1. Rodzaje i zastosowania

Urządzenia energoelektroniczne służą do przekształcania energi elektrycznej i sterowania jej przepływem. Charakteryzują się wysoką sprawnością energetyczną oraz możliwością niemal

dowolnego kształtowania postaci energi elektrycznej dla potrzeb różnego rodzaju odbiorników.

Zakres zastosowania urządzeń i elementów energoelektronicznych jest bardzo szeroki i ulega

ciągłemu rozszerzaniu. Obejmuje praktycznie większość dziedzin elektroniki i elektroniki w przemyśle,

gospodarce komunalnej oraz w urządzeniach elektrycznych powszechnego użytku.

Przemiany energii elektrycznej realizowane przez urządzenia energoelektroniczne są różnorodne i

dotyczą przekształtników o mocy od kilkudziesięciu watów do dziesiątków, a nawet setek megawatów.

Szacuje się, że na dzień dzisiejszy w kraju ok. 20÷30% energii jest przetwarzanej za pośrednictwem

różnego rodzaju przekształtników.

W ogólnym przypadku przekształtnik energoelektroniczny można określić jako układ przekazujący

energię elektryczną między dwoma obwodami, w których może występować różna częstotliwość oraz

różne poziomy napięć i prądów.

Jednym z podstawowych kryteriów podziału układów przekształtnikowych jest rodzaj

przetwarzania energii elektrycznej. Kierując się tym kryterium, można wyróżnić następujące grupy

przekształtników energoelektronicznych:

a) prostowniki – służące do przekształcania energii prądu przemiennego w energię prądu stałego,

b) falowniki – umożliwiające przekształcenia energi prądu stałego w energię prądu przemiennego,

c) przekształtniki energi prądu stałego – realizujące bezpośrednie lub pośrednie (za pośrednictwem

obwodu prądu przemiennego) przetwarzanie energii prądu stałego w energię prądu stałego o różnej

wartości napięcia i prądu,

d) przemienniki częstotliwości:

— bezpośrednie – umożliwiające przemiennoprądowe przekształcanie energii prądu przemiennego

w energię prądu przemiennego o różnych wartościach napięć, prądów i częstotliwości,

— pośrednie – z pośredniczącymi obwodami napięcia lub prądu stałego, o możliwościach

analogicznych jak dl przemienników bezpośrednich.

Działanie układów przekształtnikowych jest związane z procesami załączania lub wyłączania

półprzewodnikowych przyrządów (elementów) mocy. Ze względu na to, że najszerzej stosowanym

źródłem energii elektrycznej jest sieć elektroenergetyczna o napięciu sinusoidalnym przemiennym

największą grupę przekształtników stanowią przekształtniki sieciowe (przekształtniki prądu

przemiennego). Do grupy tej należą:

— prostowniki,

— falowniki o komutacji sieciowej,

— sterowniki napięciowe częstotliwości,

— bezpośrednie przemienniki częstotliwości.

Jak podano wyżej obszar zastosowań urządzeń energoelektronicznych jest bardzo szeroki. Jako

najczęściej występujące dziedziny zastosowań urządzeń energoelektronicznych można wymienić:

— regulowane napędy z silnikami prądu stałego i przemiennego,

— zasilanie urządzeń elektrotermicznych (głównie jako statyczne przemienniki częstotliwości

w nagrzewaniu indukcyjnym),

— zasilanie urządzeń oświetlenia elektrycznego,

— kompensacja mocy biernej i ograniczanie wahań napięcia w sieciach,

— zasilanie urządzeń pokładowych samolotów za pomocą lokalnej sieci specjalizowanej 400 Hz,

— zasilanie urządzeń spawalniczych i galwanotechnicznych,

— zasilanie urządzeń trakcji elektrycznej (napędy i podstacje zasilające),

— układy rezerwowego (bezprzewodowego) zasilania prądu przemiennego 50 Hz stosowane głównie

w sieciach komputerowych, w telekomunikacji i w medycynie,

— stabilizowane źródła napięcia i prądu.