1.全控型电力电子开关逐渐取代半控型晶闸管
50 年代末呈现的晶闸管标志着运动控制的新纪元。它是一代电子电力器件,在我国至今仍普遍用于直流和交传播动控制零碎。随着交流变频技术的衰亡,相继呈现了全控式器件 ―CTR、GTO、P- MOSEFT等。这是二代电力电子器件。由于目前所能消费的电流/电压定额和开关工夫的不同,各种器件各有其使用范围。
GTR的二次击穿景象以及其平安任务区受各项参数影响而变化和热容量小、过流才能高等成绩,使得人们把次要精神放在依据不同的特性设计出适宜的维护电路和驱动电路上,这也使得电路比拟复杂,难以掌握。
GTO是一种用门ji可关断的高压器件,它的次要缺陷是关断增益低,普通为 4~5,这就需求一个非常庞大的关断驱动电路,且它的通态压降比普通晶闸管高,约为 Zv~ 4.5v,守旧di/dt和关断dv/dt也是限制 GTO推行运用的另一缘由,前者约为500A/us,后者约为500V/us,这就需求一个庞大的吸收电路。
由于GIR、GTO等双ji性全控性器件需要有较大的控制电流,因此使门ji控制电路十分庞大,从而促使厂新一代具有高输人阻抗的 MOS构造电力半导体器件的一切。功率MOSFET是一种电压驱动器件,根本上不要求波动的驱动电流,驱动电路只需求在器件守旧时提供容性充电电流,而关断时提供放电电流即可,因而驱动电路很复杂。它的开关工夫很快,平安任务区非常波动,但是P-MOSFET的通态电压降随着额外电压的添加而成倍增大,这就给制造高压P-MOSFET 形成了很大困难。
IGBT是P-MOSFET工艺技术根底上的产物,它兼有MOSFET高输人阻抗、高速特性和GTR大电流密度特性的混合器件。其开关速度比 P-MOSFET低,但比GTR快;其通态电压降与GTR相拟约为1.5 V~3.5v,比P-MOSFET小得多,其关断存储工夫和电流卜降工夫为别为0.2us一04us和0.2us~1.5us,因此有较高的任务频率,它具有宽而波动的安个任务区,较高的效率,驱动电路复杂等优点。
MOS控制晶闸管(MCT)是一种在它的单胞内集成了MOSFET的品闸管,应用M OS 门来控制品闸管的守旧和关断,具有晶闸管的低通态电压降,但其任务电流密度远高 IGBT和 GTR,在实际上可制成几千伏的阻断电压和几十千赫的开关频率,且其关断增益很高。
IGBT和MGT这一类复合型电力电子器件可以称为第三代器件。在器件的复合化的同时,模块即把变换器的双臂、半桥乃至全桥组合在一同大规模消费的器件也已进入适用。在 模块化和复合化思绪的根底卜,其开展便是功率集成电路 PIC(Powerl, lntegratcd Cirrrrcute), 在PIC,不只主回路的器件,而且驱动电路、过压过流维护、电流检测甚至温度自动控制等作用都集成到一同,构成一个全体,这可以算作第四代电力电子器件。
2.变换器电路从低频向高频方向开展
随着电力电子器件的更新,由它组成的变换器电路也必定要换代。使用普通晶闸管时,直传播功的变换器次要是相控整流,而交流变频船动则是交不断一交变频器。当电力电子器件进入二代后,更多是采用PWM变换器了。采用PWM方式后,进步了功率因数,增加 了高次谐波对电冈的影响,处理了电动机在低频区的转矩脉动成绩。
但是PWM逆变器中的电压、电流的谐波重量发生的转矩脉举措用在定转子上,使电机绕组发生振动而收回噪声。为了处理这个成绩,一种办法是进步开关频率,使之超越人耳能感受的范围,但是电力电子器件在高电压大电流的状况下导通或关断,开关损耗很大。开关损耗的存在限制了逆变器任务频率的进步。
1986年美国威斯康星大学Divan提出谐振式直流环逆变器。传统的逆变器是挂在波动的直流母线上,电力电子器件是在高电压下停止转换的‘硬开关’,其开关损耗较大,限制了开关在频率上的进步。而谐夺式直流环逆变器是把逆变器挂在高频振荡过零的谐振路上,使电力电子器件在零电压或零电流下转换,即任务在所谓的‘软开关’形态下,从而使开关损耗降低到零。这样,可以使逆器尺寸增加,降低本钱,还能够在较高功率上使逆变器集成化。因而,谐振式直流逆变器电路ji有开展出路。 3.交流调速控制实际日渐成熟 1971年,德国学者 F,Blaschke宣布论文说明了交流电机磁场定向即矢量控制的原理,为交传播动高功能控制奠定了实际根底。矢量控制的根本思想是仿照直流电动机的控制方式,把定子电流的磁场重量和转矩重量解耦开来,辨别加以控制。这种解耦,实践上是把异步电动机的物理模型设法等效地变换成相似于直流电动机的形式,这种等效变换是借助于坐标变换完成的。它需求检测转子磁链的方向,且其功能易受转子参数,特别是转子回路工夫常数的影响。加上矢量旋转变换的复杂性,使得实践的控制效果难于到达剖析的后果。
4.通用变频器开端少量投入适用
普通把系列化、批量化、占市场量的中小功率如400KVA以下的变频器称为通用变频器。从商品来看,一代是普通功用型U/F 控制型,多采用16位CPU,二代为高功用型U/F型,采用32位DSP或双16位CPU停止控制,采用了磁通补偿器、转差补偿器和电流限制拄制器.具有挖土机和“无跳闸”才能,也称为“无跳闸变频器”。这类变频器!目前占市场份额大。第三代为高静态功能矢量控制型。它采用全数字控制,可经过软件完成参数自动设定,完成变构造控制和自顺应控制,可选择U/F频率开环控制、无速度传感器矢量控制和有速度传感器矢量控制,完成了闭环控制的自优化。从技术开展看,虽然电力半导体器件有GTO、GTI、IGBT,但当前两种为主,尤以IGBT为开展趋向:变频器的牢靠性、可维修性、可操作性即所谓的RAs( Reliabiliry,Availability,Serviceability)功用也由于采用单片机控制动技术而得以进步。
5.单片机、集成曳路及工业控荆计算机的开展
以MCS-51为代表达8位机虽然仍占主导位置,但功用复杂,指令集短小,牢靠性高,失密性高,适于大批量消费的PIC系列单片机及CMS97C系列单片机等正在推行,而且单片机的使用范围已开端扩展至智能仪器仪表或不太复杂的工业控制场所以充沛发扬单片机的劣势另外,单片机的开发手腕也愈加丰厚,除用汇编言语外,更多地是采用模块化的(-言语、PL/M言语。
在集成电路方面,需求重要阐明的是集成模仿乘法器和集成锁相环路及集成时基电路在自动控制零碎中运用很广。在电机控制方面,还有公用于发生PWM控制信号的HEF4752、TL494、SL E4520和 MA818等使用也相当普遍。
众所周知,电气自动化技术是当今世界活泼、富有开发前景的综合性学科与众多高新技术的解释。其使用范围非常普遍,简直浸透到国民经济各个部门,随着我国科技技术的开展,电气自动化技术也随之进步。