Giáo trình điện tử công suất

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số:755/QĐ-CĐCG-KT&KĐCL ngày 14 tháng 11 năm 2022 Trường Cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Điện tử công suất lĩnh vực kỹ thuật đại, nghiên cứu ứng dụng linh kiện bán dẫn công suất làm việc chế độ chuyển mạch vào trình biến đổi điện Sự đời hồn thiện linh kiện điện tử cơng suất với tính dịng điện, điện áp, tốc độ chuyển mạch ngày nâng cao Tổn hao công suất giảm đáng kể, ngày đáp ứng yêu cầu phức tạp quy luật biến đổi lượng biến đổi làm cho kỹ thuật điện truyền thống thay đổi sâu sắc Ở Việt Nam có nhiều giáo trình, tài liệu tham khảo, sách hướng dẫn tập điện tử công suất biên soạn biên dịch nhiều tác giả, chuyên gia đầu ngành điện tử công suất Tuy nhiên nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng trình đào tạo nhà trường phải bám sát chương trình khung giáo trình Điện tử cơng suất biên soạn tham gia giảng viên trường Cao đẳng Cơ giới dựa sở chương trình khung đào tạo ban hành, trường Cao đẳng Cơ giới với giáo viên có nhiều kinh nghiệm tham khảo nguồn tài liệu khác để thực biên soạn giáo trình Điện tử cơng suất phục vụ cho cơng tác giảng dạy Giáo trình thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mơ đun MĐ13 chương trình đào tạo nghề Điện cơng nghiệp cấp trình độ trung cấp nghề dùng làm giáo trình cho học viên khóa đào tạo, sau học tập xong mơ đun này, học viên có đủ kiến thức để học tập tiếp môn học, mô đun khác nghề Quảng Ngãi, ngày tháng năm 2022 Tham gia biên soạn Phan Ngọc Bảo ………… ……… … Chủ biên MỤC LỤC TT NỘI DUNG TRANG Lời giới thiệu Mục lục Bài mở đầu: Các khái niệm 11 Trị trung bình đại lượng 12 Cơng suất trung bình 12 Trị hiệu dụng đại lượng 12 Hệ số công suất 12 Bài 1: Bộ chỉnh lưu 13 Bộ chỉnh lưu pha 14 10 Bộ chỉnh lưu ba pha 34 11 Các chế độ làm việc chỉnh lưu 48 12 Bài 2: Bộ biến đổi điện áp xoay chiều 52 13 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều pha 53 14 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha 58 15 Bài 3: Bộ biến đổi điện áp chiều 62 16 Bộ giảm áp 63 17 Bộ tăng áp 65 18 Các phương pháp điều khiển biến đổi điện áp chiều 67 19 Bài 4: Bộ nghịch lưu biến tần 70 20 Bộ nghịch lưu áp pha 71 21 Bộ nghịch lưu áp ba pha 75 22 Các phương pháp điều khiển nghịch lưu áp 76 23 Bộ nghịch lưu dòng điện 79 24 Các phương pháp điều khiển nghịch lưu dòng 82 25 Bộ biến tần gián tiếp 86 26 Bộ biến tần trực tiếp 90 27 Tài liệu tham khảo 94 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Mã mơ đun: MĐ13 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơ đun Điện tử cơng suất học sau môn học, mô đun kỹ thuật sở, đặc biệt môn học, mô đun: Mạch điện; Điện tử bản; Truyền động điện - Tính chất: Là mơ đun chun mơn nghề - Ý nghĩa vai trị mơ đun: Điện tử cơng suất đóng vai trị quan trọng ngành Điện, Điện tử, đáp ứng yêu cầu phức tạp qui luật biến đổi lượng, kích thước nhỏ gọn, khả đóng cắt cao, tổn hao cơng suất thấp Mô đun trang bị cho học viên kiến thức kỹ Điện tử cơng suất - Đối tượng: Là giáo trình áp dụng cho học sinh trình độ Trung cấp nghề Điện cơng nghiệp Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: A1 Vẽ nêu nguyên lý hoạt động mạch chỉnh lưu u cầu A2 Giải thích dạng sóng vào, biến đổi AC-AC A3 Giải thích ngun lý làm việc tính tốn biến đổi DC-DC - Kỹ năng: B1 Vận dụng kiến thức cấu tạo nguyên lý hoạt động mạch tạo xung biến đổi dạng xung B2 Vận dụng loại mạch điện tử công suất thiết bị điện công nghiệp - Năng lực tự chủ trách nhiệm: C1 Chủ động, nghiêm túc học tập và cơng việc C2 Giữ gìn vệ sinh cơng nghiệp, đảm bảo an tồn cho người thiết bị Chương