Giáo trình Điện tử công suất (Nghề Điện công nghiệp và Điện tử công nghiệp Cao đẳng)

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐÀ NẴNG GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Nghề: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP Trình độ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ-CĐN ngày tháng Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng) Đà Nẵng, năm… năm TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Điện tử cơng suất giáo trình biên soạn dạng tổng quát cho học sinh, sinh viên nghề Điện công nghiệp, Điện tử công nghiệp, Điện tử dân dụng từ kiến thức kiến thức chuyên sâu Giáo trình giúp học sinh, sinh viên có kiến thức chung hữu ích cần phải nghiên cứu chuyên ngành sâu Mặc khác giáo trình đưa vào nội dung mang tính thực tế giúp học sinh, sinh viên gần gũi, dễ nắm bắt vấn đề va chạm thực tế Trong trình biên soạn giáo trình, tác giả tham khảo nhiều tài liệu tác giả khác nước Tác giả xin chân thành gởi lời cảm ơn đến lãnh đạo nhà trường Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hồn thành giáo trình Đặc biệt giúp đỡ hỗ trợ nhiệt tình tập thể giáo viên môn Điện tử, khoa Điện – Điện tử trường bạn đồng nghiệp nhiệt tình đóng góp ý kiến q trình biên soạn Đà Nẵng, tháng Tham gia biên soạn Chủ biên: ThS Nguyễn Thị Mỹ Dung MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT I QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN II NGUYÊN TẮC BIẾN ĐỔI TĨNH Sơ đồ khối Các loại tải 10 Các van biến đổi 11 III CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN 11 Trị trung bình (Average) 11 Trị hiệu dụng (Root Mean Square-rms) 12 Cơng suất trung bình 13 BÀI 2: CÔNG TẮC ĐIỆN TỬ 15 I LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 15 Phân loại 15 Diode công suất 16 BJT Công Suất (Bipolar Juntion Transistor) 19 MOSFET (Metal – Oxide – Semiconductor Field Effect Transistor) 26 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 28 SCR (Silicon Controlled Rectifier) 29 Triac 33 GTO 34 II CÔNG TẮC XOAY CHIỀU 34 Đại cương 34 Công tắc xoay chiều 34 III CÔNG TẮC MỘT CHIỀU 35 Đại cương 35 Công tắc DC dùng transistor 35 Công tắc DC dùng GTO thyristor 36 Công tắc DC dùng thyristor 36 BÀI 3: CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT KHÔNG ĐIỀU KHIỂN 37 I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 37 II CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT MỘT PHA KHƠNG ĐIỀU KHIỂN 37 Chỉnh lưu cơng suất hai nửa chu kỳ 40 III CHỈNH LƯU PHA VỚI CÁC LOẠI TẢI 45 Chỉnh lưu pha hình tia 45 Chỉnh lưu pha cầu 49 BÀI 4: MẠCH CHỈNH LƯU CƠNG SUẤT CĨ ĐIỀU KHIỂN 54 I TỔNG QUAN MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT 54 II CHỈNH LƯU CƠNG SUẤT MỘT PHA CĨ ĐIỀU KHIỂN 55 Chỉnh lưu công suất nửa chu kỳ 55 Chỉnh lưu cơng suất hai nửa chu kỳ có điều khiển 57 Chỉnh lưu công