¿Dónde se utiliza la tecnología electrónica?
Campos de aplicación:
1. Fuente de alimentación y sistema de energía
Fuente de alimentación de computadora ecológica y eficiente
El rápido desarrollo de la tecnología informática ha llevó a la humanidad a la sociedad de la información también ha promovido el rápido desarrollo de la tecnología de suministro de energía. En la década de 1980, todas las computadoras adoptaron fuentes de alimentación conmutadas, tomando la iniciativa en reemplazar las fuentes de alimentación de las computadoras. Así, la tecnología de fuente de alimentación conmutada entró en el campo de los equipos electrónicos y eléctricos.
Con el desarrollo de la tecnología informática, se han propuesto computadoras y fuentes de energía ecológicas. Las computadoras ecológicas generalmente se refieren a computadoras personales y productos relacionados respetuosos con el medio ambiente, y las fuentes de energía ecológicas se refieren a fuentes de alimentación de alta eficiencia y ahorro de energía relacionadas con las computadoras ecológicas. Según el programa Energy Star de junio de 1992 de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, una computadora personal de escritorio o sus periféricos relacionados se consideran computadoras ecológicas si consumen menos de 30 vatios de energía. Mejorar la eficiencia energética es la forma fundamental de reducir el consumo de energía. Para la fuente de alimentación conmutada actual de 200 vatios con una eficiencia de 75, la fuente de alimentación en sí consume 50 vatios de energía.
Comunicaciones con fuentes de alimentación conmutadas de alta frecuencia
El rápido desarrollo de la industria de las comunicaciones ha impulsado en gran medida el desarrollo de las fuentes de alimentación para comunicaciones. La fuente de alimentación conmutada miniaturizada de alta frecuencia y su tecnología se han convertido en la corriente principal de los sistemas modernos de suministro de energía para comunicaciones. En el campo de las comunicaciones, los rectificadores suelen denominarse fuentes de alimentación primarias, mientras que los convertidores CC/CC se denominan fuentes de alimentación secundarias. La fuente de alimentación primaria se utiliza para convertir una red de CA monofásica o trifásica en una fuente de alimentación de CC con un valor nominal de 48 V. En la actualidad, en la fuente de alimentación primaria de los interruptores controlados por programa, la fuente de alimentación tradicional estabilizada por voltaje controlado por fase ha sido reemplazada por una fuente de alimentación conmutada de alta frecuencia. La fuente de alimentación conmutada de alta frecuencia (también conocida como rectificador conmutado SMR) funciona a alta frecuencia a través de MOSFET o IGBT. La frecuencia de conmutación generalmente se controla en el rango de 50-100 kHz, logrando una alta eficiencia y miniaturización. En los últimos años, la capacidad de potencia de los rectificadores de conmutación se ha ampliado continuamente y la capacidad de una sola unidad se ha ampliado de 48 V/12,5 A, 48 V/20 A a 48 V/200 A, 48 V/400 A.
Debido a la gran variedad de circuitos integrados utilizados en los equipos de comunicación, sus voltajes de alimentación también varían. En los sistemas de energía de comunicación, se utilizan módulos de energía aislados CC-CC de alta densidad de potencia y alta frecuencia para convertir el voltaje del bus intermedio (generalmente 48 V CC) en varios voltajes CC, lo que puede reducir en gran medida las pérdidas, facilitar el mantenimiento y es muy fácil de instalar y aumentar conveniente. Generalmente, se puede instalar directamente en el panel de control estándar y el requisito para la fuente de alimentación secundaria es una alta densidad de potencia. A medida que la capacidad de comunicación continúa aumentando, la capacidad del suministro de energía de comunicación también aumentará.
Convertidor de corriente continua a corriente continua (DC/DC)
El convertidor DC/DC convierte un voltaje DC fijo en un voltaje DC variable. Esta tecnología se utiliza ampliamente en el cambio continuo de velocidad y el control de trolebuses, trenes subterráneos y vehículos eléctricos. Al mismo tiempo, el control anterior puede lograr aceleración, estabilidad, rendimiento de respuesta rápida y al mismo tiempo lograr el efecto de ahorro de energía. Usar un interruptor de CC en lugar de un reóstato puede ahorrar entre un 20 y un 30 % de energía. El interruptor de CC no solo puede regular el voltaje (cambiando la fuente de alimentación), sino también suprimir eficazmente el ruido armónico de la corriente en el lado de la red.
