Bài giảng điện tử công suất
Bài giảng điện tử công suất ĐH Tôn Đức Thắng - Phịng TCCN GI I THI U MƠN H C - Điện Tử Công Suất Tên môn h c: Số đơn v h c trình: - 02 (30 tiết) Trình đ : - Trung cấp Đánh giá, tính điểm: - ĐTBMH = [Điểm trung bình kiểm tra +Điểm Thi]/2 Thang điểm: - 10 Phân b thời gian: - Lên lớp: 30 tiết - Lý thuyết: 25 tiết - Bài tập: tiết Đi u ki n tiên quy t: Học sinh cần nắm vững lý thuyết mạch điện, kiến thức điện tử Mô t vắn tắt n i dung h c ph n: Học phần bao gồm phần chính: khái niệm & đại l ợng đặc tr ng; linh kiện bán dẫn công suất; chỉnh l u; biến đổi điện áp xoay chiều; biến đổi điện áp chiều; nghịch l u - biến tần Nhi m vụ sinh viên: - Đi học gi , thực quy định, quy chế nhà tr ng - Dự lớp: Trên 80% tổng số buổi lên lớp - Bài tập: làm tập lớp nhà Hoàn thành thi kiểm tra 10 Tài li u h c tập: - Sách, giáo trình [2] Điện tử cơng suất _ Nguyễn Bính _ NXB khoa học kỹ thuật - Sách tham kh o [1] Điện tử cơng suất _ Hồng Ngọc Văn _ ĐH s phạm kỹ thuật TP HCM Huỳnh Tấn Đệ Trang ĐH Tơn Đức Thắng - Phịng TCCN Bài giảng điện tử công suất [2] Trang bị điện tử công nghiệp _ Vũ Quang Hồi _ NXB Giáo Dục [3] Giáo trình điện tử cơng suất 1_ Nguyễn Văn Nh _ NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM [4] Điện tử công suất _ Nguyễn Tấn Ph ớc _ NXB TP HCM 11 Mục tiêu h c ph n: Môn học trang bị cho sinh viên nắm bắt đ ợc nguyên lý chuyển đổi tín hiệu l ợng điện AC – AC, AC – DC, DC – DC, DC – AC Từ giúp cho sinh viện khảo sát phân tích biến đổi cơng suất bản: chỉnh l u; biến đổi điện áp xoay chiều – chiều; nghịch l u – biến tần 12 Nội dung chi tiết học phần: Ch ng 1: LINH KI N BÁN D N CÔNG SU T 1.1 Diode 1.2 Transistor công su t 1.3 Thyristo r ( SCR ) 1.4 Các linh ki n thu c h SCR Ch ng 2: B Đ I ĐI N XOAY CHI U THÀNH ĐI N M T CHI U 2.1 Ch nh l u pha 2.1.1 Chỉnh l u pha không điều khiển a Chỉnh l u nửa chu kỳ b Chỉnh l u nửa chu kỳ c Chỉnh l u cầu 2.1.2 Chỉnh l u pha có điều khiển a Chỉnh l u nửa chu kỳ b Chỉnh l u cầu đối xứng c Chỉnh l u cầu không đối xứng 2.2 Ch nh l u pha Huỳnh Tấn Đệ Trang ĐH Tơn Đức Thắng - Phịng TCCN Bài giảng điện tử cơng suất 2.2.1 Chỉnh l u hình tia khơng điều khiển 2.2.2 Chỉnh l u hình tia có điều khiển 2.2.3 Chỉnh l u cầu không điều khiển 2.2.4 Chỉnh l u cầu có điều khiển 2.3 B l c 2.3.1 Mạch lọc dùng tụ 2.3.2 Mạch lọc dùng LC Ch ơn g 3: Đ I ĐI N M T CHI U THÀNH M T CHI U 3.1 B converter flyback 3.2 B converter forward 3.3 B converter push-pull Ch ơn g 4: Đ I ĐI N M T CHI U THÀNH ĐI N XOAY CHI U 4.1 Sơ đ c u dùng ngu n đôi 4.2 Sơ đ c u 4.3 Sơ đ đ y kéo 4.4 Đ i n m t chi u n xoay chi u