suất cầu pha có điều khiển 59 III CHỈNH LƯU CƠNG SUẤT BA PHA CĨ ĐIỀU KHIỂN 61 Chỉnh lưu pha hình tia có điều khiển 61 Chỉnh lưu pha cầu có điều khiển 65 BÀI 5: ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 70 II ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA 71 Trường hợp tải trở 71 Trường hợp tải L 73 Trường hợp tải RL 74 III ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU BA PHA 75 IV BIẾN TẦN 78 Đại cương 78 Biến tần gián tiếp 79 Biến tần trực tiếp 79 BÀI 6: NGHỊCH LƯU 83 I KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI 83 II NGHỊCH LƯU ĐIỀU KHIỂN NGUỒN DÒNG 83 Bộ nghịch lưu dòng pha 83 Bộ nghịch lưu dòng ba pha 84 III NGHỊCH LƯU ĐIỀU KHIỂN NGUỒN ÁP 84 Bộ nghịch lưu áp pha 84 Bộ nghịch lưu áp ba pha 90 Các phương pháp điều khiển nghịch lưu áp 93 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên Mơ đun: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Mã Mơ đun: ĐCN13 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học/mơ đun: - Vị trí: + Mơ đun Điện tử cơng suất bố trí sau hồn thành mơn học thuộc nhóm mơn sở + Mơ đun có ý nghĩa bổ trợ kiển thức cần thiết lĩnh vực điện tử cho học viên ngành điện làm sơ để tiếp thu môn học, mô đun khác như: PLC bản, kỹ thuật cảm biến - Tính chất: + Là mơn học chun mơn chương trình đào tạo Mục tiêu mơn học/mơ đun: - Trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động linh kiện điện tử công suất - Giải thích thơng số kỹ thuật linh kiện - Phân biệt biến đổi cơng suất - Phân tích ngun lý làm việc mạch điện tử công suất - Kiểm tra chất lượng linh kiện điện tử công suất - Lắp mạch điện tử công suất ứng dụng công nghiệp - Kiểm tra sửa chữa đạt yêu cầu thời gian với độ xác - Thay linh kiện, mạch điện tử công suất hư hỏng - Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm công việc - Tuân thủ quy tắc an toàn lắp đặt mạch điện, điện tử - Sử dụng thiết bị đo lường điện điện tử - Kiểm tra thử mạch Phát cố có biện pháp khắc phục - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, xác, tư khoa học sáng tạo học tập - Đảm bảo an toàn cho người thiết bị Nội dung mô đun: Thời gian Số TT Tên bài/mục Thực hành, thí Tổng Lý nghiệm , số thuyết thảo luận, Bài tập Kiểm tra Tổng quan điện tử công suất 3 0 Công tắc điện tử (van bán dẫn công suất) 12 Chỉnh lưu công suất không điều khiển 15 12 Chỉnh lưu cơng suất có điều khiển 15 13 Điều chỉnh điện áp xoay chiều 15 12 Nghịch lưu 15 12 75 15 57 Cộng BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Mục tiêu: - Trình bày chất, yêu cầu trình điều khiển theo nội dung học - Giải thích cấu trúc, đặc tính khâu hệ thống theo nội dung học - Chủ động, sáng tạo học tập Nội dung chính: Q trình phát triển Nguyên tắc biến đổi tĩnh Các đại lượng điện I Q TRÌNH PHÁT TRIỂN Điện tử cơng suất xếp vào phạm vi mơn thuộc kỹ thuật lượng ngành kỹ thuật điện