Полупроводниковые преобразователи для энергетики и транспорта

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 3 ВВЕДЕНИЕ 11 1. РЫНОК СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ: ДИНАМИКА И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ 12 1.1. Состояние рынка СЭ на начало века 12 1.2. Предшествующая динамика развития рынка СЭ 13 1.3. Современное положение дел на рынках СЭ 15 1.4. Рынок источников питания и накопителей электроэнергии 15 1.5. Ожидания рынка СЭ с учетом новых технологий 18 Контрольные вопросы 19 Темы рефератов и докладов 19 Список рекомендованной литературы 19 2. ПРИБОРЫ НА ОСНОВЕ КАРБИДА КРЕМНИЯ 21 2.1. Области применения и показатели приборов СПП 21 2.2. Физические свойства приборов СПП 23 2.3. Некоторые характеристики приборов на основе кремния и карбида кремния 25 2.4. Схемотехника IGBT и MOSFET транзисторов 27 Контрольные вопросы 30 Темы рефератов и докладов 31 Список рекомендованной литературы 31 3. ПРИБОРЫ НА ОСНОВЕ НИТРИДА ГАЛЛИЯ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ И ЧАСТОТЫ 33 3.1. Характеристики GaN 34 3.2. Динамика освоения GaN приборов и основные проблемы 34 3.3. Анализ технических проблем реализации GaN приборов 35 3.4. Сопоставление GaN и MOSFET транзисторов 37 3.5. Интегральные сборки DC/DC-преобразователя на GaN-транзисторах 39 3.6. Освоение высоковольтных GaN-транзисторов повышенной мощности 40 Контрольные вопросы 41 Темы рефератов и докладов 41 Список рекомендованной литературы 42 4. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МОДУЛЕЙ IGBT 43 4.1. Типы и виды модулей IGBT 43 4.2. Модули паяной традиционной конструкции 47 4.3. Основные проблемы традиционной конструкции 50 4.4. Минимизация теплового сопротивления «переход-корпус» 55 4.5. Выводы 57 Контрольные вопросы 57 Темы рефератов и докладов 58 Список использованных источников 58 5. 3D-МОДЕЛИ И ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ 60 5.1. Классификация моделей и ЦД 62 5.2. Фундаментальное моделирование ЦД 63 5.3. Моделирование на основе данных 64 5.4. БД как компонент КФС в составе ЦД 64 5.5. Гибридные модели 65 5.6. Человеко-машинный интерфейс ЦД 66 5.7. Примеры реализации моделей и ЦД 66 Контрольные вопросы 69 Темы рефератов и докладов 69 Список рекомендованной литературы 70 6. ДИНАМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ 71 6.1. Шинопровод 71 6.2. Выключатель (разъединитель) 73 6.3. Однослойная обмотка электромашины 74 6.4. Обмотки силового трансформатора СТ 75 6.5. Распределение магнитного поля и давления в лобовой части ЭМ 78 Контрольные вопросы 80 Темы рефератов и докладов 80 Список рекомендованной литературы 80 7. ТЕПЛОВОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ТЕРМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ 82 7.1. Тепловое действие тока КЗ для электромашин 83 7.2. Тепловое действие тока КЗ для шинопроводов, линий и кабелей 87 7.3. Тепловое действие тока КЗ для силовых трансформаторов 88 7.3.1. Масляные СТ 88 7.3.2. Сухие СТ 90 Контрольные вопросы 91 Темы рефератов и докладов 91 Список рекомендованной литературы 92 8. РЕЗОНАНСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В СЕТЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 93 8.1. Резонанс напряжений 93 8.2. Резонанс токов 97 8.3. Влияние емкостей в схеме подстанции 99 Контрольные вопросы 101 Темы рефератов и докладов 101 Список рекомендованной литературы 101 9. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПОДСТАНЦИИ НА ТИРИСТОРАХ 103 9.1. Двенадцатипульсная типовая схема ПТ 103 9.2. Энергетические характеристики ПТ 106 9.3. Компенсация реактивной мощности ПТ 110 9.4. Характеристики двенадцатипульсной схемы 110 9.5. Типовая подстанция ППТ 112 Контрольные вопросы 115 Темы рефератов и докладов 116 Список рекомендованной литературы 116 10. