Điện tử công suất gồm những thành phần nào? Điện tử công suất gồm hai thành phần là bộ biến đổi và bộ điều khiển và: Bộ biến đổi còn được gọi là bộ biến đổi tĩnh (static converter) để phân biệt với các máy điện truyền thống (electric machine) biến đổi điện dựa trên nguyên tắc biến đổi điện từ trường. gồm các linh kiện bán dẫn công suất được kết nối với nhau theo một cấu trúc nhất định để thực hiện việc chuyển đổi dòng điện từ nguồn thành dạng dòng điện phù hợp với phụ tải để cung cấp cho phụ tải. Bộ điều khiển có chức năng tạo ra các tín hiệu điều khiển cho phép các linh kiện bán dẫn trong bộ biến đổi đóng hay ngắt theo một qui trình nhất định hoặc theo một giải thuật đã được thiết kế trước để thực hiện nhiệm vụ biến đổi và điều tiết dòng năng lượng từ nguồn tới tải. Các lãnh vực sử dụng của điện tử công suất? là các lĩnh vực sau truyền động điện, giao thông đường sắt, nấu luyện thép, gia nhiệt cảm ứng, điện phân nhôm từ quặng mỏ, các quá trình điện phân trong công nghiệp hóa chất, trong rất nhiều các thiết bị công nghiệp và dân dụng khác nhau... Sơ đồ khối của bộ chuyển đổi công suất như thế nào? có thể biểu diễn dưới dạng text (ACDC . . .)
GIỚI THIỆU MƠN HỌC Điện tử cơng suất gồm thành phần nào? Điện tử công suất gồm hai thành phần biến đổi điều khiển và: Bộ biến đổi gọi biến đổi tĩnh (static converter) để phân biệt với máy điện truyền thống (electric machine) biến đổi điện dựa nguyên tắc biến đổi điện từ trường gồm linh kiện bán dẫn công suất kết nối với theo cấu trúc định để thực việc chuyển đổi dòng điện từ nguồn thành dạng dòng điện phù hợp với phụ tải để cung cấp cho phụ tải Bộ điều khiển có chức tạo tín hiệu điều khiển cho phép linh kiện bán dẫn biến đổi đóng hay ngắt theo qui trình định theo giải thuật thiết kế trước để thực nhiệm vụ biến đổi điều tiết dòng lượng từ nguồn tới tải Các lãnh vực sử dụng điện tử công suất? lĩnh vực sau truyền động điện, giao thông đường sắt, nấu luyện thép, gia nhiệt cảm ứng, điện phân nhơm từ quặng mỏ, q trình điện phân cơng nghiệp hóa chất, nhiều thiết bị công nghiệp dân dụng khác Sơ đồ khối chuyển đổi công suất nào? biểu diễn dạng text (AC-DC ) AC-DC đến DC-DC DC-AC AC-AC hay chỉnh lưu-biến đổi điện áp chiều-nghịch lưu-biến đổi điện áp chiều UPS (Uninteruptible Power Supply) gì? Các bạn cho biết ứng dụng UPS đâu? hệ thống nguồn cung cấp liên tục hay đơn giản lưu trữ điện dự phòng nhằm làm tăng độ tin cậy cung cấp điện cho hệ thống Và ứng dụng để chỉnh lưu nạp acqui để tích trữ điện làm việc bình thường Khi xảy cố, điện áp chiều qua nghịch lưu biến thành điện áp xoay chiều cấp cho tải ưu tiên Ưu điểm UPS tĩnh kích thước nhỏ gọn, đáp ứng nhanh, vận hành đơn giản, làm việc chắn, dòng cho phép lớn Ứng dụng UPS để chống sét cho đường truyền internet đường dây điện thoại Ứng dụng UPS giúp bảo vệ thiết bị điện nguồn điện không ổn định Ứng dụng UPS giúp ngăn chặn cố nguồn điện + Ứng dụng ngành công nghiệp + Ứng dụng ngành Y tế + Ứng dụng ngành giáo dục + Ứng dụng ngành Ngân Hàng + Ứng dụng ngành an ninh, quốc phòng Năng lượng tái tạo gồm nguồn lượng nào? bao gồm Nhiên liệu sinh học Sinh khối Địa nhiệt Thủy điện Năng lượng Mặt Trời Năng lượng thủy triều Năng lượng sóng Năng lượng gió Trị hiệu dụng trị trung bình hiểu nào? để xác định? Khi Bạn siêu