Rezolvare Subiecte [PDF]

Zitiervorschau

1. Electronică de putere, Domenii de aplicații. Electronica de putere asigura , prin intermediul elementelor semiconductoare functionand in comutatie, adaptarea , atat a energiei furnizate de sursa, cat si a parametrilor acesteia in functie de necesitatile sarcinii. Electronica de putere este ramura inginerii electrice care studiaza modurile in care se pot regla : - tensiunea - curentul - puterea furnizata de catre un generator (c.a sau c.c) Domenii de aplicatie : Automobilele , vehicule electrice hybrid (o masina moderna , are atat de multe componente in care se utilizeaza electronica de putere , cum ar fi : comutatorul de aprindere , controlul stergatorului de parbriz ,servodirectia). Aproape toate motoarele folosite in industrie sunt controlate de unitati electronice de putere cum ar fi : masini de laminat -fabrici de textile -pompe -lifturi -ventilatoare Energia regenarabila , sistemul de generare a energiei precum solara/ eoliana au nevoie de sisteme de climatizare , sisteme de stocare si sisteme de conversie pentru a deveni utilizabile

2.Modelarea diodelor de putere ca întrerupătoare de putere.

Întrerupatoarele statice pot sa conduca curenti de un anumit semn si sa blocheze tensiuni de o anumita polaritate. În functie de aceste proprietati , caracteristicile statice prezinta unul sau doua segmente pentru fiecare stare.

Dioda este un îtrerupator cu schimbari de stare naturale (spontane) în funcție de starea de polarizare a jonctiunii. Aceasta functioneaza in mod liber si se caracterizeaza ca un element unidirectional în tensiune si in current cu o caracteristica statica ideala in doua segmente. -segmentul de tensiune reprezinta tensiunea inversa care se aplica diodei in stare de blocare -segmentul de current reprezinta curentul care circula prin diode in stare de conductie.

3. Modelarea tranzistoarelor de putere ca întrerupătoare de putere. Întrerupatoarele statice pot sa conduca curenti de un anumit semn si sa blocheze tensiuni de o anumita polaritate. În functie de aceste proprietati , caracteristicile statice prezinta unul sau doua segmente pentru fiecare stare. Tranzistorul există sub diferite versiuni (bipolar,MOS-FET , IGBT) si se caracterizeaza ca un intrerupator bicomandabil cu o caracteristica statica in doua segmente. Aceasta trece din starea de conductie in starea de blocare si invers in functie de semnalul aplicat in baza. Tranzistorul IGBT se utilizeaza pe scara larga in aplicatiile industriale si reprezinta o combinatie intre tranzistorul bipolar si cel de tip MOS-FET comanda in tensiune cu rezistenta mare de intrare si viteza ridicata de comutatie. De la tranzistorul bipolar s-a transmis avantajul caderii mici de tensiune in starea de conductie. Tranzistoarele de putere pot fi modelate ca intrerupatoare de putere: -unidirectionale in curent -unidirectionale in tensiune

4.

putere.

Modelarea tiristoarelor de putere ca întrerupătoare de

Tiristorul SCR este un intrerupator comandabil pe grila doar pentru a intra in conductie. Blocarea lui se face natural atunci cand curentul scade sub valoarea curentului de mentinere. Tiristorul este un element bidirectional in tensiune si unidirectional in current. Pentru ca un tiristor sa intre in conductie trebuie ca tensiunea anod-catod sa fie pozitiva si sa se aplice semnal de comanda pe grila. Segmentul de tensiune pozitiva semnifica tensiunea de autoaprindere .

Tiristorul GTO este un intrerupator bicomandabil. Acesta poate fi comandat pe grila atat la amorsare cat si la blocare. Tiristorul IGCT are la baza intrerupatorul GTO si este preferat in aplicatiile de medie-tensiune datorita eliminarii snubberului si cresterii frecventei de comutatie.

5. Protecția tranzistoarelor funcționând pe sarcini inductive.

6.Amorsarea parazita a tiristoarelor:

-are loc in conditiile in care I

=0 (in absenta impulsului pozitiv pe grila)

GF

- atunci cand T urca =>ICB0 urca => curentul IA creste de doua ori Amorsarea parazita a tiristoarelor prin breakover T= VFb0 Tiristorul intra in starea on, fenomen cunoscut sub denumirea de fenomen de amorsare breakover Aceasta modalitate de amorsare este rezultatul multiplicarii in avalansa a purtatorilor de sarcina care tranziteaza regiunea de sarcina spatiala J2 caracterizata printr-un camp electric intens.

Breakover reduce semnificatia bazei n1 la tensiune ridicata .

Amorsarea parazita a tiristoarelor prin efectul de temperature Reactia pozitiva are loc in urmatorul mod : La cresterea temperaturii va creste ICB0 ceea ce va duce la cresterea curentului prin anod si provoaca cresterea (αnpn+αpnp)

7.Rolul șuntului din schema stabilizatorului serie de tensiune.

Scaderea curentului prin tranzistorul stabilizator serie conduce la cresterea curentului prin rezistenta șunt. Cresterea lui Ișunt provoaca cresterea caderii de tensiune pe portiunea A-B, cu exact atat cu cat a crescut tensiunea U0 datorita cresterii tensiunii din retea. Scaderea tensiunii din retea actioneaza prin acelasi mecanism in sens invers si produce pana la urma scaderea curentului prin șunt si marirea curentului prin tranzistorul serie, deci reducerea caderii de tensiune pe portiunea A-B (grupul tranzistor serie-șunt): scade U0, scade U1 , scade UBE3 , deci IC3 , creste IB2, creste IC1, si deci scade Ișunt, respective caderea de tensiune A-B.

