電力系統中的轉換器設備
電能在發電廠中產生並主要以具有供電頻率的交流電的形式分配。數量雖大 電力消費者 在工業中需要其他類型的電力為其供電。
最常需要的：
- 特區 （電化學和電解槽、直流電驅動、電動運輸和起重設備、電焊設備）；
在這方面，需要將交流電轉換為直流電（整流），或者在將一種頻率的交流電轉換為另一種頻率的交流電時。在電力傳輸系統中，在晶閘管直流驅動器中，需要在消耗點將直流電轉換為交流電（電流反轉）。
這些示例並未涵蓋需要將電能從一種類型轉換為另一種類型的所有情況。超過三分之一的電力被轉化為另一種能源，這就是為什麼技術進步在很大程度上與轉換裝置（轉換設備）的成功開發有關。
技術轉換裝置的分類
轉換設備的主要類型
轉換技術設備在國家能源平衡中的份額佔有重要地位。與其他類型的轉換器相比，半導體轉換器的優勢是不可否認的。主要優點如下：
— 半導體轉換器具有高調節和能量特性；
——尺寸和重量小；
——操作簡單可靠；
— 在電源電路中提供電流的非接觸式切換。
由於這些優點，半導體轉換器被廣泛應用於：有色冶金、化工、鐵路和城市交通、黑色冶金、機械工程、能源等行業。
我們將給出主要類型轉換設備的定義。
整流器是將交流電壓轉換為直流電壓（U~→U=）的裝置。
逆變器稱為將直流電壓轉換成交流電壓（U=→U~）的裝置。
變頻器用於將一種頻率的交流電壓轉換為另一種頻率的交流電壓（Uf1→Uf2）。
交流電壓轉換器（調節器）旨在改變（調節）提供給負載的電壓，即將一個量的交流電壓轉換為另一個量的交流電壓（U1~→U2~）。
以下是使用最廣泛的技術轉換裝置類型......有許多轉換裝置設計用於轉換（調節）直流電流的大小、轉換器的相數、電壓曲線的形狀等。
元素基轉換裝置的簡要特徵
所有為不同目的而設計的轉換設備都有一個共同的工作原理，即基於電動閥的周期性開關。目前，半導體器件用作電動閥。使用最廣泛的二極管， 晶閘管, 三端雙向可控矽開關和 功率晶體管在按鍵模式下工作。
1. 二極管 表示單側導電電路的雙電極元件。二極管的電導取決於施加電壓的極性。一般二極管分為小功率二極管（允許平均電流Ia≤1A）、中功率二極管（加Ia=1—10A）和大功率二極管（加Ia≥10A）。二極管按用途分為低頻（fadd≤500Hz）和高頻（fdop>500Hz）。
整流二極管的主要參數是最高平均整流電流，Ia addition，A，和最高反向電壓，Ubmax，B，可以長時間施加在二極管上而不會有乾擾其運行的危險。
在中高功率轉換器中應用強大的（雪崩）二極管。這些二極管具有一些特定的特性，因為它們在高電流和高反向電壓下工作，從而導致 p-n 結中的大量功率釋放。所以這裡應該提供有效的冷卻方法。
功率二極管的另一個特點是需要防止負載突然下降、開關和 緊急模式.
電源二極管的過電壓保護包括可能的電擊穿 p-n 的轉移——從表面區域到體積的過渡。在這種情況下，擊穿具有雪崩特性，這種二極管稱為雪崩。這種二極管能夠通過足夠大的反向電流而不會使局部區域過熱。
在開發轉換器器件的電路時，可能需要獲得超過單個二極管最大允許值的整流電流。在這種情況下，採用同類型二極管的並聯連接，並採取措施使組內器件的恆流均等。為了增加總的允許反向電壓，使用了二極管的串聯連接。同時採取措施排除反向電壓分佈不均。
半導體二極管的主要特性是電流-電壓（VAC）特性。半導體結構和二極管符號如圖1所示。 1、a、b。二極管電流-電壓特性的反向支路如圖1所示。 1、c（雪崩二極管的曲線1—I—V特性，常規二極管的曲線2—I—V特性）。
米。 1 — 二極管電流-電壓特性的符號和反支路。
晶閘管 它是一種四層半導體器件，具有兩種穩定狀態：低導電狀態（晶閘管閉合）和高導電狀態（晶閘管打開）。從一種穩定狀態到另一種穩定狀態的轉變是由於外部因素的作用。大多數情況下，要解鎖晶閘管，它會受到電壓（電流）或光（光晶閘管）的影響。
區分二極管晶閘管（可控矽）和三極晶閘管控制電極。後者分為單級和二級。
在單動晶閘管中，只對門電路進行晶閘管關斷操作。晶閘管進入打開狀態，陽極電壓為正，控制電極上出現控制脈衝。因此，晶閘管的主要區別特徵是在其上存在正向電壓的情況下在其觸發時任意延遲的可能性。單動作晶閘管（以及分流器）的鎖定是通過改變陽極-陰極電壓的極性來實現的。
雙責任晶閘管允許控制電路解鎖和鎖定晶閘管。通過向控制電極施加反極性的控制脈衝來執行鎖定。
需要注意的是，工業上生產的單動晶閘管的允許電流為數千安培，允許電壓為千伏單位。現有雙動晶閘管的允許電流明顯低於單動晶閘管（單位和幾十安培），允許電壓也更低。這種晶閘管用於繼電器設備和低功率轉換器設備。
在圖。圖2給出了晶閘管的常規命名、半導體結構示意圖和晶閘管的電流-電壓特性。字母A、K、UE分別表示陽極、陰極和晶閘管控制元件的輸出。
決定晶閘管選擇及其在變流電路中工作的主要參數有：允許的正向電流Ia加法，A；閉合狀態下允許的正向電壓，Ua max，V，允許的反向電壓，Ubmax，V。
考慮到變流器電路的工作能力，晶閘管的最大正向電壓不應超過推薦的工作電壓。
米。 2——晶閘管符號、半導體結構圖和晶閘管電流-電壓特性
一個重要的參數是晶閘管在開路狀態下的保持電流，Isp，A，是最小正向電流，在較低的值下晶閘管關斷；計算轉換器的最小允許負載所需的參數。
其他類型的轉換裝置
三端雙向可控矽開關（對稱晶閘管）在兩個方向傳導電流。三端雙向可控矽開關元件的半導體結構包含五個半導體層，並且具有比晶閘管更複雜的配置。使用 p 層和 n 層的組合創建半導體結構，其中在不同的電壓極性下，滿足與晶閘管的電流-電壓特性的直接分支對應的條件。
雙極晶體管在按鍵模式下工作。與三極管主電路中的雙操作晶閘管不同，需要在開關管的整個導通狀態始終保持一個控制信號。可以用雙極晶體管實現完全可控的開關。
博士Kolyada L.I.