Theo nghĩa rộng, nhiệm vụ của điện tử công suất là xử lý và điều khiển dòng năng lượng điện bằng cách cung cấp điện áp và dòng điện ở dạng thích hợp cho các tải. Tải sẽ quyết định các thông số về điện áp, dòng điện, tần số, và số pha tại ngõ ra của bộ biến đổi. Thông thường, một bộ điều khiển có hồi tiếp sẽ theo dõi ngõ ra của bộ biến đổi và cực tiểu hóa sai lệch giữa giá trị thực của ngõ ra và giá trị mong muốn (hay giá trị đặt). Các bộ biến đổi bán dẫn là đối tượng nghiên cứu cơ bản của điện tử công suất. Trong các bộ biến đổi các phần tử bán dẫn công suất được sử dụng như những khóa bán dẫn, còn gọi là van bán dẫn, khi mở dẫn dòng thì nối tải vào nguồn, khi khóa thì không cho dòng điện chạy qua. Khác với các phần tử có tiếp điểm, các van bán dẫn thực hiện đóng cắt dòng điện mà không gây nên tia lửa điện, không bị mài mòn theo thời gian.Tuy có thể đóng ngắt các dòng điện lớn nhưng các phần tử bán dẫn công suất lại được điều khiển bởi các tín hiệu điện công suất nhỏ, tạo bởi các mạch điện tử công suất nhỏ. Quy luật nối tải vào nguồn phụ thuộc vào các sơ đồ của bộ biến đổi và phụ thuộc vào cách thức điều khiển các van trong bộ biến đổi. Như vậy quá trình biến đổi năng lượng được thực hiện với hiệu suất cao vì tổn thất trong bộ biến đổi chỉ là tổn thất trên các khóa điện tử, không đáng kể so với công suất điện cần biến đổi.Không những đạt được hiệu suất cao mà các bộ biến đổi còn có khả năng cung cấp cho phụ tải nguồn năng lượng với các đặc tính theo yêu cầu, đáp ứng các quá trình điều chỉnh, điều khiển trong một thời gian ngắn nhất, với chất lượng phù hợp trong các hệ thống tự động hoặc tự động hóa. Đây là đặc tính mà các bộ biến đổi có tiếp điểm hoặc kiểu điện từ không thể có được. Điện tử công suất được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp hiện đại. Có thể kể đến các ngành kỹ thuật mà trong đó có những ứng dụng tiêu biểu của các bộ biến đổi bán dẫn công suất như 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...Trong những năm gần đây công nghệ chế tạo các phần tử bán dẫn công suất đã có những tiến bộ vượt bậc và ngày càng trở nên hoàn thiện dẫn đến việc chế tạo các bộ biến đổi ngày càng nhỏ gọn, nhiều tính năng và sử dụng ngày càng dễ dàng hơn.
Nội dung chương trình mơn học Điện tử cơng suất 1.LÝ THUYẾT • Bài giảng ; • Sách “ Điện tử cơng suất”, TG : Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh BÀI TẬP • Sách :“ Phân tích giải mạch điện tử cơng suất” TG :Phạm Quốc Hải; Dương Văn Nghi • Bài tập ơn tập thi THÍ NGHIỆM ĐỒ ÁN • Sách: “Hướng dẫn thiết kế Điện tử công suất” TG: PQH THI 1/ vấn đề chung kỹ thuật điên tử : Vị trí mục đích tín hiệu : Trung thực Hiệu suất Năng lỵng : 1.HiƯu st 2.Trung thùc Điện tử cơng suất kỹ thuật biến đổi điều khiển lượng điện víi hiệu cao Các kiểu biến đổi điều khiển lượng điện: • biến đổi AC DC : chỉnh lưu • Biến đổi DC AC : nghịch lưu • biến đổi tần số : AC (f1) AC(f2) : Biến tần • điều chỉnh điện áp AC/AC: băm xung xoay chiều • điều chỉnh điện áp DC/DC :băm xung chiều Điện tử công suất ngành kỹ thuật phối hợp đa diện: C¸c nh¸nh kü thuật hỗ trợ Điện tử công suất Yờu cu c thiết bị ĐTCS Thiết bị phải có hiệu suất cao KÝch thước nhỏ, gän, giá rẻ có tuổi thọ cao Vấn đề CÊu trúc tổng quát thiết bị điện tử công suất Van bán dẫn phần tử hoạt động chủ yếu hai trạng thái • Van dẫn dịng • Van khố (khơng dẫn dịng) Đặc điểm van bán dẫn lý tưởng Trạng thái dẫn: • Chịu dịng Ion = ∞; • Sụt áp van Uon= 0; • Điện trở dẫn Ron= 0; Quá trình đóng/ngắt: • Về điều khiển: mở van khóa van cực điều khiển; • Về đặc tính động: + thời gian mở nhỏ tON=0; Trạng thái khóa • Chịu điện áp hai dấu lớn: Uoff= ∞; + thời gian trễ khóa nhỏ tOFF=0; • Dịng rị nhỏ Ioff= 0; • • Tổn thất khóa Poff= 0; Điện áp điều khiển nhỏ UG=0 • Dịng điện điều khiển nhỏ IG=0 • Cơng suất điều khiển nhỏ PG=0 Đặc tính nhiệt: có điện trở nhiệt tinh thể bán dẫn môi trường nhỏ RJA= để thoát nhiệt tốt Khả I2t lớn để chịu dịng cố lâu dài khơng hỏng Chịu tốc độ biến thiên điện áp lớn du/dt = ∞; Chịu tốc độ biến thiên dòng điện qua van lớn di/dt = ∞; Các van bán dẫn công suất Van không điều khiển Điơt (1955) Nhóm Transistor • BT BJT (1975) • MOSFET (1978) • • IGBT (1985) SIT (1986) Chia ba nhóm Nhóm Thyristor • Thyristor thường (1958) • GTO (1980) • MCT (1988) • LTT (1988) ã TRIAC (1958) ã IGCT (1996) Các van b¸n dÉn DIODE LùC(1955) Đặc điểm uD iD I s (e T 1) ;T k 1,38.10 23 J / oK ; q 1,6.10 19 C uD u D iD I s e T u D iD I s kT q Bipolar Transistor ( BT ); BiJunction Transistor (BJT) Bipolar Transistor Dalinhtơn BT