Slide điện tử công suất

Điện tử công suất Mã số: EE3147 Ts. Trần Trọng Minh Bộ môn Tự đông hóa, Khoa Điện, ĐHBK Hà nội Hà nội, 9 - 2010  Mục tiêu: ◦ Nắm được các kiến thức cơ bản về quá trình biển đổi năng lượng điện dùng các bộ biến đổi bán dẫn công suất cũng như những lĩnh vực ứng dụng tiêu biểu của biến đổi điện năng. ◦ Có hiểu biết về những đặc tính của các phần tử bán dẫn công suất lớn. ◦ Có các khái niệm vững chắc về các quá trình biến đổi xoay chiều – một chiều (AC – DC), xoay chiều – xoay chiều (AC – AC), một chiều – một chiều (DC – DC), một chiều – xoay chiều (DC – AC) và các bộ biến tần. ◦ Biết sử dụng một số phần mềm mô phỏng như MATLAB, PLEC,… để nghiên cứu các chế độ làm việc của các bộ biến đổi. ◦ Sau môn học này người học có khả năng tính toán, thiết kế những bộ biến đổi bán dẫn trong những ứng dụng đơn giản.  Yêu cầu: ◦ Nghe giảng và đọc thêm các tài liệu tham khảo, ◦ Sử dụng Matlab-Simulink để mô phỏng, kiểm chứng lại các quá trình xảy ra trong các bộ biến đổi, ◦ Củng cố kiến thức bằng cách tự làm các bài tập trong sách bài tập. M c tiêu và yêu c uụ ầ 10/22/20102  Đánh giá kết quả: ◦ Điểm quá trình: trọng số 0,25 ◦ Kiểm tra giữa kỳ: 0,25 ◦ Thi cuối kỳ: 0,75  Tất cả các lần thi và kiểm tra đều được tham khảo tất cả các loại tài liệu (Open book examination). 10/22/20103 Thi và ki m traể  1. Điện tử công suất; Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh; NXB KH&KT Hà nội, 2009.  2. Phân tích và giải mạch điện tử công suất; Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi; NXB KH&KT, 1999.  3. Giáo trình điện tử công suất; Trần Trọng Minh; NXB Giáo dục, 2009.  4. Hướng dẫn thiết kế Điện tử công suất; Phạm Quốc Hải; NXB KH&KT 2009. Tài li u tham kh oệ ả 10/22/20104 ĐTCS: Xu hư ng phát tri n và ớ ể ph m vi ng d ngạ ứ ụ Xu hư ngớ Ví dụ  Xu hư ng phát tri n: d i ớ ể ả công su t tr i r ng, t ấ ả ộ ừ nh , …ỏ  … Đ n l n và r t l n.ế ớ ấ ớ  ng d ng: r ng kh p, t Ứ ụ ộ ắ ừ các thi t b c m tay, dân ế ị ầ d ng đ n các h th ng ụ ế ệ ố thi t b công nghi p.ế ị ệ  Đ c bi t: tham gia vào ặ ệ đi u khi n trong h ề ể ệ th ng năng lư ng.ố ợ  Vài W đ n vài trăm W, ế thành ph n chính trong ầ các h th ng Power ệ ố management c a các thi t ủ ế b nh .ị ỏ  Vài trăm kW đ n vài ch c ế ụ MW.  FACTS: h truy n t i,ệ ề ả  DG – Distributed Generation, Custom Grid, Renewable Energy System, … 10/22/20105 ĐTCS: Xu hư ng phát tri n và ớ ể ph m vi ng d ngạ ứ ụ Nguyên nhân phát tri nể Các d li u th c tữ ệ ự ế  S phát tri n c a ĐTCS ự ể ủ liên quan đ n:ế ◦ Công ngh ch t o các ệ ế ạ ph n t bán d n công ầ ử ẫ su t đ t đư c nh ng ấ ạ ợ ữ bư c ti n l n.ớ ế ớ ◦ Các ti n b vư t b c ế ộ ợ ậ trong công ngh các ệ ph n t đi u khi n và lý ầ ử ề ể thuy t đi u khi n.ế ề ể  MOSFET, IGBT: t n s đóng c t ầ ố ắ cao, ch u đư c đi n áp cao, ị ợ ệ dòng đi n l n.