UNIVERSITATEA LUCIAN BLAGA SIBIUFACULTATEA DE INGINERIESpecializarea:ELECTROMECANIC

DISCIPLINA ELECTRONIC DE PUTERE

PROGRAMA ANALITIC A CURSURILOR PROGRAMA ANALITIC A LUCRRILOR DE LABORATOR SUBIECTE DE EXAMEN BIBLIOGRAFIE REFERAT MODALITI DE EVALUARE A CUNOTINELOR

STUDENT : ANDREI TEFAN FACULTATEA : DE INGINERIE SECIA : ing. Electromecanic , ZI ANUL : II GRUPA : 321 / 2

COORDONATOR : Szombatfalvi-Trk Francisc

ANUL UNIVERSITAR2014PROGRAMA ANALITIC A CURSULUI

1. Conversia parametric a energiei electrice2. Conversia energiei electrice3. Dioda semiconductoare4. Tiristorul5. Diacul. Triacul6. Tiristorul cu comand bilateral (GTO)7. Tranzistorul bipolar de putere8. Tranzistorul MOS de putere9. Tranzistorul bipolar cu poart izolat (IGBT)10. Tranzistorul controlat MOS11. Tranzistorul cu inducie static12. Comparaii ntre dispozitivele semiconductoare de putere13. Comutaia n circuite elecrice cu elemente semiconductoare14. ntrerupoare statice15. Variatoare de curent alternativ16. Convertorul monofazat cu nul17. Convertorul monofazat n punte18. Convertorul trifazat cu nul19. Convertorul trifazat n punte20. Regimul de conducie ntrerupt21. Comutoare de patru cadrane22. Cicloconvertoare23. Variatoare de tensiune continu24. Invertoare cu comutaie forat25. Modulaia n durat a impulsurilor (PWM)26. Invertoare de tensiune PWM27. Invertoare de curent PWM28. Convertoare de frecven29. Convertoare cu circuite rezonante30. Surse de comutaie31. Alimentare n tampon. Surse semireglabile de tensiune (UPS)32. Surse pentru sudarea cu arc electric33. Regimul deformant34. Ameliorarea regimului deformant35. Filtre active i filtre pasive36. Convertoare nepoluante37. Energetica conversiei energiei38. Protecia convertoarelor statice de putere39. Senzori40. Discretizarea energiei electrice41. Protecia n curent a convertoarelor statice42. Protecia n tensiune a convertoarelor statice

PROGRAMA ANALITIC A LUCRRILOR DE LABORATOR

1. Probleme de securitate i sntate n munc pentru laboratoru de electronic de putere2. Prezentarea laboratorului de electronic de putere3. Redresor necomandat monofazat bialternan cu punct mediu4. Redresor necomandat monofazat bialternan n punte cu diode5. Redresor monofazat n punte comandat6. Redresor semicomandat n punte trifazat7. Variator de tensiune continu, cobortor de tensiune de tip BUCK8. Variator de tensiune continu, ridictor de tensiune de tip BOOST9. Invertor monofazat n punte10. Invertor monofazat cu sarcin rezonan serie11. Invertor trifazat cu modulaie n durat a impulsurilor (PWM)12. Variator de tensiune alternativ(VTA) monofazat cu triac13. Surs n rezerv14. Surs n comutaie

SUBIECTE EXAMEN

1. Dioda2. Tiristorul3. GTO4. Tranzistorul bipolar5. Tranzistorul MOS6. Redresor monofazat n punte necomandat7. Invertor PWM n tensiune8. Redresor monofazat n punte comandat9. Redresor monofazat ideal10. Redresor trifazat n punte necomandat11. Surse n comutaie12. Variator de tensiune continu, cobortor de tensiune de tip BUCK13. Convertor BUCK cu izolaie galvanic14. Variator de tensiune continu, ridictor de tensiune de tip BOOST15. Convertor BOOST cu izolaie galvanic16. Convertor flyback cu izolaie galvanic17. Convertiare cu circuite rezonante18. Convertor cu izolaie galvanic19. Convertoare pentru sudur electric20. Convertoare de frecven21. UPS surse nentrerupte de tensiune22. Convertoare nepoluante23. Msurarea regimului deformant24. Monitorizarea regimului deformant25. PFC comandat n curent mediu26. PFC comandat n curent de vrf27. Convertor cvasirezonant 28. Convertor cvasirezonant29. Surs n comutaie contra timp30. Filtru activ31. ntreruptorul static32. Protecia convertoarelor n curent33. Protecia convertoarelor n tensiune34. Senzori de tensiune i de curent pentru convertoare

