电力系统中的转换器设备
电能在发电厂中产生并主要以具有供电频率的交流电的形式分配。数量虽大 电力消费者 在工业中需要其他类型的电力为其供电。
最常需要的：
- 特区 （电化学和电解槽、直流电驱动、电动运输和起重设备、电焊设备）；
在这方面，需要将交流电转换为直流电（整流），或者在将一种频率的交流电转换为另一种频率的交流电时。在电力传输系统中，在晶闸管直流驱动器中，需要在消耗点将直流电转换为交流电（电流反转）。
这些示例并未涵盖需要将电能从一种类型转换为另一种类型的所有情况。超过三分之一的电力被转化为另一种能源，这就是为什么技术进步在很大程度上与转换装置（转换设备）的成功开发有关。
技术转换装置的分类
转换设备的主要类型
转换技术设备在国家能源平衡中的份额占有重要地位。与其他类型的转换器相比，半导体转换器的优势是不可否认的。主要优点如下：
— 半导体转换器具有高调节和能量特性；
——尺寸和重量小；
——操作简单可靠；
— 在电源电路中提供电流的非接触式切换。
由于这些优点，半导体转换器被广泛应用于：有色冶金、化工、铁路和城市交通、黑色冶金、机械工程、能源等行业。
我们将给出主要类型转换设备的定义。
整流器是将交流电压转换为直流电压（U~→U=）的装置。
逆变器称为将直流电压转换成交流电压（U=→U~）的装置。
变频器用于将一种频率的交流电压转换为另一种频率的交流电压（Uf1→Uf2）。
交流电压转换器（调节器）旨在改变（调节）提供给负载的电压，即将一个量的交流电压转换为另一个量的交流电压（U1~→U2~）。
以下是使用最广泛的技术转换装置类型......有许多转换装置设计用于转换（调节）直流电流的大小、转换器的相数、电压曲线的形状等。
元素基转换装置的简要特征
所有为不同目的而设计的转换设备都有一个共同的工作原理，即基于电动阀的周期性开关。目前，半导体器件用作电动阀。使用最广泛的二极管， 晶闸管, 三端双向可控硅开关和 功率晶体管在按键模式下工作。
1. 二极管 表示单侧导电电路的双电极元件。二极管的电导取决于施加电压的极性。一般二极管分为小功率二极管（允许平均电流Ia≤1A）、中功率二极管（加Ia=1—10A）和大功率二极管（加Ia≥10A）。二极管按用途分为低频（fadd≤500Hz）和高频（fdop>500Hz）。
整流二极管的主要参数是最高平均整流电流，Ia addition，A，和最高反向电压，Ubmax，B，可以长时间施加在二极管上而不会有干扰其运行的危险。
在中高功率转换器中应用强大的（雪崩）二极管。这些二极管具有一些特定的特性，因为它们在高电流和高反向电压下工作，从而导致 p-n 结中的大量功率释放。所以这里应该提供有效的冷却方法。
功率二极管的另一个特点是需要防止负载突然下降、开关和 紧急模式.
电源二极管的过电压保护包括可能的电击穿 p-n 的转移——从表面区域到体积的过渡。在这种情况下，击穿具有雪崩特性，这种二极管称为雪崩。这种二极管能够通过足够大的反向电流而不会使局部区域过热。
在开发转换器器件的电路时，可能需要获得超过单个二极管最大允许值的整流电流。在这种情况下，采用同类型二极管的并联，并采取措施使组内器件的恒流均等。为了增加总的允许反向电压，使用了二极管的串联连接。同时采取措施排除反向电压分布不均。
半导体二极管的主要特性是电流-电压（VAC）特性。半导体结构和二极管符号如图1所示。 1、a、b。二极管电流-电压特性的反向支路如图1所示。 1、c（雪崩二极管的曲线1—I—V特性，常规二极管的曲线2—I—V特性）。
米。 1 — 二极管电流-电压特性的符号和反支路。
晶闸管 它是一种四层半导体器件，具有两种稳定状态：低导电状态（晶闸管闭合）和高导电状态（晶闸管打开）。从一种稳定状态到另一种稳定状态的转变是由于外部因素的作用。大多数情况下，要解锁晶闸管，它会受到电压（电流）或光（光晶闸管）的影响。
区分二极管晶闸管（可控硅）和三极晶闸管控制电极。后者分为单级和二级。
在单动晶闸管中，只对门电路进行晶闸管关断操作。晶闸管进入打开状态，阳极电压为正，控制电极上出现控制脉冲。因此，晶闸管的主要区别特征是在其上存在正向电压的情况下在其触发时任意延迟的可能性。单动作晶闸管（以及分流器）的锁定是通过改变阳极-阴极电压的极性来实现的。
双责任晶闸管允许控制电路解锁和锁定晶闸管。通过向控制电极施加反极性的控制脉冲来执行锁定。
需要注意的是，工业上生产的单动晶闸管的允许电流为数千安培，允许电压为千伏单位。现有双动晶闸管的允许电流明显低于单动晶闸管（单位和几十安培），允许电压也更低。这种晶闸管用于继电器设备和低功率转换器设备。
在图。图2给出了晶闸管的常规命名、半导体结构示意图和晶闸管的电流-电压特性。字母A、K、UE分别表示阳极、阴极和晶闸管控制元件的输出。
决定晶闸管选择及其在变流电路中工作的主要参数有：允许的正向电流Ia加法，A；闭合状态下允许的正向电压，Ua max，V，允许的反向电压，Ubmax，V。
考虑到变流器电路的工作能力，晶闸管的最大正向电压不应超过推荐的工作电压。
米。 2——晶闸管符号、半导体结构图和晶闸管电流-电压特性
一个重要的参数是晶闸管在开路状态下的保持电流，Isp，A，是最小正向电流，在较低的值下晶闸管关断；计算转换器的最小允许负载所需的参数。
其他类型的转换装置
三端双向可控硅开关（对称晶闸管）在两个方向传导电流。三端双向可控硅开关元件的半导体结构包含五个半导体层，并且具有比晶闸管更复杂的配置。使用 p 层和 n 层的组合创建半导体结构，其中在不同的电压极性下，满足与晶闸管的电流-电压特性的直接分支对应的条件。
双极晶体管在按键模式下工作。与三极管主电路中的双操作晶闸管不同，需要在开关管的整个导通状态始终保持一个控制信号。可以用双极晶体管实现完全可控的开关。
博士Kolyada L.I.