Báo cáo thí nghiệm Điện tử công suất

Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng Tiến hành xây dựng sơ đồ Bộ chỉnh lưu 1 pha 1 nửa chu kì mô phỏng trên Simulink như hình 2.2 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu nửa chu kỳ t



ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ

CÔNG SUẤT

- Giáo viên hướng dẫn : Võ Khánh Thoại

- Sinh viên thực hành : Nguyễn Anh Bin

- Mã sinh viên : 21115055120106

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 9 năm 2023

MỤC LỤC

CÁC BỘ CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN DÙNG DIODE 8

2.1 Giới thiệu bộ chỉnh lưu 8

2.2 Bộ chỉnh lưu 1 pha nửa chu kì: 8

2.2.1 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng 8

2.2.2 Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng 9

2.2.3 Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng 9

2.2.4 Thông số Nhóm 10

2.2.5 Thông số Cá nhân 11

2.3 Bộ chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ với biến áp có trung tính: 13

2.3.1 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng 13

2.3.2 Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng 14

2.3.3 Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng 14

2.3.4 Thông số Nhóm 15

2.3.5 Thông số Cá nhân 16

2.4 Bộ chỉnh lưu 1 pha cầu dùng Diode: 18

2.4.1 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng 18

2.4.2 Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng 19

2.4.3 Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng 20

2.4.4 Thông số Nhóm 21

2.4.5 Thông số Cá nhân 22

2.5 Bộ chỉnh lưu 3 pha tia dùng Diode 23

2.5.1 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng 23

2.5.2 Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng 25

2.5.3 Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng 25

2.5.4 Thông số Nhóm 26

2.5.5 Thông số Cá nhân 26

2.6 Bộ chỉnh lưu 3 pha cầu dùng Diode 28

2.6.1 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng 28

2.6.2 Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng 30

2.6.3 Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng 30

2.6.4 Thông số Nhóm 31

2.6.5 Thông số Cá nhân 31

CÁC BỘ CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN DÙNG THYRISTOR 33

3.1 Bộ chỉnh lưu 1 pha nửa chu kì dùng Thyristor: 33

3.1.1 Sơ đồ trên nguyên lý và dạng sóng 33

3.1.2 Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng 34

3.1.3 Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng 34

3.1.4 Thông số Nhóm 35

3.1.5 Thông số Cá nhân 36

3.1.6 Nhận xét: 41

3.2 Bộ chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ với Biến áp có trung tính dùng Thyristor: 41

3.2.1 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng 41

3.2.2 Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng 42

3.2.3 Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng 42

3.2.4 Thông số Nhóm 42

3.2.5 Thông số Cá nhân 43

3.3 Bộ chỉnh lưu 1 pha cầu dùng Thyristor: 48

3.3.1 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng 48

3.3.2 Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng 49

3.3.3 Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng 49

3.3.4 Thông số Nhóm 49

3.3.5 Thông số Cá nhân 50

3.4 Bộ chỉnh lưu 3 pha tia dùng Thyristor: 55

3.4.1 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng 55

3.4.2 Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng 57

3.4.3 Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng 57

3.4.4 Thông số Nhóm 57

3.4.5 Thông số Cá nhân 58

3.5 Bộ chỉnh lưu 3 pha cầu dùng Thyristor: 64

3.5.1 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng 64

3.5.2 Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng 66

3.5.3 Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng 66

3.5.4 Thông số Nhóm 66

3.5.5 Thông số Cá nhân 67

NỘI QUY VÀ QUY TẮC AN TOÀN KHI SỬ DỤNG THIẾT BỊ TẠI PHÒNG

THÍ NGHIỆM

I Nội quy Phòng thí nghiệm (PTN):

1 Ra vào PTN phải được sự cho phép của trưởng, phó PTN hoặc giáo viên hướng dẫn

(GVHD) tại PTN.

2 Khi vào PTN tác phong phải nghiêm túc, đúng quy định của nhà trường.

3 không được tùy tiện sư cung thiết bị, máy móc, dụng cụ đồ nghề khi chưa được sự cho

phép, hướng dẫn sử dụng của GVHD.

4 Cắm viết, vẽ và làm bẩn bản ghê, dụng cụ, bật về học tập, phải có ý thức bảo vệ của

công.