trình khung nghề điện cơng nghiệp Mã MH/ MĐ I MH 01 MH 02 MH 03 MH 04 MH 05 MH 06 II II.1 MH 07 MĐ 08 Tên mơn học, mơ Số tín đun Các mơn học chung/đại cương Chính trị Pháp luật Giáo dục thể chất Giáo dục quốc phòng - An ninh Tổng số Thời gian đào tạo (giờ) Trong Thực hành/thực Lý Kiểm tập/Thí thuyết tra nghiệm/bài tập 12 255 94 148 13 1 30 15 30 45 15 21 13 24 21 2 Tin học 45 15 29 Ngoại ngữ (Anh văn) 90 30 56 Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Các mô đun, môn học 15 300 130 153 kỹ thuật sở An toàn điện 15 14 30 Điện 45 40 90 17 MĐ 09 MĐ 10 MĐ 11 II.2 MĐ 12 MĐ 13 MĐ 14 MĐ 15 MH 16 MĐ 17 MĐ 18 MĐ 19 MĐ 20 MĐ 21 MĐ 22 Vẽ kỹ thuật – vẽ điện Khí cụ điện Kỹ thuật Điện tử Các mô đun, môn học chuyên môn Điều khiển điện khí nén Điện tử cơng suất Máy điện Kỹ thuật quấn dây máy điện Cung cấp điện Trang bị điện PLC Kỹ thuật lắp đặt điện Kỹ thuật lạnh Chuyên đề ĐKLT cỡ nhỏ_ nhà thông minh Thực tập tốt nghiệp Tổng cộng 2 45 45 90 15 20 35 27 22 50 3 52 1345 90 60 90 120 364 30 20 48 40 922 55 37 37 75 59 5 5 90 180 120 120 85 60 37 47 20 25 26 129 67 92 56 14 4 90 37 48 79 300 1900 588 300 1223 89 Chương trình chi tiết mơ đun Số TT Tên mô đun Thời gian (giờ) Tổng số Lý thuyết Thực hành Kiểm tra 1 Bài mở đầu: Các khái niệm 2 Bài Bộ chỉnh lưu 18 13 Bài Bộ biến đổi điện áp xoay chiều 10 Bài Bộ biến đổi điện áp chiều 10 Bài Bộ nghịch lưu biến tần 20 11 60 20 37 Cộng: Điều kiện thực mơn học: 3.1 Phịng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 3.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ 3.3 Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, mơ hình thực hành, dụng cụ nghề điện, điện tử,… 3.4 Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế mạch điện tử công suất nhà máy, xí nghiệp cơng nghiệp Nội dung phương pháp đánh giá: 4.1 Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kỹ - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học + Nghiêm túc trình học tập 4.2 Phương pháp: Người học đánh giá tích lũy mơn học sau: 4.2.1 Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 04/2022/TT-BLĐTBXH, ngày 30/3/2022 Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh Xã hội - Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Cơ giới sau: Điểm đánh giá + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) Trọng số 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 60% 4.2.2 Phương pháp đánh giá Phương pháp đánh giá Phương pháp tổ chức Hình thức kiểm tra Chuẩn đầu đánh giá Số cột Thời điểm kiểm tra Thường xuyên Định kỳ Viết/ Thuyết trình Viết thực hành Kết thúc môn học Vấn đáp thực hành Tự luận/ A1, C1, C2 Trắc nghiệm/ Báo cáo Tự luận/ A2, B1, C1, C2 Trắc nghiệm/ thực hành Vấn đáp A1, A2, A3, B1, B2, thực hành C1, C2 mơ hình Sau 10 Sau 20 Sau 60 4.2.3 Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần điểm thi kết thúc mô đun chấm theo thang điểm 10 (từ đến 10), làm tròn đến chữ số thập phân - Điểm mô đun tổng điểm tất điểm đánh giá thành phần mô đun nhân với trọng số tương ứng Điểm mô đun theo thang điểm 10 làm tròn đến chữ số thập phân Hướng dẫn thực mô đun 5.