Se han comercializado convertidores DC/DC secundarios para fuentes de alimentación de comunicaciones. Este módulo utiliza tecnología PWM de alta frecuencia, con una frecuencia de conmutación de aproximadamente 500 kHz y una densidad de potencia de 5W~20W/in3. Con el desarrollo de circuitos integrados a gran escala, es necesario miniaturizar los módulos de potencia, por lo que es necesario aumentar continuamente la frecuencia de conmutación y adoptar nuevas topologías de circuitos. En la actualidad, algunas empresas han desarrollado y producido módulos de potencia secundarios utilizando tecnologías de conmutación de corriente cero y tensión cero, y la densidad de potencia ha mejorado considerablemente.
Fuente de alimentación ininterrumpida (UPS)
La fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) es una fuente de alimentación altamente confiable y de alto rendimiento, adecuada para computadoras, sistemas de comunicación y equipos que requieren un suministro de energía ininterrumpida. . ocasión.
La entrada de red de CA se convierte en CC a través del rectificador, parte de la energía se carga a la batería y la otra parte se convierte en CA a través del inversor y se envía a la carga a través del interruptor de transferencia. Para seguir proporcionando energía a la carga en caso de una falla del inversor, se implementa otra fuente de energía de respaldo a través de un interruptor de transferencia de energía.
Los UPS modernos generalmente utilizan tecnología de modulación de ancho de pulso y dispositivos electrónicos de potencia modernos como M0SFET e IGBT para reducir el ruido del suministro de energía y mejorar la eficiencia y confiabilidad. La introducción de tecnología de software y hardware de microprocesador puede realizar una gestión inteligente, mantenimiento remoto y diagnóstico remoto de UPS.
En la actualidad, la capacidad máxima del UPS en línea ha alcanzado los 600 kVA. Los UPS ultrapequeños también se están desarrollando rápidamente, con productos de 0,5 kVA, lVA, 2 kVA, 3 kVA y otras especificaciones.
Fuente de alimentación del inversor
La fuente de alimentación del inversor se utiliza principalmente para la regulación de la velocidad de conversión de frecuencia de los motores de CA. Desempeña un papel cada vez más importante en los sistemas de transmisión eléctrica y ha logrado un gran éxito en el ahorro de energía. efecto. El circuito principal de la fuente de alimentación del inversor adopta el esquema AC-DC-AC. La fuente de alimentación de frecuencia industrial se convierte en un voltaje de CC fijo a través de un rectificador, y luego un convertidor de alta frecuencia PWM compuesto por transistores de alta potencia o IGBT convierte el voltaje de CC en una salida de CA con voltaje y frecuencia variables. La forma de onda de salida de la fuente de alimentación es similar a una onda sinusoidal y se utiliza para accionar un motor asíncrono de CA para lograr una regulación continua de la velocidad.
Se ha lanzado la serie mundial de fuentes de alimentación inverter por debajo de 400kVA. A principios de la década de 1980, la empresa japonesa Toshiba aplicó por primera vez la tecnología de regulación de velocidad de frecuencia variable de CA a los aires acondicionados. En 1997, su participación había alcanzado más del 70% de los aparatos de aire acondicionado domésticos del Japón. Los aires acondicionados inverter tienen las ventajas de confort y ahorro energético. La investigación nacional sobre acondicionadores de aire de frecuencia variable comenzó a principios de los años 1990. En 1996, se introdujo una línea de producción para producir acondicionadores de aire inverter, que gradualmente se convirtió en un punto caliente para la investigación y el desarrollo y la producción de acondicionadores de aire inverter. Se espera que alcance su clímax alrededor del año 2000. Además del suministro de energía de frecuencia variable, los acondicionadores de aire de frecuencia variable también requieren un motor de compresor adecuado para la regulación de velocidad de frecuencia variable. La optimización de las estrategias de control y la selección de componentes funcionales son las direcciones de desarrollo futuro de las fuentes de alimentación de frecuencia variable para aire acondicionado.
