Bài giảng điện tử công suất trường đh tôn đức thắng

THYRISTOR SCR- Đặc điểm + Thyristor đóng khi có 2 điều kiện: I/ Thyristor ở trạng thái khóa; II/ Có xung dòng kích IG>0 đủ lớn.. + Quá trình ngắt Thyristor qua 2 giai đoạn: I/ Dòng thuận

Trang 1

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

Trang 2

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Điện Tử Công Suất , TS Nguyễn Văn Nhờ ,

ĐHBK TP.HCM.

[2] Ned Mohan, Tore M Underland, Robbins:

Power Electronics, 1989

[3] M.Rashid: Power Electronics

[4] M.Rashid: Spice for Power Electronics and

Electric Power, 1993

[5] Matlab Guide: Power System Blockset, 1998

Trang 4

CHƯƠNG I:

Giới thiệu linh kiện điện tử công suất

Trang 5

 Các linh kiện không điều khiển: DIOD, DIAC

 Các linh kiện chỉ điều khiển đóng được: SCR,

TRIAC

 Các linh kiện điều khiển đóng ngắt được: BJT,

MOSFET, IGBT, GTO

 Các linh kiện khác (R,L,C)

02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất

Các linh kiện ĐTCS

Trang 6

DIOD

Trang 9

THYRISTOR (SCR)

- Đặc điểm

+ Thyristor đóng khi có 2 điều kiện:

I/ Thyristor ở trạng thái khóa;

II/ Có xung dòng kích IG>0 đủ lớn

+ Quá trình ngắt Thyristor qua 2 giai đoạn:

I/ Dòng thuận giảm xuống thấp hơn dòng duy trì (bằng cách thay đổi điện trở hay điện áp trên Thyristor);

II/ Thyristor phục hồi khả năng khóa (duy trì áp ngược)

Giai đoạn đầu của quá trình ngắt Thyristor tương tự như Diode Tuy nhiên sau khi phục hồi điện trở nghịch, cần có thêm thời gian để khả năng khóa của Thyristor được phục hồi

9

Trang 10

THYRISTOR (SCR)

- Các thông số cơ bản

+ Điện áp nghịch cực đại lặp lại URRM;+ Điện áp khóa cực đại lặp lại UDRM;+ Điện áp nghịch cực đại không lặp lại URSM;+ Độ tăng điện áp khóa cho phép (du/dt)crit (V/µ s) ;+ Độ tăng của dòng điện cho phép (di/dt)crit (A/µ s) ;+ Điện áp kích VG;

+ Dòng kích IG;+ Dòng hiệu dụng ITRMS;+ Dòng trung bình ITAV;+ Độ sụt áp theo chiều thuận VT;+ Dòng duy trì IH;

+ Thời gian ngắt tối thiểu (duy trì áp ngược để phục hồi khả năng khóa) tq

Trang 11

TRIAC

- Đặc điểm

+ Khi trên Triac có điện áp khác 0, đóng Triac được thực hiện

bằng xung IG có chiều bất kỳ Tuy nhiên độ nhạy sẽ cao hơn khi

kích thuận (dòng kích dương khi dòng qua Triac dương và ngược

Trang 12

TRIAC

+ Điện áp nghịch cực đại lặp lại URRM;+ Điện áp khóa cực đại lặp lại UDRM;+ Độ tăng điện áp khóa cho phép (du/dt)crit (V/µ s) ;+ Độ tăng của dòng điện cho phép (di/dt)crit (A/µ s);

+ Điện áp kích cực đại VGM;+ Dòng kích cực đại IGM;+ Dòng hiệu dụng ITRMS;+ Độ sụt áp khi dẫn VT;+ Dòng duy trì IH

Trang 13

- Cấu trúc p-n

+ Có 2 lớp tiếp giáp p-n;

+ Trong ĐTCS thường sử dụng BJT mắc cực E chung làm việc như công tắc CE được điều khiển bằng dòng iB

Trang 14

BJT

+ Hệ số khuếch đại tĩnh của dòng h FE = IC / IB khi UCE = const,

hệ số khi bão hòa h FE SAT ;

