Jõuelektroonika
Jõuelektroonika on tugevvoolu elektrotehnika haru, mis kasutab elektrienergia muundamiseks elektroonikakomponente, nagu jõutransistorid, dioodid, türistorid jms.
Jõuelektroonika võimaldab elektrienergia pinge kuju, efektiivväärtust või voolutugevust ja sagedust muuta muundurite abil. Muundurid jagunevad funktsiooni järgi alalispingemuunduriteks, vahelduvpingemuunduriteks, alalditeks ja vahelditeks.
Jõupooljuhtkomponendid töötavad muundurites valdavalt lülitina, mistõttu neid nimetakse sageli ka jõupooljuhtlülititeks. Jõupooljuhtlüliteid juhitakse kasutades mikrokontrollereid, signaaliprotsessoreid, loogikalülitusi nt. FPGA, või rakendusspetsiifilisi kiipe ASIC. Elektriajamites võimaldab jõuelektroonika elektrimasinate tööd paindlikult ja kõrge kasuteguriga juhtida. Seetõttu kasutakse jõupooljuhtmuundureid masinaajamites ja elektertranspordivahendites sh. elektersõidukites.
Sisukord |
Jõuelektroonika komponendid [muuda]
Peamised jõuelektroonikakomponendid on:
- Mittetäielikult juhitavad tavatüristorid (SCR)
Türistoride erinevad kestad
- Jõu-bipolaartransistor (BJT)
- Isoleeritud paisuga bipolaartransistor (IGBT) (kasutatakse ajamites ja generaatorite muundurites)
Avatud kestaga IGBT moodul - Suletavad türistorid ehk GTO-türistorid ja Integrated Gate-Commutated Thyristor ehk IGCT (kasutatakse kõrgetel pingetel)
- Jõu-väljatransistor ehk Jõu-MOSFET
- Sümistor e. Triac (kasutatakse dimmerites, vt. dimmimine)
- Alaldusdioodid ja vabavooludioodid
- Kondensaatorid (sh. kõrgepingekondensaatorid, häirefiltrites kasutatavad kõrgsageduskondensaatorid ja suure energiamahutavusega superkondensaatorid)
Jõupooljuhtseadised liigitatakse järgmiselt:
- Mittejuhitaval jõupooljuhtseadisel - dioodil - puudub tüürelektrood ja teda läbivat voolu saab muuta ainult skeemi parameetrite (pinge polaarsus ja suurus ning ahela takistus) muutmise teel.
- Pooleldi (mittetäielikult) juhitavat jõupooljuhtseadist - türistori - saab tüürelektroodi abil ainult sisse lülitada. Pärast tüürpinge eemaldamist jääb türistor päripingel voolujuhtivaks.
- Juhitav jõupooljuhtseadis - transistor - juhib voolu ainult siis, kui talle on rakendatud juhtimisvool (bipolaartransistor) või -pinge (väljatransistor). Jõutransistorid töötavad lülitirežiimis, s. t. kas on suletud või küllastuses. Juhitavate jõupooljuhtide hulka kuuluvad ka suletavad türistorid ehk GTO-türistorid, mida saab negatiivse tüürvoolu impulsiga välja lülitada.
Jõuelektroonika kasutusalad [muuda]
Jõuelektroonikat kasutatakse:
- Muutuva kiirusega pöörlevate sünkroonmasinate näiteks tuulegeneraatorite elektrivõrguga sidumiseks (pinge ja sageduse muutmiseks elektrivõrgu pingele sobivaks).
- Päikesepatareide sidumiseks elektrivõrguga
- Elektrivõrkude vahelistes kõrgepingelistes alalisvooluühendustes (HVDC)
.
Kõrgepingelise alalisvooluühenduse (HVDC) türistorventiilide torn kõrgusega 16,8m Baltic Cable AB muundusalajaamas Rootsis - Juhitavates vahelduvvooluülekandesüsteemides (FACTS)
- Võimsusteguri korrigeerimisseadmetes (PFC)
- Reaktiivvõimsuse kompensaatorite juhtimiseks
Reaktiivvõimsuse kompensaator, 75 kvar - Staatilistes (ilma pöörlevate osadeta) sünkroonkompensaatorites (STATCOM)
- Elektertranspordisüsteemide (trammide, elektrirongide ja trollibusside toitevõrgu) veoalajaamades
- Elektriautode akulaadimisjaamades
- Trammide, trollibusside, elektrirongide, elektri- ja hübriidautode ning teiste elektersõidukite veoajamites
- Reservtoiteseadmetes ja katkematu toite seadmes e. puhvertoiteallikas (UPS)
- Olmeseadmetes (pesumasinad, käsitööriistad, liftid jms.)
- Valgustehnikas (elektervalgustuse dimmimine, lülitamine jms.)
- Tööstusseadmete sagedusmuundurites elektriajamite kiiruse reguleerimiseks
- Pumbajaamades ehk pumplates veepumpade kiiruse reguleerimiseks
- Elektriajamite sujuvkäivitites
- Akulaadijates ja toiteplokkides