Fuente de alimentación para máquina de soldadura con rectificador inversor de alta frecuencia
La fuente de alimentación para máquina de soldadura con rectificador inversor de alta frecuencia es un nuevo tipo de fuente de alimentación para máquina de soldadura con alto rendimiento, alta eficiencia y material. ahorro, que representa la dirección de desarrollo actual de la fuente de alimentación de la máquina de soldadura. Debido a la comercialización de módulos IGBT de alta capacidad, esta fuente de alimentación tiene perspectivas de aplicación más amplias.
Componentes electrónicos
El método de conversión AC-DC-AC-DC (AC-DC-AC-DC) se utiliza principalmente en fuentes de alimentación de máquinas de soldar con inversor. La corriente alterna de 50 Hz se convierte en CC mediante rectificación de puente completo. La parte de conversión de alta frecuencia PWM compuesta por IGBT convierte la CC en una onda rectangular de alta frecuencia de 20 kHz. Después del acoplamiento, la rectificación y el filtrado mediante el transformador de alta frecuencia, se convierte. una CC estable para el arco eléctrico.
Debido a las duras condiciones de trabajo de la fuente de alimentación de la máquina de soldar y a los frecuentes cortocircuitos, arcos y circuitos abiertos, la confiabilidad del funcionamiento de la fuente de alimentación de la máquina de soldar con rectificador inversor de alta frecuencia se ha convertido en el problema más crítico y el tema que más preocupa a los usuarios. Se utiliza un microprocesador como controlador relevante de la modulación de ancho de pulso (PWM). Mediante la extracción y el análisis de diversos parámetros e información, se logra el propósito de predecir varios estados de funcionamiento del sistema, y el sistema se ajusta y procesa con anticipación para resolver el problema de confiabilidad de la fuente de alimentación actual del inversor IGBT de alta potencia.
Las máquinas de soldadura con inversor extranjeras han logrado una corriente de soldadura nominal de 300 A, una duración de carga de 60, un voltaje de carga completa de 60 ~ 75 V, un rango de ajuste de corriente de 5 ~ 300 A y un peso de 29 kg.
Fuente de alimentación CC de alto voltaje y conmutación de alta potencia
La fuente de alimentación CC de alto voltaje y conmutación de alta potencia se utiliza ampliamente en equipos grandes, como la eliminación de polvo electrostático, la mejora de la calidad del agua, Máquinas de rayos X médicas y máquinas de tomografía computarizada. El voltaje es tan alto como 50 ~ 159 kV, la corriente es superior a 0,5 A y la potencia puede alcanzar los 100 kW.
Desde la década de 1970, algunas empresas japonesas han comenzado a utilizar tecnología de inversor para rectificar la alimentación de la red e invertirla a una frecuencia intermedia de aproximadamente 3 kHz y luego aumentar el voltaje. En la década de 1980, la tecnología de suministro de energía conmutada de alta frecuencia se desarrolló rápidamente. Siemens de Alemania utiliza transistores de potencia como principales elementos de conmutación para aumentar la frecuencia de conmutación de la fuente de alimentación a más de 20 kHz.
La tecnología de transformadores de tipo seco se ha aplicado con éxito a fuentes de alimentación de alta frecuencia y alto voltaje, eliminando el tanque de combustible del transformador de alto voltaje y reduciendo aún más el tamaño del sistema del transformador.
Mi país ha desarrollado una fuente de alimentación CC de alto voltaje para precipitadores electrostáticos. La alimentación de red se rectifica y se convierte en CC. El voltaje de CC se convierte en voltaje de alta frecuencia mediante el circuito inversor resonante de la serie de interruptores de corriente cero de puente completo, luego lo impulsa el transformador de alta frecuencia y finalmente se rectifica en CC de alto voltaje. En condiciones de carga resistiva, el voltaje CC de salida alcanza los 55 kV, la corriente alcanza los 15 mA y la frecuencia de funcionamiento es 25,6 kHz.
