Москва: Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном
транспорте, 2015. — 480 с. — ISBN 978-5-89035-796-0 (Т.1)
Москва: Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2015. — 307 с. — ISBN 978-5-89035-797-7 (Т.2) Том 1:
Изложены физические основы информационной и силовой электроники. Рассмотрены положения квантовой механики применительно к кристаллическим полупроводникам, изложены теория электронно-дырочного перехода и основы применения многослойных полупроводниковых структур. Приведены конструкции и характеристики диодов, тиристоров, транзисторов, интегральных микросхем и других приборов электроники, показаны принципы их применения в устройствах электроснабжения электроподвижного состава железнодорожного транспорта.
Учебник состоит из двух томов, изданных отдельными книгами.
Предназначен для студентов вузов железнодорожного транспорта, обучающихся по специальности «Системы обеспечения движения поездов» специализации «Электроснабжение железных дорог», и может быть полезен широкому кругу специалистов, связанных с разработкой и эксплуатацией устройств электроснабжения на электроподвижном составе. Том 2:
Изложены основы теории преобразования электрической энергии современными средствами силовой электроники, рассмотрены преобразователи, используемые в устройствах электроснабжения и электроподвижного состава железнодорожного, городского электрического транспорта и метрополитена. Приведены принципы построения и схемотехнической реализации выпрямителей, инверторов, преобразователей частоты, импульсных преобразователей и других видов силовой электроники. Даны основы проектирования, рассмотрены причины и последствия аварийных режимов при эксплуатации тяговых полупроводниковых преобразователей.
Предназначен для студентов вузов железнодорожного транспорта, обучающихся по специальности «Системы обеспечения движения поездов» (специализация «Электроснабжение железных дорог»), и может быть полезен широкому кругу специалистов, связанных с разработкой и эксплуатацией устройств электроснабжения и на электроподвижном составе. Введение. Теоретические основы электроники.
Физические основы электроники.
Введение в электронику.
Движение заряженных частиц в классическом и квантомеханическом представлении.
Основное уравнение квантовой механики.
Движение микрочастицы в зоне потенциального барьера.
Связанное состояние микрочастицы в потенциальной яме.
Понятие теории излучения.
Принцип запрета Паули и уровень Ферми.
Квазинепрерывные энергетические зоны в атомах.
Кристаллические и аморфные полупроводники.
Структура кристаллов.
Типы связей в кристаллах.
Дефекты кристаллической структуры.
Колебания кристаллической решетки.
Тепловые свойства кристаллов.
Диэлектрические свойства кристаллов.
Энергетические зоны в кристалле.
Движение электронов в кристалле.
Электропроводность полупроводников.
Собственные и примесные полупроводники.
Концентрация носителей заряда в полупроводниках.
Удельная электропроводность собственных и примесных полупроводников.
Полупроводники в сильном электрическом поле.
Эффект Ганна.
Современные и перспективные полупроводниковые материалы электроники.
Электронно-дырочный переход (p-n-переход).
Образование электронно-дырочного перехода.
Гетеропереходы и другие полупроводниковые контакты.
Явления на поверхности полупроводников.
Электрическое смещение p-n-перехода.
Вольт-амперная характеристика p-n-перехода.
Пробои p-n-перехода.
Собственная емкость p-n-перехода.
Оптические и фотоэлектрические процессы в полупроводниках.
Технологические процессы формирования p-n-переходов. Полупроводниковые приборы, транзисторные и оптоэлектронные устройства.
Полупроводниковые диоды.
Принцип действия и классификация.
Конструкция выпрямительных элементов.
Конструкция силовых диодов.
Параметры и обозначение силовых диодов.
Взаимосвязь основных параметров силовых диодов.
Специальные виды диодов.
Транзисторы.
Назначение и классификация транзисторов.
Физические процессы в биполярных транзисторах и схемы их включения.
Характеристики биполярных транзисторов и режимы их работы.
Параметры биполярных транзисторов.
Физические процессы и схемы включения униполярных транзисторов.
Характеристики униполярных транзисторов и режимы их работы.
Физические процессы в биполярных транзисторах с изолированным затвором, их характеристики и применение.
Конструкции и буквенно-цифровое обозначение транзисторов.
Тиристоры.
Назначение и классификация тиристоров.
Физические процессы в p-n-p-n-структуре тиристора.
Характеристики и параметры однооперационных (незапираемых) тиристоров.
Тиристорная полупроводниковая структура с зашунтированным эмиттерным переходом.
Тиристорная p-n-p-n-структура с усилительным управляющим электродом.
