파워 일렉트로닉스 란?
이 기사에서는 전력 전자 장치에 대해 설명합니다. 파워 일렉트로닉스는 무엇이며, 무엇을 기반으로 하며, 장점은 무엇이며 전망은 무엇입니까? 전력 전자 장치의 구성 요소에 대해 살펴보고 구성 요소가 무엇인지, 서로 어떻게 다른지, 이러한 유형의 반도체 스위치가 적합한 응용 프로그램에 대해 간략히 살펴 보겠습니다. 다음은 일상 생활, 제조 및 일상 생활에서 사용되는 전력 전자 장치의 예입니다.
최근 몇 년 동안 전력 전자 장치는 에너지 절약 분야에서 중요한 기술 혁신을 이루었습니다. 전력 반도체 장치는 유연한 제어 가능성으로 인해 전기를 효율적으로 변환할 수 있습니다. 오늘날의 무게, 크기 및 효율성 지표는 이미 변환기를 질적으로 새로운 수준으로 끌어 올렸습니다.
많은 산업에서 소프트 스타터, 속도 컨트롤러, 무정전 전원 공급 장치를 사용하며 최신 반도체 기반에서 작동하고 고효율을 나타냅니다. 모두 파워 일렉트로닉스입니다.
전력 전자 장치의 전기 에너지 흐름 제어는 기계식 스위치를 대체하고 필요한 평균 전력과 작업 본체의 정확한 동작을 얻기 위해 필요한 알고리즘에 따라 제어할 수 있는 반도체 스위치의 도움으로 수행됩니다. 장비.
따라서 전력 전자 장치는 운송, 광업, 통신 분야, 많은 산업 분야에서 사용되며 오늘날 강력한 가전 제품은 설계에 포함된 전력 전자 장치 없이는 할 수 없습니다.
전력 전자 장치의 기본 빌딩 블록은 최대 메가헤르츠까지 다양한 속도로 회로를 열고 닫을 수 있는 반도체 핵심 부품입니다. 켜짐 상태에서 스위치의 저항은 옴의 단위와 분수이고 꺼짐 상태에서는 메그옴입니다.
키 관리에는 많은 전력이 필요하지 않으며 잘 설계된 드라이버를 사용하면 스위칭 프로세스 중에 발생하는 키 손실이 1%를 초과하지 않습니다. 이러한 이유로 전력 전자 장치의 효율은 철 변압기 및 기존 계전기와 같은 기계식 스위치의 손실 위치에 비해 높습니다.
전력 전자 장치는 유효 전류가 10암페어 이상인 장치입니다. 이 경우 핵심 반도체 요소는 바이폴라 트랜지스터, 전계 효과 트랜지스터, IGBT 트랜지스터, 사이리스터, 트라이악, 잠금 사이리스터 및 통합 제어 기능이 있는 잠금 사이리스터일 수 있습니다.
낮은 제어 전력을 사용하면 스위치 자체, 제어 회로 및 제어 회로와 같은 여러 블록이 한 번에 결합되는 전력 미세 회로를 만들 수 있습니다. 이들은 소위 스마트 회로입니다.
이러한 전자 빌딩 블록은 고전력 산업 설비와 가전 제품 모두에 사용됩니다. 몇 메가와트용 인덕션 오븐 또는 몇 킬로와트용 가정용 찜기 - 둘 다 단순히 다른 와트에서 작동하는 솔리드 스테이트 전원 스위치가 있습니다.
따라서 전력 사이리스터는 1MVA 이상의 용량을 가진 변환기, 직류 및 고전압 교류 드라이브 회로에서 무효 전력 보상 설비, 유도 용융 설비에 사용됩니다.
잠금 사이리스터는보다 유연하게 제어되며 압축기, 팬, 수백 kVA 용량의 펌프를 제어하는 데 사용되며 잠재적 스위칭 전력은 3MVA를 초과합니다. IGBT 트랜지스터 다양한 목적을 위해 최대 MVA 단위 용량의 변환기를 배치할 수 있습니다. 모터 제어와 지속적인 전원 공급 및 많은 정적 설치에서 고전류 스위칭을 제공합니다.
MOSFET은 수백 kHz의 주파수에서 제어 능력이 뛰어나 IGBT에 비해 적용 범위가 크게 확장됩니다.