Filtro de potencia activo
Se pone en funcionamiento el convertidor CA CC tradicional. En este momento, se inyectará una gran cantidad de corriente armónica en la red eléctrica, provocando pérdidas armónicas e interferencias. Al mismo tiempo, el factor de potencia en el lado de la red del equipo también se deteriorará, lo que se denomina ". contaminación eléctrica". Por ejemplo, con la adición de rectificación incontrolable y filtrado capacitivo, el contenido del tercer armónico en el lado de la red puede alcanzar (70-80), y el factor de potencia en el lado de la red es solo de 0,5-0,6.
El filtro de potencia activo es un nuevo tipo de dispositivo electrónico de potencia que puede suprimir dinámicamente los armónicos. Puede superar las deficiencias de los filtros LC tradicionales y es un método de supresión de armónicos prometedor. El filtro consta de un convertidor de potencia de conmutación en puente y un circuito de control específico. La diferencia con las fuentes de alimentación conmutadas tradicionales es: (1) no solo se retroalimenta el voltaje de salida, sino que también se retroalimenta la corriente de entrada promedio (2) la señal de referencia del bucle de corriente es el producto de la señal de error del bucle de voltaje y la señal de error del bucle de voltaje; Señal de muestreo de voltaje rectificado de onda completa.
Sistema de suministro de energía conmutado distribuido
El sistema de suministro de energía distribuido utiliza pequeños módulos de potencia y circuitos integrados de control a gran escala como componentes básicos, utilizando los últimos logros teóricos y tecnológicos para formar un sistema modular. , inteligente La fuente de alimentación de alta potencia estandarizada combina estrechamente corriente fuerte y corriente débil, reduce la presión de desarrollo de componentes de alta potencia y dispositivos de alta potencia (centralizados) y mejora la eficiencia de la producción.
A principios de los años 80, la investigación sobre sistemas distribuidos de alimentación conmutada de alta frecuencia se centraba básicamente en la tecnología de conexión en paralelo de convertidores. A mediados y finales de la década de 1980, con el rápido desarrollo de la tecnología de conversión de energía de alta frecuencia, aparecieron una tras otra varias topologías de convertidores. La combinación de circuitos integrados a gran escala y tecnología de dispositivos de potencia hace posible la integración de dispositivos de potencia pequeños y medianos, promoviendo así rápidamente el desarrollo de sistemas distribuidos de suministro de energía conmutados de alta frecuencia. Desde finales de los años 1980, esta dirección se ha convertido en un punto de investigación en el campo internacional de la electrónica de potencia. El número de artículos aumenta año tras año y los campos de aplicación continúan ampliándose.
Circuito del sistema de energía distribuida
El suministro de energía distribuida tiene las ventajas de ahorro de energía, confiabilidad, eficiencia, economía y fácil mantenimiento. Ha sido adoptado gradualmente por computadoras a gran escala, equipos de comunicación, sistemas aeroespaciales, de control industrial y otros sistemas. También es el método de suministro de energía más ideal para el suministro de energía de bajo voltaje de circuito integrado de velocidad ultraalta (3,3 V). También tiene amplias perspectivas de aplicación en aplicaciones de alta potencia, como galvanoplastia, suministro de energía por electrólisis, suministro de energía para tracción de locomotoras eléctricas, suministro de energía para calentamiento por inducción de frecuencia media, suministro de energía para accionamiento de motores, etc.
2. Aplicación en campos industriales
En los campos industriales tradicionales, los motores de CA y los motores de CC se utilizan ampliamente. Los motores de CC tienen fuertes funciones de regulación de velocidad y la mayoría de sus fuentes de alimentación rectificadoras controlables o fuentes de alimentación de CC utilizan dispositivos electrónicos de potencia. Con el avance continuo de la ciencia y la tecnología, la tecnología de conversión de frecuencia electrónica de potencia se ha desarrollado rápidamente y se ha vuelto cada vez más madura, lo que ha mejorado en gran medida el rendimiento de regulación de velocidad de los motores de CA y ha reemplazado gradualmente a los motores de CC para ocupar la posición dominante en el mercado.
