NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH môn học điện tử CÔNG SUẤT

Điện tử công suất là kỹ thuật biến đổi và điều khiển nănglượng điện víi hiệu quả cao nhất Các kiểu biến đổi và điều khiển năng lượng điện: • biến đổi AC  DC : chỉnh lưu.. Định nghĩa: ch

Nội dung chương trình môn học

Điện tử công suất.

• Sách :“ Phân tích và giải mạch điện tử công suất” TG :Phạm Quốc

Hải; Dương Văn Nghi.

• Bài tập ôn tập thi.

3 THÍ NGHIỆM. Thực hiện tại phòng thí nghiệm bộ môn Tự động hóa,nhà

C9 tầng 2,phòng 203.

4 ĐỒ ÁN.

• Thực hiện theo đề tài giao cho từng người.

• Sách: “Hướng dẫn thiết kế Điện tử công suất” TG: PQH

5 THI.

1/ những vấn đề chung của kỹ thuật điên tử :

Điện tử công suất là kỹ thuật biến đổi và điều khiển năng

lượng điện víi hiệu quả cao nhất

Các kiểu biến đổi và điều khiển năng 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 một chiều

Điện tử công suất là

ngành kỹ thuật phối

hợp đa diện:

C¸c nh¸nh kü thuËt hç trî §iÖn tö c«ng suÊt

Yêu cầu cơ bản của thiết bị ĐTCS

1 Thiết bị phải có hiệu suất cao.

2 KÝch thước nhỏ, gän, giá rẻ và có tuổi thọ cao.

Đặc điểm của van bán dẫn lý tưởng

 Đặc tính nhiệt: có điện trở nhiệt giữa

tinh thể bán dẫn và môi trường nhỏ

RJA= 0 để thoát nhiệt tốt

 Khả năng I2t lớn để chịu được các

dòng sự cố lâu dài không hỏng

+ thời gian trễ khóa nhỏ tOFF=0;

• Điện áp điều khiển nhỏ UG=0

• Dòng điện điều khiển nhỏ IG=0

• Công suất điều khiển nhỏ PG=0

 Chịu được tốc độ biến thiên điện áplớn du/dt = ∞;

 Chịu được tốc độ biến thiên dòngđiện qua van lớn di/dt = ∞;

Các van bán dẫn công suất hiện nay

1 Van không điều

2 C¸c van b¸n dÉn. 1 DIODE LùC (1955)

s D

D

u s D D

o T

u s D

I i

u

e I i

u

C q

K J k

q

kT e

I i

T D

T D

10 6 , 1

; / 10

38 , 1

; ) 1 (

19 23



Đặc điểm

2 B ipolar T ransistor ( BT ); B i J unction T ransistor (BJT)

Bipolar Transistor

Dalinhtơn BT

3 M etal- O xide- S emiconductor F ield- E ffect T ransistor

( MOSFET -1978 )

4 I nsulated G ate B ipolar T ransistor ( IGBT – 1985 )

5 THYRISTOR ( 1958 )

Tr¹ng th¸i van:

Các tham số

6 Gate Turn-Off Thyristor ( GTO 1980 )

Tr¹ng th¸i van GTO:

7 M OS- C ontrolled T hyristor ( MCT 1988)

8 L ight - T riggered T hyristor ( LTT )

9 TRI ODE A LTERNATIVE C URRENT ( TRIAC -1958)

10 I ntergrated G ate- C ommutated T hyristor ( IGCT -1996)

11 E mitter T urn-0ff T hyristor ( ETO )

12 C¸c van c¶m øng tÜnh SI : S TATIC I NDUCTION

Vùng tham số ứng dụng của

các van bán công suất dẫn hiện đại ở phần tử bán dẫn Phát nhiệt

Thoát nhiệt làm mát van

Chương 1 thiết bị Chỉnh lưu

1 Giới thiệu chung

2 chỉnh lưu không điều khiển.

3 chỉnh lưu điều khiển với các dạng tảI.

4 chỉnh lưu bán điều khiển.

5 nghịch lưu phụ thuộc và chỉnh lưu đảo chiều.

7 Điều khiển chỉnh lưu

Giíi thiÖu chung.

CÊu tróc chØnh l­u.

Định nghĩa: chỉnh lưu là thiết bị để biến đổi năng

lượng dòng điện xoay chiều thành năng lượng dòng

điện một chiều

Phân loại

1 Chỉnh lưu không điều khiển

2 Chỉnh lưu điều khiển

3 Chỉnh lưu bán điều khiển

4 Chỉnh lưu tích cực

ksb

5 Hiệu suất: η

6 Hệ số méo tổng dòng điện vàoTHD

7 Hệ số công suất đầu vào PF

1.1.4 Các sơ đồ chỉnh lưu

Qui luật chung : Udo= k sđ U2

II Các sơ đồ chỉnh lưu điều khiển

và bán điều khiển.

Qui luật chung:

Ud =Udo f(gócđk)

1.1.5 Các dạng tải thông dụng của chỉnh lưu

1 Tải thuần trở Rd.

2 Tải có tính cảm kháng (RdLd).

3 Tải vừa có RL vừa có sức điện động Ed ( gọi là tải RLE ).

Phương pháp phân tích mạch chỉnh lưu

Sơ đồ đấu van thành mạch.