Запираемые тиристоры.
Новые принципы коммутации больших мощностей полупроводниковыми приборами в микро- и наносекундном диапазонах.
Высоковольтный интегральный тиристор с изолированным затвором.
Конструкции тиристоров. Новый подход к сверхмощной электронике — транзисторные и тиристорные ключи и модули
для преобразователей электроэнергии.
Оптоволоконные приборы и устройства.
Назначение оптоэлектронных приборов и их классификация
Излучатели.
Приемники оптического излучения (фотоприемники).
Индикаторы.
Оптроны.
Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС).
Светодиодная техника.
Транзисторные устройства и микросхемы.
Назначение и классификация аналоговых, импульсных и цифровых устройств.
Транзисторные усилители.
Транзисторные ключи.
Логические элементы и логические схемы на транзисторах.
Триггеры.
Генераторы импульсов.
Функциональные импульсные и цифровые устройства.
Интегральные микросхемы (ИМС).
Операционные усилители.
Микропроцессоры.
Режимы работы и схемы включения силовых полупроводниковых приборов.
Потери энергии в полупроводниковых приборах.
Тепловые процессы и тепловые параметры силовых полупроводниковых приборов.
Охлаждение силовых полупроводниковых приборов.
Методика расчета допустимого тока нагрузки.
Методика расчета допустимых перегрузок по току полупроводниковых приборов.
Групповое соединение полупроводниковых приборов. Расчет количества параллельных и последовательных приборов в одной группе.
Формирование траектории рабочей точки при включении и выключении силовых полупроводниковых приборов.
Системы защиты полупроводниковых приборов от токов коротких замыканий и перенапряжений.
Приложения.
Рекомендуемая литература.
Предисловие.
Электронная и преобразовательная техника на железнодорожном транспорте.
Преобразование энергии в устройствах электрической тяги.
Назначение и классификация преобразователей электрической энергии и электронных аппаратов.
Принципы конструирования электронных преобразователей.
Методы расчета и моделирование электромагнитных процессов в силовых цепях преобразователей.
Выпрямители.
Назначение и классификация выпрямителей.
Схемы выпрямителей однофазного тока.
Схемы выпрямителей трехфазного тока.
Коммутация в выпрямителях.
Управляемые выпрямители трехфазного тока.
Внешние характеристики и энергетические показатели выпрямителей.
Аварийные режимы выпрямителей.
Импульсные выпрямители.
Применение выпрямителей в устройствах электроснабжения тяги и на электроподвижном составе.
Сглаживающие фильтры тяговых подстанций с выпрямителями.
Инверторы в выпрямительно-инверторных преобразователях.
Назначение инверторов.
Однофазные и трехфазные инверторы.
Коммутация токов в схемах инверторов.
Характеристики и энергетические показатели инверторов.
Аварийные режимы в инверторах.
Применение инверторов на тяговых подстанциях и на электроподвижном составе при рекуперативном торможении.
Схема управления выпрямительно-инверторным преобразователем.
Импульсные преобразователи постоянного тока.
Назначение и принцип действия.
Применение тиристорных ключей в схемах импульсных преобразователей постоянного тока.
Расчет параметров коммутирующего контура в схеме тиристорного ключа.
Схемы импульсных преобразователей.
Электромагнитные процессы при импульсном регулировании в электротяговых сетях.
Применение импульсных преобразователей на электроподвижном составе.
Автономные инверторы.
Назначение и виды автономных инверторов.
Автономные инверторы напряжения.
Автономные инверторы тока.
Применение автономных инверторов в тяговом электроприводе с асинхронными и синхронными двигателями трехфазного тока.
Перспективные системы электрической тяги с использованием технологий тиристорных и транзисторных преобразователей с автономными инверторами.
Преобразователи переменно-переменного тока.
Назначение и классификация преобразователей переменного тока в переменный ток.
Регуляторы напряжения и коммутаторы.
Непосредственные преобразователи частоты с естественной коммутацией.
Особенности эксплуатации силовых электронных преобразователей на электрифицированном транспорте.
Проблема электромагнитной совместимости силовых преобразователей электротяговой сети со смежными устройствами.
Неканонические гармонические составляющие тока электротяговой сети при работе силовых преобразователей в устройствах электроснабжения и на электроподвижном составе.
Метод определения гармонического состава тока электротяговой сети с использованием математического моделирования.
Анализ спектрального состава тока электротяговой сети при отключении от нормального режима работы выпрямителя тяговой подстанции.
Защита электротяговой сети от опасного влияния силовых преобразователей.
