Thiết kế thi công bộ thí nghiệm điện tử công suất

Thiết kế thi công bộ thí nghiệm điện tử công suất

Trang 1 Luận văn Tốt Nghiệp http://www.ebook.edu.vn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ . . . LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Sinh viên thực hiện : NGUYỄN LÊ MINH THƯ NGUYỄN THỊ HỒNG HUỆ Giáo viên hướng dẫn : VŨ ĐỖ CƯỜNG TP. HỒ CHÍ MINH – THÁNG 3/2000 Trang 2 Luận văn Tốt Nghiệp http://www.ebook.edu.vn LỜI NÓI ĐẦU Trong mạng lưới điện hiện nay, điện xoay chiều chiếm ưu thế và được sử dụng rộng rãi trong mọi lónh vực. Tuy nhiên nguồn điện một chiều không mất đi thế đứng của nó. Với sự ra đời và phát triển của dụng cụ bán dẫn công suất lớn, cùng với việc các mạch điều khiển các linh kiện điện tử công suất ngày càng được cải tiến và hoàn thiện đã tạo nên sự thay đổi lớn của kỹ thuật biến đổi điện năng. Để cung cấp điện một chiều cho các thiết bò dùng nguồn điện một chiều mà nguồn điện này không có sẵn, người ta hoàn chỉnh các bộ chỉnh lưu để đáp ứng áp và dòng điện cho các thiết bò một cách thuận lợi, tối ưu nhất. Chỉnh lưu dùng dụng cụ bán dẫn công suất có điều khiển đã ra đời nhằm thỏa mãn nhu cầu ngày càng cao của các thiết bò dùng nguồn điện một chiều, với sự điều chỉnh điện áp một cách có lợi nhất. Tập luận án này đã thiết kế và thi công bộ thí nghiệm điện tử công suất cụ thể là chỉnh lưu bán điều khiển một và ba pha, với mục đích giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn về các vấn đề đã được học trong lý thuyết của môn học Điện Tử Công Suất. Mặc dù thầy Vũ Đỗ Cường đã hướng dẫn tận tình, chu đáo nhưng do trình độ người thực hiện luận án không cao, kiến thức kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên trong tập luận án này chắc không tránh khỏi thiếu sót. Mong nhận sự đóng góp ý kiến q báu của Thầy Cô và các bạn để tập luận án được hoàn thiện hơn, có thể áp dụng vào thực tế. Thành phố Hồ Chí Minh ngày 20 tháng 2 năm 2000 Sinh viên thực hiện Nguyễn Lê Minh Thư Nguyễn Thò Hồng Huệ Trang 3 Luận văn Tốt Nghiệp http://www.ebook.edu.vn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : Nguyễn Lê Minh Thư Nguyễn Thò Hồng Huệ Lớp : 95KĐĐ Ngành : Điện Tử 1. Tên đề tài : Thiết kế – Thi công bộ thí nghiệm Điện Tử Công Suất. 2. Nội dung các phần thuyết minh: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. Các bản vẽ: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. Giáo viên hướng dẫn: Vũ Đỗ Cường ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Trang 4 Luận văn Tốt Nghiệp http://www.ebook.edu.vn 5. Ngày giao nhiệm vụ: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 6. Ngày hoàn thành nhiện vụ: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Giáo viên hướng dẫn ký tên: Thông qua Bộ Môn Ngày…………. tháng ………… năm Chủ nhiệm Bộ Môn Trang 5 Luận văn Tốt Nghiệp http://www.ebook.edu.vn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: NGUYỄN LÊ MINH THƯ NGUYỄN THỊ HỒNG HUỆ Lớp : 95KĐĐ Tên đề tài : Thiết kế -Thi công bộ thí nghiệm Điện Tử Công Suất Nội dung luận văn Tốt Nghiệp: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Nhận xét của cán bộ hướng dẫn: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………… Trang 6 Luận văn Tốt Nghiệp http://www.ebook.edu.vn …………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………… Cán bộ hướng dẫn (Ký tên và ghi rõ họ tên) Trang 7 Luận văn Tốt Nghiệp http://www.ebook.edu.vn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên: NGUYỄN LÊ MINH THƯ NGUYỄN THỊ HỒNG HUỆ Lớp : 95KĐĐ Tên đề tài : Thiết kế - Thi công bộ thí nghiệm Điện Tử Công Suất Nội dung luận văn Tốt Nghiệp: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Nhận xét của cán bộ phản biện: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………… Trang 8 Luận văn Tốt Nghiệp http://www.ebook.edu.vn ……………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………… ……………………………………………………… Cán bộ phản biện (Ký tên và ghi rõ họ tên) Trang 9 Luận văn Tốt Nghiệp http://www.ebook.edu.vn LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Thầy Vũ Đỗ Cường, Thầy Cô trong Khoa Điện đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành tập đồ án tốt nghiệp. Chúng tôi xin cảm ơn bạn bè, thân hữu đã giúp đỡ, động viên chúng tôi làm tốt nhiệm vụ được giao một cách tốt đẹp. Trang 10 Luận văn Tốt Nghiệp http://www.ebook.edu.vn MỤC LỤC Trang Chương I: Các linh kiện điện tử công suất . I. Diode công suất . II. Transistor công suất . III. SCR IV. UJT Chương II. Khảo sát các dạng mạch động lực I. Chỉnh lưu dùng Thyristor 1. Chỉnh lưu điều khiển một pha nửa chu kỳ . 2. Chỉnh lưu điều khiển một pha hai nửa chu kỳ 3. Chỉnh lưu điều khiển cầu một pha II. Chỉnh lưu dùng diode và thyristor 1. Sơ đồ 1 . 2. Sơ đồ 2 . III. Chỉnh lưu ba pha hình tia có điều khiển . 1. Tải là R thuần α = 0 . 2. Tải là R+L α ≠ 0 . IV. Chỉnh lưu hình cầu ba pha bán điều khiển 1. Chế độ làm việc . 2. Giá trò U d 3. Ưu điểm V. Chỉnh lưu điều khiển hình cầu ba pha 1. Tải là thuần trở R và R+L với α = 0 . 2. Tải là R và α ≠ 0 3. Tải là L+R với L = ∞ và góc α ≠ 0 Chương III. Nguyên lý hoạt động I. Nguyên lý mạch 1 pha . 1. Sơ đồ khối 2. Các khối của mạch điều khiển SCR . 3. Chọn mạch thi công II. Nguyên lý mạch ba pha 1. Sơ đồ khối 2. Mạch nguyên lý . [...]... A Linh kiện sử dụng B Thư û mạch III Thi công bàn thí nghiệm Chương VI: Soạn bài thí nghiệm A Mục đích yêu cầu B Các bài thí nghiệm Bài 1: Giới thi u bàn thí nghiệm Điện tử công suất 1 Giới thi u bộ thí nghiệm 2 Mô hình thí nghiệm 3 Yêu cầu đối với sinh viên thực tập Bài 2: Chỉnh... càng phát triển tạo nên những thi t bò điện tử công suất có điều khiển với tính năng ngày càng phong phú và làm thay đổi tận gốc ngành Kỹ thuật điện Từ đây kỹ thuật điện và điện tử hòa nhập và thúc đẩy nhau cùng phát triển Trong chương này sẽ giới thi u những linh kiện bán dẫn công suất chủ yếu là Diode, Transistor, Thyristo, cùng các linh kiện điều khiển chúng I DIODE CÔNG SUẤT: Diode do hai lớp vật... nguyên tử Si, tạo nên