BIBLIOGRAFIE

1. Alexa D., Convertoare de putere cu circuite rezonante, Ed. Tehnica, Bucuresti, 19982. Arpad Kelemen, Electronica de putere, EDP, Bucuresti, 19833. Arpad Kelemen, Mutatoare, EDP, Bucuresti, 19784. Arpad Kelemen, Mutatoare, aplicatii, EDP, Bucuresti, 19805. Serban Birca-Galateanu, Dan Alexandru Stoichescu, Pantelimon Constantin, Electronica de putere, aplicatii, Ed. Militara, Bucuresti, 19916. Alexandru Bitoleanu, Convertoare statice si structuri de comanda performante, Ed. SITECH, Craiova, 20007. Borsovan I., Masurarea marimilor electrice si magnetice, Ed. Facla, 19788. Cepisca C., Covrig M., Electrotehnica, transformatoare si motoare electrice, Ed. ICEP, Bucuresti, 20009. Chindris M, Cziker A., Aplicatii de management al calitatii energiei electrice, Ed. Mediamira, Cluj-Napoca,200010. Ciugudean M, Stabilizatoare de tensiune cu circuite integrate liniare, Ed. De Vest, Timisoare, 200111. Comsa D., Electrotermie, EDP, Bucuresti,12. Comsa D., Darie S., Maier V., Proiectarea instalatiilor electrice industriale,EDP, Bucuresti, 198313. Voinea M., Convertoare ca-cc de mica putere, 14. Cerbulescu D., Convertoare statice de putere, Ed. UNIVERSITARIA, Craiova, 199515. Doru Suciu, Electronica de putere, Targu Mures, 200616. Electronica de putere Modelare si simulare, Ed. Tehnica, Bucuresti, 199717. Erwin Hauler, Mutatoare, Institutul politehnic Traian Vuia, Timisoara, 198418. Golovanov C., Probleme moderne de masurare in electroenergetica, Ed. Tehnica, 19. Ionescu F., Electronica de putere, Ed ICPE, Bucuresti, 200020.

DIACUL

Diacul (diode ac switch) este un dispozitiv cu dou terminale format din dou structuri pnpn (diode Shockley) conectate n antiparalel (vezi figura 1.). Diacul este un dispozitiv bidirecional,adic este caracterizat prin stri de on i off att pentru polariti pozitive, ct i pentru polariti negative ale tensiunii anodice. n consecin, diacul este utilizat n aplicaii de curent alternativ (de unde i vine denumirea de ac switch).Comutatorul bidirecional pnpn (diacul) integreaz n aceiai structur dou diode Shockley conectate n antiparalel. Simetria structurii diacului se traduce printr-un comportament identic la ambele polariti ale tensiunii aplicate. Caracteristica curent (I) tensiune (V) i simbolul diacului sunt prezentate n figura 2. La aplicarea unei tensiuni pozitive pe terminalul M1(vezi figura 1.b) , devine functional structura p1n1p2n2 a diacului, n timp ce structura adiacent p1n1p2n2 este blocat n invers. n momentul n care tensiunea pozitiv aplicat pe M1 atinge valoarea tensiunii de breakover (VFBO) structura p1n1p2n2 a diacului intr n conducie direct (on). Polaritaii pozitive a tensiunii pe terminalul M1 i corespunde caracteristica static I-V din cadranul I. La aplicarea unei tensiuni negative pe terminalul M1 (n raport cu M2) structura p1n1p2n2 este blocat n invers, operaional devenind structura a diacului. Aunci cnd tensiunea negativ pe terminalul M1 atinge valoarea VFBO , structura a diacului intra n conducie direct (on). Funcionarea dispozitivului n acest caz este descris de caracteristica static I-V din cadranul III.Din cele prezentate rezult c diacul blocheaz tensiunile aplicate de ambele polaritai i conduce n direct n ambele sensuri. Comutarea diacului din starea off n starea on se efectueaza prin aplicarea unei tensiuni egale cu VFBO . Amorsarea diacului se realizeaz prin efectul dv/dt .