ệ ớ  Các chip vi x lý, vi đi u khi n, ử ề ể DSP 16 bit, 32 bit, nhanh, m nh ạ v đi u khi n:ề ề ể ◦ Tích h p ADC, đ u vào counter, PWM ợ ầ built-in; ◦ Truy n thông: I2C, CAN, UART, …ề 10/22/20106 Ph n I: Nh ng v n đ chung c a ĐTCS và đi u khi n các b bi n đ iầ ữ ấ ề ủ ề ể ộ ế ổ Đi n t công su t trong h th ng năng lư ng t trư c đ n ệ ử ấ ệ ố ợ ừ ớ ế nay và t nay v sau.ừ ề 10/22/2010 7 Ph n I: Nh ng v n đ chung c a ĐTCS và đi u khi n các b bi n đ iầ ữ ấ ề ủ ề ể ộ ế ổ Các b bi n đ i Đi n t công su t.ộ ế ổ ệ ử ấ 10/22/2010 8 Ph n I: Nh ng v n đ chung c a ĐTCS và đi u khi n các b bi n đ iầ ữ ấ ề ủ ề ể ộ ế ổ Các lĩnh v c liên quan đ n Đi n t công su t.ự ế ệ ử ấ 10/22/2010 9 Ph n I: Nh ng v n đ chung c a ĐTCS và đi u khi n các b bi n đ iầ ữ ấ ề ủ ề ể ộ ế ổ Sơ đ kh i ch c năng c a b bi n đ i.ồ ố ứ ủ ộ ế ổ 10/22/2010 10 [...]... dU/dt tác dụng như dòng mở van Chương I Những phần tử bán dẫn công suất I.3 Thyristor Sơ đồ ứng dụng tiêu biểu So sánh tương đ ối các ph ần t ử bán d ẫn công su ất cơ b ản N ội dung trình bày chính  Sẽ tìm hiểu những vấn đề khi muốn tăng công suất của các bộ biến đổi theo hướng dòng điện lớn và điện áp cao Phải làm thế nào? ◦ Lĩnh vực ứng dụng công suất nhỏ: rất quan trọng nhưng ph ải có m ột chương... phần tử bán dẫn công suất I.2 Điôt  Đặc tính đóng cắt của điôt ◦ Đặc tính động uD(t), iD(t), Điện tích phục hồi Qrr Thời gian phục hồi trr Khi mở: điện áp uFr lớn lên đến vài V trước khi trở về giá trị điện áp thuận cỡ 1 – 1,5V do vùng n- còn thiếu điện tích Khi khóa: dòng về đến 0, sau đó tiếp tục tăng theo chiều ngược với tốc độ dir/dt đến giá trị Irr rồi về bằng 0 Chương I Những phần tử bán dẫn công. .. Có thể khóa cả điện áp ngược lẫn điện áp thuận Chỉ dẫn dòng theo một chiều từ anot đến catot ◦ uAK >0 ; Phân cực thuận ◦ uAK < 0 ; Phân cực ngược Đặc tính vôn-ampe lý tưởng của thyristor Chương I Những phần tử bán dẫn công suất I.3 Thyristor Lớp n- làm tăng khả năng chịu điện áp Thyristor: Cấu trúc bán dẫn và mạch điện tương đương Chương I Những phần tử bán dẫn công suất I.3 Thyristor  Đặc tính vôn-ampe... ΔUD/ΔID Chương I Những phần tử bán dẫn công suất I.2 Điôt  Đặc điểm cấu tạo của điôt công suất (Power diode) ◦ Phải cho dòng điện lớn chạy qua (cỡ vài nghìn ampe), phải chịu được điện áp ngược lớn (cỡ vài nghìn vôn); ◦ Vì vậy cấu tạo đặc biệt hơn là một tiếp giáp bán dẫn p-n thông thường Trong lớp bán dẫn n có thêm lớp nghèo điện tích nVùng nghèo n-, làm tăng khả năng chịu điện áp ngược, nhưng cũng... lý tưởng: dẫn dòng theo cả hai chiều; chịu được điện áp thep cả hai chiều Chương I Những phần tử bán dẫn công suất I.2 Điôt  Cấu tạo từ một lớp tiếp giáp p-n ◦ Chỉ dẫn dòng theo một chiều từ anot đến catot ◦ uAK >0 iD >0; Phân cực thuận ◦ uAK < 0 iD = 0; Phân cực ngược Ký hiệu điôt Đặc tính vôn-ampe lý tưởng của điôt Chương I Những phần tử bán dẫn công suất I.2 Điôt  Đặc tính vôn-ampe của điôt ◦ Giúp... điện áp nhỏ, tổn thất rất nhỏ Chỉ chịu được điện áp thấp, dưới 100 V Chương I Những phần tử bán dẫn công suất I.3 Thyristor   Cấu tạo: cấu trúc bán dẫn gồm 4 lớp, p-n-p-n, tạo nên 3 tiếp giáp p-n, J1, J2, J3 Có 3 cực: Ký hiệu thyristor ◦ Anode: nối với lớp p ngoài cùng, ◦ Cathode: nới với lớp n ngoài cùng, ◦ Gate: cực điều khiển, nối với lớp p ở giữa   Là phần tử có điều khiển Có thể khóa cả điện. .. thiết để lựa chọn phần tử cho một ứng dụng cụ thể Chương I Những phần tử bán dẫn công suất I.1 Những vấn đề chung  Các van bán dẫn chỉ làm việc trong chế độ khóa ◦ Mở dẫn dòng: iV > 0, uV = 0; ◦ Khóa: iV = 0, uV > 0; ◦ Tổn hao pV = iV*uV ~ 0;  Lưu ý rằng phần tử bán dẫn nói chung chỉ dẫn dòng theo một chiều ◦ Muốn tạo ra các van bán dẫn hai chiều hai chiều phải kết hợp các phần tử lại  Về khả năng... lượng điện áp Đặc biệt liên quan đến lưới điện phân tán ◦ Những ứng dụng rộng rãi của ĐTCS trong điều khi ển máy đi ện đã đư ợc đề cập đến trong các môn học về Truyền động điện Không đ ề c ập ở đây ◦ Các bộ biến đổi dùng thyristor trong các b ộ ch ỉnh lưu hay nh ững b ộ nguồn cho các quá trình công ngh ệ đã đ ề c ập đ ầy đ ủ trong chương trình ĐTCS cơ bản Multilevel Converter dùng để tăng công suất. .. đặt điện áp âm lên anôt-catôt của tiristor sau khi dòng iV đã về bằng 0 trước khi có thể có điện áp UAK dương mà tiristor vẫn khóa ◦ Trong nghịch lưu phụ thuộc hoặc nghịch lưu độc lập, phải luôn đảm bảo thời gian khóa của van cỡ 1,5 - 2 lần tr ◦ trr phân biệt thyristor về tần số:  Tần số thấp: trr > 50 μs;  Loại nhanh: trr = 5 – 20 μs trr càng nhỏ, càng đắt Chương I Những phần tử bán dẫn công suất. .. > Ih, gọi là dòng duy trì (Holding current) Chương I Những phần tử bán dẫn công suất I.3 Thyristor Các thông số cơ bản  1 Giá trị dòng trung bình cho phép chạy qua tiristor, IV ◦ Làm mát tự nhiên: một phần ba dòng IV ◦ Làm mát cưỡng bức bằng quạt gió: hai phần ba dòng IV ◦ Làm cưỡng bức bằng nước: có thể sử dụng 100% dòng IV   2 Điện áp ngược cho phép lớn nhất, Ung,max 3 Thời gian phục hồi tính . (Open book examination). 10/22/20103 Thi và ki m traể  1. Điện tử công suất; Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh; NXB KH&KT Hà nội, 2009.  2. Phân tích và giải mạch điện tử công suất;. Điện tử công suất Mã số: EE3147 Ts. Trần Trọng Minh Bộ môn Tự đông hóa, Khoa Điện, ĐHBK Hà nội Hà nội, 9 - 2010  Mục tiêu: ◦ Nắm được các kiến. Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi; NXB KH&KT, 1999.  3. Giáo trình điện tử công suất; Trần Trọng Minh; NXB Giáo dục, 2009.  4. Hướng dẫn thiết kế Điện tử công suất; Phạm Quốc Hải; NXB KH&KT