+ Định mức điện áp: phụ thuộc vào khả năng chịu áp của các

lớp bán dẫn uCEOM - là điện áp cực đại trên lớp CE khi IB= 0,

uEBOM - là điện áp cực đại trên lớp EB khi IC = 0;

Trang 15

+ Điều khiển bằng điện áp cổng uGS, để MOSFET dẫn điện

áp này phải tác động liên tục 15

Trang 17

- Ký hiệu - Cấu trúc p-n - Đặc tính Volt-Ampere (đặc tính tĩnh)

- Đặc điểm

+ Tương tự như thyristor nhưng có thể điều khiển ngắt;

+ Kích đóng bằng xung dòng, cần duy trì dòng kích khi GTO

Trang 18

CHƯƠNG II:

GIỚI THIỆU BỘ CHỈNH LƯU

Trang 19

Phân loại

19

Trang 20

Phân loại (tt)

U

π

αcos 2

U

π

α)cos1

(1) - điều khiển hoàn toàn; (2) - điều khiển bán phần đối xứng;

(3) - điều khiển bán phần không đối xứng

Trang 21

3

d

I

3 2

π α

3 2

: 3

21

Trang 22

Các chế độ làm việc

Tham số \ PP điều khiển ĐK hoàn toàn ĐK bán phần

Góc điều khiển α 0<α <π /2 π /2<α <π 0<α <π

Điện áp chỉnh lưu Ud >0 <0 >0

Công suất trên tải Pd >0 <0 >0

Chiều truyền công suất Nguồn → Tải Nguồn ← Tải Nguồn → Tải

Chế độ làm việc Chỉnh lưu Nghịch lưu Chỉnh lưu

Trang 23

Chế độ dòng liên tục và gián đoạn

 Điện áp chỉnh lưu có chứa thành phần xoay chiều làm dòng chỉnh lưu có thể bị gián đoạn;

 Khi dòng tải liên tục, trị trung bình của áp chỉnh lưu chỉ phụ thuộc vào nguồn và góc kích Khi dòng

gián đoạn, dạng điện áp chỉnh lưu còn phụ thuộc vào tham số của tải;

 Dòng tải gián đoạn làm đặc tính điều khiển trở

thành phi tuyến, hệ thống trở nên khó hiệu chỉnh nên cần hạn chế vùng dòng gián đoạn.

23

Trang 24

Bài tập áp dụng

tài liệu [1]

Trang 26

Chức năng, đặc điểm, ứng dụng

 Với nguồn điện áp ngõ vào có giá trị và tần số

không đổi, bộ biến đổi điện áp xoay chiều dùng để thay đổi điện áp hiệu dụng ở ngõ ra;

 Điện áp ngõ vào và ngõ ra có cùng tần số;

 Tương tự như máy biến áp nhưng điện áp ngõ ra có thể thay đổi liên tục (thay đổi vô cấp);

 Dùng để điều khiển công suất các tải xoay chiều như lò nướng, bếp điện, động cơ không đồng bộ,

Trang 27

Bộ biến đổi xoay chiều 1 pha

+ Là công tắc bán dẫn với 2 Thyristor mắc song song ngược chiều nhau, nếu tải có công suất nhỏ thì có thể thay bằng Triac;

+ Phụ thuộc vào góc điều khiển, điện áp trên tải thay đổi trong khoảng từ 0 tới giá trị điện áp nguồn;

27

Trang 28

Các tham số

π

α π

α

2

2sin1

α

ω α

2 sin 2

Điều khiển áp

tải Được Không được Được

Dòng tải Gián đoạn Liên tục Gián đoạn

Trang 29

Đặc tính điều khiển

Ghi chú:

U, Ut - trị hiệu dụng của điện áp nguồn và điện áp trên tải;

It - dòng hiệu dụng qua tải

29

Trang 30

Bộ biến đổi xoay chiều 3 pha

+ Gồm 3 công tắc bán dẫn mắc vào 3 pha của nguồn, nếu tải có công suất nhỏ thì có thể thay bằng Triac;

+ Góc kích thay đổi trong khoảng 0 < α < 5π /6;

