ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT - CHƯƠNG 1 pdf

ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Tài liệu tham khảo • Điện tử công suất – Lê Văn Doanh • Giáo trình điện tử công suất – Nguyễn Văn Nhờ • Điện tử công suất – Nguyễn Bính dqvinh@dng.vnn.vn 0903 586 586 CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU – CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 1.1 Khái niệm chung Điện tử Công suất lớn Các linh kiện điện tử công suất được sử dụng trong các mạch động lực – công suất lớn Sự khác nhau giữa các linh kiện điện tửứng dụng (điện tử điều khiển) và điện tử công suất • Công suất: nhỏ –lớn •Chức năng: điều khiển – đóng cắt dòng điện công suất lớn I B I C •Thời điểm • Công suất Động lực Điều khiển Các linh kiện điện tử công suất chỉ làm chức năng đóng cắt dòng điện – các van Transistor điều khiển: Khuyếch đại Transistor công suất: đóng cắt dòng điện B I C U R a b A A U CE = U - RI C U CE = U CE1 U CE1 U I B2 > I B1 I B1 > 0 I B = 0 U BE < 0 U CE I B2 I B R U u CE C i B B u BE E i E i C Đặc tính Volt – Ampe của van công suất lý tưởng i u điều khiển u i ac b d Đối tượng nghiên cứu của điện tử công suất •Các bộ biến đổi công suất •Các bộ khóa điện tử công suất lớn Chỉnh lưu Nghịch lưu BBĐ điện áp một chiều (BĐXA) • BBĐ điện áp xoay chiều (BĐAX) •Biến tần 1. 2. Các linh kiện điện tử công suất 1.2.1 Chất bán dẫn - Lớp tiếp giáp P - N Chất bán dẫn: Ở nhiệt độ bình thường có độ dẫn điện nằm giữa chất dẫn điện và chất cách điện Loại P: phần tử mang điện là lỗ trống – mang điện tích dương Loại N: phần tử mang điện là các electron – mang điện tích âm + + + + + + + + -+ - - Miền bão hòa -Cách điện PN + + + + + + + + + + + -+ - - PN J Phân cực ngược + + + + + + + + -+ - - Miền bão hòa -Cách điện P N + - + + + - - - Miền bão hòa - Cách điện P N + - Phân cực thuận + + + + + + + + -+ - - Miền bão hòa -Cách điện P N - + - + i 1.2.2 Diode Cấu tạo, hoạt động R: reverse – ngược F: forward – thuận N P Katode K A Anode i R u R i F u F KA Hướng ngược Hướng thuận [...]... UBR: điện áp ngược đánh thủng UBO: điện áp tự mở của thyristor UTO: điện áp rơi trên Thyristor [A] IT Tương tự như diode URRM = UDRM 2 Nhánh thuận – mở 10 ID Nhánh khóa – khóa 1 IL 10 -2 10 IN -1 10 IH: Dòng duy trì (holding) IL: Latching Các thông số chính 10 -3 UR [V] 10 3 U[BR] 10 2 10 u Nhánh khóa – khóa IG = 0 IG = 25 mA U[BR] 1 1 IG = 0 10 IG = 25 mA 10 Nhánh ngược – đóng 10 10 10 2 10 3 -3 U[TD]... transistor iB IB 0.9IB 0.1IB O t td tr uCE O 0.1IC ton 0.9IC tf ts iC 0.1IC IC toff Mạch trợ giúp đóng mở Các thông số chính Điện áp: • Giá trị cực đại điện áp colector – emitor UCE0M khi IB = 0 • Giá trị cực đại điện áp emitor – bazơ UEB0M khi IC =0 Dòng điện: Giá trị cực đại của các dòng điện IC, IB, IE (Điện tử công suất – Nguyễn Bính) Transistor thực tế - MJW3281A (NPN) – ON Semiconductor 1. 2.4 Transistor... U[TD] -2 -1 IR [A] UT UD [V] Đặc tính điều khiển của thyristor: iG 40 iG IG UG[V] 2π 30 R uG U Ψ ωt (PGM)Ψ=π /12 20 (PGM)Ψ=π/6 UG=U-RIG iG -4 00C UGT O IGT 0 t 1 IG[A] 2 Đặc tính động Tổn thất công suất khi mở thyristor Mở thyristor Khóa thyristor A uD + P N G P N iC K J1 J2 J3 C iC O t O t uD iC Đóng thyristor toff • Bảo vệ quá áp trong • Thời gian đóng thyristor – Góc an toàn Thyristor thực tế - 22RIA... R iD RG on G CDS + UG - uGS CGS off + uDS S U GS 0.9UG UG 0.1UG UGS(th) uDS iD 0.9U t 0.9U U 0.1U tr td(on) tf td(off) ton toff MOSFET thực tế - 19 MT050XF – International Rectifier 1. 