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Điện công nghiệp 5.2 Phương pháp giảng dạy, học tập mô đun 5.2.1 Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gờm: Trình chiếu, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, tập cụ thể, câu hỏi thảo luận nhóm… * Thực hành: - Phân chia nhóm nhỏ thực tập thực hành theo nội dung đề - Khi giải tập, làm Thực hành, thí nghiệm, tập: Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu sửa sai chỗ cho nguời học - Sử dụng mơ hình, học cụ mơ để minh họa tập ứng dụng hệ truyền động dùng điện tử công suất, loại thiết bị điều khiển * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng thành viên nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo u cầu nội dung học, nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép viết báo cáo nhóm 5.2.2 Đối với người học: Người học phải thực nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu kỹ học nhà trước đến lớp Các tài liệu tham khảo cung cấp nguồn trước người học vào học môn học (trang web, thư viện, tài liệu ) - Sinh viên trao đổi với nhau, thực thực hành báo cáo kết - Tham dự tối thiểu 80% giảng tích hợp Nếu người học vắng >20% số tích hợp phải học lại mô đun tham dự kì thi lần sau - Tự học thảo luận nhóm: Là phương pháp học tập kết hợp làm việc theo nhóm làm việc cá nhân Một nhóm gồm 2-3 người học cung cấp chủ đề thảo luận trước học lý thuyết, thực hành Mỗi người học chịu trách nhiệm số nội dung chủ đề mà nhóm phân cơng để phát triển hồn thiện tốt tồn chủ đề thảo luận nhóm - Tham dự đủ kiểm tra thường xuyên, định kỳ - Tham dự thi kết thúc mô đun - Chủ động tổ chức thực tự học Tài liệu tham khảo: [1]- Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất, lý thuyết, thiết kế, ứng dụng, Nxb Khoa học kỹ thuật năm 2008 [2]- Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh, Điện tử cơng suất, Nxb Khoa học kỹ thuật năm 2004 [3]- Võ Minh Chính, Điện tử cơng suất, Nxb Khoa học kỹ thuật năm 2008 [4]- Phạm Quốc Hải, Phân tích giải mạch điện tử công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật năm 2002 [5]-Lê Đăng Doanh, Nguyễn Thế công, Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất tập 1,2, Nxb Khoa học kỹ thuật năm 2007 10 - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi góc kích Đo điện áp đầu vào/ đầu ra, đo dạng điện áp vào / mạch Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải + Kết luận hoạt động mạch c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành yêu cầu sau: - Trình bày trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn - Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo - Giải thích kết thu - Nhận xét, đánh giá so sánh kết 4.2 Bộ nghịch lưu dòng ba pha 4.2.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch Sơ đồ mạch nghịch lưu dòng ba pha cho (hình 5-7) 83 Hình 5-7 Bộ nghịch lưu dòng ba pha Tương tự trường hợp nghịch lưu dòng pha, cấu tạo nghịch lưu dịng ba pha gồm dạng mạch: mạch chứa điốt cao áp bảo vệ, mạch chứa tụ chuyển mạch mạch chứa tụ tích lượng Đối với nghịch lưu dòng điện ba pha Tại thời điểm có cơng tắc nhánh dẫn công tắc nhánh dẫn Mỗi công tắc dẫn điện thời gian 1/3 chu kỳ 4.2.2 Lắp ráp khảo sát hoạt động mạch a Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi góc kích Đo điện áp đầu vào/ đầu ra, đo dạng điện áp vào / mạch Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải + Kết luận hoạt động mạch c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành u cầu sau: - Trình bày q trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn - Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo - Giải thích kết thu - Nhận xét, đánh giá so sánh kết Các phương pháp điều khiển nghịch lưu dòng Giả thiết giá trị trạng thái van dẫn đóng ngắt Qui luật điều khiển nghịch lưu dòng phải đảm bảo điều kiện kích đóng (qui luật kích nhóm) S1 + S3 + S5 = S2 + S4 + S6 = Điều có nghĩa, thời điểm có van nhóm van nhóm kích đóng 5.1 Phương pháp điều khiển theo biên độ 84 5.1.1 Nội dung phương pháp điều khiển theo biên độ Đây phương pháp điều khiển chủ yếu áp dụng cho nghịch lưu dòng Độ lớn dòng điện tải điều khiển cách điều khiển nguồn dịng Chẳng