) rectification (conversion du courant alternatif en courant continu) ;
• 2) inversion (conversion du courant continu en courant alternatif) ;
• 3) conversion de fréquence (conversion du courant alternatif d'une fréquence en courant alternatif d'une autre fréquence).

Il existe également un certain nombre d'autres types de conversion moins courants : formes d'onde du courant, nombre de phases, etc. Dans certains cas, une combinaison de plusieurs types de conversion est utilisée. De plus, l'électricité peut être convertie pour améliorer la qualité de ses paramètres, par exemple pour stabiliser la tension ou la fréquence du courant alternatif.

La conversion de l’électricité peut se faire de différentes manières. En particulier, la transformation traditionnelle en électrotechnique est réalisée au moyen d'unités de machines électriques constituées d'un moteur et d'un générateur réunis par un arbre commun. Cependant, cette méthode de conversion présente un certain nombre d'inconvénients : présence de pièces mobiles, inertie, etc. Ainsi, parallèlement au développement de la conversion des machines électriques en électrotechnique, une grande attention a été portée au développement de méthodes de conversion statique de l'électricité. . La plupart de ces développements reposaient sur l’utilisation d’éléments non linéaires de la technologie électronique. Les principaux éléments de l'électronique de puissance, qui sont devenus la base de la création de convertisseurs statiques, étaient des dispositifs à semi-conducteurs. La conductivité de la plupart des dispositifs semi-conducteurs dépend de manière significative de la direction du courant électrique : dans le sens direct, leur conductivité est élevée, dans le sens inverse, elle est faible (c'est-à-dire qu'un dispositif semi-conducteur a deux états clairement définis : ouvert et fermé). Les dispositifs semi-conducteurs peuvent être incontrôlés ou contrôlés. Dans ces derniers, il est possible de contrôler le moment d'apparition de leur haute conductivité (mise sous tension) à l'aide d'impulsions de commande de faible puissance. Les premiers travaux nationaux consacrés à l'étude des dispositifs semi-conducteurs et à leur utilisation pour la conversion de l'électricité ont été les travaux des académiciens V. F. Mitkevich, N. D. Papeleksi et d'autres.

Dans les années 1930, les appareils à décharge gazeuse (vannes à mercure, thyratrons, gastrons, etc.) étaient courants en URSS et à l'étranger. Parallèlement au développement des dispositifs à décharge gazeuse, la théorie de la conversion de l'électricité a été développée. Des types de circuits de base ont été développés et des recherches approfondies ont été menées sur les processus électromagnétiques qui se produisent lors du redressement et de l'inversion du courant alternatif. Parallèlement paraissent les premiers travaux sur l’analyse des circuits d’onduleurs autonomes. Dans le développement de la théorie des convertisseurs d'ions, les travaux des scientifiques soviétiques I. L. Kaganov, M. A. Chernyshev, D. A. Zavalishin, ainsi que des scientifiques étrangers : K. Müller-Lübeck, M. Demontvigne, V. Schiling et autres.

Une nouvelle étape dans le développement de la technologie des convertisseurs a commencé à la fin des années 50, avec l'apparition de puissants dispositifs semi-conducteurs - diodes et thyristors. Ces dispositifs, développés à base de silicium, sont bien supérieurs dans leurs caractéristiques techniques aux dispositifs à décharge gazeuse. Ils sont de petite taille et de poids, ont une valeur d'efficacité élevée, une vitesse élevée et une fiabilité accrue lorsqu'ils fonctionnent dans une large plage de températures.

L’utilisation de dispositifs à semi-conducteurs de puissance a considérablement influencé le développement de l’électronique de puissance. Ils sont devenus la base du développement de dispositifs convertisseurs hautement efficaces de tous types. Dans ces développements, de nombreuses solutions de circuits et de conception fondamentalement nouvelles ont été adoptées. Le développement des dispositifs à semi-conducteurs de puissance par l'industrie a intensifié la recherche dans ce domaine et la création de nouvelles technologies. Compte tenu des spécificités des dispositifs à semi-conducteurs de puissance, les anciennes méthodes d'analyse des circuits ont été affinées et de nouvelles méthodes ont été développées. Les classes de circuits pour onduleurs autonomes, convertisseurs de fréquence, régulateurs CC et bien d'autres se sont considérablement élargis et de nouveaux types de dispositifs électroniques de puissance sont apparus - contacteurs statiques à commutation naturelle et artificielle, compensateurs de puissance réactive à thyristors, dispositifs de protection à grande vitesse avec tension limiteurs, etc.

Les entraînements électriques sont devenus l’un des principaux domaines d’utilisation efficace de l’électronique de puissance. Des unités à thyristors et des dispositifs complets ont été développés pour les entraînements électriques à courant continu et sont utilisés avec succès dans la métallurgie, la construction de machines-outils, les transports et d'autres industries. Le développement des thyristors a conduit à des progrès significatifs dans le domaine des entraînements électriques AC réglables.