Рекомендуемая литература.
Москва: Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2015. — 307 с. — ISBN 978-5-89035-797-7 (Т.2) Том 1:
Изложены физические основы информационной и силовой электроники. Рассмотрены положения квантовой механики применительно к кристаллическим полупроводникам, изложены теория электронно-дырочного перехода и основы применения многослойных полупроводниковых структур. Приведены конструкции и характеристики диодов, тиристоров, транзисторов, интегральных микросхем и других приборов электроники, показаны принципы их применения в устройствах электроснабжения электроподвижного состава железнодорожного транспорта.
Учебник состоит из двух томов, изданных отдельными книгами.
Предназначен для студентов вузов железнодорожного транспорта, обучающихся по специальности «Системы обеспечения движения поездов» специализации «Электроснабжение железных дорог», и может быть полезен широкому кругу специалистов, связанных с разработкой и эксплуатацией устройств электроснабжения на электроподвижном составе. Том 2:
Изложены основы теории преобразования электрической энергии современными средствами силовой электроники, рассмотрены преобразователи, используемые в устройствах электроснабжения и электроподвижного состава железнодорожного, городского электрического транспорта и метрополитена. Приведены принципы построения и схемотехнической реализации выпрямителей, инверторов, преобразователей частоты, импульсных преобразователей и других видов силовой электроники. Даны основы проектирования, рассмотрены причины и последствия аварийных режимов при эксплуатации тяговых полупроводниковых преобразователей.
Предназначен для студентов вузов железнодорожного транспорта, обучающихся по специальности «Системы обеспечения движения поездов» (специализация «Электроснабжение железных дорог»), и может быть полезен широкому кругу специалистов, связанных с разработкой и эксплуатацией устройств электроснабжения и на электроподвижном составе. Введение. Теоретические основы электроники.
Физические основы электроники.
Введение в электронику.
Движение заряженных частиц в классическом и квантомеханическом представлении.
Основное уравнение квантовой механики.
Движение микрочастицы в зоне потенциального барьера.
Связанное состояние микрочастицы в потенциальной яме.
Понятие теории излучения.
Принцип запрета Паули и уровень Ферми.
Квазинепрерывные энергетические зоны в атомах.
Кристаллические и аморфные полупроводники.
Структура кристаллов.
Типы связей в кристаллах.
Дефекты кристаллической структуры.
Колебания кристаллической решетки.
Тепловые свойства кристаллов.
Диэлектрические свойства кристаллов.
Энергетические зоны в кристалле.
Движение электронов в кристалле.
Электропроводность полупроводников.
Собственные и примесные полупроводники.
Концентрация носителей заряда в полупроводниках.
Удельная электропроводность собственных и примесных полупроводников.
Полупроводники в сильном электрическом поле.
Эффект Ганна.
Современные и перспективные полупроводниковые материалы электроники.
Электронно-дырочный переход (p-n-переход).
Образование электронно-дырочного перехода.
Гетеропереходы и другие полупроводниковые контакты.
Явления на поверхности полупроводников.
Электрическое смещение p-n-перехода.
Вольт-амперная характеристика p-n-перехода.
Пробои p-n-перехода.
Собственная емкость p-n-перехода.
Оптические и фотоэлектрические процессы в полупроводниках.
Технологические процессы формирования p-n-переходов. Полупроводниковые приборы, транзисторные и оптоэлектронные устройства.
Полупроводниковые диоды.
Принцип действия и классификация.
Конструкция выпрямительных элементов.
Конструкция силовых диодов.
Параметры и обозначение силовых диодов.
Взаимосвязь основных параметров силовых диодов.
Специальные виды диодов.
Транзисторы.
Назначение и классификация транзисторов.
Физические процессы в биполярных транзисторах и схемы их включения.
Характеристики биполярных транзисторов и режимы их работы.
Параметры биполярных транзисторов.
Физические процессы и схемы включения униполярных транзисторов.
Характеристики униполярных транзисторов и режимы их работы.
Физические процессы в биполярных транзисторах с изолированным затвором, их характеристики и применение.
Конструкции и буквенно-цифровое обозначение транзисторов.
Тиристоры.
Назначение и классификация тиристоров.
Физические процессы в p-n-p-n-структуре тиристора.
Характеристики и параметры однооперационных (незапираемых) тиристоров.
Тиристорная полупроводниковая структура с зашунтированным эмиттерным переходом.
Тиристорная p-n-p-n-структура с усилительным управляющим электродом.
Запираемые тиристоры.