những điện tử tự do mới Số điện tử mới được giải phóng này lại tham gia bắn phá các nguyên tử Si trong vùng chuyển tiếp Kết quả của phản ứng dây chuyền làm xuất hiện ngày càng nhiều điện tử chảy vào N1 qua P1 và đến cực dương của nguồn điện ngoài, gây nên hiện tượng dẫn điện ào ạt J2 trở thành mặt ghép dẫn điện, bắt đầu từ một điểm nào đó ở xung quanh cực G rồi phát triển toàn bộ. ..Trang 11 Chương IV: Thi t tính I Mạch một pha 1 Khối đồng bộ 2 Tạo xung kích II Thi t tính mạch ba pha 1 Mạch dòch pha 2 Mạch tích phân 3 Tính mạch retriggerable 4 Mạch dao động bất ổn 5 Khối nguồn III Thi t kế bàn thí nghiệm Chương V: Thi công I Mạch... 1 Lý thuyết 2 Thí nghiệm II Chỉnh lưu toàn kỳ bán điều khiển 1 Lý thuyết 2 Thí nghiệm 3 Câu hỏi Luận văn Tốt Nghiệp http://www.ebook.edu.vn Trang 12 Bài 3 Chỉnh lưu công suất ba pha A Thi t bò sử dụng B Thí nghiệm I Mạch chỉnh lưu hình tia 1 Lý thuyết 2 Thí nghiệm 3 Câu hỏi ... một điện áp rơi khoảng Luận văn Tốt Nghiệp http://www.ebook.edu.vn Trang 14 0,7V khi dòng điện đònh mức Nếu điện áp ngược lại, các điện tử tự do và lỗ trống bò đẩy xa lớp chuyển tiếp, kết quả chỉ có dòng rò vào khoảng vài mA có thể chạy qua Khi tăng tiếp tục điện áp ngược, các điện tích được gia tốc, gây nên va chạm dây chuyền làm hàng rào điện thế bò chọc thủng Kết quả Diode mất tính chất dẫn điện. .. ra nhưng ứng dụng của chúng bò hạn chế vì thi u những linh kiện điện tử công suất tần số cao, kích thước nhỏ, và đặc biệt là có độ tin cậy cao Các đèn điện tử chân không và có khí, các đèn thủy ngân không đáp ứng được các yêu cầu khắc khe của điều khiển công nghiệp.Từ những năm 60 do sự hoàn thi n của của kỹ thuật bán dẫn, một loạt những linh kiện bán bẫn công suất như Diode, Thyristo, Transistor ra... được thi t kế tạo xung nhọn kích mở SCR hoặc Triac Quá trình tạo xung được tóm tắt như sau: khi điện đặt vào giữa cực E với B1 tăng đến giá trò điện áp đỉnh thì mối nối pn được phân cực thuận, điện trở nội rB1 giảm dần đến gần bằng không và có dòng đi từ E xuống B1 Điện trở rB2 được giữ cố đònh nghóa là dòng qua rB2 tạo nên một điện áp VB2 tương ứng với dòng IB2 Sự thay đổi điện trở rB1 làm điện áp... một điện áp ngược với giá trò nhỏ ở cực gốc như một khóa chuyển mạch, tổn hao công suất trong transistor là nhỏ Tổn hao đó sinh ra do dòng rò nhỏ ở trạng thái mở, do điện áp bảo hòa (trong hình 1-6) và dòng góp ở trạng thái đóng Điện áp bảo hòa thông thường của transistor công suất silic khoảng 1,1V Các tổn hao chuyển mạch của transistor có thể lớn Trong lúc chuyển mạch, điện áp trên các cực và dòng điện. .. ghép lại thành Các điện tử tự do trong bán dẫn n sẽ liên kết với các lỗ tự do của bán dẫn p, do đó phía n sẽ mang điện tích dương và phía p sẽ mang điện tích âm Anode p N a Cathode Hình 1-1 Diode b a Cấu tạo; b Ký hiệu i,A Điện áp rơi Điện áp chọc thủng u,V Dòng điện rò Hình 1-2 Đặc tính Vôn- ampe của Diode Hình 1-2 trình bày đặc tính Vôn- ampe của Diode Nếu đặt vào p (anode) một điện áp dương so với