Des dispositifs très efficaces ont été créés pour convertir le courant à fréquence industrielle en courant alternatif à fréquence variable afin de contrôler la vitesse des moteurs électriques. Pour divers domaines technologiques, de nombreux types de convertisseurs de fréquence avec des paramètres de sortie stabilisés ont été développés. En particulier, des unités à thyristors puissantes et à haute fréquence ont été créées pour le chauffage par induction du métal, qui offrent un effet technique et économique important en augmentant leur durée de vie par rapport aux unités de machines électriques.

Sur la base de l'introduction de convertisseurs à semi-conducteurs, la reconstruction de sous-stations électriques pour le transport électrique mobile a été réalisée. La qualité de certains processus technologiques dans les industries électrométallurgiques et chimiques a été considérablement améliorée grâce à l'introduction d'unités de redressement avec régulation approfondie de la tension et du courant de sortie.

Les avantages des convertisseurs à semi-conducteurs ont déterminé leur utilisation généralisée dans les systèmes d'alimentation sans interruption. Le champ d'application des appareils électroniques de puissance dans le domaine de l'électronique grand public (régulateurs de tension, etc.) s'est élargi.

Depuis le début des années 80, grâce au développement intensif de l'électronique, la création d'une nouvelle génération de produits d'électronique de puissance a commencé. La base en était le développement et l'industrialisation de nouveaux types de dispositifs à semi-conducteurs de puissance : thyristors à coupure, transistors bipolaires, transistors MOS, etc. Parallèlement, la vitesse des dispositifs semi-conducteurs, les valeurs des paramètres limites des diodes et des thyristors, les technologies intégrées et hybrides pour la fabrication de dispositifs semi-conducteurs de différents types se sont développées, et la technologie des microprocesseurs pour le contrôle et la surveillance des dispositifs de conversion a commencé à être largement introduite.

L'utilisation d'une nouvelle base d'éléments a permis d'améliorer fondamentalement des indicateurs techniques et économiques aussi importants que l'efficacité, les valeurs spécifiques de masse et de volume, la fiabilité, la qualité des paramètres de sortie, etc. Une tendance a été identifiée pour augmenter la fréquence de conversion d'électricité . Actuellement, des sources d'énergie secondaires miniatures de faible et moyenne puissance avec conversion intermédiaire de l'électricité à des fréquences de la gamme supersonique ont été développées. Le développement de la gamme haute fréquence (supérieure à 1 MHz) a conduit à la nécessité de résoudre un ensemble de problèmes scientifiques et techniques liés à la conception des dispositifs convertisseurs et à assurer leur compatibilité électromagnétique dans le cadre des systèmes techniques. L'effet technique et économique obtenu en passant à des fréquences plus élevées a entièrement compensé les coûts liés à la résolution de ces problèmes. Par conséquent, à l'heure actuelle, la tendance à créer de nombreux types de dispositifs de conversion avec une liaison haute fréquence intermédiaire se poursuit.

Il convient de noter que l'utilisation de dispositifs semi-conducteurs à grande vitesse entièrement contrôlés dans les circuits traditionnels élargit considérablement leurs capacités en fournissant de nouveaux modes de fonctionnement et, par conséquent, de nouvelles propriétés fonctionnelles des produits électroniques de puissance.

Date de publication : 10/12/2017

Connaissez-vous les bases de l’électronique de puissance ?

Nous pouvons attribuer les progrès considérables dans ce domaine au développement de thyristors commerciaux ou de redresseurs au silicium (SCR) par General Electric Co.

Concept d'électronique de puissance

Electronique de puissance est l'un des sujets modernes de l'électrotechnique, qui a récemment connu un grand succès et a influencé la vie humaine dans presque tous les domaines. Nous utilisons nous-mêmes de nombreuses applications d’électronique de puissance dans notre vie quotidienne sans même nous en rendre compte. La question se pose désormais : « Qu’est-ce que l’électronique de puissance ? »

Nous pouvons définir l’électronique de puissance comme un sujet hybride de puissance, d’électronique analogique, de dispositifs à semi-conducteurs et de systèmes de contrôle. Nous basons les principes fondamentaux de chaque entité et les appliquons sous une forme combinée pour produire une forme régulée d’énergie électrique. L'énergie électrique elle-même n'est pas utilisable tant qu'elle n'est pas convertie en une forme d'énergie tangible telle que le mouvement, la lumière, le son, la chaleur, etc. Pour réguler ces formes d'énergie, un moyen efficace consiste à réguler l'énergie électrique elle-même, et ces formes sont le contenu de l’électronique de puissance subjective.

Nous pouvons attribuer les progrès considérables dans ce domaine au développement de thyristors commerciaux ou de redresseurs au silicium (SCR) par General Electric Co. en 1958. Auparavant, le contrôle de l'énergie électrique s'effectuait principalement à l'aide de thyratrons et de redresseurs à arc au mercure, qui fonctionnent sur le principe des phénomènes physiques dans les gaz et les vapeurs. Après SCR, de nombreux appareils électroniques de haute puissance sont apparus, tels que GTO, IGBT, SIT, MCT, TRIAC, DIAC, IEGT, IGCT, etc. Ces appareils sont évalués à plusieurs centaines de volts et d'ampères, par opposition aux appareils à niveau de signal qui fonctionnent à quelques volts et ampères.

Pour atteindre l’objectif de l’électronique de puissance, les appareils n’agissent que comme un interrupteur. Tous les appareils électroniques de puissance agissent comme un interrupteur et ont deux modes, à savoir ON et OFF. Par exemple, le BJT (Bipolar Junction Transistor) a trois zones de fonctionnement dans les caractéristiques de sortie désactivées, actives et saturées. En électronique analogique, où le BJT doit agir comme un amplificateur, le circuit est conçu pour le polariser dans la région active de fonctionnement. Cependant, en électronique de puissance, un BJT fonctionnera dans la région de coupure lorsqu'il est éteint et dans la région de saturation lorsqu'il est allumé. Désormais, lorsque les appareils doivent fonctionner comme un interrupteur, ils doivent suivre les caractéristiques de base d'un interrupteur, c'est-à-dire que lorsque l'interrupteur est activé, il n'a aucune chute de tension à ses bornes et laisse passer tout le courant à travers lui, et lorsqu'il est éteint, il Il y a une chute de tension totale à ses bornes et aucun courant ne le traverse.

Or, puisque dans les deux modes la valeur de V ou I est nulle, la puissance du commutateur est également toujours nulle. Cette caractéristique est facilement visualisable dans un interrupteur mécanique et doit être respectée dans un interrupteur électronique de puissance. Cependant, il y a presque toujours un courant de fuite à travers les appareils lorsqu'ils sont à l'état OFF, c'est-à-dire Ileakage ≠ 0 et il y a toujours une chute de tension à l'état ON, c'est-à-dire Von ≠ 0. Cependant, l'ampleur de Von ou Ileakage est très moindre et donc la puissance traversant l'appareil est également très faible, de l'ordre de quelques millivolts. . Cette puissance est dissipée dans l’appareil et une bonne évacuation de la chaleur de l’appareil est donc un aspect important. Outre ces pertes à l’état et à l’état OFF, il existe également des pertes de commutation dans les appareils électroniques de puissance. Cela se produit principalement lorsque le commutateur passe d'un mode à un autre et que le V et le I via l'appareil changent. En électronique de puissance, les deux pertes sont des paramètres importants de tout appareil et sont nécessaires pour déterminer sa tension et son courant nominal.

Les dispositifs électroniques de puissance seuls ne sont pas aussi utiles dans les applications pratiques et nécessitent donc une conception avec un circuit ainsi que d'autres composants de support. Ces composants de support sont similaires à la partie décisionnelle qui contrôle les commutateurs électroniques de puissance pour obtenir le résultat souhaité. Cela inclut le circuit de mise à feu et le circuit de rétroaction. Le schéma fonctionnel ci-dessous montre un système électronique de puissance simple.

L'unité de commande reçoit les signaux de sortie des capteurs, les compare aux références et entre en conséquence le signal d'entrée dans le circuit de tir. Le circuit de mise à feu est essentiellement un circuit générateur d'impulsions qui produit une sortie d'impulsion de manière à contrôler les commutateurs électroniques de puissance dans le bloc de circuit principal. Le résultat final est que la charge reçoit la puissance électrique requise et fournit donc le résultat souhaité. Un exemple typique du système ci-dessus serait le contrôle de la vitesse des moteurs.

Il existe principalement cinq types de circuits électroniques de puissance, chacun ayant un objectif différent :

1. Redresseurs - Convertit le courant AC fixe en AC DC
2. Choppers - Convertit le courant continu en courant continu alternatif
3. Onduleurs - convertissent le courant continu en courant alternatif à amplitude et fréquence variables
4. Contrôleurs de tension CA - Convertissez le courant CA fixe en courant CA à la même fréquence d'entrée
5. Cycloconvertisseurs - convertit le courant alternatif fixe en courant alternatif à fréquence variable

Il existe une idée fausse courante concernant le terme convertisseur. Un convertisseur est essentiellement n’importe quel circuit qui convertit l’électricité d’une forme à une autre. Par conséquent, les cinq répertoriés sont tous des types de convertisseurs.

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• taille 4,64 Mo
• ajouté le 24 octobre 2008

Cahier de texte. – Novossibirsk : Maison d'édition NSTU, 1999.

Parties : 1.1, 1.2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4

Ce manuel est destiné (avec deux niveaux de profondeur de présentation de la matière) aux étudiants des facultés de FES, EMF, qui ne sont pas des « spécialistes » en électronique de puissance, mais suivent des cours de titres divers sur l'utilisation des dispositifs d'électronique de puissance. dans les domaines de l'énergie électrique, de l'électromécanique et des systèmes électriques. Les sections du manuel, mises en évidence en caractères d'imprimerie, sont destinées (également à deux niveaux de profondeur de présentation) à une étude complémentaire et plus approfondie du cours, ce qui permet de l'utiliser comme manuel pour les étudiants de la spécialité "Promelelectronics" REF , qui se préparent "en tant que spécialistes" en électronique de puissance. Ainsi, l’édition proposée met en œuvre le principe « quatre en un ». Des revues de la littérature scientifique et technique sur les sections pertinentes du cours ajoutées aux sections individuelles permettent de recommander le manuel comme publication d'information tant pour les étudiants de premier cycle que pour les étudiants des cycles supérieurs.