hạn điều khiển góc kích α chỉnh lưu có điều khiển điều khiển tỉ số thời gian ᵧ có nguồn DC điều khiển biến đổi điện áp chiều Hình 5-8 Giản đồ xung kích Tần số dịng điện tải điều khiển giản đồ kích cho nghịch lưu dịng Góc kích đóng cho cơng tắc nghịch lưu dòng điện π / m với m số pha nghịch lưu Ví dụ, nghịch lưu dịng ba pha, xung kích đóng cho cơng tắc nhóm thực gửi đến linh kiện S1, S3, S5 với độ rộn xung 2π / Tương tự cho linh kiện nhóm Các thành phần sóng hài dịng điện tải có biên độ tương đối cao Do ảnh hưởng nhiều đến hoạt động tải Dạng sóng dịng điện cải tiến thuận lợi cách kéo dài thời gian chuyển mạch công tắc dẫn điện, chẳng hạn nhờ mạch tích lượng chuyển mạch 5.1.2 Điều khiển nghịch lưu dòng theo biên độ a Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn 85 - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi điên áp DC Đo điện áp đầu vào/ đầu ra, đo dạng điện áp vào / mạch Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải + Kết luận hoạt động mạch c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành yêu cầu sau: - Trình bày trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo - Giải thích kết thu - Nhận xét, đánh giá so sánh kết 5.2 Phương pháp điều chế độ rộng xung 5.2.1 Nội dung phương pháp điều chế độ rộng xung Quá trình chuyển mạch nhánh cơng tắc nghịch lưu dịng tạo nên xung gai điện áp tác dụng không tốt đến hoạt động phần tử mạch điện Độ lớn gai điện áp giảm bớt cách kéo dài thời gian chuyển mạch Thông thường chức thực nhờ tụ điện chứa mạch Để xung gai điện áp giảm nhiều, tụ điện lớn thời gian chuyển mạch kéo dài Do đó, tần số đóng cắt cơng tắc khơng thể cao Phương pháp địi hỏi độ lớn dòng điện DC phải điều khiển phương pháp điều biên thực điều rộng xung mạch nghịch lưu dịng để cải tiến dạng sóng dòng điện ngõ dãy tần số làm việc thấp Phương pháp điều chế độ rộng xung nghịch lưu dòng ba pha cho dạng dòng điện phần với dạng cho phương pháp bước Tại số vị trí, dịng điện qua pha tải có độ lớn thay ± I ± I thay số vị trí khác Xét dịng điện it1 qua pha chẳng hạn S2 dẫn, cách đóng ngắt liên tục S1 S3, ta có độ lớn dịng tải it1 (hình 5-8) it1 = I S1 đóng, S3 ngắt it1 = S3 đóng, S1 ngắt Để đạt sóng dịng điện ba pha đối xứng, dạng dòng điện điều chế pha phải chứa xung trung tâm rộng tối thiểu π/3 Khi hai pha điều chế xung, pha thứ ba không thay đổi trạng thái dẫn điện 86 Gọi n số lần thay đổi trạng thái dịng điện pha tải ¼ chu kỳ dịng tải, chọn vị trí kích thích hợp cơng tắc, ta khử bỏ ( n-1 ) sóng hài dòng tải, đồng thời điều khiển biên độ sóng hài theo giá trị cho trước Hình 5-9 Điều chế độ rộng xung 5.2.2 Điều khiển nghịch lưu dòng theo độ rộng xung a Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi độ rộng xung Đo điện áp đầu vào/ đầu ra, đo dạng điện áp vào / mạch Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải + Kết luận hoạt động mạch c Báo cáo thí nghiệm 87 Sinh viên cần hồn thành u cầu sau: - Trình bày q trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn - Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo - Giải thích kết thu - Nhận xét, đánh giá so sánh kết Bộ biến tần gián tiếp Các biến tần thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều tần số thành dòng điện xoay chiều tần số khác Có thể thay đổi điện áp tần số Các biến tần chia làm hai loại chính: + Bộ biến tần gián tiếp (biến tần độc lập) + Bộ biến tần trực tiếp (bộ biến tần phụ thuộc): Là biến tần biến đổi thẳng dòng điện xoay chiều tần số f1 thành tần số f2 không qua khâu trung gian (chỉnh lưu) Vì tải trao đổi lượng trực tiếp với nguồn 6.1 Bộ biến tần gián tiếp 6.1.