thị kim khí điện máy, nhân viên phục vụ giới thiệu TV, máy lạnh tủ lạnh có cơng nghệ Inverter (tiết kiệm điện) Các bạn hiểu Inverter? cần sử dụng Inverter? - Inverter dịch Biến tần nghịch lưu (tùy theo ngữ cảnh) Hệ thống làm việc thông qua tần số công suất bán dẫn (từ lưới điện 220V/50Hz cho 220V/nHz) Với công nghệ hệ số cos(phi) gần Vì vậy, lượng tiêu thụ điện tiết kiệm Lưới điện Quốc gia có Cos(phi)=0.9, nghịch lưu từ 0.95-1 - Sử dụng Inverter thiết bị sử dụng liên tục Ví dụ: Tủ lạnh, máy lạnh công nghiệp Ví dụ: Nếu sử dụng máy lạnh ngày tiết kiệm max 0.4k Với số tiên cho công nghệ cao mà tiết kiệm không nên sử dụng Inverter Hệ số cos(phi) gì? để cải thiện cos(phi) thực nao? Hệ số cos(phi) tỷ số công suất ngõ cơng suất ngõ vào Nói cách khác hệ số cos(phi) cao hiệu suất cao (không hao phí) Để cải thiện cos(phi) cần phải bù (bù tụ bù thụ động, bù inverter bù tích cực) lọc độ méo dạng hài tổng THD (sử dụng mạch lọc LC) Độ méo dạng hài tổng (THD) gì? làm cách để cải thiện THD Hiện theo tiêu chuẩn THD bao nhiêu? THD độ méo dạng hài tổng, THD thể chất lượng điện áp ngõ hệ thống Để cải thiện THD sử dụng mạch lọc thụ động LC, LCL mạch lọc tích cực (nghịch lưu đa bậc) Theo tiêu chuẩn Việt Nam giới THD VK Đặc tính Volt/ Ample tài liệu Hình 2.6 trang 19, Diode dẫn dịng Ứng dụng chỉnh lưu, biến đổi DC-DC Các bạn trả lời câu hỏi theo template câu BJT chế tạo từ bán dẫn gì? Chất gì? BJT có tiếp giáp PN? Có loại BJT? Vẽ sơ đồ tương đương BJT (mô hình Diode)? Khi sử dụng chúng cần quan tâm gì? Nêu điều kiện làm việc BJT? Vẽ đường đặt tính Volt/Amper cho biết chúng dẫn dịng hay dẫn áp? BJT chế tạo từ bán dẫn: Bán dẫn P bán dẫn N Chất Si Có tiếp giáp PN Có loại BJT: PNP NPN Điện áp cặp cực, dòng Ib hệ số khuếch đại, Với BJT NPN VC>VB>VE ngược lại với PNP Đặc tính Volt/Ample tài liệu Hình 2.12 trang 26, BJT dẫn dòng Ứng dụng mạch khuếch đại, mạch công suất Đối với BJT loại NPN tín hiệu điều khiển cho cực B mức thấp hay mức cao? BJT có chế độ làm việc? Có cách ghép? Các bạn cho số ứng dụng BJT? BJT loại NPN tín hiệu điều khiển cho cực B mức cao (có thể suy luận từ sơ đồ tương đương) BJT có chế độ làm việc: ngắt/dẫn (0VT1, VG>0 VT20 ngược lại với MOSFET kênh P Đặc tính Volt/Ample tài liệu Hình 2.16 trang 32, MOSFET kích áp Ứng dụng mạch nguồn xung Các bạn cho biết ưu nhược điểm sử dụng MOSFET? Ưu điểm kích áp nên tổn hao hiệu suất cao Nhược điểm tài ngun khơng sẵn có phí chế tạo cao, Có loại IGBT? Vẽ sơ đồ tương đương IGBT? Khi sử dụng chúng cần quan tâm gì? Nêu điều kiện làm việc IGBT? Vẽ đường đặt tính Volt/Amper cho biết chúng dẫn dòng hay dẫn áp? Các bạn cho số ứng dụng IGBT? Có loại IGBT: Kênh P kênh N Điện áp cặp cực, điện áp VG hệ số khuếch đại, Với IGBT kênh N VC>VE VG>0 ngược lại với IGBT kênh P Đặc tính Volt/Ample tài liệu Hình 2.21 trang 39, IGBT kích áp Ứng dụng mạch nguồn xung, nghịch lưu, chỉnh lưu cos(phi) cao, biến đổi nguồn DC-DC Linh kiện điện tử công suất theo chức đóng/ngắt khả điều khiển có nhóm? Bạn mơ tả chi tiết nhóm Nhóm một: gồm linh kiện không điều khiển: diode, diac Nhóm hai: gồm linh kiện điều khiển kích đóng thyristor, triac Nhóm ba: gồm linh kiện khiển kích ngắt transistor (BJT, MOSFET, IGBT), GTO CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN Tại phải chỉnh