dạng sin 4.5 Đ i n m t chi u n xoay chi u pha Ch ơn g 5: B BI N T N 5.1 C u trúc b bi n t n 5.2 H ng d n sử dụng m t số bi n t n thông dụng Huỳnh Tấn Đệ Trang Bài giảng điện tử công suất ĐH Tôn Đức Thắng - Phòng TCCN Ch ơng 1: LINH KI N BÁN D N CÔNG SU T A Mục tiêu : Sau học xong chương này, học sinh phải : - Nhận dạng đ ợc linh kiện - Nguyên lý hoạt động loại linh kiện công suất - Vẽ đ ợc đ ng đặt tuyến loại linh kiện B N i dung : 1.1 DIODE Chỉ dẫn điện theo chiều từ Anôt đến Catôt Điện áp UAK gọi điện áp thuận, UKA gọi điện áp nghịch đặt lên diode, tùy loại mà chúng có gía trị khác Điện áp thuận UAK diode Silic 0,7V, diode Gemani 0,3V Điện áp nghịch đặt lên diode mà chịu đ ợc tùy loại, từ hàng trăm vơn đến hàng ngàn vơn Dịng điện mà diode chịu đ ợc tùy theo loại từ vài trăm mA đến hàng trăm A Diode th ng đ ợc sử dụng chỉnh l u K A K A Hình 1.1 Ký hiệu hình dạng diode Huỳnh Tấn Đệ Trang ĐH Tơn Đức Thắng - Phịng TCCN Bài giảng điện tử cơng suất 1.2 TRANSIST OR CƠNG SU T Có hai loại : Transistor thuận viết tắt PNP transistor nghịch viết tắt NPN Chúng làm việc hai chế độ: - Chế độ khóa: ngắt dẫn bảo hịa - Chế độ khuyếch đại Trong điện tử công suất, transistor làm việc chế độ khóa Thơng số quan trọng transistor hệ số khuyếch đại dòng điện = IC / IB Để cho transistor dẫn bảo hòa sâu ta phải cấp dòng IB = kIBsat, với k hệ số, IBsat dòng cực B transistor bảo hòa Khi bảo hòa điện áp UBE≡ 0,7V; UCE = 0,2V Hình 1.2: Ký hiệu hình dạng sơ loại transistor Huỳnh Tấn Đệ Trang Bài giảng điện tử công suất ĐH Tôn Đức Thắng - Phịng TCCN 1.3 THYRISTOR ( SCR ) Có cực: Anôt, Catôt Gate (cực cổng) Điều kiện cần đủ m SCR - UAK > 1V - Ig ≥ Igst Igst giá trị ghi sổ tay tra cứu Điều kiện SCR khoá: Khi đư m , SCR khơng tự khố xung dịng điều khiển đư hết Để khóa SCR có hai cách: - Giảm dòng làm việc IAK xuống d ới giá trị dịng trì IH, - Đặt điện áp ng ợc lên SCR (biện pháp th Điện tr SCR ng dùng) trạng thái ngắt cỡ hàng trăm kΩ, trạng thái m cịn khoảng 0,01Ω0,1Ω Th i gian m khóa SCR cỡ vài chục µs Hình 1.3: Ký hiệu SCR hình dạng vài loại SCR thơng dụng Huỳnh Tấn Đệ Trang Bài giảng điện tử công suất ĐH Tơn Đức Thắng - Phịng TCCN 1.4 TRIAC Triac giống hai SCR mắc song song ng ợc Triac dẫn dịng theo hai chiều tùy theo cách kích cực G, triac khơng cịn có khái niệm anơt catơt thay vào T1 (hoặc B1) T2 (hoặc B2) với ký hiệu T1 gần cực G Hình 1.4: Cấu tạo ký hiệu triac Ph ơng pháp kích triac (m triac) + Khi T2 có điện áp d ơng, kíck cực G triac xung d ơng triac dẫn theo chiều từ T2 đến T1 + Khi T2 có điện áp âm, kíck cực G xung âm triac dẫn theo chiều từ T1 đến T2 