ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Tài liệu tham khảo • Điện tử cơng suất – Lê Văn Doanh • Giáo trình điện tử cơng suất – Nguyễn Văn Nhờ • Điện tử cơng suất – Nguyễn Bính dqvinh@dng.vnn.vn 0903 586 586 CHƯƠNG MỞ ĐẦU – CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT 1.1 Khái niệm chung Điện tử Cơng suất lớn Các linh kiện điện tử công suất sử dụng mạch động lực – công suất lớn Sự khác linh kiện điện tử ứng dụng (điện tử điều khiển) điện tử công suất • Công suất: nhỏ – lớn • Chức năng: điều khiển – đóng cắt dịng điện cơng suất lớn Điều khiển Động lực IC IB • Thời điểm • Cơng suất Các linh kiện điện tử công suất làm chức đóng cắt dịng điện – van Transistor điều khiển: Khuyếch đại IC R UCE = UCE1 iC C iB b U U R a UCE = U - RIC B IB1 > A E IB2 > IB1 A uCE uBE B IB = iE IB IB2 Transistor cơng suất: đóng cắt dịng điện UCE1 U UBE < UCE Đặc tính Volt – Ampe van công suất lý tưởng i b i c điều khiển a u d u Đối tượng nghiên cứu điện tử cơng suất • Các biến đổi cơng suất • Các khóa điện tử cơng suất lớn Chỉnh lưu • BBĐ điện áp xoay chiều (BĐAX) • Biến tần BBĐ điện áp chiều (BĐXA) Nghịch lưu Các linh kiện điện tử công suất 1.2.1 Chất bán dẫn - Lớp tiếp giáp P - N Chất bán dẫn: Ở nhiệt độ bình thường có độ dẫn điện nằm chất dẫn điện chất cách điện Loại P: phần tử mang điện lỗ trống – mang điện tích dương Loại N: phần tử mang điện electron – mang điện tích âm J P P + + + + - - - - + + + + - - - - + + + + - - - - + + + - - - + + + - - - + + + - - - Miền bão hòa - Cách điện N N Phân cực ngược N P - + + + - - - + + + - - - + + + - - - + Miền bão hòa - Cách điện N P - + - + - + Miền bão hòa - Cách điện + Phân cực thuận N P + + + + - - - + + + - - - + + + - - - - Miền bão hòa - Cách điện - + i 1.2.2 Diode Cấu tạo, hoạt động uF iF Anode A Katode P N K Hướng thuận A Hướng ngược R: reverse – ngược F: forward – thuận K iR uR ĐĨNG NGẮT 7.2.2 Bộ khóa xoay chiều ba pha Gồm khóa pha 7.3 Thiết bị biến đổi điện áp xoay chiều 7.3.1 Thiết bị biến đổi điện áp xoay chiều pha Tải trở R Tải R, L: • Khi ϕ < α < π θZ = α Um sin(θ − ϕ ) − iZ = Z Um − e Z − R (θ −α ) ωL sin(α −ϕ) • Khi < α < ϕ Không điều khiển điện áp Thiết bị làm việc khóa xoay chiều Tải L • Khi π/2 < α < π ϕ = π/2 Um iZ = (cos α − cos θ ) ωL • Khi < α < π/2 Không điều khiển điện áp Thiết bị làm việc khóa xoay chiều 7.3.2 Thiết bị biến đổi điện áp xoay chiều ba pha Gồm có ba biến đổi điện áp xoay pha mặc với CHƯƠNG 8: BẢO VỆ VÀ ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ BIẾN ĐỔI 8.1 Bảo vệ phần tử điện tử công suất 8.1.1 Công suất tổn thất làm mát ∆P = ∆p1 + ∆p2 ≈ ∆p1 ∆P ∆p1 ∆p2 … Công suất tổn thất … Cơng suất tổn thất … Cơng suất tổn thất phụ ∆P = U T I ( AV ) + RF I Nhiệt độ mặt ghép T j = Ta + Rth ∆P Rth = R jv + Rvr + Rra Tj … Nhiệt độ mặt ghép Ta … Nhiệt độ khơng khí mơi trường Rjv … Điện trở nhiệt mặt ghép vỏ linh kiện bán dẫn Rvr … Điện trở nhiệt vỏ cánh tản nhiệt Rra … Điện trở nhiệt cánh tản nhiệt khơng khí mơi trường Làm mát: • Cánh tản nhiệt • Cánh tản nhiệt + quạt gió • Cánh tản nhiệt + nước • Ngâm dầu biến 8.1.2 Bảo vệ dịng điện Cầu chì: • CC phải chịu dòng làm việc định mức thiết bị • Nhiệt dung chịu đựng CC phải nhỏ nhiệt dung thiết bị cần bảo v ặ nhit lng (I2t)CC < (I2t)TB ã in ỏp hồ quang CC phải tương đối lớn Ỉ Giảm nhanh dòng điện tiêu tán lượng mạch • Khi CC đứt, điện áp phục hồi phải đủ lớn Ỉ Khơng làm cho hồ quang cháy lại hai cực cầu chì Lắp đặt: có nhiều cách • Từng pha cuộn dây sơ cấp thứ cấp MBA • Nối tiếp với van • Nối tiếp với nhóm van mắc song song • Đầu thiết bị biến đổi 8.1.3 Bảo vệ áp Quá áp Sự tích tụ điện tích lớp bán dẫn (quá trình động diode thyristor) Ỵ Bảo vệ mạch R – C đấu song song với diode thyristor Quá áp Cắt không tải MBA đường dây, CC bảo vệ nhảy, sấm sét, … Ỵ Bảo vệ mạch R – C mắc pha thứ cấp MBA động lực • R 10 – 1000 Ω • C … 0.01 – µF Điều khiển thiết bị biến đổi 8.2.1 Khuyếch đại thuật toán Khuyếch đại đảo R2 u r = − uv R1 Mạch so sánh ⎧ −U cc u− > u+ ur = ⎨ ⎩+U cc u+ > u− Mạch tích phân ur = − uv dt ∫ RC Mạch vi phân R C + ur duv ur = − RC dt 8.2.2 Mạch tạo xung chuẩn sử dụng IC 555 t1 = 0.693C ( R1 + R2 ); t2 = 0.693CR2 T = t = t1 + t2 = 0.693C ( R1 + R2 ) Mạch lật đơn sử dụng IC 555 T = 1.1RC − Vcc ... Mở GTO tgd uD UD tgr ir 0.9UD 0.1UD t O tgt iFG O IFG÷10Α 0.2IFG Đóng GTO tgs iT tgf uD IT=I Mạch trợ giúp ITQ 0.9IT UDP iD O t uD tgq I ttq L iT iRG O iRG uRG uRG iRG IRG QGQ uRG GTO thực t? ??... -400C UGT O IGT t IG[A] Đặc t? ?nh động T? ??n th? ?t công su? ?t mở thyristor Mở thyristor Khóa thyristor A uD + P J1 N G P N iC J2 J3 C iC O t O t uD iC K Đóng thyristor toff • Bảo vệ q áp • Thời gian... i Thyristor lý t? ?ởng Nhánh thuận – mở Ba trạng thái: đóng – mở – khóa Nhánh ngược – đóng Thyristor thực t? ?? UBR: điện áp ngược đánh thủng UBO: điện áp t? ?? mở thyristor UTO: điện áp rơi Thyristor