5 Khi có sự cổ về máy móc, thiết bị, đồ nghề, dụng cụ học tập thì phải báo ngay với

GVHD hoặc trưởng phó PTN dễ xác định nguyên nhân hư hỏng dễ có biện pháp xử lý 6 Khi TN xong phải vệ sinh máy móc, thiết bị, dụng cụ, để nghề, nền PTN sạch sẽ, trả và sắp xếp dụng cụ, cổ nghề đúng nơi quy định.

6 Trước khi ra về phải kiểm tra lại điện, nước, ghi bàn giao ai ra sau đầy đủ.

II An toàn khi sử dụng:

Để tỏ tình người công nhân giỏi, cán bộ kỹ thuật tốt, chúng ta cần hiểu biết và nắm vững về quy tắc an toàn của máy móc, thiết bị Sau đây là những quy sắc an toàn tổng quát để sử dụng

1 Phái năm vững về nguyên lý hoạt động của máy và cải đặt các bộ phận an toàn đúng chú khi sử dụng máy.

2 Sau khi thảo 1 bộ phận nào có dễ sửa chữa psi lắp lại ngay, nếu sửa chữa chưa xong phải cất điện máy và dùng bằng phi chủ < MÁY HỒNG » để người khác khỏi sử dụng.

3 Tuyệt đối không tri cầu nữ, do kiem trong lúc máy đang chạy 4 Không được sử dụng máy khi chưa được hướng dẫn.

4 Không được dùng sức người để thử sức với bộ phận này dạng thay 6 Không thuộc đùa giỡn trong PTN, không trò chuyện với người đang sử dụng máy.

5 Giữ gìn nền PIN sạch sẽ, không được vứt các vật dụng khác bừa bãi vương lỗi di và dễ gây tai nạn.

6 Làm việc khi có đầy đo ánh sáng và đủ các vật dụng bảo hộ lao động 9 Khi có sự cổ về máy móc, thiết bị phải bảo ngay với GVHD để có biện pháp xử lý kịp hỏi.

Trình tự thí nghiệm:

1 Lắp mạch theo đúng sơ đồ hướng dẫn.

2 Kiểm tra lại mạch trước khi đóng điện.

3 Đóng Áp-tô-mat phía sau để cấp nguồn.

4 Đông Áp-tô-mat trên Bàn thí nghiệm và lưu ý sự cố.

5 Mô phỏng và lấy tín hiệu.

Khi Ngắt điện:

1 Ngắt Áp-tô-mat trên Bàn thí nghiệm.

2 Ngắt Áp-tô-mat phía sau.

Lưu ý: Khi cắm dây TN phải ngắt aptomat.

Chương 2 CÁC BỘ CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN DÙNG DIODE1.

2.

Mạch chỉnh lưu có công dụng chuyển đổi điện AC thành điện DC Trong công nghiệp còn sửdụng mạch chỉnh lưu có điều khiển để làm thay đổi công suất của tải theo yêu cầu Mạch chỉnh lưu

có điều khiển thường áp dụng cách thay đổi góc kích của Thyristor SCR và được ứng dụng để điềuchỉnh tự động cho các mạch sau: Nạp accu, hàn điện, mạ điện, điện phân, điều khiển động cơ DC,truyền động điện …

Tuy trong công nghiệp đôi khi còn sử dụng các mạch chỉnh lưu không có điều khiển (Diode),nhưng trường hợp này có thể được xem là trường hợp của SCR với góc kích được điều khiển bằng 0độ

Nói đến chỉnh lưu là nói đến giá trị điện DC, tức là quan tâm đến giá trị trung bình của các đạilượng điện của chúng Tuy nhiên ta cũng cần quan tâm đến đại lượng hiệu dụng để so sánh và ứngdụng trong việc điều khiển tải AC

2.2.1 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng

Sơ đồ chỉnh lưu một nửa chu kì không điều khiển trên hình 2.1. Trong nửa chu kì dương củadòng điện, tức điện áp đặt lên anot của Diode dương, Diode cho dòng chạy qua, dòng điện này bằngdòng điện tải Vs/R (khi tải thuần trở), điện áp rơi trên Diode khoảng 1 Vôn (V) Trong nửa chu kỳ

âm của dòng điện, Diode chặn không cho dòng điện chạy qua, dòng điện I = 0 Ampe (A), sau đóakchu kỳ được lặp lại

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu nửa chu kỳ Diode

Các thông số của sơ đồ:

• Điện áp tải

• Dòng điện tải: I d = Udc /R d

• Dòng điện chạy qua diod: I D = Id

• Điện áp ngược của van:

• Công suất biến áp:

2.2.2 Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng

Tiến hành xây dựng sơ đồ Bộ chỉnh lưu 1 pha 1 nửa chu kì mô phỏng trên Simulink như hình 2.2

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu nửa chu kỳ trên Simulink

Tiến hành thí nghiệm trên sơ đồ mạch và kết quả dạng sóng như hình 2.3

Hình 2.3 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu nửa chu kỳ thực nghiệm

Bộ chỉnh lưu 1 pha nửa chu kì:

2.2.5 Thông số Cá nhân

Tải 1: R = 06[Ω] , L=0 [H], dạng sóng như sau:

Tải 2: R = 106 [Ω] , L=0.7 [H], dạng sóng như sau:

Tải 3: R = 306 [Ω] , L=1.4 [H], dạng sóng như sau:

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu toàn chu kỳ

• Điện áp tải

• Dòng điện tải:

• Dòng điện chạy qua diod:

• Điện áp ngược của van:

• Công suất biến áp:

106 198 1.9 622.3 556.776

2.3.2 Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng

Xây dựng sơ đồ mô phỏng trên Simulink của mạch chỉnh lưu toàn chu kỳ dùng Diode như hình

2.5

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu toàn chu kỳ trên Simulink

2.3.3 Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng

Tiến hành thí nghiệm trên sơ đồ mạch và kết quả dạng sóng như hình 2.6

Hình 2.6 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu toàn chu kỳ thực nghiệm

Bộ chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ với biến áp có trung tính

2.3.5 Thông số Cá nhân

Tải 1: R = 06[Ω] , L=0 [H], dạng sóng như sau:

Tải 2: R = 106 [Ω] , L=0.7 [H], dạng sóng như sau:

Tải 3: R = 306 [Ω] , L=1.4 [H], dạng sóng như sau:

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu cầu dùng Diode

Các thông số của sơ đồ

• Điện áp tải

• Dòng điện tải:

• Dòng điện chạy qua diod:

• Điện áp ngược của van:

• Áp dụng tính toán:

Cho U = 220V Tính các thông số của mạch chỉnh lưu cho trong bảng 2

Rd [Ω] U [V] d I d [A] UN [V] ItbV [A]

2.4.2 Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng

Xây dựng sơ đồ mô phỏng trên Simulink mạch chỉnh lưu cầu dùng Diode như hình 2.8

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu cầu trên Simulink

Bộ chỉnh lưu 1 pha cầu dùng Diode

Tải 2: R = 106 [Ω] , L=0.7 [H], dạng sóng như sau:

Tải 3: R = 306 [Ω] , L=1.4 [H], dạng sóng như sau:

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu tia 3pha

Điện áp tải

• Dòng điện tải:

• Dòng điện chạy qua diod:

• Điện áp ngược của van:

Công suất biến áp

2.5.2 Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng

Xây dựng sơ đồ mô phỏng trên Simulink mạch chỉnh lưu tia 3 pha dùng Diode như hình 2.11

Bộ chỉnh lưu 3 pha tia dùng Diode.

Tải 1: R = 06[Ω] , L=0 [H], dạng sóng như sau:

Tải 2: R = 106 [Ω] , L=0.7 [H], dạng sóng như sau:

Tải 3: R = 306 [Ω] , L=(1.4) [H], dạng sóng như sau:

sơ đồ thường dùng: cầu ba pha, tia sáu pha và sáu pha có kháng cân bằng

Ở mỗi lúc, dòng điện tải phải đi qua một diod của hai nhóm này Cũng như sơ đồ ba pha tia, cóthể nhận xét là với nhóm +, diod nào có điện áp anod cao nhất sẽ dẫn điện và đặt áp âm vào các diodcòn lại; với nhóm - là điện áp catod thấp nhất

Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu cầu 3 pha Diode

• Điện áp tải

• Dòng điện tải:

• Dòng điện chạy qua diod:

• Điện áp ngược của van:

• Công suất biến áp

Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu cầu 3 pha trên Simulink

2.6.3 Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng

Hình 2.15 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu cầu 3 pha thực nghiệm

Bộ chỉnh lưu 3 pha cầu dùng Diode.