nói chung Tuy nhiên việc nghiên cứu khơng dừng lại phần cơng suất mà cịn ứng dụng lỉnh vực điều khiển khác Kể từ hiệu ứng nắn điện miền tiếp xúc PN cơng bố Shockley vào năm 1949 ứng dụng chất bán dẩn ngày sâu vào lĩnh vực chuyên môn ngành kỹ thuật điện từ phát triển thành ngành điện tử công suất chuyên nghiên cứu khả ứng dụng chất bán dẩn lĩnh vực lượng Với thành cơng việc truyền tải dịng điện pha vào năm 1891, dòng điện chiều thay dòng điện xoay chiều việc sản xuất điện năng, để cung cấp cho tải chiều cần thiết phải biến đổi từ dòng điện xoay chiều thành chiều, yêu cầu thực hệ thống máy phát - động vẻ hình 1.1 Hiện phương pháp áp dụng kỹ thuật hàn điện Hình 1.1 Nguyên lý hệ biến đổi quay Thay cho hệ thống máy điện quay nói việc ứng dụng đèn thủy ngân để nắn điện kéo dài vịng 50 năm sau chấm dứt đời thyristor Điện tử công suất nghiên cứu phương pháp biến đổi dòng điện yêu cầu đóng/ngắt điều khiển, chủ yếu kỹ thuật đóng/ngắt mạch điện chiều xoay chiều, điều khiển dòng chiều, xoay chiều, hệ thống chỉnh lưu, nghịch lưu nhằm biến đổi điện áp tần số nguồn lượng ban đầu sang giá trị khác theo u cầu (hình 1.2) Hình 1.2 Dịng lượng hệ biến đổi tĩnh Ưu điểm mạch biến đổi điện tử so với phương pháp biến đổi khác liệt kê sau: - Hiệu suất làm việc cao - Kích thước nhỏ gọn - Có tính kinh tế cao - Vận hành bảo trì dể dàng - Khơng bị ảnh hưỡng khí hậu, độ ẫm nhờ linh kiện bọc vỏ kín - Làm việc ổn định với biến động điện áp nguồn cung cấp - Dễ dự phịng, thay - Tuổi thọ cao - Khơng có phần tử chuyển động điều kiện tỏa nhiệt tự nhiên, làm mát quạt gió để kéo dài tuổi thọ - Đáp ứng giá trị điện áp dòng điện theo yêu cầu cách ráp song song nối tiếp thyristor lại với - Chịu chấn động cao, thích hợp cho thiết bị lưu động - Phạm vi nhiệt độ làm việc rộng, thơng số thay đổi theo nhiệt độ - Đặc tính điều khiển có nhiều ưu điểm II NGUYÊN TẮC BIẾN ĐỔI TĨNH Sơ đồ khối Trong lỉnh vực điện tử công suất, để biểu diễn khối chức người ta dùng ký hiệu sơ đồ khối, điện truyền từ nguồn (có số 1) đến tải (có số 2) 1.1 Chỉnh lưu Nhiệm vụ mạch chỉnh lưu nhằm biến đổi lượng nguồn xoay chiều pha ba pha sang dạng lượng chiều (hình 1.3) Hình 1.3 Sơ đồ khối hệ chỉnh lưu 1.2 Nghịch lưu Nhiệm vụ mạch nghịch lưu nhằm biến đổi lượng dòng chiều thành lượng xoay chiều pha ba pha (hình 1.4) Hình 1.4 Sơ đồ khối hệ nghịch lưu 1.3 Các hệ biến đổi Các mạch biến đổi nhằm thay đổi dịng xoay chiều có điện áp, tần số số pha xác định sang giá trị khác (hình 1.5) BÀI 6: NGHỊCH LƯU Mục tiêu : - Trình bày nguyên lý hoạt động, đặc tính phạm vi ứng dụng mạch nghịch lưu thông dụng - Kiểm tra, sửa chữa mạch nghịch lưu thơng dụng - Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác, an tồn vệ sinh cơng nghiệp Nội dung : Khái niệm phân loại Nghịch lưu điều khiển nguồn dòng Nghịch lưu điều khiển nguồn áp I KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI Nghịch lưu dạng mạch phát sinh nguồn xoay chiều sang nguồn chiều Sự phát sinh khách quan mạch điện gây hay chủ quan thiết kế tạo nên Để phân biệt ứng dụng hiệu kỹ thuật người ta chia mạch nghịch lưu thành hai loại: nghịch lưu phụ thuộc nghịch lưu độc lập II NGHỊCH LƯU ĐIỀU KHIỂN NGUỒN DỊNG Bộ nghịch lưu dịng pha Hình 6.1 Bộ nghịch lưu dịng pha Linh kiện phải có khả điều khiển ngắt dịng điện Có thể sử dụng IGBT mắc nối tiếp với diode cao áp sử dụng linh kiện GTO Ld có giá trị lớn (Ld = ) làm cho dòng điện đầu vào ln phẳng 83 Bộ nghịch lưu dịng ba pha Hình 6.2 Bộ nghịch lưu dịng ba pha dạng mạch chứa diode cao áp bảo vệ Hình 6.3 Bộ nghịch lưu dòng ba pha dạng mạch chứa tụ chuyển mạch III NGHỊCH LƯU ĐIỀU KHIỂN NGUỒN ÁP Bộ nghịch lưu áp pha 1.1 Nghịch lưu phụ thuộc: Nghịch lưu phụ thuộc chế độ làm việc sơ đồ chỉnh lưu, lượng từ phía chiều đưa trả lưới điện xoay chiều Đây chế độ làm việc phổ biến chỉnh lưu, đặc biệt hệ thống truyền động điện chiều Khi máy điện chiều điều khiển chỉnh lưu, máy điện động tiêu thụ lượng điện từ lưới điện đồng thơi đóng vai trị nguồn phát lượng, ví dụ chế độ hãm tái sinh Trong chế độ hãm tái sinh động tích luỹ phần quay động đưa trở lưới điện Tuy nhiên vấn đề trả lượng từ phía chiều xoay chiều cung cấp lượng từ phía xoay chiều đến chiều xảy luân phiên chế độ làm việc bình thường hệ thống truyền tải điện 84 Trước hết, yêu cầu để thực chế độ nghịch lưu phụ thuộc, lượng từ phía chiều đưa trả phía xoay chiều, là: a Trong mạch chiều phải có sức điện động chiều Ed có cực tính tăng cường dịng Id, nghĩa dòng điện chiều biến đổi phải vào cực âm cực dương sức điện động chiều Ed b Góc điều khiển ỏ phải lớn 900 Điều dẫn đến Udα = Ud0 Cosα < Như vậy, đầu chỉnh lưu khơng thể nguồn cấp lượng dòng chiều Id cực âm vào cực dương Udα c Điều kiện thứ ba quan trọng liên quan đến chất q trình khố Điơt nắn điện sơ đồ, phải đảm bảo góc khố phải lớn hơn, tr thời gian phục hồi tính chất khố van Sơ đồ mạch nghịch lưu pha trình bày Hình 6.4 Hình 6.4 Sơ đồ mạch nghịch lưu pha Trong sơ đồ tăng dần góc điều khiển α α > Udα = Udocosα ≤ 0, có nghĩa khơng thể trì dịng Id theo chiều cũ Tuy nhiên mạch chiều có sức điện động Ed cho Ed ≥ Udα dịng Id đựơc trì Nếu thay sơ đồ chỉnh lưu nguồn sức điện động Udα sơ đồ Hình 6.4, thấy chiều dịng điện Id cực âm vào cực dương Như Udα đóng vai trị phụ tải Đối với Ed dòng Id cực dương vào cực âm Như Ed máy phát Về chất phụ tải phía xoay chiều phần lớn thời 85 gian nửa chu kỳ điện áp lưới dịng điện vào đầu có cực tính âm đầu có cực tính dương 1.2 Nghịch lưu độc lập a Định nghĩa: Nghịch lưu độc lập biến đổi nguồn điện chiều thành nguồn điện xoay chiều, cung cấp cho phụ tải xoay chiều, làm việc độc lập Làm việc độc lập có nghĩa phụ tải khơng có liên hệ trực tiếp với lưới điện Như vậy, nghịch