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПОДСТАНЦИИ НА IGBT ТРАНЗИСТОРАХ 117 10.1. Энергетические показатели ПН 117 10.2. Основные преобразовательные схемы с принудительной коммутацией 119 10.3. Сопоставление различных схем с принудительной коммутацией ПН 124 10.4. Типовая преобразовательная подстанция с ПН 127 10.5. Сравнение преобразователей тока и преобразователей напряжения 129 Контрольные вопросы 132 Темы рефератов и докладов 132 Список рекомендованной литературы 132 11. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ 134 11.1. Расчет мощности ПЧ 134 11.2. Методы управления ПЧ 137 11.3. Классификация методов векторного управления 138 11.4. Перспективные схемы ПЧ 139 11.5. Примеры реализации ПЧ 141 Контрольные вопросы 143 Темы рефератов и докладов 143 Список рекомендованной литературы 144 12. ПЕРЕДАЧА ПОСТОЯННОГО ТОКА: ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ, СТРУКТУРА И ОСНОВНЫЕ СООТНОШЕНИЯ 145 12.1. Области применения ППТ 146 12.2. Выбор критической длины ППТ сравнительно с ЛЭП 147 12.3. Основные соотношения и параметры ППТ 148 12.4. Определение конструкции полюса ВЛ ПТ и параметров схемы замещения выпрямителя 149 12.5. Определение конструкции полюса ВЛ ПТ и параметров схемы замещения инвертора 152 12.6. Регулируемый инвертор и именованные единицы параметров трансформатора 154 Контрольные вопросы 155 Темы рефератов и докладов 155 Список рекомендованной литературы 155 13. РЕЗОНАНСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧАХ И ВСТАВКАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА 157 13.1. Резонансные явления в ППТ 158 13.2. Собственные частоты различных ППТ 163 13.3. Резонансные явления на стороне переменного тока ППТ и ВПТ 164 Контрольные вопросы 167 Темы рефератов и докладов 168 Список рекомендованной литературы 168 14. КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 169 14.1. Сравнительный анализ применение КЛ в ППТ и ЛЭП 169 14.2. Вопросы изоляции КЛ 170 14.3. Сравнительные характеристики КЛ разных типов и ВЛ 171 14.4. Стоимостные показатели КЛ 174 14.5. Допустимые токовые нагрузки КЛ 175 14.6. Силовые СПЭ кабели переменного тока 175 14.7. Силовые СПЭ кабели постоянного тока 176 14.8. Испытания СПЭ кабелей 178 14.9. Нормативы испытаний СПЭ кабелей 180 Контрольные вопросы 180 Темы рефератов и докладов 181 Список рекомендованной литературы 181 15. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВЛ СВН НА ПОСТОЯННОМ И ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ 182 15.1. Динамика развития ППТ и ЛЭП 183 15.2. Анализ потерь и надежность ППТ и ЛЭП 184 15.3. Специфика ВЛ ППТ 185 15.4. Конструкция опор ВЛ постоянного и переменного тока 190 Контрольные вопросы 191 Темы рефератов и докладов 191 Список рекомендованной литературы 191 16. ОПЕРАТИВНЫЙ ТОК НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ И ПОДСТАНЦИЯХ 193 16.1. Назначение, состав и требования, предъявляемые к СОТ 193 16.2. Виды СОТ 194 16.3. Виды нагрузок СОПТ 194 16.4. Типовая схема СОПТ и источники ОПТ 194 16.5. Технические требования к зарядным устройствам СОПТ 195 16.6. Требования к качеству электроэнергии в СОПТ 196 16.7. Зарядные устройства СОПТ 197 16.8. Аккумуляторные батареи СОПТ 199 16.9. Технические требования к открытым АБ на подстанциях ЕНЭС 199 16.10. Механизмы разрушения и оценка ресурса АБ 200 16.11. Влияние эксплуатационных факторов на ресурс АБ 201 16.12. Щиты постоянного тока 202 16.13. Система контроля изоляции и поиска мест замыкания на «землю» 203 Контрольные вопросы 204 Темы рефератов и докладов 204 17. ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ И КООРДИНАЦИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ ВСТАВОК ПОСТОЯННОГО ТОКА 206 17.1. Защита от перенапряжений КВПУ 206 17.2. Воздействующие напряжения без учета ЗА 208 17.3. Защита от перенапряжения 211 17.5. Рекомендации для перспективных ВПТ 215 Контрольные вопросы 217 Темы рефератов и докладов 217 Список рекомендованной литературы 217 18. ВОПРОСЫ ПОСТРОЕНИЯ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 219 18.1. Цифровая СУРЗА 220 18.2. Реверс мощности и структура СПТ 221 18.3. Структура КУРБ 223 Контрольные вопросы 228 Темы рефератов и докладов 228 Список рекомендованной литературы 228 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 229