Language
Country/Area
No result found
От ртутных дуговых ламп до современных полупроводников: как эволюция силовой электроники изменила мир?
Развитие технологий силовой электроники особенно важно для изменения образа жизни современного общества. Эта технология фокусируется на контроле и преобразовании электроэнергии. Можно сказать, что изобретение ртутного дугового клапана, восходящее к самым ранним электронным устройствам высокой мощности, открыло новую технологическую эру. Сегодня современные полупроводниковые переключающие устройства, такие как диоды, тиристоры и силовые МОП-транзисторы, не только заменили ранние электронные лампы, но и достигли новых технологических прорывов. Эти устройства позволяют эффективно обрабатывать большие объемы электрической энергии, что стало незаменимым во множестве электронных изделий.
Преобразователи переменного/постоянного тока (выпрямители) в диапазоне от десятков до сотен ватт являются наиболее типичным силовым электронным оборудованием и широко используются в телевизорах, персональных компьютерах и зарядных устройствах.
История технологии силовой электроники
Развитие технологии силовой электроники началось в начале 20 века. Ртутный дуговой выпрямитель, изобретенный Питером Купером Хьюиттом в 1902 году, стал важным устройством для преобразования переменного тока в постоянный. С появлением селенового выпрямителя в 1933 году, за которым последовало изобретение биполярного контактного транзистора (BJT) и кремниевого управляемого выпрямителя (SCR), технология силовой электроники вступила на новый этап развития. С тех пор достижения в области полупроводниковых технологий позволили полупроводниковым диодам большей мощности постепенно заменить электронные лампы, а также появилась технология частотно-регулируемого привода двигателей.
История технологии силовой электроники стала свидетелем появления множества ключевых инноваций, что сделало ее незаменимым краеугольным камнем современной промышленной и бытовой электроники.
Применение современных полупроводников в силовой электронике
За последние несколько десятилетий быстрое развитие полупроводниковых технологий привело к появлению различных электронных устройств, наиболее заметными из которых являются технологии силовых МОП-транзисторов и IGBT. Силовые МОП-транзисторы сегодня являются наиболее распространенными силовыми устройствами в мире из-за их низкой мощности управления затвором, высокой скорости переключения и надежности. IGBT начали широко использоваться в 1990-х годах, объединяя возможности управления мощностью биполярных транзисторов с преимуществами изолированного управления затвором MOSFET.
Широкое применение силовых MOSFET охватывает портативное информационное оборудование, силовые интегральные схемы, мобильные телефоны, ноутбуки и коммуникационную инфраструктуру, поддерживающую Интернет.
Прогресс и изменения в оборудовании
Производительность и экономичность современных систем силовой электроники зависят от характеристик активных устройств. Поскольку твердотельное оборудование улучшило возможности обработки напряжения и тока, вакуумное оборудование было почти полностью заменено. Они широко используются в качестве переключателей или усилителей, и их конструкция должна учитывать эффективность и потери мощности, которые имеют решающее значение для общей эффективности силовых электронных преобразователей.
Идеальный переключатель должен быть включен или выключен, чтобы не потреблять энергию, и полупроводниковые устройства могут приближаться к этому идеальному поведению, позволяя значительно повысить эффективность приложений силовой электроники.
Преобразователь постоянного/переменного тока (инвертор)
Выходной сигнал переменного тока, создаваемый преобразователем постоянного тока в переменный, поступает от источника постоянного тока, и этот тип инвертора часто используется в таких приложениях, как преобразователи частоты, системы ИБП, гибкие системы передачи переменного тока и т. д. С постоянным развитием технологий типы и функции инверторов становятся все более разнообразными. Например, появление многоуровневых инверторов привело к тому, что форма выходного сигнала переменного тока стала ближе к синусоидальной, тем самым улучшив качество электропитания.
Эти инверторные технологии имеют свои особенности и конкурируют друг с другом, стимулируя развитие всей отрасли и в значительной степени меняя способы использования электроэнергии.
Взгляд в будущее
По мере того, как технологии силовой электроники продолжают развиваться, мы стали свидетелями эволюции от ртутных дуговых ламп к современным полупроводникам, которые не только изменили промышленное производство, но и повлияли на нашу повседневную жизнь. Достижения в этих технологиях не только повышают энергоэффективность, но и способствуют интеграции возобновляемых источников энергии, что еще больше способствует созданию умных городов и интеллектуальных сетей. Как силовая электроника будет продолжать способствовать технологическому прогрессу и решать проблемы изменения климата в будущем?