Z T2 + Z T2 G + T1 - + - T1 T2 G - + T1 + T2 T1 Hình 1.5: Các ph ơng pháp kích triac C Câu hỏi ơn tập Câu 1: Trình bày nguyên lý hoạt động Diode, Transitor, thyristor, triac Câu 2: Vẽ đ Huỳnh Tấn Đệ ng đặt tuyến Diode, Transitor, thyristor, triac Trang Bài giảng điện tử cơng suất ĐH Tơn Đức Thắng - Phịng TCCN Ch ơng 2: B Đ I ĐI N XOAY CHI U THÀNH ĐI N M T CHI U A Mục tiêu : Sau học xong chương này, học sinh phải : - Trình bày đ ợc vai trị điện chiều - Vẽ lại s đồ dạng sóng ngõ mạch chỉnh l u không điều khiển chỉnh l u có điều khiển - Vẽ lại đ ợc mạch lọc dạng sóng ngõ mạch lọc dùng tụ mạch lọc LC Nêu đ ợc ý nghĩa lọc B N i dung : Trong kỹ thuật điện tử, buộc phải sử dụng điện chiều để phân cực cho transistor Nh ng điện chiều nh pin, accu máy phát chiều tốn Có cách đơn giản hiệu chuyển điện xoay chiều có sẵn từ l ới điện thành điện chiều Bộ đổi điện xoay chiều thành điện chiều ng i ta gọi b ch nh l u C u trúc m t sơ đ ch nh l u – Máy biến áp (MBA): Máy biến áp dùng để thay đổi mức điện áp l ới điện phù hợp với điện áp cần sử dụng – Chỉnh l u: Là sơ đồ chỉnh l u thực chức biến đổi điện xoay chiều thành điện chiều – Mạch lọc: Gồm phần tử phản kháng nh tụ điện, cuộn cảm làm chức san phẳng điện áp chỉnh l u, giảm độ mấp mô – Mạch phản hồi: Làm chức đo l ng tín hiệu nh dịng điện, điện áp lối mạch chỉnh l u đ a đến mạch điều khiển – Mạch điều khiển: Dùng để điều khiển thyristor chỉnh l u có điều khiển Huỳnh Tấn Đệ Trang Bài giảng điện tử công suất ĐH Tơn Đức Thắng - Phịng TCCN MBA Chỉnh lưu Lọc Điều khiền Phản hồi Tải chiều Hình 2.1: Cấu trúc chung sơ đồ chỉnh l u 2.1 CH NH L U PHA 2.1.1 Ch nh l u pha không u khiển a Ch nh l u nửa chu kỳ T i thu n trở R bán kỳ d ơng diode cho dòng qua tải, Uo=Ui Bán kỳ âm diode khóa khơng cho dịng qua tải Uo = Gía trị điện áp chỉnh l u trung bình : Utb=0,45Ui với Ui trị hiệu dụng điện áp vào uO uO iR Uimax Utb Uo Ui R t Hình 2.2: Sơ đồ chỉnh l u bán kỳ dạng điện tải T i n trở n c m (R + L): Vì tải có tính cảm nên sinh sức điện động tự cảm e ng ợc với chiều biến thiên dòng điện: e = - L.di/dt, tức có xu h ớng chống lại tăng giảm dịng điện sinh Trên hình ta thấy rằng, khoảng 01 dịng id tăng từ từ (vì chống lại tăng dịng điện vào), cuộn cảm L tích lũy l ợng Trong khoảng 1 2 dòng vào giảm dần, sức điện động Huỳnh Tấn Đệ Trang Bài giảng điện tử công suất ĐH Tôn Đức Thắng - Phòng TCCN tự cảm e sinh dòng điện chiều với dòng vào (chống lại giảm dòng vào) dù ui đổi chiều nh ng có dịng qua tải Trong thực tế mạch tải R + L ng i ta dùng diod Dr mắc song song với tải để dẫn dòng tự cảm hồn trả l ợng, vừa để trì đ ợc dòng điện tải nửa chu kỳ âm điện áp nguồn vừa bảo vệ diode Dòng điện i đạt giá trị cực đại 1 UO IZ Uo D L IZ Uimax R Ui uO Dr 1 2 Hình 2.3: Sơ đồ chỉnh l u bán kỳ tải R + L dạng điện áp, dòng điện tải b Ch nh l u nửa chu kỳ (toàn kỳ) * Mạch ch nh l u hình tia uO Umax Utb U1 HI Uin HI t R Hình 2.4: Sơ đồ chỉnh l u toàn bán kỳ dạng điện áp tải Với mạch chỉnh l u hình tia dùng diode điện áp trung bình: Utb = 0,45.Ui Dịng trung bình qua tải I tb Huỳnh Tấn Đệ U tb U 0,45 i R R Trang 10 Bài giảng điện tử công suất ĐH Tơn Đức Thắng - Phịng TCCN * Thơng số 05 =Pid: Số Chức Năng Dạng 06 Lựa chọn dòng điện điều khiển cho thích hợp với động Gi i Hạn RW U - Tm – Dòng điện định mức biến tần Đơn V A Chức Năng Dạng Gi i Hạn Tm Đơn V 07 Tốc độ động RW U - 9999 rpm Nhập vào tốc độ ghi từ name plate động Số Chức Năng 08 Điện áp động RW U Số Chức Năng Dạng Gi i Hạn Tm Đơn V 09 Hệ số cos RW U - 1.00 V - Dòng điện biến tần Nhập vào dòng điện động,(ghi từ nameplate động cơ) Số - Mặc Đ nh Dạng Gi i Hạn Tm - 240 - 480 Nhập vào điện áp ghi từ name plate động Huỳnh Tấn Đệ Đơn V V Mặc Đ nh 1500 EUR 1800 USA Mặc Đ nh 230/400 EUR 230/460 USA Mặc Đ nh 0.85 EUR 0.85 USA Trang 46 Bài giảng điện tử cơng suất ĐH Tơn Đức Thắng - Phịng TCCN - Số 10 - Nhập vào hệ số cos ghi từ name plate động Chức Năng Dạng Gi i Tm Đơn Mặc Đ nh Hạn V Thông số truy cập L1 EUR RW T L1,L2,Loc thêm L1 USA L1: Truy cập mức Chỉ xem thay đổi gía trị thơng số từ 01 – 10 L2: Truy cập mức Xem thay đổi gía trị tất thơng số từ 01 – 60 L3.Truy cập mức 3,xem thay đổimgiá trị tất thông số từ 01-95 Loc: Dùng để khóa mật mã nhập vào mà khơng cần tắt nguồn điện Số Chức Năng Dạng 11 Lựa chọn mức cho Star/Stop RW Số Chức Năng 12 Cho phép điều khiển thắng hãm motor Số Chức Năng 13 14 Không dùng Số Chức Năng 15 - Dạng Gi i Hạn Mặc Đ nh EUR USA 0_6 Gi i Hạn Đơn V Tm Mặc Đ nh diS RW DiS,rEL,dIO,USEr Dạng Dạng Chế độ chạy nhấp RW (Jog) Chọn tốc độ chạy nhấp (Jog) Gi i Hạn Tm Đơn V Mặc Đ nh Gi i Hạn Tm Đơn V B – 400.0 Hz Số Chức Năng Dạng Gi i Hạn 16 Chọn dạng tín hiệu ngõ vào Dịng(mA) RW B Huỳnh Tấn Đệ Đơn V Tm Tm - 20, 20 - 0,4 – 20,20 - 4, - Đơn V mA Mặc Đ nh 1.5 EUR 1.5 USA Mặc Đ nh 4- 20 EUR - 20 USA Trang 47 Bài giảng điện tử công suất ĐH Tôn Đức Thắng - Phịng TCCN - Số 20, 20 -.4 Tín hiệu ngõ vào analog đưa vào cổng T2 biết tần, giải thích sau: Cách Thức Diển gi i – 20 Tín hiệu Dịng đầu vào từ – 20mA 20 – Tín hiệu Dòng đầu vào từ 20 – 0mA – 20 Tín hiệu Dịng đầu vào từ – 20mA 20 – Tín hiệu Dịng đầu vào từ 20 – 4mA – 20 Tính hiệu Dịng đầu vào có >20mA vẩn khơng báo lỗi 20 – Tính hiệu Dịng đầu vào có