En la producción industrial, los motores de CA se utilizan ampliamente en laminadores y máquinas herramienta CNC con diferentes cargas, desempeñando un papel importante y teniendo un buen rendimiento. Para evitar el impacto actual que provoca el arranque de los equipos, algunos equipos que no requieren el uso de dispositivos electrónicos de potencia han comenzado a utilizar ampliamente este dispositivo. Al mismo tiempo, las fuentes de alimentación rectificadas también se instalan y utilizan en equipos de galvanoplastia, y la tecnología de electrónica de potencia también se utiliza ampliamente en fuentes de alimentación de calentamiento por inducción de alta y media frecuencia en la industria metalúrgica. El alcance de la aplicación y la escala de la tecnología de la electrónica de potencia se expanden día a día.
3. Aplicación en el campo del transporte
La aplicación de la tecnología electrónica en el campo del transporte es principalmente la aplicación de sistemas de transporte. En la actualidad, las locomotoras eléctricas están cambiando del tradicional motor de CC al tradicional motor de CA. Los dispositivos de control GTO se utilizan principalmente. El rectificador y el inversor están controlados por PWM, por lo que la corriente de entrada puede ser una onda sinusoidal. Actualmente, muchos países están desarrollando trenes maglev impulsados por motores síncronos lineales.
Una vez que esta tecnología madure y se aplique con éxito, traerá una revolución al transporte, no sólo ayudando a acortar el tiempo, sino también haciendo una importante contribución a la conservación de energía y la reducción de emisiones.
La tecnología del motor también se puede utilizar en los motores de los automóviles. En los automóviles modernos, los sistemas de inyección de combustible mecánicos o electromecánicos tienden a eliminarse, y los dispositivos de inyección de combustible controlados electrónicamente se utilizan ampliamente debido a su excelente rendimiento. El dispositivo electrónico de inyección de combustible puede garantizar automáticamente que el motor esté siempre en las mejores condiciones de funcionamiento, de modo que su potencia de salida pueda ahorrar combustible y purificar el aire al máximo bajo ciertas condiciones. Al mismo tiempo, las condiciones de trabajo óptimas se obtienen mediante experimentos e introduciéndolas en la memoria. Cuando el motor comienza a funcionar, funciona de acuerdo con el programa operativo preprogramado basado en el flujo de aire medido por el sensor y el contenido de oxígeno en el tubo de escape, y luego controla que el motor esté en condiciones óptimas de funcionamiento.
Actualmente, la tecnología electrónica automotriz se ha desarrollado hasta la cuarta generación, que incluye tecnologías integrales como tecnología electrónica (incluida la tecnología de microcomputadoras), tecnología de control óptimo, tecnología de sensores, tecnología de redes y tecnología cruzada de acoplamiento mecatrónico. Los sistemas pequeños han pasado de la etapa de investigación científica a la etapa madura de producción comercial (como el control centralizado de frenos, dirección y suspensión, y el control centralizado de motores y transmisiones). Al mismo tiempo, se pondrán en práctica sensores integrados inteligentes y actuadores inteligentes, y se aplicarán métodos de procesamiento de señales digitales al reconocimiento de voz, colisiones seguras, diagnóstico oportuno y sistemas de navegación.
4. Aplicación en medicina
La aplicación de la tecnología electrónica en medicina incluye principalmente registros médicos electrónicos, biochips, detectores electrónicos médicos portátiles y sistemas de diagnóstico y tratamiento remotos. Los registros médicos electrónicos son una combinación de tecnología electrónica y tecnología de redes. Pueden proporcionar a las instituciones médicas información médica oportuna. Son registros médicos sistemáticos de los residentes y también pueden proporcionar evidencia de responsabilidad médica. Los biochips que utilizan sensores pueden detectar el ADN humano y procesarlo rápidamente. Información relacionada, prueba de paternidad, etc. La tecnología electrónica se aplica a detectores electrónicos médicos portátiles, que se pueden conectar a la red de instituciones médicas a través de microcontroladores, lo que permite a los médicos realizar diagnósticos y observaciones de tratamiento posteriores de los pacientes, lo que favorece la visualización de efectos médicos; Se utilizan tecnología médica y de redes, tecnología microelectrónica, etc. , puede realizar diagnósticos y tratamientos médicos remotos, lograr el disfrute de los recursos médicos y favorecer el diagnóstico y tratamiento médicos en áreas remotas.