lưu có chức ngược lại với chỉnh lưu Khái niệm độc lập nhằm để phân biệt với biến đổi phụ thuộc chỉnh lưu biến đổi xung áp xoay chiều, van chuyển mạch tác dụng điện áp lưới xoay chiều b Phân loại: Tuỳ vào chế độ làm việc nguồn chiều cung cấp mà nghịch lưu độc lập phân loại nghịch lưu độc lập nguồn áp, nghịch lưu độc lập nguồn dòng Phụ tải nghịch lưu độc lập tải xoay chiều Tuy nhiên có dạng phụ tải đặc biệt cấu tạo từ vịng dao động, điện áp dịng điện có dạng hình sin u cầu dạng nghịch lưu riêng, gọi nghịch lưu cộng hưởng Nghịch lưu cộng hưởng loại nguồn áp nguồn dịng c Nguồn áp, nguồn dịng: Một nguồn điện nguồn áp hay nguồn dòng Chế độ làm việc nghịch lưu phụ thuộc nhiều vào chế độ làm việc nguồn chiều cung cấp, cần phân biệt đặc tính riêng hai loại nguồn Nguồn áp lý tưởng nguồn điện có nội trở khơng Như dạng điện áp không đổi, không phụ thuộc vào giá trị tính chất phụ tải Dịng điện phụ thuộc phụ tải Nguồn áp làm việc chế độ không tải làm việc chế độ ngắn mạch dịng điện lớn.Trong thực tế nguồn áp tạo cách mắc đầu nguồn chiều tụ điện có giá trị đủ lớn Nguồn dịng lý tưởng nguồn điện có nội trở vơ lớn dịng điện không đổi, không phụ thuộc vào giá trị tính chất phụ tải Điện áp phụ thuộc tải Nguồn dòng làm việc chế độ ngắn mạch dịng điện không đổi không làm việc chế độ không tải Chế độ không tải gần chế độ không tải tương đương với trở kháng tải lớn, với dịng điện khơng đổi làm cho mạch xảy tượng áp lớn chấp nhận Trong thực tế, nguồn dòng tạo cách mắc đầu nguồn chiều có điện cảm giá trị đủ lớn Tuy nhiên, điện cảm đầu vào chịu tồn dịng điện u cầu nghịch lưu, phải chịu có cơng suất lớn Trong thực tế để tạo nguồn dòng, người ta dùng mạch chỉnh lưu điều khiển có mạch phản hồi dịng điện Mạch vịng điều khiển đảm bảo dịng điện khơng đổi, điện cảm lúc có giá trị nhỏ có chức san dịng điện 86 Nghịch lưu độc lập nguồn dòng song song: Trên sơ đồ SCR điều khiển mở nửa chu kỳ, điện áp luân phiên đặt lên nửa cuộn dây máy biến áp Kết bên phía thứ cấp xuất điện áp xoay chiều Tụ C mắc song song với tải bên sơ cấp máy biến áp, đóng vai trị tụ chuyển mạch Điện cảm L có trị số lớn mắc nối tiếp với nguồn đầu vào làm cho dòng điện đầu vào phẳng ngăn tụ phóng ngược trở nguồn SCR chuyển mạch Do dịng điện đầu vào khơng thay đổi nên tụ phóng lượng tải Điều thấy rõ sơ đồ tương đương Hình 6.5 Khi SCR V1 dẫn điện áp E đặt lên nửa cuộn dây sơ cấp biến áp, tụ C nạp điện toàn phần sơ cấp có giá trị 2E Khi V2 nhận xung điều khiển để dẫn điện, lúc thyristor dẫn điện UA> UK (do điện áp tụ dương hơn) Khi V2 dẫn dòng điện id chạy qua V2 Điện áp nạp tụ C đặt ngược cực tính SCR V1 làm V1 ngưng dẫn Tụ C nạp điện ngược chiều để chuẩn bị cho chu kỳ làm việc V1 nhận xung tín hiệu điều khiển Trên mạch điện tương đương, tụ tương đương 4C phản ánh cuộn sơ cấp 2:1 Phân tích sơ đồ tương đương vẽ dạng điện áp, dịng