Préface.
Fondements scientifiques, techniques et méthodologiques pour l'étude des dispositifs d'électronique de puissance.
Méthodologie d'une approche systémique de l'analyse des dispositifs électroniques de puissance.
Indicateurs énergétiques de la qualité de la conversion énergétique dans les convertisseurs de vannes.
Indicateurs énergétiques de la qualité des processus électromagnétiques.
Indicateurs énergétiques de la qualité d'utilisation des éléments de l'appareil et de l'appareil dans son ensemble.
Base d'éléments des convertisseurs de vannes.
Dispositifs à semi-conducteurs de puissance.
Vannes avec contrôle incomplet.
Vannes avec contrôle total.
Thyristors verrouillables, transistors.
Transformateurs et réacteurs.
Condensateurs.
Types de convertisseurs d'énergie électrique.
Méthodes de calcul des indicateurs énergétiques.
Modèles mathématiques de convertisseurs de vannes.
Méthodes de calcul de la performance énergétique des convertisseurs.
Méthode intégrale.
Méthode spectrale.
Méthode directe.
Méthode Adu.
Méthode Adu.
Méthode Adu(1).
Méthodes AduM1, Adum2, Adum(1).
La théorie de la transformation du courant alternatif en courant continu avec les paramètres idéaux du convertisseur.
Redresseur en tant que système. Définitions et notations de base.
Mécanisme de conversion du courant alternatif en courant redressé dans la cellule de base Dt/Ot.
Redresseur de courant biphasé monophasé (m1 = 1, m2 = 2, q = 1).
Redresseur monophasé utilisant un circuit en pont (m1 = m2 = 1, q = 2).
Redresseur de courant triphasé avec schéma de connexion des enroulements trans.
formateur triangle-étoile avec borne zéro (m1 = m2 = 3, q ​​​​= 1).
Redresseur de courant triphasé avec un schéma de connexion d'enroulement de transformateur étoile-zigzag avec zéro (m1 = m2 = 3, q ​​​​= 1).
Redresseur de courant triphasé à six phases avec connexion des enroulements secondaires d'un transformateur étoile-étoile inverse avec une self d'égalisation (m1 = 3, m2 = 2 x 3, q ​​​​= 1).
Redresseur de courant triphasé utilisant un circuit en pont (m1=m2=3, q=2).
Redresseurs contrôlés. Théorie des caractéristiques de régulation de la conversion du courant alternatif en courant continu (avec récupération) en tenant compte des paramètres réels des éléments convertisseurs.
Processus de commutation dans un redresseur contrôlé avec un vrai transformateur. Caractéristiques externes.
La théorie du fonctionnement du redresseur sur la force contre-électromotrice à une valeur finie de l'inductance Ld.
Mode courant intermittent (? 2?/qm2).
Mode courant extrêmement continu (? = 2?/qm2).
Mode courant continu (? 2 ?/qm2).
Fonctionnement d'un redresseur avec un filtre lisseur à condensateur.
Inversion du sens du flux de puissance active dans un convertisseur de vanne avec force contre-électromotrice dans le mode d'inversion dépendant du circuit intermédiaire.
Onduleur de courant monophasé dépendant (m1=1, m2=2, q=1).
Onduleur triphasé dépendant (m1=3, m2=3, q=1).
Dépendance générale du courant du redresseur primaire vis-à-vis des courants anodiques et redressés (loi de Chernyshev).
Spectres des courants primaires des transformateurs, redresseurs et onduleurs dépendants.
Spectres de tensions redressées et inversées du convertisseur de vanne.
Optimisation du nombre de phases secondaires du transformateur redresseur. Circuits de redressement multiphasés équivalents.
L'influence de la commutation sur les valeurs efficaces des courants du transformateur et sa puissance typique.
Rendement et facteur de puissance d'un convertisseur de vanne en mode redressement et inversion dépendante.
Efficacité.
Facteur de puissance.
Redresseurs avec vannes entièrement contrôlées.
Redresseur avec contrôle de phase avancé.
Redresseur avec régulation de largeur d'impulsion de la tension redressée.
Redresseur avec formation forcée d'une courbe de courant consommé à partir du réseau d'alimentation.
Convertisseur de vanne réversible (redresseur réversible).
Compatibilité électromagnétique du convertisseur de vanne avec le réseau d'alimentation électrique.
Exemple modèle de conception électrique d’un redresseur.
Sélection d'un circuit redresseur (étape de synthèse structurelle).
Calcul des paramètres des éléments du circuit redresseur contrôlé (étape de synthèse paramétrique).
Conclusion.
Littérature.
Index des sujets.

voir également

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• ajouté le 20 avril 2011

Novossibirsk : NSTU, 1999. - 204 p. Ce manuel est destiné (avec deux niveaux de profondeur de présentation de la matière) aux étudiants des facultés de FES, EMF, qui ne sont pas des « spécialistes » en électronique de puissance, mais suivent des cours de titres divers sur l'utilisation des dispositifs d'électronique de puissance. dans les domaines de l'énergie électrique, de l'électromécanique et des systèmes électriques. Les sections du manuel, mises en évidence en caractères de bloc, sont destinées (également à deux niveaux de profondeur...