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch Trong biến tần này, dòng điện xoay chiều đầu vào có tần số f1 chỉnh lưu thành dịng chiều, lọc sau nghịch lưu thành dịng xoay chiều có tần số f2 Hình 5.10: Cấu trúc biến tần gián tiếp Gọi biến tần gián tiếp nguồn điện lối vào phải qua khâu trung gian chỉnh lưu biến đổi thành nguồn xoay chiều Gọi biến tần độc lập lối hồn tồn độc lập với lối vào (tải lối không liên hệ trực tiếp với nguồn điện xoay chiều lối vào) Nghịch lưu khâu loại biến tần này, ngược với chỉnh lưu, biến đổi dòng chiều thành xoay chiều 88 Hình 5.11: Phần cơng suất biến tần gián tiếp Phần chỉnh lưu pha ta có biến tần vào pha pha (dùng cho công suất thấp), phần chỉnh lưu pha ta có biến tần vào pha pha Hình trình bày phần cơng suất, phần mạch điều khiển phức tạp trình bày sơ lược chương trước Sơ đồ mạch cho (hình 5-12) sơ đồ có điều kiển cho (hình 5-13) ZA ZB Hình 5.12: Phần cơng suất biến tần gián tiếp gắn tải 89 ZC ZA ZB ZC Hình 5.13: Biến tần nguồn áp dùng chỉnh lưu có điều khiển Biến tần nguồn áp dùng chỉnh lưu không điều khiển biến đổi xung áp chiều Biến tần nguồn áp loại này, điện áp chiều cung cấp dùng chỉnh lưu có điều khiển chỉnh lưu khơng điều khiển sau điều chỉnh nhờ biến đổi xung áp Với hình b hệ số công suất sơ đồ không đổi, không phụ thuộc vào tải, nhiên sơ đồ qua nhiều khâu biến đổi hiệu suất phù hợp cho tải nhỏ, 30kw Đặc điểm: Dạng điện áp xung chữ nhật, biên độ điều chỉnh nhờ thay đổi điện áp chiều, hình dạng điện áp khơng phụ thuộc vào tải, dịng điện tải xác định, điện áp có độ méo lớn khơng phù hợp với số loại phụ tải Hiện nay, loại chế tạo chủ yếu với điện áp biến điệu bề rộng xung 6.1.2 Lắp ráp khảo sát hoạt động mạch a Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích 90 + Thay đổi góc kích Quan sát tượng tải Đo điện áp đầu vào/ đầu ra.Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành u cầu sau: Trình bày q trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo Giải thích kết thu Nhận xét, đánh giá so sánh kết 6.2 Bộ biến tần dịng gián tiếp chỉnh lưu có điều khiển có cuộn cảm 6.2.1 Sơ đồ mạch Loại dùng chỉnh lưu có điều khiển, nghịch lưu SCR Đặc điểm dạng dịng điện nguồn chiều xác định dạng dòng điện tải, cịn dạng điện áp tải phụ thuộc tính chất tải Ưu điểm biến tần loại có sơ đồ đơn giản sử dụng loại SCR với tần số không cao M Hình 5.14: Sơ đồ mạch biến tần nguồn dịng 6.2.2 Hoạt động Bộ chỉnh lưu có điều khiển với cuộn cảm tạo nên nguồn dòng cấp cho nghịch lưu Nghịch lưu sơ đồ nguồn dòng song song, hệ thống tụ chuyển thành mạch cách ly với tải qua hệ thống điốt cách ly, dịng nghịch lưu có dạng xung CN, điện áp có dạng tương đối hình sin phụ tải động Loại biến tần có đặc điểm: dùng với động không đồng sơ đồ có khả trả lượng lưới, động chuyển sang chế độ máy phát dòng đầu vào nghịch lưu giữ không đổi chỉnh lưu chuyển sang chế độ nghịch lưu phụ thuộc nhờ lượng từ phía nghịch lưu đưa lưới 91 Sơ đồ không phù hợp với cơng suất nhỏ hiệu suất cồng kềnh, với cơng suất cỡ 100 kw lại phù hợp Nhược điểm sơ đồ hệ số công suất thấp phụ thuộc vào tải, tải nhỏ 6.2.3 Lắp ráp khảo sát hoạt động mạch a Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi góc kích Quan sát tượng tải Đo điện áp đầu vào/ đầu Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành u cầu sau: Trình bày q trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo Giải thích kết thu Nhận xét, đánh giá so sánh kết Bộ biến tần trực tiếp 7.1 Bộ biến tần trực tiếp pha 7.1.1.Sơ đồ mạch nguyên lý hoạt động Sơ đồ mạch cho (hình 5-15) sơ đồ điều khiển cho (hình 5-16.) 