đề thi môn điện tử công suất có đáp án7

KT GHK – CSĐTCS – 22/03/2018 ĐÁP ÁN ĐỀ KIỂM TRA GIỮA KỲ MÔN CƠ SỞ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT THỜI GIAN LÀM BÀI: 60 phút (Sinh viên KHÔNG ĐƯỢC sử dụng tài liệu) Câu 1: (1.5đ) Cho linh kiện khóa bán dẫn cơng suất: BJT, MOSFET, IGBT, SCR, GTO Vẽ ký hiệu linh kiện (0.5đ) BJT (npn) MOSFET (kênh n) IGBT SCR GTO Liệt kê linh kiện (nhóm linh kiện) khơng điều khiển, điều khiển kích đóng, điều khiển kích đóng ngắt (0.5đ) - Khơng điều khiển: Khơng Chỉ điều khiển kích đóng: SCR Điều khiển đóng ngắt: BJT, MOSFET, IGBT, GTO Dạng tín hiệu điều khiển (áp, dịng) linh kiện có điều khiển (0.5đ) - Dạng dòng : BJT, SCR, GTO Dạng áp: MOSFET, IGBT Câu (1đ): Biết nguồn điện áp tuần hoàn v(t) có dạng hình 1, Vd = 100V T = 1ms Áp dụng phân tích Fourier, biểu diễn v(t) dạng tổng nguồn áp chiều sóng hài bậc (cần tính giá trị nguồn chiều, biên độ, tần số pha sóng hài này) Giải: Áp dụng phân tích Fourier, biểu diễn v(t) dạng tổng nguồn áp chiều sóng hài bậc 1: Hình 1/7 KT GHK – CSĐTCS – 22/03/2018 a0  a1 cos  t   b1 sin  t  a0 T / V 100   Vd dt  d   50V T 2 v(t )  a1  b1  T T /2 T T /2    T sin     sin 2V  2 Vd cos  t  dt  d 0 T   T cos  cos    2V    2Vd  200 ,[V ] Vd sin  t  dt  d T     v(t )  50  200  sin  t   50  200  sin  2000 t  ,[V ] Câu (5.5đ): Cho chỉnh lưu cầu pha điều khiển hồn tồn hình 2, dịng tải id xem phẳng có giá trị trung bình Id=100A Giải: Hình Tính trị hiệu dụng (IV1_RMS) trị trung bình (IV1_AV) dịng qua linh kiện Thyristor (0.5đ) I 100 Trị hiệu dụng dòng linh kiện: IV _ RMS  d   57.73 A 3 I d 100   33.33 A 3 Tính trị hiệu dụng dịng pha nguồn I1 trị hiệu dụng hài dòng I(1) (0.5đ) Trị trung bình dịng linh kiện: IV _ AV  Trị hiệu dụng dòng pha: I1   I d  81.65 A Trị hiệu dụng hài dòng pha: I (1)  2/7   I d  77.97 A KT GHK – CSĐTCS – 22/03/2018 Bộ chỉnh lưu kết nối với nguồn áp xoay chiều ba pha 380V (áp dây), 50Hz, đấu Điện áp chỉnh lưu yêu cầu có trị trung bình Ud=257V Hãy tính: Cơng suất biểu kiến ứng với thành phần hài áp nguồn hài dòng nguồn cung cấp cho chỉnh lưu S(1) (0.5đ) S(1)   U  I (1)  x 220 x77.97  51460VA Góc điều khiển chỉnh lưu , [rad, độ] (0.5đ) Ud    U  cos     Ud   3.14  257     arccos    arccos    1.04787 rad  60.038  U    220  *Cơng suất tích cực P công suất phản kháng ứng với thành phần hài Q (1) tiêu thụ chỉnh lưu (1đ) Cơng suất tích cực: Pd  U d  I d  257  100  25700W P(1)  S1  cos   51460  cos 1.04787   25700W Công suất phản kháng: P(1)  S1  sin   51460  sin 1.04787   44583 var Với kết câu 4, vẽ: Có thể xấp xỉ =600 vẽ hình Giản đồ điện áp chỉnh lưu ud (0.5đ) ud u1-u2 u1-u3 u2-u3 u2-u1 u3-u1 u3-u2 400 200 -200 -400 0.04 