트라이액은 AC 모터를 시작하고 제어하는 데 최적이며 최대 50kHz의 주파수에서 작동할 수 있고 IGBT 트랜지스터보다 제어하는 데 더 적은 에너지가 필요합니다.
오늘날 IGBT의 최대 스위칭 전압은 3500볼트이며 잠재적으로 7000볼트입니다.이러한 구성 요소는 향후 바이폴라 트랜지스터를 대체할 수 있으며 최대 MVA 장치에 사용될 것입니다. 저전력 컨버터의 경우 MOSFET이 더 수용 가능하며 3MVA 이상인 경우 잠금 사이리스터가 유지됩니다.
애널리스트들의 예측에 따르면, 미래의 대부분의 반도체는 2~6개의 핵심 요소가 하나의 패키지에 위치하는 모듈식 설계를 갖게 될 것입니다. 모듈을 사용하면 모듈을 사용할 장비의 무게, 크기 및 비용을 줄일 수 있습니다.
IGBT 트랜지스터의 경우 최대 3.5kV의 전압에서 최대 2kA의 전류가 증가하고 단순화된 제어 체계로 최대 70kHz의 작동 주파수가 증가합니다. 모듈에는 스위치와 정류기뿐만 아니라 드라이버와 활성 보호 회로도 포함될 수 있습니다.
최근 몇 년 동안 제조된 트랜지스터, 다이오드, 사이리스터는 전류, 전압, 속도와 같은 매개 변수를 이미 크게 개선했으며 진행이 멈추지 않습니다.
교류를 직류로 더 잘 변환하기 위해 제어 정류기가 사용되어 정류 전압을 0에서 공칭 범위로 부드럽게 변경할 수 있습니다.
오늘날 DC 전기 드라이브 여기 시스템에서 사이리스터는 주로 동기식 모터에 사용됩니다. 이중 사이리스터(트라이악)에는 두 개의 연결된 반평행 사이리스터에 대해 하나의 게이트 전극만 있어 제어가 훨씬 더 쉬워집니다.
역 과정을 수행하기 위해 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 데 사용됩니다. 인버터… 독립적인 반도체 스위치 인버터는 네트워크가 아닌 전자 회로에 의해 결정되는 출력 주파수, 모양 및 진폭을 제공합니다. 인버터는 다양한 유형의 핵심 요소를 기반으로 만들어지지만 1MVA 이상의 대전력의 경우 다시 IGBT 트랜지스터 인버터가 나옵니다.
사이리스터와 달리 IGBT는 출력 전류 및 전압의 더 넓고 정확한 형성을 제공합니다. 저전력 자동차 인버터는 작업에 전계 효과 트랜지스터를 사용하며 최대 3kW의 전력에서 고주파 펄스 변환기 작동을 통해 12볼트 배터리의 직류를 먼저 직류로 변환하는 탁월한 작업을 수행합니다. 50kHz에서 수백 kHz의 주파수에서 그런 다음 교대로 50Hz 또는 60Hz에서.
한 주파수의 전류를 다른 주파수의 전류로 변환하려면 다음을 사용하십시오. 반도체 주파수 변환기… 이전에는 완전히 제어할 수 없는 사이리스터를 기반으로만 수행되었습니다. 사이리스터의 강제 잠금을 위한 복잡한 계획을 개발해야 했습니다.
전계 효과 MOSFET 및 IGBT와 같은 스위치의 사용은 주파수 변환기의 설계 및 구현을 용이하게 하며 특히 저전력 장치에서 사이리스터는 미래에 트랜지스터를 위해 버려질 것이라고 예측할 수 있습니다.
사이리스터는 여전히 전기 드라이브를 반전시키는 데 사용됩니다. 전환 없이 두 가지 다른 전류 방향을 제공하기 위해 두 세트의 사이리스터 변환기만 있으면 충분합니다. 이것이 현대식 비접촉식 가역 시동기가 작동하는 방식입니다.
우리의 짧은 기사가 귀하에게 도움이 되었기를 바랍니다. 이제 전력 전자 장치가 무엇인지, 전력 전자 장치에 사용되는 전력 전자 요소가 무엇인지, 전력 전자 장치의 미래 잠재력이 얼마나 큰지 알게 되셨기를 바랍니다.