Zinovev G.S. Fondamentaux de l'électronique de puissance. Partie 1

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• ajouté le 11 octobre 2010

Novossibirsk : NSTU, 1999. Ce manuel est destiné (à deux niveaux de profondeur de présentation de la matière) aux étudiants des facultés de FES, EMF, qui ne sont pas des « spécialistes » en électronique de puissance, mais étudient des cours de titres divers sur l'utilisation de dispositifs électroniques de puissance dans les systèmes électriques, électromécaniques et électriques. Les sections du manuel, mises en évidence en caractères de bloc, sont destinées (également avec deux niveaux de profondeur d'inscription...

Zinoviev G.S. Fondamentaux de l'électronique de puissance (1/2)

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Cahier de texte. – Novossibirsk : Maison d'édition NSTU, première partie. 1999. – 199 p. Ce manuel est destiné (avec deux niveaux de profondeur de présentation de la matière) aux étudiants des facultés de FES, EMF, qui ne sont pas des « spécialistes » en électronique de puissance, mais suivent des cours de titres divers sur l'utilisation des dispositifs d'électronique de puissance. dans les domaines de l'énergie électrique, de l'électromécanique et des systèmes électriques. Les sections du manuel, mises en évidence en caractères de bloc, sont destinées...

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Cahier de texte. – Novossibirsk : Maison d'édition NSTU, parties deux, trois et quatre. 2000. – 197 p. La deuxième partie du manuel, suite de la première partie, publiée en 1999, est consacrée à la présentation des circuits de base des convertisseurs de tension continue à tension continue, de tension constante à tension alternative (onduleurs autonomes), de tension alternative à tension alternative tension de fréquence constante ou réglable. Le matériel est également structuré selon le principe «...

Zinoviev G.S. Fondamentaux de l'électronique de puissance. Tome 5

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Cahier de texte. – Novossibirsk : Maison d'édition NSTU, cinquième partie. 2000. – 197 p. La deuxième partie du manuel, suite de la première partie, publiée en 1999, est consacrée à la présentation des circuits de base des convertisseurs de tension continue à tension continue, de tension constante à tension alternative (onduleurs autonomes), de tension alternative à tension alternative tension de fréquence constante ou réglable. Le matériel est également structuré selon le principe quatre en un...

Zinoviev G.S. Fondamentaux de l'électronique de puissance. Partie 2

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Novossibirsk : NSTU, 2000. Ce manuel est la deuxième partie des trois prévues pour le cours « Fondamentaux de l'électronique de puissance ». La première partie du manuel est accompagnée d'un manuel méthodologique pour les travaux de laboratoire, mis en œuvre à l'aide du progiciel départemental de modélisation des dispositifs d'électronique de puissance PARUS-PARAGRAPH. Le matériel de la deuxième partie du manuel est soutenu par des cours de laboratoire informatisés.

Réviseur Docteur en Sciences Techniques F. I. Kovalev

Les principes de la conversion de l'énergie électrique sont exposés : redressement, inversion, conversion de fréquence, etc. Les circuits de base des dispositifs convertisseurs, les méthodes de contrôle et de régulation des principaux paramètres sont décrits, les domaines d'utilisation rationnelle de différents types de convertisseurs sont présentés. Les caractéristiques de conception et de fonctionnement sont prises en compte.

Destiné aux ingénieurs et techniciens qui développent et exploitent des systèmes électriques contenant des dispositifs de conversion, ainsi qu'à ceux impliqués dans les tests et l'entretien des équipements de conversion.

Rozanov Yu. K. Fondamentaux de l’électronique de puissance. - Moscou, maison d'édition Energoatomizdat, 1992. - 296 p.

Préface
Introduction

Chapitre premier. Éléments de base de l'électronique de puissance
1.1. Semi-conducteurs de puissance
1.1.1. Diodes de puissance
1.1.2. Transistors de puissance
1.1.3. Thyristors
1.1.4. Applications des dispositifs à semi-conducteurs de puissance
1.2. Transformateurs et réacteurs
1.3. Condensateurs

Chapitre deux. Redresseurs
2.1. informations générales
2.2. Circuits de rectification de base
2.2.1. Circuit pleine onde monophasé avec point médian
2.2.2. Circuit en pont monophasé
2.2.3. Circuit triphasé avec point médian
2.2.4. Circuit en pont triphasé
2.2.5. Circuits multi-ponts
2.2.6. Composition harmonique de la tension redressée et des courants primaires dans les circuits de redressement
2.3. Modes de commutation et de fonctionnement des redresseurs
2.3.1. Courants de commutation dans les circuits de redressement
2.3.2. Caractéristiques externes des redresseurs
2.4. Caractéristiques énergétiques des redresseurs et moyens de les améliorer
2.4.1. Facteur de puissance et efficacité des redresseurs
2.4.2. Améliorer le facteur de puissance des redresseurs contrôlés
2.5. Caractéristiques du fonctionnement des redresseurs pour charge capacitive et contre-EMF
2.6. Filtres anti-crénelage
2.7. Fonctionnement d'un redresseur à partir d'une source de puissance comparable