điện phần tử Hình 6.6 Trong thực tế mạch nghịch lưu độc lập song song dùng sơ đồ cầu Hình 6.7 87 Hình 6.7 Nghịch lưu độc lập song song dùng sơ đồ cầu Nghịch lưu độc lập song song, sơ đồ cầu gồm SCR V1,V2, V3, V4 đóng mở theo cặp, V1 V2, V3 V4 Tụ C đóng vai trị tụ chuyển mạch, mắc song song với tải đầu vào chiều có cuộn cảm L có trị số đủ lớn để tạo nên nguồn dịng Khi SCR điều khiển theo cặp dòng đầu nghịch lưu is có dạng hình chữ nhật với biên độ đầu vào Id Điện áp tải điện áp tụ Uc Giả sử V1, V2 dẫn tụ C nạp điện từ trái sang phải sơ đồ Tới nửa chu kỳ sau V3, V4 điều khiển dẫn điện, điện áp tụ C đặt ngược V1, V2 để ngắt V1, V2 Nếu bỏ qua tổn thất sơ đồ giá trị trung bình điện áp cuộn cảm bằngkhơng, nghĩa là: uL = E - uab Nghịch lưu độc lập nguồn áp: =0 ∫ Nếu nghịch lưu độc lập nguồn dịng sử dụng SCR nghịch lưu nguồn áp lại phải sử dụng van bán dẫn điều khiển hoàn toàn IGBT, GTO, MOSFET Tranzito Trước người ta dùng SCR nghịch lưu nguồn áp, phải có hệ thống chuyển mạch cưỡng phức tạp Ngày công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn hoàn chỉnh nên cịn van bán dẫn điềukhiển hồn toàn sử dụng nghịch lưu nguồn áp Sơ đồmạch Hình 6.8 dạng mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp pha 88 Hình 6.8 Mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp môt pha Trên sơ đồ mạch điện van điều khiển hoàn toàn V1, V2, V3, V4, điốt ngược D1, D2, D3, D4 Các điôt ngược phần tử bắt buộc sơ đồ nghịch lưu áp, giúp cho q trình trao đổi cơng suất phản kháng tải với nguồn Đầu vào chiều nguồn áp với đặc trưng có tụ C với giá trị đủ lớn Tụ C có vai trị lọc nguồn ngõ vào vừa có vai trị chứa cơng suất phản kháng trao đổi với tải qua điơt ngược Nếu khơng có tụ C tụ C nhỏ dòng phản kháng chạy qua không hết, tồn lại mạch gây tượng áp phần tử mạch điện dễ dẫn đến tưởng linh kiện bị đánh thủng áp Các van sơ đồ mạch điện điều khiển mở chu kỳ theo cặp, V1, V2 V3, V4 Kết điện áp ngõ có dạng xoay chiều xung chữ nhật với biên độ điện áp nguồn đầu vào, không phụ thuộc vào tải Điện áp dạng xung chữ nhật phân tích thành phần chuỗi Fourier gồm thành phần sóng hài với biên độ bằng: Trên sơ đồ mạch điện van điều khiển hoàn toàn V1, V2, V3, V4, điốt ngược D1, D2, D3, D4 Các điôt ngược phần tử bắt buộc sơ đồ nghịch lưu áp, giúp cho q trình trao đổi cơng suất phản kháng tải với nguồn Đầu vào chiều nguồn áp với đặc trưng có tụ C với giá trị đủ lớn Tụ C có vai trị lọc nguồn ngõ vào vừa có vai trị chứa cơng suất phản kháng trao đổi với tải qua điôt ngược Nếu khơng có tụ C tụ C q nhỏ dịng phản kháng chạy qua khơng hết, tồn lại mạch gây tượng áp phần tử mạch điện dễ dẫn đến tưởng linh kiện bị đánh thủng áp Các van sơ đồ mạch điện điều khiển mở chu kỳ theo cặp, V1, V2 V3, V4 Kết điện áp ngõ có dạng xoay chiều xung chữ nhật với biên độ điện áp nguồn đầu vào, không phụ thuộc vào