Основными элементами силовых преобразователей электроэнергии являются:
• силовые полупроводниковые ключи;
• электрические конденсаторы;
• резисторы индуктивности.
Все перечисленные силовые преобразовательные устройств выполняются на основе силовых полупроводниковых ключей (управляемых или неуправляемых). Классификационная схема таких ключей представлена на рис. 1.
В силовых преобразователях электрической энергии конденсаторы широко используются:
• как элементы фильтров постоянного и переменного тока;
• как накопители энергии;
• как элементы узлов принудительной коммутации;
• как элементы защиты полупроводниковых приборов и для решения ряда других задач.
Распространенными типами конденсаторов переменного тока в преобразовательной технике являются металлобумажные и бумажно-фольговые конденсаторы. Металлобумажные конденсаторы типов МБГЧ, КЧ2У-2, К-75-10 и др. используются в преобразователях малой и средней мощности. Они выпускаются на напряжение от 0,25 до 1кВ и номинальную частоту 50 Гц. Фольговые конденсаторы типов КС, ЭС, ЭСВ и др. используют в преобразователях большой мощности. Они выпускаются на напряжения от 0,38 до 10 кВ и номинальные частоты от 50 Гц до 8 кГц.
Основным критерием при выборе типа конденсатора в преобразователях является обеспечение минимальных значений их массы и объема при заданных технических условиях и сроке службе. Основными техническими параметрами, характеризующими режим работы конденсатора при синусоидальном напряжении, являются действующие значения напряжения, тока и частоты, при которых работает конденсатор. Напряжение и частота определяют мощность потерь в диэлектрике:
где: Uc – действующее значение напряжения на конденсаторе;
f – рабочая частота;
С – емкость конденсатора;
tg δ – тангенс угла потерь в диэлектрике конденсатора (указывается в паспортных данных конденсатора).
В преобразовательной технике наибольшее распространение из электролитических конденсаторов получили конденсаторы типа К-50-12, которые широко используются в цепях постоянного тока низкого напряжения (до 100 В). В цепях с более высоким напряжением обычно используют металлобумажные конденсаторы постоянного тока, например, типа МБГО, но они обладают низкими значениями удельной емкости. Поэтому на высокие напряжения были также разработаны электролитические конденсаторы, например, типа К-75-12, имеющие лучшие массогабаритные показатели по сравнению с металлобумажными конденсаторами на такое же напряжение.