+ Việc mô tả các quá trình điện áp và dòng điện được thực hiện bằng cách

mô phỏng trên máy tính

Trang 31

Công tắc xoay chiều

 Đóng nguồn hay ngắt nguồn cho tải xoay chiều;

 Ưu điểm so với công tắc cơ: không có hiện tượng phóng tia lửa điện, đáp ứng nhanh, công suất điều khiển nhỏ;

 Khuyết điểm: ở trạng thái đóng luôn có độ sụt áp trên công tắc, ở trạng thái ngắt luôn có dòng điện rò;

 Dùng đóng ngắt các tải: động cơ, tụ bù công suất phản

kháng,

 Đóng công tắc: cấp xung kích liên tục đồng thời vào tất cả các thyristor để chúng thay phiên nhau dẫn Hoạt động như bộ biến đổi điện áp xoay chiều với góc kích α luôn bằng 0;

 Ngắt công tắc: khóa kích đồng thời tất cả các thyristor.

31

Trang 32

 Xem các ví dụ 3.1, 3.2, 3.5 và 3.6 trong tài liệu [1]

Trang 34

Chức năng, đặc điểm, ứng dụng của mạch nghịch lưu

 Biến đổi nguồn một chiều thành xoay chiều;

 Nguồn có thể là nguồn áp hay nguồn dòng, ở ngõ ra có thể điều khiển điện áp hay dòng

điện;

 Là thành phần quan trọng trong bộ biến tần

Có thể ứng dụng trong điều khiển động cơ

AC, bộ lưu điện, nguồn gia dụng, bù công suất phản kháng, lò cảm ứng,

Trang 35

Phân loại

35

Trang 36

Bộ nghịch lưu áp 1 pha cầu

U

n π

2 2

Ut(1) Ut(n)(2) THD (3)

U

, n lẻ

48.3%

Trang 37

Bộ nghịch lưu áp 1 pha bán cầu

Trang 38

Bộ nghịch lưu áp 3 pha cầu

Trang 40

Bộ nghịch lưu dòng 1 pha

Trang 41

Bộ nghịch lưu dòng 3 pha

41

Trang 42

trong tài liệu [1]

Trang 44

Chức năng, đặc điểm, ứng dụng

 Biến đổi điện áp / dòng xoay chiều từ tần số này thành tần số khác, số pha cũng có thể thay đổi;

 Dùng để điều khiển tốc độ động cơ AC đồng bộ

hay không đồng bộ, điều khiển năng lượng cung cấp cho lò cảm ứng

Trang 45

Phân loại các bộ biến tần

45

Trang 46

Bộ biến tần gián tiếp

 Bộ chỉnh lưu (có điều khiển hay không điều khiển): dùng để biến đổi điện áp xoay chiều tần số không đổi 1 hay 3 pha thành điện áp hay dòng 1

chiều

 Khâu trung gian 1 chiều: là nguồn cho bộ nghịch lưu, gồm cuộn cảm L và tụ lọc C có giá trị lớn (vài ngàn µ F) nếu bộ biến tần có chứa bộ nghịch lưu áp Nếu bộ biến tần có chứa bộ nghịch lưu dòng thì khâu trung gian 1

chiều chỉ có cuộn cảm L (vài mH)

 Bộ nghịch lưu biến điện áp / dòng điện 1 chiều thành điện áp / dòng điện xoay chiều 1 hay 3 pha với tần số thay đổi được ở ngõ ra

Trang 47

Bộ biến tần trực tiếp

 Có cấu tạo giống bộ chỉnh lưu kép;

 Tạo điện áp trên tải bằng các phần của điện áp nguồn, không qua khâu trung gian;

 Khác với bộ chỉnh lưu kép, bộ biến tần trực tiếp có điện áp trên tải thay đổi tuần hoàn với tần số thấp hơn tần số của điện áp nguồn;

 Có thể điều khiển các bộ chỉnh lưu trong bộ biến tần trực tiếp theo phương pháp điều khiển riêng hay phương pháp điều khiển đồng thời;

 Sơ đồ mạch và qui luật điều khiển phức tạp hơn bộ biến tần gián tiếp;

47

Định dạng
Số trang	47
Dung lượng	657,25 KB