كاربرد الكترونيك
قدرت
از سالها پيش ،
نياز به كنترل قدرت الكتريكي در سيستم هاي محرك موتورهاي الكتريكي و كنترل كننده
هاي صنعتي احساس مي شد . اين نياز ، در ابتدا منجر به ظهور سيستم وارد - لئونارد
شد كه از آن مي توان ولتاژ dc متغيري براي كنترل محركهاي موتورهاي dc به دست آورد . الكترونيك قدرت
، انقلابي در مفهوم كنترل قدرت ، براي تبديل قدرت و كنترل محركهاي موتورهاي
الكتريكي ، به وجود آورده است .
الكترونيك قدرت
تلفيقي از الكترونيك ، قدرت و كنترل است . در كنترل ، مشخصات حالت پايدار و
ديناميك سيستم هاي حلقه بسته بررسي مي شود . در قدرت ، تجهيزات ساكن و گردان قدرت
جهت توليد ، انتقال و توزيع قدرت الكتريكي مورد مطالعه قرار مي گيرد . الكترونيك
درباره قطعات حالت جامد و مدارهاي پردازش سيگنال ، جهت دستيابي به اهداف كنترل
مورد نظر تحقيق و بررسي مي كند . مي توان الكترونيك قدرت را چنين تعريف كرد :
كاربرد الكترونيك حالت جامد براي كنترل و تبديل قدرت الكتريكي .ارتباط متقابل
الكترونيك قدرت با الكترونيك ، قدرت و كنترل در شكل نشان داده شده است .
الكترونيك قدرت
مبتني بر قطع و وصل افزارهاي نيمه هادي قدرت .با توسعه تكنولوژي نيمه هادي قدرت ،
توانايي در كنترل قدرت و سرعت و وصل افزارهاي قدرت به طور چشمگيري بهبود يافته است
. پيشرفت تكنولوژي ميكروپرسسور / ميكروكامپيوتر تاثير زيادي روي كنترل و ابداع
روشهاي كنترل براي قطعات نيمه هادي قدرت داشته است . تجهيزات الكترونيك قدرت مدرن
از (1) نيمه هاديهاي قدرت استفاده مي كند
كه مي توان آنها را مانند ماهيچه در نظر گرفت ، و (2) از ميكروالكترونيك
بهره مي جويد كه داراي قدرت و هوش مغز است .
الكترونيك قدرت ،
جايگاه مهمي در تكنولوژي مدرن به خود اختصاص داده است و امروزه از ان در محصولات
صنعتي با قدرت بالا مانند كنترل كننده هاي حرارت ،نور ، موتورها ، منابع تغذيه
قدرت ، سيستم هاي محرك وسايل نقليه و سيستم هاي ولتاژ بالا (فشار قوي) با جريان
مستقيم استفاده مي كنند . مشكل بتوان حد مرزي براي كاربرد الكترونيك قدرت تعين كرد
، بويژه باروند موجود در توسعه افزارهاي قدرت و ميكروپروسسورها ، حد نهايي
الكترونيك قدرت نا مشخص است . جدول زير بعضي از كاربردهاي الكترونيك قدرت را نشان
مي دهد .
تاريخچه الكترونيك
قدرت
تاريخچه الكترونيك
قدرت با ارائه يكسو ساز قوس جيوه اي ، در سال 1900 شروع شد . سپس ، به تدريج يكسو
ساز تانك فلزي ، يكسو ساز لامپ خلاء با شبكه قابل كنترل ، اينگنيترون ، فانوترون ،
و تايراترون ارائه شدند . تا دهه پنجاه براي كنترل قدرت از اين افزارها استفاده مي
شد .
اولين انقلاب در
صنعت الكترونيك با اختراع ترانزيستور سيليكوني در سال 1948 توسط باردين ، براتين ،
و شاكلي ، درآزمايشگاه تلفن بل ، آغاز شد . اغلب تكنولوژي هاي الكترونيك پشرفته
امروزي مديون اين اختراع است . در طي سالها ، با رشد و تكامل نيمه هاديهاي
سيليكوني ،ميكروالكترونيك جديد به وجود آمد . پيشرفت غير منتظره بعدي نيز ، در
سال 1956 در آزمايشگاه بل به وقوع پيوست ، اختراع ترانزيستور تريگردار PNPN ، كه به تايريستور
يا يكسوساز قابل كنترل سيليكوني (SCR) معروف شد .
انقلاب دوم الكترونيك در سال 1958 با ساخت
تايريستور تجاري توسط كمپاني جنرال الكتريك ، شروع شد . اين آغاز عصر نويني در
الكترونيك قدرت بود . از آن زمان ، انواع مختلف افزارهاي نيمه هادي قدرت و
تكنيكهاي گوناگون تبديل قدرت ابداع شده است . انقلاب ميكروالكترونيك توانايي
پردازش انبوهي از اطلاعات را با سرعتي باورنكردني به ما داده است . انقلاب
الكترونيك قدرت ، امكان تغيير شكل و كنترل قدرتهاي بالا رابا راندمان فزاينده اي
فراهم ساخته است .
امروزه با پيوند
الكترونيك قدرت ، ماهيچه ، با ميكروالكترونيك ، مغز ، بسياري از كاربردهاي بالقوه
الكترونيك قدرت ظهور مي كند و اين روند به طور مستمر ادامه خواهد يافت . در سي سال
آينده الكترونيك قدرت انرژي الكتريكي را در هر نقطه از مسير انتقال، بين توليد و
مصرف ،تغيير شكل مي دهد و به صورتي مناسبي تبديل مي كند . انقلاب الكترونيك قدرت از اواخردهه
هشتاد و اوايل دهه نود تحرك تازه اي يافته است .
الكترونيك قدرت و
محركهاي الكتريكي چرخان
از سالهاي 1950 به
بعد تكاپوي شديدي در توسعه ، توليد ، و كاربرد وسايل نيمه هادي وجود داشته است .
امروزه بيش از 100 ميليون وسيله در هر سال توليد مي شود و ميزان رشد آن بيشتر از
10 ميليون وسيله در سال است . اين تعداد به تنهايي مشخص كننده اهميت نيمه هاديها
در صنايع الكتريكي است .
كنترل بلوكهاي
بزرگ قدرت توسط نيمه هاديها از اوايل سال هاي 1960 شروع شد .بلوكهاي بزرگ قدرت كه
قبلاً به چندين كيلو وات اطلاق مي شد ، امروزه متضمن چندين مگا وات است .
اينك توليد تعداد
نيمه هاديهايي كه قادرند جرياني بيشتر از 5/7 آمپر از خود عبور دهند بالغ بر 5
ميليون در سال است كه ارزش كل انها در حدود 5/8 ميليون ليره استرلينك يا 20 ميليون
دلار (و يا 5/1 ميليارد رسال ) است . نرخ رشد نيمه هاديهاي قدرت كه به تيريستور
موسومند به پاي نرخ رشد ترانزيستور رسيده است .
عمده ترين جزء
مدارهاي الكترونيك قدرت تريستور است ، و آن يك نيمه هادي سريعاً راه گزين است كه
كاركردش مدوله كردن قدرت سيسمتهاي الكتريكي جريان مستقيم و جريان متناوب است .
عناصر ديگر مورد استفاده در الكترونيك قدرت تمامي به منظور فرمان و محافظت
تريستورها به كار گرفته مي شوند . مدوله كردن قدرت بين 100 وات تا 100 مگا وات با
روشن و خاموش كردن تريستور با ترتيب زماني خاص امكان پذير است .