Figura 1. Ilustrarea modalitaii de intrare a dou diode Shockley conectate n antiparalel (a) n structura unui diac (b).

Figura 2. Simbolul i caracteristica curent (I)-tensiune(V) a unui diac.

TRIACUL

Triacul este un dispozitiv semiconductor bidirecional, care poate s conduc n ambele direcii, dac i se aplic impuls de comand pozitiv sau negativ.Se utilizeaz n schemele cu intrare i ieire n curent alternativ (ntrerupatoare i varioatoare de curent alternativ), nlocuind tiristoarele n antiparalel. Au fost construite triacuri cu un curent pn la 40A i 600V pentru 50-60Hz i triacuri pentru frecvene medii de 400 Hz. La cureni mai mare se folosesc nsa dou tiristoare n antiparalel.Structura triacului este artat n figura 3.a. Este compus din straturi pn alternative, i anume dintr-o structur n paralel cu structura. Dispozitivul are doi electrozi principali i un electrod de comand (gril) G. n figur s-a artat i simbolul folosit pentru triac.

Figura 3.a-structura i simbolul; b-caracteristica statiic curent-tensiune .

Considernd electrodul de referin , n figura 3.b s-a reprezentat caracteristica static (curent-tensiune) a unui triac. Triacul poate funciona n cadranul I cand este pozitiv i n cadranul III cand este pozitiv, fa de cellalt electrod. Caracteristica prezint simetrie fa de origine. Are dou poriuni de conducie 1 i 4 i dou portiuni de blocare 2 i 3. Tensiunea de basculare a triacului depinde de impulsul de comand i are valoare maxim ()max pentru =0. Triacul ramne n conducie pn ce curentul prin el scade sub valoarea de meninere (respectiv -). n ceea ce privete caracteristicile triacului,acestea sunt asemntoare cu cele ale tiristoarelor, cu deosebirea c aici nu se lucreazcu valori medii, ci cu valori eficace ale curentului ( figura 4 a).

Figura 4. a-pierderile n triac; b-caracteristica de comand.

Exist patru moduri de comand conform tabelului 1.Sensibilitatea triacului este mare la modurile de comand 1 i 3. Sensibilitatea este puin mai mic n cazul 2, iar n cazul 4 nu este recomandat, triacul avnd o sensibilitate redus.

Tabelul 1.

Cand este pozitiv, straturile active sunt , iar cand este negativ straturile sunt active. Funcionarea triacului difer de aceea a dou tiristoare n antiparalel n primul rnd n ceea ce privete comutaia. Tiristorul are la dispoziie o jumtate de perioad pentru stingere,ns triacul trebuie s se sting ntr-o perioad foarte scurt, cand curentul trece prin zero. n cazul sarcinilor rezistive nu se pun probleme, deoarece curentul fiind n faz cu tensiunea,timpul rmas triacului pentru revenire este cuprins ntre momentul scderii curentului sub valoarea de meninere i momentul n care tensiunea invers depaete valoarea necesar pentru intrare n conducie n sens invers.La sarcini inductive, comutaia triacului devine mai dificil (figura 5). Datorit defazajului al curentului prin triac , faa de tensiunea de alimentare punctul de comutaie ajunge n zona tensiunilor mari pe triac, ceea ce duce la apariia unor pante nsemnate, i a unor tensiuni u. Pentru a limita aceste supratensiuni se utilizeaz circuitul R-C serie legat n paralel cu triacul. Valorile parametrilor acestui circuit se calculeaz cu urmatoarele relaii:

C=10* .R=2* .

Unde: -= puterea aparent a transformatorului de alimentare[VA].-= tensiunea nominal n secundar[V].-f= frecventa tensiunii de alimenatre [Hz].-L= inductivitatea sarcinii [H].

Nu se recomand nca folosirea triacurilor legate direct la reeaua de 220V.n figura 6 s-a reprezentat variaia tensiunii i curentului prin triac la comutaia acestuia din conducie n stare blocat.Se observ c - curentul de revenire- acioneaza ca un curent de gril virtual care ncearca sa ajute comutaia triacului. Pe lang acesta, curentul are componenta care se datorete capacitaii jonciunii.

Figura 5. a- circuitul serie R-C legat n paralel cu triacul.b- comutaia triacului sa sarcini inductive.

Figura 6. Variaia n timp a tensiunii i curentului triacului la blocare.