1 Đấu kiểu katốt chung 2 Đấu kiểu anôt chung

Mạch bảo vệ chỉnh lưu

1.2.ChØnh l­u ®i«t. I ChØnh l­u mét pha mét nöa chu kú,

t¶i thuÇn trë

II ChØnh l­u h×nh tia hai pha, t¶i thuÇn trë

III Chỉnh lưu hình tia ba pha, tải thuần trở Biến áp đấu Y/Y

Nguyên lý hoạt động :

.)120sin(

;)120sin(

.)120sin(

;)120sin(

.sin

;sin

2 1

2 1

2 1

m

C

m b

m

B

m a

m

A

U u

U

u

U u

U

u

U u

U

u

IV ChØnh l­u h×nh tia 6 pha

V ChØnh l­u cÇu mét pha, t¶i thuÇn trë

V ChØnh l­u cÇu ba pha, t¶i thuÇn trë

V ChØnh l­u cÇu ba pha, t¶i thuÇn trë (3)

1.3 ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i R.

1.3.1 Kh¸i niÖm vÒ gãc ®iÒu khiÓn.

Tia ba pha

Cầu ba pha

1.3.2 ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i thuÇn trë

I ChØnh l­u h×nh tia mét pha.

1.3.2 ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i thuÇn trë

II ChØnh l­u h×nh tia hai pha III ChØnh l­u cÇu mét pha.

1.3.2 ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i thuÇn trë

IV ChØnh l­u h×nh tia ba pha.

IV Chỉnh lưu hình tia ba pha, các chế độ dòng điện.

điều khiển chỉnh lưu

cầu ba pha bằng xung kép Các dạng xung điều khiển mạch chỉnh lưu

1.3.3 chØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i RL

Tải có thêm điện cảm

Tải thuần trở

II chØnh l­u ®iÒu khiÓn h×nh tia hai pha t¶i RL

chế độ dòng điện liên tục.

Chỉnh lưu tia ba pha :

• Đồ thị ở chế độ dòng liên tục

Chỉnh lưu cầu ba pha :

• Đồ thị ở chế độ dòng liên tục

1.3.4 ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i RLE

Chinh l­u h×nh tia hai pha

1.3.4 Chỉnh lưu điều khiển tải RLE

Sơ đồ hình tia ba pha.

1.3.4 Chỉnh lưu điều khiển tải RLE

Sơ đồ cầu ba pha.

1.3.5 Quá trình chuyển mạch mạch van.

I Chuyển mạch van khi nguồn lý tưởng

Sơ đồ thay thế

Sơ đồ thay thế nguồn thực

II Qui luËt chuyÓn m¹ch van trïng dÉn

Chuyển mạch ở chỉnh lưu tia hai pha Chuyển mạch ở cầu một pha

Chuyển mạch ở tia ba pha Chuyển mạch ở cầu ba pha

1.4 ChØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn

Ph©n lo¹i

1.4 ChØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn

1.4.1 ChØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn mét pha, thyristor m¾c th¼ng hµng

1.4.2 sơ đồ bán điều khiển, thyristor mắc katôt chung

1.4.3 ChØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn ba pha

1.4.4 Chỉnh lưu điều khiển có điôt đệm Do

1.5 Nghịch lưu phụ thuộc và chỉnh lưu đảo chiều

Nguyên lý nghịch lưu

Khái niệm về nghịch lưu

1.5.2 NghÞch l­u phô thuéc

I ChØnh l­u h×nh tia hai pha

II Chỉnh lưu cầu một pha

1.5.2 NghÞch l­u phô thuécIII S ơ đồ h×nh tia ba pha IV Sơ đồ cầu ba pha

1.5.3.Chỉnh lưu đảo chiều Nguyên lý chung.

1 Nguyờn lý điều khiển riờng

1.5.3.Chỉnh lưu đảo chiều

2 Nguyên tắc điều khiển chung :

1.6.1.§Êu c¸c m¹ch chØnh l­u víi nhau

1 Đấu nối tiếp các van 2 Đấu nối tiếp mạch van

II §Êu song song.

1 Đấu song song cácvan 2 Đấu song song các mạch van

III ChØnh l­u 6 pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng

Đặc điểm làm việc của Lcb

1.6.2 Läc san b»ng ( läc mét chiÒu )

1.6.3 §Æc tÝnh ngoµi cña chØnh l­u

§iÒu khiÓn chØnh l­u

Bé chØnh l­u cã chøc n¨ng :

hÖ xung – pha C¸c nhiÖm vô chÝnh lµ :

®iÒu khiÓn chØnh l­u

Phân loại hệ điều khiển

Phân loại theo nguyên lý

Chức năng hệ điều khiển

®iÒu khiÓn chØnh l­u

®iÒu khiÓn theo nguyªn lý ngang

®iÒu khiÓn theo nguyªn lý däc

Thí dụ về mạch điều khiển của chỉnh lưu một pha

sử dụng phương pháp phát xung chùm