2.5 Transistor lưỡng cực cổng cách ly - IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor C C G G E E iC Đặc tính động R C RG on U G E off UG uCE uGE 0.9UG UG uGE UGE(th) 0.1UCM t uCE iC U 0.9ICM 0.1ICM ICM 0.1ICM tr td(on) ICT tf... lại: URRM • Giá trị cực đại điện áp ngược không lập lại: URSM Dòng điện - nhiệt độ làm việc • Giá trị trung bình cực đại dòng điện thuận: IF(AV)M • Giá trị cực đại dòng điện thuận không lập lại: IFSM 10 0 Nhánh thuận – mở 50 U[BR] Nhánh ngược – đóng UR [V] 800 400 o T = 16 0 C j o T = 30 C j UF [V] 1 0 1, 5 20 URRM URSM 30 IR [mA] Diode thực tế: IDB30E60 – Infineon Technologies 1. 2.3 Transistor lưỡng cực... – đóng 10 0 Nhánh thuận – mở u Nhánh thuận – mở 50 U[BR] UR [V] 800 Nhánh ngược – đóng dU R rR = dI R điện trở ngược trong diode UBR: điện áp đánh thủng 400 o T = 16 0 C j o T = 30 C j UF [V] 1 0 1, 5 UTO: điện áp rơi trên diode 20 URRM URSM dU F dI F điện trở thuận trong diode rF = 30 IR [mA] Đặc tính động của diode I • UK: Điện áp chuyển mạch • trr: Thời gian phục hồi khả năng đóng • irr: Dòng điện chuyển... E iE Đặc tính Volt – Ampe Miền mở bão hòa IC UCE = UCE1 b • Đặc tính ngoài IC = f(UCE) • Đặc tính điều khiển IC = f(IB) U R B Mở a UCE = U - RIC IB2 > IB1 A IB1 > 0 A Đóng IB IB2 UCE1 U Miền đóng bão hòa IB = 0 UBE < 0 UCE a) ICE UBR(CE0) IB = 0 ICE0 ICER ICES ICEU UBR(CER) UBR(CES) UBR(CEU) O UCES UCE0 UCER UCEU b) RB RB + -IB -IB UBE - + + UBE - • 0 … Hở mạch B – E (IB = 0) • R … Mạch B – E theo hình... tế 1MB-3 0-0 60 – Fuji Electric 1. 2.6 Thyristor Cấu tạo – Hoạt động A G A P N P N P K J1 J2 J3 G A i N P N P N K G i1 u R i2 iG uAK K Trạng thái: • Mở • Đóng • Khóa Ký hiệu uR iR Hướng ngược iG uG A Điều kiện để mở Thyristor K iT iD Hướng thuận uT uD • UAK > 0 • Xung điều khiển đưa vào cực điều khiển Điều kiện để đóng Thyristor Đặt điện áp ngược lên A – K • T: Thuận • D: Khóa • R: Ngược Đặc tính Volt -. .. mạch – phục hồi L UK - Qr = ∫ irr dt : điện tích chuyển mạch iF iF iF = I 0 + Ðóng S t rr S trr 0 ,1 irrM O iR irrM Quá áp trong t irr iR irr Qr uF t O uR Uk uRM uR = Uk Bảo vệ chống quá áp trong R Mở C Đóng t O iRC uR V L V irr iL irr Uk - + iRC t O Uk i L = irr + i RC u = U − L diL R k dt Các thông số chính của diode IF [A] Điện áp: • Giá trị điện áp đánh thủng UBR • Giá trị cực đại điện áp ngược lập... G P N iC K J1 J2 J3 C iC O t O t uD iC Đóng thyristor toff • Bảo vệ quá áp trong • Thời gian đóng thyristor – Góc an toàn Thyristor thực tế - 22RIA SERIES – International Rectifier 1. 2.7 GTO Gate Turn Off Thyristor A A P J1 J2 J3 N iFG N P iRG G iRG K G ir (iD) uFG uRG K ur (uD) . ngược + + + + + + + + -+ - - Miền bão hòa -Cách điện P N + - + + + - - - Miền bão hòa - Cách điện P N + - Phân cực thuận + + + + + + + + -+ - - Miền bão hòa -Cách điện P N - + - + i 1. 2.2 Diode Cấu. 586 586 CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU – CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 1. 1 Khái niệm chung Điện tử Công suất lớn Các linh kiện điện tử công suất được sử dụng trong các mạch động lực – công suất lớn Sự khác. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Tài liệu tham khảo • Điện tử công suất – Lê Văn Doanh • Giáo trình điện tử công suất – Nguyễn Văn Nhờ • Điện tử công suất – Nguyễn Bính dqvinh@dng.vnn.vn 0903 586 586 CHƯƠNG