giáo trình điện tử công suất

CHƯƠNG NHẬP MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT ĐẶC ĐIỂM LINH KIỆN BÁN DẪN CƠNG SUẤT (KHĨA CƠNG SUẤT) LINH KIỆN BÁN DẪN CƠNG SUẤT LÝ TƯỞNG HỆ QUẢ DO CHUYỂN MẠCH (ĐĨNG CẮT KHĨA CS) HỆ QUẢ DO SĨNG HÀI SỰ KẾT HỢP GIỮA ĐTCS & VI ĐIỀU KHIỂN (P, DSP, C) CHƯƠNG THUẬT NGỮ Chế độ khóa (Blocking mode) Chuyển mạch (Commutation) Bộ chuyển mạch (Commutation circuit) Chuyển mạch phụ thuộc lưới (line commutation) Chuyển mạch cưỡng (Forced commutation) Q trình kích đóng Thyristor (Thyristor turn-on) Q trình ngắt Thyristor (Thyristor turn-off) Thời gian ngắt dòng (Turn-off time) Tỷ số đóng (Duty cycle) CHƯƠNG THUẬT NGỮ : BỘ BIẾN ĐỔI CƠNG SUẤT Chỉnh lưu (Rectifier, Redresseur) Chỉnh lưu điều khiển (Controlled Rectifier) Bộ biến đổi điện áp xoay chiều (AC Voltage Controller, Gradateur) Bộ biến đổi điện áp chiều (Chopper, Hacheur) Bộ nghịch lưu (Inverter, Onduleur) Bộ biến tần (Frequency Converter, Convertisseur de frequence) CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN DIODE CÔNG SUẤT CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN DIODE CÔNG SUẤT: ĐẶC ĐIỂM • Linh kiện không điều khiển • Có cấu tạo gồm lớp chuyển tiếp p-n, điện cực • Phương pháp chế tạo : Khuyếch tán nguyên tử tạp chất loại p vào mặt phiến tinh thể Si loại n • Cực Anode nối với lớp p, Cathode nối với lớp n • Quá trình đóng ngắt : Nếu VAK > (điện áp Anode dương điện áp Cathode) diode dẫn (đóng), ngược lại diode ngắt CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN DIODE CÔNG SUẤT: ĐẶC ĐIỂM + Khả điều khiển dòng điện (vài A  vài kA ) + Khả khóa điện áp (vài chục V  vài kV ) CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN DIODE CÔNG SUẤT : ĐẶC TUYẾN VOLT-AMPÈRE CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN DIODE CÔNG SUẤT: THỜI GIAN PHỤC HỒI TÍNH NGHỊCH Thời gian cần thiết để diode phục hồi khả chòu áp khoá trình dẫn thuận chấm dứt – phục hồi nhanh - phục hồi chậm CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN DIODE CÔNG SUẤT: THỜI GIAN PHỤC HỒI TÍNH NGHỊCH Tính tốn trr để đánh giá khả đóng ngắt với tần số phù hợp (Example 2.1 – PE Handbook) Bài tập : Xem Tutorial 2.1 p.19, 20 PE Handbook CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN DIODE CÔNG SUẤT: BẢO VỆ LINH KIỆN Giá trị dv/dt tra từ thơng số kỹ thuật linh kiện CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN THYRISTOR - dùng cho mạch công suất lớn; - bốn lớp p, n với cực Anode (A), Cathode (K) Gate (G); - mạch điều khiển nối cực G & K Mạch công suất nối A & K ; - linh kiện điều khiển dòng Xung dòng IG kích đóng SCR; - không kích ngắt, dòng qua SCR dẫn if bò ngắt giá trò dòng thấp dòng trì If < Ih  - đònh mức SCR : áp vài kV, dòng vài kA CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN THYRISTOR Ba trạng thái SCR: a Trạng thái khóa áp ngược ( SCR ngắt ) R V G K A CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN THYRISTOR Ba trạng thái SCR: b Trạng thái khóa áp thuận ( SCR ngắt ) R A V G K CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN THYRISTOR Ba trạng thái SCR: c Trạng thái dẫn ( SCR đóng ) CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN THYRISTOR Quá trình đóng ngắt a Hiện tượng đóng mạch xảy ( chuyển từ ngắt  đóng ) - SCR đặt trạng thái khóa áp thuận - Xung dòng IG > đưa vào cổng GK Mạch tương đương SCR gồm transistor mắc đối Collector Base với nhau, xung IG làm transistor nhanh chóng dẫn bão hòa Lúc SCR dẫn, trạng thái giống diode nên dòng IG không cần thiết để trì trạng thái đóng SCR CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN THYRISTOR Quá trình đóng ngắt b Hiện tượng ngắt mạch gồm giai đoạn; Chuyển từ đóng  ngắt Giai đoạn 1: Giai đoạn làm dòng thuận bò triệt tiêu cách thay đổi điện trở điện áp anode cathode ( đặt áp ngược ) Giai đoạn 2: khôi phục khả khóa SCR Sau dòng thuận bò triệt tiêu SCR cần có thời gian ngắt an toàn (tq) để SCR chuyển sang trạng thái khóa áp thuận an toàn CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN THYRISTOR - ĐẶC TUYẾN VOLT-AMPERE CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN THYRISTOR - ĐẶC TUYẾN VOLT-AMPERE CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN THYRISTOR - THỜI GIAN NGẮT AN TỒN tq tq : sau phục hồi lớp điện trở nghòch J1 J3 trình ngắt chưa chấm dứt, cần có thêm thời gian để khôi phục khả khóa áp thuận tức khôi phục điện trở nghòch lớp J2 Thời gian ngắt an toàn đònh nghóa : tq- Nó bắt đầu dòng thuận trở không xuất điện áp khóa thuận mà SCR không bò đóng trở lại chưa có xung dòng điều khiển IG CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN THYRISTOR - MẠCH KÍCH SCR VCC R4 Q1 A R3 TX1 D1 R2 G X1 R6 A Q2 D2 R1 R5 K - CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN THYRISTOR - MẠCH BẢO VỆ dV/dt dV/dt di/dt CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN GTO – Gate turn off thyristor CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN GTO – Gate turn off thyristor - Thyritor GTO giống SCR, đóng xung dòng cổng Gate điện áp anode- cathode dương - GTO có khả điều khiển ngắt dòng cổng Gate giá trò âm - Dòng âm ngắt GTO cần phải ngắn (vài s), biên độ phải lớn so với dòng đóng GTO thông thường dòng kích ngắt GTO khoản 1/3 dòng anode trạng thái dẫn - Đặc tuyến V-A cho GTO giống SCR - Đònh mức GTO : dòng vài kA , áp vài kV: Dùng cho mạch công suất lớn CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN GTO – Gate Turn Off Thyristor +VGG + PS1 Q2A C1 A R5 R3 R1 G U1 X1 ON R6 Q1 Xung đóng OFF K Q4A R4 R2 Xung ngắt Q5 R7 U2 Q3 PS2 -VGG CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN TriAc - Linh kiện điều khiển dòng xoay chiều có cổng điều khiển - Kích đóng xung dòng điều khiển giống SCR - Ngắt tự nhiên áp ngược A1 G A2