5. Campo de la radio y la televisión
La industria de la radio y la televisión es una industria intensiva en tecnología que surgió con el surgimiento de la tecnología electrónica moderna y se desarrolló con el desarrollo de la tecnología electrónica moderna. . En los últimos 10 años, nuevas tecnologías como la tecnología digital, la tecnología satelital, la tecnología de transmisión óptica y la tecnología de redes están trayendo cambios revolucionarios al desarrollo de la radio y la televisión. El desarrollo de la tecnología determina la calidad de la producción, la calidad de la transmisión y la cobertura de los programas de radio y televisión. Estos factores son los medios para el desarrollo competitivo de la industria de la radio y la televisión. Por lo tanto, los grupos de radio y televisión extranjeros han adoptado o planean aplicar nuevas tecnologías a gran escala. Si la industria de radio y televisión de China quiere participar en la competencia, también debe seguir el camino del desarrollo industrial e implementar una transformación tecnológica a gran escala en pleno cumplimiento de las operaciones industriales.
6. Campo de la defensa nacional
El desarrollo de la defensa nacional depende en gran medida del desarrollo de las empresas de electrónica de defensa, y el desarrollo de las empresas de electrónica de defensa nacional depende del progreso de tecnología electrónica. La ola de fusiones y reorganizaciones en la industria militar global ha creado una serie de empresas de electrónica de defensa a muy gran escala. Estas empresas han atendido las necesidades de la nueva revolución militar con sus ventajas en electrónica y tecnología de la información, y también han cambiado el diseño de toda la industria electrónica de defensa. En la actualidad, los sensores aéreos, satelitales, navales y terrestres (incluidos los sensores electroópticos y de radiofrecuencia) son los principales medios para que muchos países obtengan ventajas de inteligencia. La tecnología de redes de comunicación y la tecnología de integración de sistemas de armas son la base. y condiciones necesarias para las operaciones conjuntas y la transformación militar. Las redes de información conectarán y respaldarán varias plataformas de armas y son la base y el núcleo de la "guerra centrada en redes". La penetración de los equipos de información electrónica en diversos tipos de armas y equipos básicamente ha logrado la informatización de las armas y equipos, haciendo que la guerra se convierta en una competencia entre sistemas y una confrontación entre sistemas. Las empresas de electrónica de defensa deben hacer ajustes de acuerdo con este entorno militar cambiante y la demanda del mercado. Las redes y la informatización también serán tecnologías clave para los equipos militares del futuro.
7. Periódicos y publicaciones periódicas
Con el desarrollo de la tecnología electrónica, los periódicos han adquirido una nueva forma: han surgido los periódicos electrónicos.
Los periódicos son una de las principales fuentes de información en la sociedad humana actual. Leer periódicos se ha convertido en un hábito que muchas personas nunca cambiarán. La aparición de los periódicos en línea cambiará este hábito de lectura de periódicos. Los periódicos y revistas electrónicos son producto del desarrollo de la tecnología informática. No sólo muestran diseños de periódicos y revistas en la pantalla del ordenador, sino que también complementan los periódicos y revistas existentes. Los lectores pueden consultar información general relevante y artículos publicados anteriormente en periódicos electrónicos; además, también pueden utilizar computadoras para ponerse en contacto con autores, editores e incluso personas involucradas en los artículos; Los periódicos y publicaciones periódicas electrónicos pueden proporcionar a los lectores una gran cantidad de información, pero el diseño de los periódicos y publicaciones periódicas comunes tiene grandes limitaciones, lo que hace imposible lograr este objetivo. Los periódicos electrónicos pueden proporcionar todo el contenido de los periódicos del día, así como juegos de computadora, artículos publicados en diarios y publicaciones periódicas anteriores, diversos anuncios y conversaciones entre lectores y creadores de noticias. Las perspectivas de desarrollo de los periódicos y revistas electrónicos emergentes son muy atractivas.