92 Bộ biến tần có cấu tạo chỉnh lưu kép Do đó, phân tích hoạt động phương pháp điều khiển biến tần giống chỉnh lưu kép 7.1.2 Lắp ráp khảo sát hoạt động mạch a Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi góc kích Quan sát tượng tải Đo điện áp đầu vào/ đầu ra.Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành u cầu sau: - Trình bày q trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn - Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo - Giải thích kết thu - Nhận xét, đánh giá so sánh kết 7.2 Bộ biến tần trực tiếp ba pha 7.2.1 Sơ đồ hoạt động mạch Sơ đồ sau: dùng sơ đồ tia pha dùng sơ đồ cầu pha Sơ đồ biến tần trực tiếp pha hình tia 93 Za Zb Zc N Hình 5-17 Sơ đồ tia pha Sơ đồ biến tần trực tiếp pha hình cầu Za Zb Zc Hình 5-18 Sơ đồ trực tiếp hình tia pha Gồm chỉnh lưu nối song song ngược, phận chỉnh lưu sơ đồ pha có điểm trung tính, sơ đồ cầu chỉnh lưu nhiều pha Số pha chỉnh lưu lớn thành phần sang điều hồ bậc cao giảm f2 ln nhỏ f1 nên tải biến tần trực tiếp thường động xoay chiều làm việc tốc độ thấp Sơ đồ gồm 03 pha điện áp ra, pha tạo sơ đồ mà nguyên tắc sơ đồ chỉnh lưu có đảo chiều gồm 02 chỉnh lưu pha ( hình tia) ngược chiều , thay mạch cầu chỉnh lưu hình tia thành hình cầu phức tạp số SCR tăng gấp mạch điều khiển phức tạp Có 02 phương pháp điều khiển SCR , phương pháp điều khiển riêng phương pháp điều khiển chung Dùng phương pháp điều khiển riêng khơng cần cuộn kháng cân bằng, cịn dùng phương pháp điều khiển chung cần số cuộn kháng cân Nguyên lý tạo điện áp cho biến tần trực tiếp dùng cho SCR chuyển mạch tự nhiên, tần số điện áp phải thấp nhiều so với tần số lưới ( khoảng 10 – 25 hz) 94 Tuy nhiên, sử dụng van bán dẫn điều khiển hồn tồn đạt tần số cao 7.2.2 Lắp ráp khảo sát hoạt động mạch a Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi góc kích Quan sát tượng tải Đo điện áp đầu vào/ đầu Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành u cầu sau: Trình bày q trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo Giải thích kết thu Nhận xét, đánh giá so sánh kết CÂU HỎI ÔN TẬP Trình bày nguyên lý hoạt động mạch nghịch lưu áp pha? Xác định nhiệm vụ chức khối mạch, kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch ngịch lưu áp pha? Trình bày nguyên lý hoạt động mạch nghịch lưu áp ba pha? Xác định nhiệm vụ chức khối mạch, kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch ngịch lưu áp ba pha? Trình bày nguyên lý hoạt động mạch nghịch lưu dòng điện ? Xác định nhiệm vụ chức khối mạch, kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch nghịch lưu dịng điện Trình bày nguyên lý hoạt động phương pháp điều khiển nghịch lưu áp ? Trình bày nguyên lý hoạt động biến tần gián tiếp ? 95 Xác định nhiệm vụ chức khối mạch, kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch biến tần gián tiếp? 10 Trình bày nguyên lý hoạt động biến tần trực tiếp ? 11 Xác định nhiệm vụ chức khối mạch, kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch biến tần trực tiếp? TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất, lý thuyết, thiết kế, ứng dụng, Nxb Khoa học kỹ thuật 2008 [2]- Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh, Điện tử công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật 2004 [3]- Võ Minh Chính, Điện tử công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật 2008 [4] - Phạm Quốc Hải, Phân tích giải mạch điện tử công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật 2002 [5] – Lê Đăng Doanh, Nguyễn Thế công, Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất tập 1,2, Nxb Khoa học kỹ thuật 2007 [6]- Tập thể giáo viên khoa Cơ điện – Trường CĐ Cơ giới, Giáo trình Điện tử cơng suất, 2018 96 97