Sách hướng dẫn thực hành điện tử công suất iuh

ThS NGUYEN M�NH HOAN (Chu bien) ThS NGUYEN THANH THAO sach hu6ng din th\lC hanh BIEN • Tir C6NG SUAT NHA XUAT BAND� HQC CONG NGHI:E:P THANH PHO HO CHI MINH Lời nói đầu Tài liệu học tập Thực hành Điện tử công suất biên soạn dựa hảng thỉ nghiệm Power Board hãng hps - SystemTechnik, phục vụ cho sinh viên khoa Công nghệ Điện trường Đại học Công nghiệp TP.HCM (FEET-IUH), hài thực hành giúp sinh viên nắm rõ, hiểu kỹ lỷ thuyết học, nguyên ỉỷ hoạt động linh kiện dân công suất, nguyên lý hoạt động mạch công suất Tài liệu nhóm tác giả: Thạc sĩ Nguyễn Mạnh Hoàn, Thạc sĩ Nguyễn Thanh Thảo giáng viên có nhiều năm kỉnh nghiệm giảng dạy nghiên cứu lĩnh vực Điện tử công suất thực Xin chân thành cám ơn q thầy Bộ môn Cơ Sở, Khoa Công nghệ Điện có nhiêu đóng góp đê chúng tơi hồn thành tài liệu học tập Nhóm tác giả Mục lục Lời nói đầu Bài .5 Bài .7 Bài 29 Bài 42 Bài 49 Bài 78 Bài HƯỚNG DÃN MỞ ĐẦU Giới thiệu Bảng thí nghiệm Power Board Hình 1.1: Bảng thỉ nghiệm Power Board [2] Nguồn cung cấp bảng thí nghiệm Power Board Nguồn xoay chiều 12VAC gồm đường dây L1, N (hình 1.2) Nguồn chiều ± 15V, GND (hình 1.2) Nguồn pha giả lập gồm đường dây L]’, L2’, 1/3’ N (hình 1.3) Drehstromquelle Hình 1.2: Nguồn AC-DC [2] Hình 1.3 Nguồn pha [2] Hướng dẫn sử dụng thiết bị sóng _ Oscilloscope Hình ỉ.4: Mơ tả mảy sóng [3], Màn hình hiển thị Điều khiển trục Y Các kênh ngõ vào Điều khiển Trigger Điều khiển trục X Các phím điều khiển khác Hình 1.5 Que đo điện áp [3], Hình 1.6 Que đo dỏng điện [3] Bài CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIÈU KHIẺN Chỉnh lưu bán kỳ pha không điều khiển Chỉnh lưu cầu pha không điều khiển 17 Chỉnh lưu bán kỳ ba pha không điều khiển 23 Chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển 26 Chỉnh lưu bán kỳ pha không điều khiển 1.1 Tổng quát Hình 1.1 mơ tả mạch điện dùng để biến đổi dòng điện AC thành dòng điện DC Trong mạch, diode V1 cho dòng điện qua điện áp nguồn Ưs lớn điện áp dẫn diode (diode phân cực thuận), lúc ta đo dòng Id tải Rl Khi điện áp Ưs nhỏ điện áp dẫn diode, diode V1 ngưng dẫn (diode phân cực ngược) Ta thấy diode cho dòng diện bán kỳ, mạch điện hình 1.1 gọi mạch chỉnh lưu bán kỳ nguồn Hình ỉ Mạch chỉnh lưu bán kỳ pha không điêu khiên [ỉ] Hĩnh 1.2 Dạng sóng dịng áp mạch chỉnh ỉưu bán kỳ pha không điều khiển đồi với tải trở 1.2 Phần thực hành Thỉ nghiệm Khảo sát mạch chỉnh lưu bán kỳ pha khơng điều khiển_ tải R Trình tự thực hiện: • Kết nối mạch hình 1.3 bảng thí nghiệm Power board theo hướng dẫn hình 1.4 • Đo vẽ dạng sóng tín hiệu lên đồ thị hình 1.5 hình 1.6 vị trí: - Điện áp nguồn Ưs - Điện áp ngõ Ud - Dịng điện ngõ Id (đo Rm) Hình ỉ.3 Mạch chỉnh lưu bán kỳ pha o Hình 1.4 Kêt nơi mạch hình 1.3 bàng thỉ nghiệm Power board • Đặt hệ số D thay đổi lần lượt: D = 0.4, D = 0.6 • Đo vẽ dạng sóng tín hiệu lên đồ hình 4.23, , hình 4.26 vị trí: - Điện áp cầu ƯAB - Dòng điện tải Ĩ| pulse width modulation Hình 4.22 Mạch cầu H hoạt động chế độ có tải Hệ số D = 0.4, fD = 400 Hz - Điện áp cầu ưab: V / div Dòng điện tải ỉ|: A / div A ,v / div Hình 4.23 thịi gian: 0.5 ms / div 75 Hệ số D = 0.6, fD = 400 Hz Điện áp cầu UAB: V/div Dòng điện tải 1L: A/div A.V/div Hình 4.24 thời gian: 0.5ms/div Hệ số D = 0.4, fD = kHz Điện áp cầu Uab- V / div Dịng điện tải h,: A/div A.V/div Hình 4.25 76 thời gian: 0.5 ms / div Hệ số D = 0.6, f|) = kHz -0 Điện áp cầu Uab: V/div Dòng điện tải II.’ A/div A V / div Hình 4.26 thời gian: 0.5ms/div 77 Bài Bộ NGHỊCH LUU Mạch nghịch lưu nguồn áp pha 79 Mạch nghịch lưuthay đổi tần số sóng mang 83 Mạch nghịch lưuthay đổi tần số sóng tham chiếu 86 78 Mạch nghịch lưu nguồn áp pha 1.1 Tổng quát Để tạo nguồn áp AC từ nguồn áp DC phượng pháp thường sử dụng điều chế độ rộng xung “sine-weighted” Với phương pháp điều chế độ rộng xung “sine-weighted”, điện áp điều khiển Ưctr điện áp xoay chiều Dạng sóng xung PWM tạo có tần số phụ thuộc vào tần số điện áp điều khiển ưctr Hình 1.1 mơ tả mạch điều chế độ rộng xung “sine-weighted” Hình 1.1 Điểu chế độ rộng xung '‘sine- weighted” Hình 1.2 Đường cong hĩnh sin với điều chế độ rộng xung “sine-weighted” 79 Điện áp ƯA tạo cách có giá trị dương (hình 1.2) Đe tạo điện áp AC thật có hai cách: Không nối mạch trung gian xuống đất mà nối xuống phần âm dùng phương pháp điều chế độ rộng xung bù (bài 5_bộ biến đồi cầu H) Hình 1.3 mơ tả phương pháp trên: pulse width modulation Hình 1.3 Điều chế độ rộng xung “Sine-weighted” Hình 1.4 mơ tả dạng sóng điện áp điều khiển Uctri Ưctr2 (được đảo chiều khuếch đại đảo), điện áp cầu ƯA ƯB điện áp xoay chiều cầu ƯAB (điện áp có giá trị điện áp dương âm) 80 1.2 Phần thực hành Thỉ nghiệm: Khảo sát mạch nghịch lưu với cầu H - MOSFET Trình tự thực hiện: • Kết nối mạch hình 1.5 bảng thí nghiệm Power board • Đặt ƯD với tần số kHz • Đặt ưctr với tần số 100 Hz • Đo vẽ dạng sóng tín hiệu lên đồ thị hình 1.6, hình 1.7 nhũng vị trí: - Điện áp cầu Ua ƯB - Điện áp cầu ƯAB Hình ỉ.5 Mạch nghịch lưu dùng cầu H-Mosfet 81 - Điện áp cầu UA: V / div -0 Điện áp cầu UB: V / div thời gian : ms / div Hình 1.6 -0 Điện áp cầu Uab’ V/div thời gian: rns / div Hình 1.7 Câu hỏỉ ỉ: Điện áp cầu Uab dương, trạng thái hoạt động MOSFET V1,^2, y3, V4 nào? Trả lời: 82 V| □ Dần điện □ Khóa V3 □ Dan điện □ Khóa V2 □ Dần điện □ Khóa V4 □ Dẫn điện □ Khóa Mạch nghịch lưu_thay đổi tần số sóng mang Thí nghiệm: Khảo sát mạch nghịch lưu thay đổi tần số sóng mang Trình tự thực hiện: • Kết nối mạch hình 2.1 bảng thí nghiệm Power board • Đặt tần số Ud thay đổi lần lượt: Ud = 100Hz, Ud = 600Hz ƯD = kHz • Đặt điện áp điều khiển Uctr với tần số 60 Hz • Đo vẽ dạng sóng tín hiệu lên đồ thị hình 2.2, hình 2.3 hình 2.4 vị trí sau: - Điện áp cầu ƯAB - Dịng tải II Hình ỉ Mạch nghịch lưu dùng cầu H-Mosfet 83 Tần số UD = 100 Hz -0 Điện áp cầu Dịng điện tải Hình 2.2 Uab-’ V/div IL: A/div A V/div thời gian: ms / div Tần số U|> = 600 Hz Điện áp cầu Dòng điện tải 84 UAB: V / div lL: A/div A V/div Tần số uo = Ik Hz -0 Điện áp cầu Dịng điện tái Hình 2.4 Uab- V/div l[: A/div A V / div thời gian: ms / div Câu hỏi 1: Tần số điện áp ƯD ảnh hưởng đến độ gợn sóng cúa dịng điện tải nào? Trả lờì: Câu hỏi 2: Xác định điện áp xung điện ảp cầu Uab trường hợp? Nhận xét? Trả lời: 85 Mạch nghịch lưu_thay đổi tần số sóng tham chiếu Thí nghiệm: Khảo sát mạch nghịch lưu thay đổi tần số sóng tham chiếu Trình tự thực hiện: • Kết nối mạch hình 3.1 bảng thí nghiệm Power board • Đặt ƯD với tần số kHz • Đặt tần số ưctr thay đổi lần lượt: Uctr = 10Hz, Uctr = 50Hz Ưctr = 100Hz • Đo vẽ dạng sóng tín hiệu lên đồ thị hình 3.2, hình 3.3 hình 3.4 vị trí: - Điện áp cầu ƯAB - Dòng tải II 86 Tần số Uctr = 10 Hz ị ị ị -0 Điện áp cầu I ' I Hình 3.2 Dịng điện tải Uab: V/div 1L: A / div A V/div thời gian: ms / div Tần số uctr = 50 Hz - Điện áp cầu Dịng điện tải Hình 3.3 ưab: • V/div I],: A/div V / div thời gian: ms / div 87 Tần số ưctr = 100 Hz -0 Điện áp cầu Dịng điện tải Hình 3.4 Uab: V/div IL: A/div A V / div thời gian: ms / div Câu hỏi: Tần số điện điều khiên Ucư tác động đến biên độ dòng tái? Nguyên nhãn? Trả lờỉ: 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Châu Minh Thun, Giáo trình Điện tử cơng suất, NXB Đại học Cơng nghiệp Tp Hồ Chí Minh, 2019 [100290398] [2] https://hps-systemtechnik.com/ [3] https://www.tek.com/vn/products/oscilloscopes 89