Калькулятор силовой электроники
Выпрямители, инверторы (ШИМ), DC‑DC преобразователи (Buck/Boost), тепловой расчёт, EMI‑фильтры, потери в MOSFET/IGBT/SiC/GaN.
Силовая электроника: основы преобразования энергии
Силовая электроника — это область техники, изучающая преобразование электрической энергии из одной формы в другую (AC→DC, DC→AC, DC→DC, AC→AC) с помощью полупроводниковых ключей. В отличие от линейных стабилизаторов, импульсные преобразователи работают в ключевом режиме, обеспечивая КПД 90–99% и компактные размеры.
Основные элементы силовых преобразователей: силовые ключи (MOSFET, IGBT, тиристоры), диоды (кремниевые, Шоттки, SiC), индуктивные элементы (дроссели, трансформаторы), конденсаторы (электролитические, керамические, плёночные) и системы управления (ШИМ-контроллеры, DSP, FPGA). Для расчёта базовых электрических цепей используйте калькулятор электроники и калькулятор RLC-цепей. Современные тренды — переход на широкозонные полупроводники SiC и GaN, повышение частоты коммутации и плотности мощности.
Типы преобразователей
Выпрямители (AC→DC) преобразуют переменное напряжение в постоянное. Однофазный мост (Гретца) — стандарт для однофазных сетей 220 В. Трёхфазный мост (Ларионова) — для промышленных сетей 380 В. Управляемые тиристорные выпрямители позволяют регулировать выходное напряжение.
Инверторы (DC→AC) формируют переменное напряжение из постоянного с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции). Применяются в солнечных электростанциях, ИБП, частотных приводах. DC-DC преобразователи — Buck (понижающий), Boost (повышающий), Buck-Boost (инвертирующий), а также изолированные топологии (Flyback, Forward, LLC, DAB).
⚡Силовые ключи
MOSFET, IGBT, SiC, GaN: выбор элементной базы определяет КПД, частоту и габариты преобразователя.
🔌DC-DC топологии
Buck, Boost, Buck-Boost: неизолированные топологии для эффективного преобразования напряжения.
🌡️Тепловой расчёт
Цепочка тепловых сопротивлений: кристалл → корпус → радиатор → воздух.
6 модулей калькулятора силовой электроники
Комплексный набор инструментов для расчёта и проектирования силовых преобразователей: от выпрямителей до анализа потерь
Выпрямитель
Однофазные и трёхфазные схемы: мостовая (Гретца), Ларионова. Выходное напряжение, пульсации, ёмкость фильтра, PIV диодов.
Инвертор
DC-AC преобразование: ШИМ (SPWM), индекс модуляции, THD, ёмкость DC шины, мёртвое время, КПД.
DC-DC преобразователь
Buck, Boost, Buck-Boost: коэфф. заполнения, расчёт дросселя и конденсатора, пульсации, режим CCM/DCM.
Тепловой расчёт
Температура кристалла, корпуса, радиатора. Тепловое сопротивление, площадь радиатора, запас по Tj, вентиляция.
EMI фильтр
LC-фильтр: резонансная частота, затухание на частоте коммутации, добротность, рекомендации по компонентам.
Потери мощности
Потери проводимости и коммутации MOSFET/IGBT/SiC/GaN, потери на диодах, затвор, суммарный КПД системы.
Технологии силовой электроники
Силовые полупроводники
- • Si MOSFET — до 600 В, fsw до 500 кГц
- • IGBT — 600–6500 В, до 20 кГц
- • SiC MOSFET — до 3300 В, до 200 кГц
- • GaN HEMT — до 650 В, до 10 МГц
- • Тиристор — до 12 кВ, НЧ применения
Топологии
- • Buck/Boost — неизолированные DC-DC
- • Flyback — изолированный, до 100 Вт
- • LLC — резонансный, высокий КПД
- • DAB — двухактивный мост, двунаправленный
- • NPC/T-type — многоуровневые инверторы
Применения
- • ЧРП — частотные приводы
- • ИБП — бесперебойное питание
- • EV — зарядки электромобилей
- • PV — солнечные инверторы
- • HVDC — передача постоянным током
Силовая электроника в России
Производители и разработчики
- • Протон-Электротекс — силовые тиристоры, диоды, IGBT-модули
- • Микрон / Ангстрем — силовые микросхемы, MOSFET
- • НИИЭТ — SiC-диоды и транзисторы
- • Электровыпрямитель (Саранск) — силовые диоды и тиристоры
- • НПП Пульсар — СВЧ и силовые GaN-приборы
Импортозамещение и перспективы
- • IGBT-модули — программа локализации 1200-3300 В
- • SiC подложки — развитие производства 4/6″
- • ЧРП — российские частотные приводы до 1 МВт
- • Зарядки EV — отечественные станции 150 кВт+
- • ГОСТ IEC 62477 — стандарт на силовые преобразователи
Как использовать калькулятор силовой электроники
Выберите модуль расчёта
Калькулятор содержит 6 модулей: выпрямитель (AC-DC), инвертор (DC-AC), DC-DC преобразователь (Buck/Boost/Buck-Boost), тепловой расчёт (радиатор), EMI-фильтр (LC), потери мощности (MOSFET/IGBT). Переключайтесь между вкладками.