Chapitre trois. Onduleurs et convertisseurs de fréquence
3.1. Onduleurs alimentés par le réseau
3.1.1. Onduleur monophasé à point médian
3.1.2. Onduleur en pont triphasé
3.1.3. Bilan de puissance dans un onduleur alimenté par le réseau
3.1.4. Principales caractéristiques et modes de fonctionnement des onduleurs alimentés par le réseau
3.2. Onduleurs autonomes
3.2.1. Onduleurs actuels
3.2.2. Onduleurs de tension
3.2.3. Onduleurs de tension basés sur des thyristors
3.2.4. Onduleurs résonants
3.3. Convertisseurs de fréquence
3.3.1. Convertisseurs de fréquence avec liaison CC intermédiaire
3.3.2. Convertisseurs de fréquence à couplage direct
3.4. Régulation de la tension de sortie des onduleurs autonomes
3.4.1. Principes généraux de régulation
3.4.2. Appareils de contrôle pour onduleurs de courant
3.4.3. Régulation de la tension de sortie via modulation de largeur d'impulsion (PWM)
3.4.4. Ajout géométrique de contraintes
3.5. Méthodes d'amélioration de la forme d'onde de tension de sortie des onduleurs et des convertisseurs de fréquence
3.5.1. L'influence de la tension non sinusoïdale sur les consommateurs d'électricité
3.5.2. Filtres de sortie de l'onduleur
3.5.3. Réduction des harmoniques supérieures dans la tension de sortie sans utilisation de filtres

Chapitre quatre. Régulateurs-stabilisateurs et contacteurs statiques
4.1. Régulateurs de tension alternative
4.2. Régulateurs-stabilisateurs DC
4.2.1. Stabilisateurs paramétriques
4.2.2. Stabilisateurs continus
4.2.3. Régulateurs de commutation
4.2.4. Développement de structures de régulateurs à découpage
4.2.5. Régulateurs DC à thyristors et condensateurs avec transfert d'énergie dosé vers la charge
4.2.6. Convertisseurs-régulateurs combinés
4.3. Contacteurs statiques
4.3.1. Contacteurs CA à thyristors
4.3.2. Contacteurs CC à thyristors

Chapitre cinq. Systèmes de contrôle de convertisseur
5.1. informations générales
5.2. Schémas fonctionnels des systèmes de contrôle pour les dispositifs de conversion
5.2.1. Systèmes de contrôle pour redresseurs et onduleurs dépendants
5.2.2. Systèmes de contrôle de convertisseurs de fréquence à couplage direct
5.2.3. Systèmes de contrôle pour onduleurs autonomes
5.2.4. Systèmes de contrôle pour régulateurs et stabilisateurs
5.3. Systèmes à microprocesseurs dans la technologie des convertisseurs
5.3.1. Structures de microprocesseur généralisées typiques
5.3.2. Exemples d'utilisation de systèmes de contrôle à microprocesseur

Chapitre six. Applications des appareils électroniques de puissance
6.1. Domaines d'application rationnelle
6.2. Exigences techniques générales
6.3. Protection en modes d'urgence
6.4. Suivi opérationnel et diagnostic de l'état technique
6.5. Assurer le fonctionnement en parallèle des convertisseurs
6.6. Interférence électromagnétique
Bibliographie

Bibliographie
1. GOST 20859.1-89 (ST SEV 1135-88). Dispositifs de puissance à semi-conducteurs d'une seule série unifiée. Conditions techniques générales.

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24. Bulatov O. G., Ivanov V. S., Panfilov D. I. Chargeurs de semi-conducteurs pour dispositifs de stockage d'énergie capacitifs. M. : Radio et communication, 1986.

PRÉFACE

L’électronique de puissance est un domaine de l’électrotechnique en constante évolution et prometteur. Les progrès de l’électronique de puissance moderne ont un impact majeur sur le rythme du progrès technologique dans toutes les sociétés industrielles avancées. À cet égard, il est nécessaire qu’un large éventail de travailleurs scientifiques et techniques comprennent mieux les principes fondamentaux de l’électronique de puissance moderne.

L'électronique de puissance dispose actuellement de fondements théoriques assez développés, mais l'auteur ne s'est pas donné pour tâche de les présenter, même partiellement, puisque de nombreuses monographies et manuels sont consacrés à ces questions. Le contenu de ce livre et la méthodologie de sa présentation sont destinés principalement aux ingénieurs et techniciens qui ne sont pas des spécialistes dans le domaine de l'électronique de puissance, mais qui sont associés à l'utilisation et au fonctionnement d'appareils et d'appareils électroniques et qui souhaitent acquérir une compréhension des principes de base de fonctionnement des appareils électroniques, de leurs circuits et des dispositions générales pour le développement et le fonctionnement. En outre, la plupart des sections du livre peuvent également être utilisées par les étudiants de divers établissements d'enseignement technique lorsqu'ils étudient des disciplines dont le programme comprend des questions d'électronique de puissance.

Livre "Fondamentaux de l'électronique de puissance" permettra à un radioamateur débutant de parcourir étape par étape, un fer à souder à la main, à travers les épines jusqu'aux étoiles - de la compréhension des bases de l'électronique de puissance aux sommets des montagnes de la compétence professionnelle.

