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 инструменты
Конвертер размеров колец
Конвертация размеров колец: RU ↔ EU ↔ US ↔ UK ↔ мм. По окружности и диаметру пальца.
Калькулятор гляциологии
Масс-баланс ледника, водный эквивалент снега SWE, закон течения Глена, толщина льда, ELA, вклад в подъём уровня моря.
Психометрический калькулятор: Z-оценка, IQ, надежность
Профессиональные психометрические расчеты. Перевод сырых баллов в стандартные шкалы (Z, T, IQ), расчет Альфы Кронбаха и нормализация тестов.
Калькулятор сёрфинга: подбор доски, гидрокостюм, калории
Калькулятор для сёрферов. Подбор объёма доски, толщина гидрокостюма по температуре воды, расход калорий, стоимость сёрф-трипа.
Калькулятор подписок: трекер, сравнение, экономия
Калькулятор подписок. Учёт всех подписок, сравнение тарифов, расчёт экономии на годовых планах, аудит ненужных подписок.
Калькулятор развесовки по осям грузовика
Расчёт нагрузки на оси грузовика при загрузке. Проверка на перегруз по ПП №272, рекомендации по размещению груза.
Валидатор расчётного счёта + БИК
Проверка корректности банковских реквизитов по контрольному ключу. Расшифровка структуры расчётного счёта и БИК.
Калькулятор IQ и коэффициента интеллекта
Оценка IQ по баллу теста (Векслер, Равен, Кеттел), расчёт перцентиля и g-фактора. Краткий ориентировочный тест на интеллект. Норма 100±15.
Калькулятор замены масла
Расчёт объёма моторного масла по объёму двигателя, стоимости замены с фильтром и работой, интервала и даты следующего ТО.
Калькулятор NIHSS (инсульт)
Оценка тяжести ишемического инсульта по 11 категориям. Баллы от 0 до 42. Критерий для тромболизиса. Для неврологов.
Калькулятор тротуарной плитки
Расчёт тротуарной плитки, бордюров, песка и щебня. Площадь, количество плитки, подушка и укладка.
Калькулятор кривой обучения (модель Райта)
Расчёт производственной кривой обучения по модели Т.П. Райта (1936), когнитивная кривая ACT-R, экономия от обучения и перенос навыков (Джуд-Торндайк).
Калькулятор бойлера и водонагревателя
Подбор объёма накопительного бойлера или мощности проточного водонагревателя.
Калькулятор расхода пестицидов
Расчёт расхода пестицидов: дозировка, объём рабочего раствора, количество заправок. Гербициды, фунгициды, инсектициды.
Калькулятор QTc (коррекция интервала QT)
Рассчитайте корригированный интервал QT (QTc) по формулам Базетта, Фредерика, Фрамингема и Ходжеса. Оценка риска аритмии.
Лиана Арифметова
Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».
Был ли этот калькулятор полезен?
Отказ от ответственности
Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным 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.
Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.
Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.