0.045 0.05 Time (s) Giản đồ điện áp uV1 dòng iV1 thyristor V1 (1đ) 3/7 0.055 0.06 KT GHK – CSĐTCS – 22/03/2018 Giản đồ điện áp uV1 uV1 u1-u2 u1-u3 600 400 200 -200 -400 -600 0.04 0.045 0.05 Time (s) 0.055 0.06 0.045 0.05 Time (s) 0.055 0.06 0.05 Time (s) 0.055 0.06 Giản đồ dòng iV1 I(THY1) 200 100 -100 -200 0.04 Giản đồ dòng pha nguồn i1 (0.5đ) i1 100 50 -50 -100 -150 0.04 0.045 4/7 KT GHK – CSĐTCS – 22/03/2018 Giả sử điện áp nguồn xoay chiều cung cấp cho chỉnh lưu thay đổi 10% Ud = 257V giữ khơng đổi Tính phạm vi thay đổi góc điều khiển chỉnh lưu  trường hợp (0.5đ) U  0.9  U  0.9  220  198V U max  1.1  U  1.1  220  242V   U d  1  arccos   U    Ud  U max  0 56.3    63   arccos    3.14  257    arccos    0.9825rad  56.3   198     3.14  257    arccos    1.0995rad  63   242   Câu 4: (2đ) Cho chỉnh lưu cầu pha điều khiển hồn tồn (Hình 3) Áp nguồn xoay chiều pha có trị hiệu U dụng U Bộ chỉnh lưu cấp nguồn cho tải R, E với E  , [V] Góc điều khiển chỉnh lưu =900 Hình Giải: Vẽ giản đồ áp ud dòng chỉnh lưu id (1đ) 5/7 KT GHK – CSĐTCS – 22/03/2018 ud u -u E 400 200 -200 -400 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 Time (s) 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 0.016 0.018 0.02 I(R1) 400 300 200 100   q -100 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 Time (s) Tính trị trung bình áp chỉnh lưu Ud dịng chỉnh lưu Id Phương trình áp nguồn: u  2U sin  t Tìm góc θ: E  2U sin q  E    5  q  arcsin  ,[ rad ]   arcsin    2  2U  Trị trung bình áp chỉnh lưu: 6/7 0.012 0.014 (0.5đ) KT GHK – CSĐTCS – 22/03/2018 q Ud   1  2U sin  t  d  t      1 U 2     2U    2  Trị trung bình dịng chỉnh lưu: 1   q  q U   U  2U sin  t  d  t   R    Id   3 /   5 /6  U Ed  t      2U sin  t  d  t    d  t   5 /6     /2   1    5   U  3 5     2U  cos    cos        2 2        5 /6 2U sin  t  d t  R    2U     5     cos    cos   R  2    2U   R /2 U  R Dẫn giải cơng thức tính cơng suất tiêu thụ sức điện động E theo U R Áp dụng tính cơng suất U=220V, R=0.5Ω (0.5đ) Cơng thức tính cơng suất tiêu thụ E: E  Id  U  U U2    R  R Áp dụng: E  Id  2202   26684.31W   0.5 OoO - 7/7 ...   1.04787 rad  60.038  U    220  *Cơng suất tích cực P công suất phản kháng ứng với thành phần hài Q (1) tiêu thụ chỉnh lưu (1đ) Cơng suất tích cực: Pd  U d  I d  257  100  25700W... 51460  cos 1.04787   25700W Công suất phản kháng: P(1)  S1  sin   51460  sin 1.04787   44583 var Với kết câu 4, vẽ: Có thể xấp xỉ =600 vẽ hình Giản đồ điện áp chỉnh lưu ud (0.5đ) ud...  R /2 U  R Dẫn giải cơng thức tính cơng suất tiêu thụ sức điện động E theo U R Áp dụng tính cơng suất U=220V, R=0.5Ω (0.5đ) Cơng thức tính cơng suất tiêu thụ E: E  Id  U  U U2    R