Les informations présentées dans l'ouvrage sont divisées en trois catégories de niveaux de formation pour les spécialistes dans le domaine de l'électronique de puissance. Après avoir maîtrisé l'étape suivante de la préparation et répondu aux questions d'examen uniques, l'étudiant est « transféré » au niveau de connaissances suivant.

Le livre fournit des informations pratiques, théoriques et générales suffisantes pour permettre au lecteur, au fur et à mesure qu'il progresse dans les pages du livre, de calculer, d'assembler et de configurer de manière indépendante la conception électronique qu'il aime. Pour améliorer les compétences professionnelles du lecteur, le livre contient de nombreux conseils utiles éprouvés par la pratique, ainsi que de véritables circuits d'appareils électroniques.
La publication peut être utile aux lecteurs de différents âges et niveaux de formation intéressés par la création, la conception, l'amélioration et la réparation d'éléments et de composants d'électronique de puissance.

Introduction

Chapitre I. Maîtriser les bases de l'électronique de puissance
1.1. Définitions et lois du génie électrique
1.2. Éléments de base de l'électronique de puissance
1.3. Connexion série-parallèle et autre
éléments radioélectroniques
Connexion série-parallèle des résistances
Connexion série-parallèle de condensateurs
Connexion série-parallèle des inducteurs
Connexion série-parallèle de diodes semi-conductrices
Transistors composites
Programmes Darlington et Sziklai-Norton
Connexion parallèle de transistors
Connexion série de transistors
1.4. Transitoires dans les circuits RLC
Transitoires dans les circuits CR et RC
Processus transitoires dans les circuits LR et RL
Transitoires dans les circuits CL et LC
1.5. Alimentations à transformateur linéaire
Schéma fonctionnel typique d'une alimentation secondaire classique
Transformateur
1.6. Redresseurs
1.7. Filtres de lissage de puissance
Filtre C à élément unique et section unique
Filtre L à élément unique et à liaison unique
Filtre LC en forme de L à liaison unique à deux éléments
Filtre RC en forme de L à deux éléments et à section unique
Filtre de lissage à diode en forme de U à liaison unique à trois éléments
Filtre de rémunération
Filtres anti-aliasing multi-liens
Filtres actifs
Filtre anti-aliasing à transistor
Filtre à transistor série
Filtre avec connexion parallèle du transistor
Caractéristiques comparatives des filtres d'alimentation
1.8. Parasurtenseurs
Stabilisateur de tension parallèle
pour une puissance de charge accrue
Régulateur de tension série
Régulateur de compensation en série
en utilisant un amplificateur opérationnel
Stabilisateurs de tension sur circuits intégrés
1.9. Convertisseurs de tension
Convertisseurs de tension à condensateur
Convertisseurs de tension auto-excités
Convertisseurs de tension à excitation externe
Convertisseurs de tension de commutation
1.10. Questions et tâches pour l'auto-test des connaissances

Chapitre II. Conceptions pratiques d’électronique de puissance
2.1. Redresseurs
Redresseurs monophasés à double canal et à régulation échelonnée
Schémas de redresseurs triphasés (polyphasés)
Redresseur polyphasé demi-onde
2.2. Multiplicateurs de tension
2.3. Filtres de lissage de puissance
2.4. Stabilisateurs CC
Générateurs de courant stables
Miroir actuel
Générateurs de courant stables basés sur des transistors à effet de champ
Générateurs de courant stables basés sur des transistors à effet de champ et bipolaires
Générateurs de courant stables utilisant des amplificateurs opérationnels
GTS utilisant des microcircuits spécialisés
2.5. Parasurtenseurs
Références de tension
Stabilisateurs de tension de type parallèle
sur des puces spécialisées
Régulateur de tension stabilisé à commutation
Régulateur de tension de commutation abaisseur
Alimentation stabilisée en laboratoire
Stabilisateurs de tension de commutation
2.6. Convertisseurs de tension
Boostez le convertisseur DC/DC
Convertisseur de tension stabilisé
Convertisseur de tension 1,5/9 V pour alimenter le multimètre
Convertisseur de tension simple 12/220 V 50 Hz
Convertisseur de tension 12V/230V 50 Hz
Circuit typique d'un convertisseur DC/DC avec isolation galvanique sur TOPSwitch
Convertisseur de tension 5/5 V avec isolation galvanique
2.7. Convertisseurs de tension pour alimenter les LED et les décharges gazeuses
sources lumineuses
Alimentation basse tension pour LDS avec luminosité réglable
Convertisseur de tension pour alimenter une lampe fluorescente
Convertisseur pour alimentation de LDS vers TVS-110LA
Convertisseur de puissance pour lampe à économie d'énergie
Pilotes pour alimenter les sources lumineuses LED
pour alimenter des sources lumineuses LED à partir de galvanique
Piles AA ou rechargeables
Convertisseurs de tension sur microcircuits
pour alimenter les sources lumineuses LED à partir du secteur AC
2.8. Gradateurs
Gradateurs pour contrôler l'intensité des lampes à incandescence
Gradateurs pour contrôler l’intensité du rayonnement
Sources lumineuses LED
2.9. Piles et chargeurs
Caractéristiques comparatives des batteries
Chargeurs universels
pour charger des batteries NiCd/NiMH
Contrôleur de charge de batterie Li-Pol sur puce
Chargeur pour batterie Li-Pol
Dispositif de chargement des batteries LiFePO4 et Li-Ion
Chargeurs solaires automatiques
Chargeurs sans fil
2.10. Régulateurs et stabilisateurs de vitesse d'arbre de moteur électrique
Caractéristiques des moteurs électriques
Moteurs à courant continu
Contrôleurs de vitesse de moteur à courant continu
sur les circuits intégrés
Contrôleur de vitesse de refroidissement automatique pour ordinateur
Interrupteur de ventilateur dépendant de la température
Stabilisateur de vitesse d'arbre de moteur électrique
Régler et stabiliser la vitesse de rotation d'un moteur à courant continu
Contrôleur de vitesse pour moteur à courant continu
Régulateurs de vitesse PWM pour moteurs à courant continu
Régulateur de vitesse de moteur électrique avec inversion
Moteurs à courant alternatif
Raccordement d'un moteur électrique asynchrone triphasé
à un réseau monophasé
Tension triphasée du moteur électrique
Convertisseur de tension monophasé à triphasé
Générateurs de tension triphasés à base de
analogique électronique du transformateur Scott
Générateur de tension triphasée à large plage
Convertisseurs de fréquence pour l'alimentation triphasée asynchrone
moteurs électriques
Utilisation de la modulation de largeur d'impulsion
pour réguler la vitesse du moteur électrique
Contrôleur de vitesse de moteur pas à pas
Dispositif de protection contre les surcharges du moteur
2.11. Correcteurs de facteur de puissance
Triangle de capacité
Méthodes de correction du facteur de puissance
Correction passive du facteur de puissance
Correction du facteur de puissance active
2.12. Stabilisateurs de tension secteur
Principales caractéristiques des stabilisateurs
Stabilisateurs ferrorésonants
Stabilisateurs électromécaniques
Stabilisateurs électroniques
Stabilisateurs d'onduleur
Alimentations sans interruption ou de secours
2.13. Réparation et réglage de composants d'électronique de puissance
2.14. Questions et tâches pour l'auto-test des connaissances
pour passer à l'étape suivante