Введите параметры
Для выпрямителя: тип схемы, напряжение, ток, ёмкость. Для инвертора: Vdc, мощность, частота ШИМ. Для DC-DC: топология, Vin/Vout, ток. Для теплового: мощность, Rth, Tambient. Для фильтра: L, C, fsw. Для потерь: тип ключа, V, I, fsw, tr/tf.
Анализируйте результаты
Результаты вычисляются мгновенно. Выпрямитель: Vdc, пульсации, Cmin. Инвертор: Vout, THD, потери. DC-DC: duty cycle, L, C, режим CCM/DCM. Тепловой: Tj, запас, площадь радиатора. Фильтр: fres, затухание в дБ. Потери: проводимость + коммутация, КПД.
Оптимизируйте проект
Используйте справочные блоки под каждым модулем для понимания компромиссов: частота vs. потери, CCM vs. DCM, MOSFET vs. IGBT. Сравнивайте варианты и выбирайте оптимальные параметры для вашего применения.
Часто задаваемые вопросы
Похожие калькуляторы
Калькулятор управления электродвигателем
Расчёты электроприводов: параметры двигателя, частотный привод, пуск, защита, кабель, энергоэффективность
/motor-control-calculatorКалькулятор ПЛК (программируемых контроллеров)
Расчёты для ПЛК: выбор контроллера, таймеры, масштабирование, память, коммуникации, надёжность
/plc-programming-calculatorКалькулятор промышленного IoT (IIoT)
Расчёты IIoT: устройства, связь, шлюзы, облако, энергопотребление, ROI
/industrial-iot-calculatorКалькулятор надёжности
Расчёты надёжности: Вейбулл, системная надёжность, испытания, анализ отказов, резервирование
/reliability-calculatorКалькулятор мощности кондиционера
Расчёт мощности кондиционера по площади комнаты. Учёт этажа, людей, техники. Подбор модели в кВт и BTU.
/conditioner-power-calculatorКалькулятор строительной механики: балки, колонны, армирование и ветровая нагрузка
Расчёты строительной механики: изгиб балки, момент инерции, устойчивость колонны (Эйлер), армирование по СП 63, ветровая нагрузка по СП 20.
/structural-engineering-calculatorГеотехнический калькулятор: несущая способность грунта, осадка и откосы
Геотехнические расчёты: несущая способность грунта (СП 22), осадка фундамента, давление грунта (Кулон/Ренкин), устойчивость откоса, сваи (СП 24).
/geotechnical-calculatorКалькулятор водоподготовки: коагуляция, хлорирование, фильтрация и осмос
Расчёты водоподготовки: доза коагулянта, хлорирование, скорость фильтрации, умягчение, обратный осмос, индексы Ланжелье и Ризнера.
/water-treatment-calculatorКалькулятор гидроэнергетики: мощность ГЭС, турбины и малые ГЭС
Расчёты гидроэнергетики: мощность ГЭС (P = ρgQHη), выбор турбины (Пельтон/Фрэнсис/Каплан), малые ГЭС, AEP, гидрология.
/hydropower-calculatorКалькулятор накопителей энергии
Расчёты систем накопления энергии: аккумуляторы, ГАЭС, маховики, водород, тепловые накопители
/energy-storage-calculatorКалькулятор SCADA-систем
Расчёты SCADA: теги, серверы, сеть, архив, лицензирование, надёжность
/scada-calculatorКалькулятор технического обслуживания (ТОиР)
Расчёты ТОиР: MTBF/MTTR, планирование ТО, стоимость простоя, запчасти, предиктивное ТО
/maintenance-calculatorКалькулятор коррозии
Расчёты коррозии: скорость, катодная защита, покрытия, гальваническая коррозия, ресурс трубопровода
/corrosion-calculatorКалькулятор сварки
Расчёты сварки: режимы, расход материалов, предварительный нагрев, прочность шва, деформации
/welding-calculatorКалькулятор композитных материалов
Расчёты композитов: правило смесей, ламинат, прочность Tsai-Hill, объём волокна, автоклав
/composite-materials-calculator
Был ли этот калькулятор полезен?
Инструмент справочный — не заменяет эксперта
Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.
Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.
Профессиональные решения — медицинские, финансовые, инженерные — должны приниматься только после консультации с квалифицированным специалистом. Не используйте автоматический расчёт как единственное основание для важных решений.
Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший из-за использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию результатов.