Tải 2: R = 106 [Ω] , L=0.7 [H], dạng sóng như sau:

Tải 3: R = 306 [Ω] , L=1.4 [H], dạng sóng như sau:

3.1 Bộ chỉnh lưu 1 pha nửa chu kì dùng Thyristor:

3.1.1 Sơ đồ trên nguyên lý và dạng sóng

Trên hình 3.1 là sơ đồ trên nguyên lý và dạng sóng ra của chỉnh lưu 1 pha 1 nửa chu kì có điềukhiển dùng Thyristor Trên tải chỉ có áp ra khi nào Uak của Thyristor T dương và có xung kích lên cực G của nó Ở bán kỳ âm, SCR ngưng, u trên tải = 0

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu nửa chu kỳ Thyristor

3.1.2 Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng

Để cấp điện một chiều có thể điều khiển được cho tải, khi nguồn đầu vào xoay chiều ta có thể sử dụngmạch chỉnh lưu nửa chu kỳ dùng Thyristor như hình 4A Đầu vào là nguồn xoay chiều 220V, tần số 50Hz.Tải là điện trở R = 10 Ω và điện cảm L= 0,01H, mắc nối tiếp

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu nửa chu kỳ Thyristor trên Simulink

3.1.3 Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng

Hình 3.3 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu nửa chu kỳ

Mô phỏng trong 3 trường hợp:  1 = 30 0 , 2 = 60 0 ,  3 = 90 0

Tải 1, 3 = 90 0 :

Tải 2, 1 = 30 0 :

Tải 2, 2 = 60 0 :

Tải 2,  3 = 90 0 :

Tải 3, 1 = 30 0 :

Tải 3,  2 = 60 0 :

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu toàn chu kỳ Thyristor

Điện áp ra trên tải được tính như sau, với là góc kích xung:

Hình 3.6 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu toàn chu kỳ Thyristor thực nghiệm

Bộ chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ với Biến áp có trung tính dùng Thyristor

Tải 1,  2 = 60 0 :

Tải 1,  3 = 90 0 :

Tải 2, 1 = 30 0 :

Tải 2, 2 = 60 0 :

Tải 2,  3 = 90 0 :

Tải 3,  1 = 30 0 :

Tải 3, 2 = 60 0 :

Tải 3, 3 = 90 0 :

3.3.2 Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng

Hình 3.9 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu cầu 1 pha Thyristor thực nghiệm

Bộ chỉnh lưu 1 pha cầu dùng Thyristor

Tải 1,  2 = 60 0 :

Tải 1, 3 = 90 0 :

Tải 2,  1 = 30 0 :

Tải 2, 2 = 60 0 :

Tải 2, 3 = 90 0 :

Tải 3, 1 = 30 0 :

Tải 3, 2 = 60 0 :

Hình 3.10 được gọi là sơ đồ hình tia ba pha, bao gồm ba Thyristor nối chung catod (cũng có thể nối

chung anod) Xung kích cổng các Thyristor lệch 2pi / 3 , theo thứ tự xoay pha A, B, C : T1T2T3 T1 …

Điểm chuyển mạch tự nhiên hay = 0 của các Thyristor chính là điểm mà áp pha tương ứng bắtđầu cao hơn các pha khác, nếu được kích lúc đó Thyristor sẽ dẫn điện như diod và áp ra sẽ là lớnnhất

Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu tia 3 pha Thyristor

Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu tia 3 pha Thyristor

khi thay đổi góc điều khiển

Điện áp ra trên tải được tính như sau:

Hình 3.13 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu

tia 3 pha Thyristor thực nghiệm

Bộ chỉnh lưu 3 pha tia dùng Thyristor:

3.4.4 Thông số Nhóm

Tải 1,  1 = 30 0 :

Tải 1, 2 = 60 0 :

Tải 1, 3 = 90 0 :

Tải 2,  1 = 30 0 :

Tải 2, 2 = 60 0 :

Tải 2,  3 = 90 0 :

Tải 3,  1 = 30 0 :

Tải 3, 2 = 60 0 :

Tải 3, 3 = 90 0 :

T1 T3 T5 T1…  

T6 T2 T4 T6…  

Hình 3.14 Sơ đồ nguyên lý động lực chỉnh lưu cầu 3 pha Thyristor

Hình 3.15 Sơ đồ thứ tự kích xung và dẫn của các Thyristor

Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu cầu 3 pha Thyristor

Hình 3.17 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng Thyristor trên Simulink

3.5.3 Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng

Hình 3.18 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu

cầu 3 pha Thyristor đối xứng thực nghiệm

Bộ chỉnh lưu 3 pha cầu dùng Thyristor:

Tải 1, 2 = 60 0 :

Tải 1, 3 = 90 0 :

Tải 2,  1 = 30 0 :

2 = 60 :

Tải 2,  3 = 90 0 :

Tải 3,  1 = 30 0 :

Tải 3,  2 = 60 0 :