Chapitre III. Solutions techniques professionnelles pour les problèmes d’électronique de puissance
3.1. Fondements méthodologiques de l'ingénierie et de la créativité technique dans la résolution
problèmes pratiques de l'électronique radio
3.2. Méthodes pour résoudre des problèmes créatifs
Résoudre des problèmes créatifs du premier niveau de complexité
Méthode de temps ou de zoom
Résoudre des problèmes créatifs du deuxième niveau de complexité
Brainstorming (brainstorming, brainstorming)
Résoudre des problèmes créatifs du troisième niveau de complexité
Analyse des coûts fonctionnels
Problèmes d'électronique de puissance
pour le développement de l'imagination créatrice
3.3. Brevets et nouvelles idées dans le domaine de l'électronique de puissance
Nouveaux brevets dans le domaine de l'électronique de puissance
Stabilisateur de tension continue compensatoire
Stabilisateur de tension continue
Convertisseur Buck CA vers CC
Convertisseur de tension unipolaire à bipolaire
Convertisseur de tension unipolaire à bipolaire Micropower
Éléments barrières résistifs - baristors et leur application
Chauffage par induction
Transformateur de courant pour chauffer le liquide de refroidissement
3.4. Electronique de puissance des phénomènes inhabituels
Expériences paradoxales et leur interprétation
Technique de photographie Kirlian
Installation d'étude des procédés de rejet de gaz
Circuits d'appareils pour la photographie Kirlian
Générateur pour obtenir des photographies Kirlian
Appareils pour la thérapie ultratonique
Dépoussiéreurs radioactifs électroniques - aspirateur électronique
Moteur ionique
Ionolet
Ionophone ou arc chantant
Boule de plasma
Accélérateur linéaire simple - Pistolet Gauss
Railgun
3.5. Caractéristiques de l'utilisation d'éléments passifs en électronique de puissance
Rangées de valeurs de résistance et de condensateur
Résistances pour l'électronique de puissance
Condensateurs pour l'électronique de puissance
Caractéristiques de fréquence de divers types de condensateurs
Condensateurs électrolytiques en aluminium
Condensateurs électrolytiques au tantale
Inductances pour l'électronique de puissance
Paramètres de base des inducteurs
Propriétés de fréquence des inducteurs
3.6. Caractéristiques de l'utilisation de dispositifs semi-conducteurs en électronique de puissance
Propriétés d'une jonction p-p
Transistors bipolaires
Transistors MOSFET et IGBT
3.7.Amortisseurs
3.8. Refroidissement des éléments d'électronique de puissance
Caractéristiques comparatives des systèmes de refroidissement
Refroidissement par air
Refroidissement liquide
Refroidisseurs thermiques utilisant l'effet Peltier
Modules de refroidissement actifs piézoélectriques
3.9. Questions et tâches pour l'auto-test des connaissances

Annexe 1. Méthodes d'enroulement des transformateurs toroïdaux
Annexe 2. Précautions de sécurité lors de la fabrication et de la mise en service
et fonctionnement des appareils électroniques de puissance
Liste de la littérature et des ressources Internet

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