tải Điện áp dạng xung chữ nhật phân tích thành phần chuỗi Fourier gồm thành phần sóng hài với biên độ bằng: (−1 + ) = −2 89 Như điện áp tồn thành phần sóng hài bậc lẻ 1, 3, 5, với biên độ , , … Với số phụ tải yêu cầu điện áp phải có dạng sin dùng lọc để lọc bỏ thành phần sóng hài bậc cao Một số phương pháp điều chế độ rộng xung khác sử dụng để giảm thành phần sóng hài bậc cao Bộ nghịch lưu áp ba pha 2.1 Nghịch lưu pha phụ thuộc Tương tự nghịch lưu pha, nghịch lưu phụ thuộc ba pha phát sinh trình làm việc mạch điện có tải dùng nguồn dịng chiều trả nguồn chúng có điều kiện tương tự mạch điện p Hình 6.9 Mạch nghịch lưu phụ thuộc ba pha 2.2 Nghịch lưu độc lập ba pha Cũng giống nghịch lưu phụ thuộc, nghịch lưu độc lập ba pha có hai loại nghịch lưu độc lập ba pha nguồn dòng nghịch lưu độc lập ba pha nguồn áp Mạch nghịch lưu độc lập nguồn dịng ba pha:(hình 6.10) 90 Hình 6.10 Mạch nghịch lưu nguồn dòng ba pha Dạng nghịch lưu nguồn dòng ba pha thể sơ đồ Hình 6.10 Trên sơ đồ SCR từ V1 đến V6 điều khiển để dẫn dòng khoảng 1200,mỗi van cách 600 Hình 6.11 Hình 6.11.Dạng tín hiệu điều khiển Mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha: Sơ đồ mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha trình bày Hình 6.12 Sơ đồ gồm van điều khiển hoàn toàn gồm V1, V2, V3, V4, V5, V6 điôt ngược D1,D2, D3, D4, D5, D6 Các điốt ngược giúp cho q trình trao đổi cơng 91 suất phản kháng tải với nguồn Đầu vào chiều nguồn áp đặc trưng với tụ C có giá trị đủ lớn Phụ tải ba pha đối xứng Za = Zb, = Zc đấu hình hay tam giác Hình 6.12 Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu ba pha độc lập Để tạo hệ thống điện áp xoay chiều ba pha có biên độ lệch góc 1200 pha, van điều khiển theo thứ tự cách 600 Khoảng điều khiển dẫn van khoảng 1200 đến 1800 Để thuận tiện cho việc xây dựng hệ thống điều khiển góc điều khiển thường chọn giá trị 1200, 1500, hay 1800 Ngày nay, nghịch lưu áp ba pha thường dùng chủ yếu với phương pháp biến điệu độ rộng xung, đảm bảo điện áp có dạng hình sin Để dạng điện áp không phụ thuộc tải người ta thường dùng biến điệu bề rộng xung hai cực tính, pha mạch điện ba pha điều khiển độc lập Vấn đề biến điệu bề rộng xung ba pha phải có ba sóng sin chủ đạo có biên độ xác lệch pha xác 1200 tồn giải điều chỉnh Điều khó thực mạch tương tự Ngày người ta chế tạo mạch biến điệu bề rộng xung ba pha dùng mạch số vi xử ly Đặc biệt nhờ dạng xung điều khiển tuyệt đối đối xứng khoảng dẫn van xác định xác, kể thời gian trễ van pha để tránh dòng xun giao hai van Hình 6.13 mơ tả cấu trúc hệ thống biến điệu bề rộng xung ba pha 92 Hình 6.13 Hệ thống biến điệu bề rộng xung ba pha Các phương pháp điều khiển nghịch lưu áp 3.1 Phương pháp điều biên - Độ lớn điện áp điều khiển cách điều khiển điện áp nguồn DC - Bộ nghịch lưu áp thực chức điều khiển tần số điện áp ngõ - Các cặp