R3,R4,R5 formeaza suntul conectat in paralel cu T1 , ce descarca pe T1 si are un rol esential in functionarea stabilizatorului serie.

8.DCG cu oscilator de relaxare cu TUJ.

În serie cu bazele B1 și B2 sunt conectate rezistentele R1 si R2 cu rol de compensare termica, de valori mici in comparatie cu rezistentele intrinseci ale bazelor RB1B2. Tiristorul poate fi alimentat cu tensiunea continua sau alternativa. În cazul în care tiristorul este alimentat cu tensiune alternativa, circuitul de comanda trebuie sa asigure sincronismul impulsurilor de comanda generate de tensiunea de alimentare a tiristorului. Proiectarea circuitului de comanda consta practic in determinarea valorilor RT,CT,R1,R2 si UZ. În practica rezistenta RT si condensatorul CT sunt limitate de necesitatea de a asigura regimurile de oscilatie si termic. Valorile RT si CT determina perioada de oscilatie a circuitului. Deoarece energia înmagazinată în condensator se descarca in circuitul E-B1 într-un interval td mic in raport cu inertia termica a tranzistorului unijonctiune, uneori se produce o incalzire locala rapida a jonctiunii si in final degradarea dispozitivului. Circuitul de comanda trebuie sa asigure durata minima a impulsului la descarcarea condensatorului CT in baza B1 , astfel incat cantitatea de sarcina obtinuta in impuls si injectate in poarta tiristorului sa realizeze amorsarea acestuia.

9. DCG cu componente discrete (se da schema) Caracteristica statica de iesire Tiristorul are doua caracteristici statice: -pentru circuitul de fata , y=f(V) , care reprezinta variatia curentului prin tiristor ca functie de tensiune la bornele acestuia. -pentru circuitul de comanda IG = f(G)

10.BAA145. Circuitele de alimentare și sincronizare. Circuitul BAA 145 este un circit integrat realizat in tehnologia planar-epitaxiala, destinat aproape exclusiv comenzii in faza a aprinderii tiristoarelor si a triacelor. Alimentarea BAA145 se face cu 2 tensiuni, una de +15V/0,1A si cealalta > (-10V)/25mA. Se sincronizeaza pe reteaua industriala furnizand la doua iesiri independente impulsuri pozitive corespunzatoare celor doua semialternante ale tensiunii de retea. Poate furniza 20 mA pe fiecare iesire , asigurand o tensiune de blocare de 0,5V. Caracteristici notabile: -Control precis al fazei impulsului de aprinderedx -impulsuri separate corespunzatoare celor doua semialternante -Durata reglabila a impulsurilor de iesire -Unghi de faza reglabil de la 0 la 177º -Impedanta mare pe intrarea de comanda a fazei -Posibilitatea blocarii in orice moment a impulsurilor de iesire

11.

BAA145. Circuitul de sincronizare și detectorul de nul.

Sincronizarea circuitului integrat BA145 cu reteaua de alimentare se face cu divizorul rezistiv R1 si R1 fiind conectat la pinul 9 Detectorul de nul:

Sesizeaza trecerile prin zero ale tensiunii de sincronizare limitand totodata semnalul de sincronizare pe terminalul 9 la plus minus VBE. La fiecare trecere prin zero, detectorul genereaza la terminalul 16 impulsuri cu amplitudinea de +8V . Divizorul R1,R2 fixeaza valoarea potrivita pentru viteza de variatie prin zero a semnalului de sincronizare. De asemenea , R1 limiteaza curentul absorbit de circuit prin terminalul 9 de la circuitul extern ce asigura semnalul de sincronizare.

12.

BAA145. GTLV și etajul comparator. Calculul unghiului de comandă.

Comparatorul -alimentat intre V+ si -8V are pe intrarea neinversoare semnalul triunghiular al generatorului de rampa iar pe intrarea inversoare tensiunea de comanda si reglaj al unghiului de conductie. -rampa de tensiune este descrescatoare si deci atat timp cat V7>V8 , comparatorul nu este basculat. Perioada de timp in care desi exista semialternanta pozitiva sau negativa , tiristorul nu conduce - In momentul in care tensiunea V7 devine egala cu tensiunea V8, comparatorul isi schimba starea, monostabilul comuta descarcand capacitatea C3

13. BAA145. Etajul monostabil. Calculul impulsului de comandă. Monostabilul are rolul de a fixa durata impulsului de aprindere prin constanta de timp a grupului C3,P2,R6. Monostabilul este declansat de bascularea comparatorului Saltul negative care apare pe terminalul 2 trece spre terminalul 11 comandand blocul logic de iesire. Acesta este momentul aparitiei la iesire a impulsului de aprindere Latimea impulsurilor de comanda depinde de constanta de timp a monostabilului si poate fi reglata din componentele R6 si P2.

14. BAA145. Blocul logic și etajele de ieșire. Au rolul de a distribui impulsul negative furnizat de monostabil catre iesirea 14 (corespunzatoare semialternantei positive a semnalului de sincronizare) sau catre iesirea 10 (corespunzatoare semialternantei negative) Daca exista semnal pe una din iesiri, pe cealalta iesire tensiunea este nula

Iesirea fiind de tip collector in gol, aparitia impulsului de aprindere este posibila numai prin legarea unei rezistente R7 sau R8 la o tensiune pozitiva mai mare de +8V