Новые принципы коммутации больших мощностей полупроводниковыми приборами в микро- и наносекундном диапазонах.
Высоковольтный интегральный тиристор с изолированным затвором.
Конструкции тиристоров. Новый подход к сверхмощной электронике — транзисторные и тиристорные ключи и модули
для преобразователей электроэнергии.
Оптоволоконные приборы и устройства.
Назначение оптоэлектронных приборов и их классификация
Излучатели.
Приемники оптического излучения (фотоприемники).
Индикаторы.
Оптроны.
Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС).
Светодиодная техника.
Транзисторные устройства и микросхемы.
Назначение и классификация аналоговых, импульсных и цифровых устройств.
Транзисторные усилители.
Транзисторные ключи.
Логические элементы и логические схемы на транзисторах.
Триггеры.
Генераторы импульсов.
Функциональные импульсные и цифровые устройства.
Интегральные микросхемы (ИМС).
Операционные усилители.
Микропроцессоры.
Режимы работы и схемы включения силовых полупроводниковых приборов.
Потери энергии в полупроводниковых приборах.
Тепловые процессы и тепловые параметры силовых полупроводниковых приборов.
Охлаждение силовых полупроводниковых приборов.
Методика расчета допустимого тока нагрузки.
Методика расчета допустимых перегрузок по току полупроводниковых приборов.
Групповое соединение полупроводниковых приборов. Расчет количества параллельных и последовательных приборов в одной группе.
Формирование траектории рабочей точки при включении и выключении силовых полупроводниковых приборов.
Системы защиты полупроводниковых приборов от токов коротких замыканий и перенапряжений.
Приложения.
Рекомендуемая литература.
Предисловие.
Электронная и преобразовательная техника на железнодорожном транспорте.
Преобразование энергии в устройствах электрической тяги.
Назначение и классификация преобразователей электрической энергии и электронных аппаратов.
Принципы конструирования электронных преобразователей.
Методы расчета и моделирование электромагнитных процессов в силовых цепях преобразователей.
Выпрямители.
Назначение и классификация выпрямителей.
Схемы выпрямителей однофазного тока.
Схемы выпрямителей трехфазного тока.
Коммутация в выпрямителях.
Управляемые выпрямители трехфазного тока.
Внешние характеристики и энергетические показатели выпрямителей.
Аварийные режимы выпрямителей.
Импульсные выпрямители.
Применение выпрямителей в устройствах электроснабжения тяги и на электроподвижном составе.
Сглаживающие фильтры тяговых подстанций с выпрямителями.
Инверторы в выпрямительно-инверторных преобразователях.
Назначение инверторов.
Однофазные и трехфазные инверторы.
Коммутация токов в схемах инверторов.
Характеристики и энергетические показатели инверторов.
Аварийные режимы в инверторах.
Применение инверторов на тяговых подстанциях и на электроподвижном составе при рекуперативном торможении.
Схема управления выпрямительно-инверторным преобразователем.
Импульсные преобразователи постоянного тока.
Назначение и принцип действия.
Применение тиристорных ключей в схемах импульсных преобразователей постоянного тока.
Расчет параметров коммутирующего контура в схеме тиристорного ключа.
Схемы импульсных преобразователей.
Электромагнитные процессы при импульсном регулировании в электротяговых сетях.
Применение импульсных преобразователей на электроподвижном составе.
Автономные инверторы.
Назначение и виды автономных инверторов.
Автономные инверторы напряжения.
Автономные инверторы тока.
Применение автономных инверторов в тяговом электроприводе с асинхронными и синхронными двигателями трехфазного тока.
Перспективные системы электрической тяги с использованием технологий тиристорных и транзисторных преобразователей с автономными инверторами.
Преобразователи переменно-переменного тока.
Назначение и классификация преобразователей переменного тока в переменный ток.
Регуляторы напряжения и коммутаторы.
Непосредственные преобразователи частоты с естественной коммутацией.
Особенности эксплуатации силовых электронных преобразователей на электрифицированном транспорте.
Проблема электромагнитной совместимости силовых преобразователей электротяговой сети со смежными устройствами.
Неканонические гармонические составляющие тока электротяговой сети при работе силовых преобразователей в устройствах электроснабжения и на электроподвижном составе.
Метод определения гармонического состава тока электротяговой сети с использованием математического моделирования.
Анализ спектрального состава тока электротяговой сети при отключении от нормального режима работы выпрямителя тяговой подстанции.
Защита электротяговой сети от опасного влияния силовых преобразователей.
Рекомендуемая литература.