công tắc pha (S1 S4; S3 S6; S5 S2) kích đóng với thời gian chu kỳ áp Hình 6.14 Giản đồ xungkích điện áp nghịch lưu áp theo phương pháp điều khiển theo biên độ 93 3.2 Phương pháp điều chế độ rộng xung Hình 6.15 Sơ đồ nguyên lý phương pháp điều chế xung Thực hành 4.1 Lập bảng thống kê dụng cụ, vật tư, thiết bị TT THIẾT BỊ, DỤNG CỤ SỐ LƯỢNG Textboard Kèm cắt IC555 Điện trở Led màu Biến 5A Dây đồng 0.01 lạng BJT Động chiều 4.2 Vẽ sơ đồ mạch điện 94 GHI CHÚ 4.3.Chuẩn bị dụng cụ, vật tư, thiết bị Dựa vào bảng vật tư chuẩn bị cho nhóm 4.4 Kiểm tra dụng cụ, phôi liệu Dùng đồng hồ đo Vom kiểm tra thông mạch biến kiểm tra linh kiện 4.5 Lắp mạch Lắp mạch theo sơ đồ hình vẽ Cấp nguồn +12Vdc cho mảng sơ đồ ứng dụng băm Mass nối trực tiếp Nối ngã mạch tạo xung với ngã vào mạch công suất Vị trí A1 nối với A1 Vị trí A2 nối với A2 Nối ngã mạch công suất với tải motor Mở nguồn cung cấp , sử dụng dao động ký quan sát dạng sóng tải Thay đổi biến trở quan sát trạng thái làm việc tải Giải thích nguyên tắt mạch 4.6 Cấp nguồn cho mạch hoạt động Trước cấp nguồn phải kiểm tra thông mạch theo sơ đồ Cấp nguồn cho mạch hoạt động Dùng osillocopes đo vẽ tham số mạch : Điện áp ngõ vào, điện áp ngõ 4.7 Yêu cầu đánh giá kết học tập Mục tiêu Nội dung Điểm Kiến thức - Thuyết minh nguyên lý làm việc mạch điện - Trình bày quy trình lắp mạch điện theo sơ đồ nguyên lý Kỹ - Lắp đặt mạch điện quy trình, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, thời gian 95 - Thao tác mạch điện trình tự Thái độ - Cẩn thận, lắng nghe, ghi chép, từ tốn, thực tốt vệ sinh cơng nghi ệp, an tồn lao động Tổng 10 CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1: Khái niệm phân loại mạch nghịch lưu ? Câu 2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp pha ? Câu 3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch lưu nguồn dòng pha ? 96 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình mơn linh kiện điện tử, tác giả Lê Văn Tám , đại học cần thơ, năm 2003 [2] Giáo trình điện tử cơng suất , tác giả Hoàng Duy Khánh, trường cao dẳng Đắk Lắk, năm 2014 [3].Giáo trình Điện Tử cơng suất, tác giả Nguyễn Văn Nhờ, trường đại học quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh, năm 2018 97 ... THIỆU Giáo trình Điện tử cơng suất giáo trình biên soạn dạng tổng quát cho học sinh, sinh viên nghề Điện công nghiệp, Điện tử công nghiệp, Điện tử dân dụng từ kiến thức kiến thức chuyên sâu Giáo trình. .. Kiểm tra Tổng quan điện tử công suất 3 0 Công tắc điện tử (van bán dẫn công suất) 12 Chỉnh lưu công suất không điều khiển 15 12 Chỉnh lưu cơng suất có điều khiển 15 13 Điều chỉnh điện áp xoay chiều... kiện điện tử cơng suất - Giải thích thơng số kỹ thuật linh kiện - Phân biệt biến đổi cơng suất - Phân tích nguyên lý làm việc mạch điện tử công suất - Kiểm tra chất lượng linh kiện điện tử công suất