lưu? Các bạn thường thấy điện chiều tích trữ dạng nào? Hãy vẽ sơ đồ khối mạch chỉnh lưu giải thích nguyên lý hoạt động Đa số thiết bị điện tử sử dụng điện chiều Điện chiều thường thấy nhiều Pin, Acqui Tuy nhiên, giá thành cao, dung lượng khơng trì lâu Mặt khác, bán dẫn phát triển mạnh mẽ, giá thành thấp Năng lượng từ lưới điện hạ sau qua mạch chỉnh lưu để biến đổi dòng xoay chiều thành dòng chiều cung cấp cho tải Tùy theo loại tải khác mà có ảnh hưởng Trong thực tế tải nguồn điện chiều thường loại tải nào? Cho ví dụ loại tải Trong thực tế tải nguồn điện chiều thường loại tải nào? Cho ví dụ loại tải - Tải R: thường thấy bóng đèn Tải cảm: thường thấy cuộn dây relay cuộn kích từ máy phát - Tải R+E: thường thấy mạch sạc bình - Tải R+L+E: thường thấy động DC Trong điện tử dân dụng người ta thường sử dụng mạch chỉnh lưu nào? Tại Trong điện tử công nghiệp người ta thường sử dụng mạch chỉnh lưu nào? Tại sao? Một khách hàng yêu cầu thiết kế nguồn DC cho bảng quang báo (đèn ma trận led) Với điện áp ngõ (Vd) 15Vdc, Điện trở dãy led 10Ω a) Sinh viên cho biết nên chọn loại chỉnh lưu nào? Tại sao? Giai đoạn (GĐ6): Trong khoảng từ 11π/6 ÷ 13π/6, ucb > => D5, D6 PCT (Phân cực thuận) => Ud dạng sóng ngõ dạng sóng ngõ vào ucb Sinh viên vẽ (vẽ tay chụp hình) dạng sóng tia pha ngõ vào V a, Vb, Vc điện áp ngõ Vd đồ thị (tải R) Chú ý phải tự vẽ lấy không copy bạn Bạn vi phạm bị trừ điểm Sinh viên vẽ (vẽ tay chụp hình) dạng sóng cầu pha ngõ vào Va, Vb, Vc điện áp ngõ Vd đồ thị (tải R) Cho mạch chỉnh lưu cầu pha dùng diode chế tạo từ Si Biết giá trị hiệu dụng điện áp nguồn xoay chiều U = 24V Tải R, có dịng điện trung bình Id = 12A a Sinh viên vẽ sơ đồ nguyên lý, (vẽ tay chụp hình) dạng sóng ngõ vào Va-a’ điện áp ngõ Vd đồ thị b Hãy tính cơng suất tiêu tải thông số để lựa chọn diode c Vẽ sơ đồ mạch, dạng sóng điện áp trước sau chỉnh lưu dạng sóng dịng điện tải Người ta dùng thiết bị chỉnh lưu cầu pha để nạp điện cho ắc quy, có E = 110V, dịng nạp Id = 50A, điện áp nguồn xoay chiều u = 311Sin314t a Sinh viên vẽ sơ đồ nguyên lý, (vẽ tay chụp hình) dạng sóng ngõ vào Va-a’ điện áp ngõ Vd đồ thị b Tính t1 thời điểm thiết bị chỉnh lưu bắt đầu dòng nạp cho ắc quy nửa chu kỳ, Tơ thời gian dẫn dịng diode chu kỳ c Điện trở R phải để đảm bảo dòng nạp yêu cầu Cho mạch chỉnh lưu tia pha không điều khiển, cấp dòng cho mạch tải gồm ắc quy có E = 120V, R = 2ohm, giá trị hiệu dụng điện áp pha U = 220V, tần số nguồn điện xoay chiều f = 50 Hz a Sinh viên vẽ sơ đồ nguyên lý, (vẽ tay chụp hình) dạng sóng tia pha ngõ vào Va, Vb, Vc điện áp ngõ Vd đồ thị (tải R) b Tính dịng điện trung bình qua tải, dịng hiệu dụng cuộn thứ cấp I2 dịng trung bình qua diode; c Tính điện áp ngược lớn diode; d Tính dịng điện trung bình qua tải qua diode ắc quy nạp tới trị số E = 170V, vẽ dạng sóng điện áp dịng điện tải trường hợp Cho mạch chỉnh lưu cầu pha khơng điều khiển cấp dịng từ máy biến áp pha nối / , biết điện áp hiệu dụng nguồn cuộn dây sơ cấp 660V, thứ cấp 400V, tải R = 10 a Sinh viên vẽ sơ đồ nguyên lý, (vẽ tay chụp hình) dạng sóng cầu pha ngõ vào Va, Vb, Vc điện áp ngõ Vd đồ thị (tải R) b Tính dịng điện trung bình qua tải, qua diode, điện áp ngược lớn mà diode phải chịu dịng, tính I1, I2 Sba; Giả sử có thêm tải E = 100V thông số thay đổi nào?