ĐHCN giáo trình thí nghiệm điện tử công suất nhiều tác giả, 241 trang

V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất TTCN Điện Giới thiệu Điện tử công suất ngành Điện tử Trong thời gian dài, thuật ngữ “điện tử” nói đến khía cạnh điều khiển hệ thống Lý vấn đề nầy đèn điện tử ban đầu giá thành thấp khơng có khả cấp đủ dịng cho tải hoạt động Điều nầy có nghĩa phương diện điều khiển hệ thống giảm giá thành tiết kiệm khoảng không gian chiếm chỗ phương diện dòng tải phải thiết lập dựa sự”biến đổi điện” Đến năm 1949, chuyển tiếp PN bán dẫn phát minh Điều nầy giúp hồn tất khả tạo dịng tải lớn phương diện điện Từ cho đời lĩnh vực : Điện tử công suất.Tuy nhiên điều nầy không khẳng định mặt lượng mà mặt điện tử điều khiển tương ứng Một cách nói Điện tử cơng suất dùng để biến đổi, hòa trộn phân phối lượng điện công cụ điện tử Những phân phối chuyển tải lượng xếp phân chia sau: Hình 1.1.1 Hình trình bày dịng lượng qua chuyển đổi chuyển đổi lượng điện ( S = nguồn , L = tải ) - 58 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất TTCN Điện Nếu bạn muốn tải DC hoạt động nguồn AC bạn cần tầng nguồn lượng tải, chuyển đổi dịng xoay chiều nghĩa chỉnh lưu Chúng ta gọi tầng nầy chỉnh lưu Trường hợp ngược lại bạn muốn tải AC hoạt động( ví dụ motor ) từ nguồn cung cấp DC Điều nầy có nghĩa bạn phải chuyển đổi thành dòng điện AC.Hệ thống bạn mong muốn để thực việc nầy gọi Inverter ( nghịch lưu ).Bộ inverter nầy thay đổi biên độ tần số Đối với động không động bộ, điều nầy dẫn đến việc thay đổi dịng điện ( ngẩu lực) tốc độ Đối với nguồn AC, ta thay đổi biên độ tần số từ nguồn AC sang nguồn AC khác chuyển đổi AC ( AC converter) Trong trường hợp tần số vào f1 tần số f2 gọi biến đổi AC trực tiếp Đối với nguồn DC, ta thay đổi biên độ cực tính nguồn DC chuyển đổi DC ( DC converter) Trong trường hợp chuyển đổi trực tiếp từ điện áp DC U1 thành điện áp DC U2 mà khơng qua hệ thống điện áp AC xem chuyển đổi trực tiếp DC Những ý cho phần kỹ thuật đo lường Chiều dòng điện điện áp: Chiều dòng điện điện áp mạch đo ln ln ln vẽ từ điểm đến điểm tham chiếu Điểm tham chiếu thường ký hiệu điểm nối đất Đo dịng: Dịng điện đo gián tiếp thơng qua điện áp rơi điện trở Thang đo dòng điện cần phải tính tốn tương ứng với thang đo điện áp Tất điện trở đo có giá trị 0,5Ω với dung sai ± 10% Thang đo thời gian máy sóng: Trong việc hiển thị liên quan AC, trục thời gian xác định theo góc đo Máy sóng điều chỉnh tương ứng với góc đo dựa vào trục toạ độ gốc - 59 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất TTCN Điện Những ý làm việc với Power Board Nguồn cung cấp cho Power Board Bộ nguồn pha ngõ cách ly với nguồn cung cấp thí dụ dây N từ nguồn cung cấp 12VAC khơng có nối với dây N nguồn cung cấp ( lý an tồn ) khơng có nối với đất nguồn ± 15V.Cả hai không nối đất nguồn ± 15V có vài kết nối điện với nguồn cung cấp Điều nầy dẫn đến việc tạo cho có khả đo lường với máy sóng tiêu chuẩn mà khơng cần dùng biến cách ly Trong tập khác GND ± 15V minh hoạ điểm nối đến N nối với cực âm chuyển đổi dòng điện Nguồn pha nguồn cung cấp mà pha L2 L3 tạo mang tính giả lập( hệ thống lấy nguồn pha để tạo nguồn pha) Bộ nguồn ba pha hoạt động thông qua mạch cầu Để phân biệt nguồn cung cấp riêng biệt để tăng cường cách điện dòng pha nguồn cung cấp AC, đường dây đặt tên L1’, L2’, L3’ N’ Thí dụ L1 N nối dây không đúng, xảy ngắn mạch, cầu chì F2 cầu chì F3 nguồn pha đứt, cầu chì nầy thay mà khơng cần mở mạch Các cầu chì bảo vệ mạch điện Power Board, ví dụ F1, đặt bên mạch thay cách mở nắp đậy phía sau Tuy nhiên, cầu chì nầy đứt có lỗi mạch nầy không đứt nối dây sai - 60 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất TTCN Điện Sự phân phối dịng Power Board Tên gọi Power Board sử dụng vẽ kỹ thuật Chiều mũi tên phân phối tín hiệu thí dụ chiều mũi tên L1 tín hiệu L1 nối dây điểm kh ác Power Board Nếu giắc cắm nối với L1 biểu diễn mũi tên đến ( xem hình 1.1.4 bên phải) Tương tự N +15V Nối đất (GND) ký hiệu ┴ hình H 1.1.4 bên phải Điểm cài đặt chiết áp Nếu điện áp cài đặt yêu cầu cho số thí nghiệm, thí dụ chuyển đổi điều chỉnh được, điện áp nầy lấy từ chiết áp cài đặt chiết áp phải gắn chặt vào điểm phụ thuộc khác vào dãy điện áp cài đặt Kết nối đầu nối từ 2mm đến 4mm Đầu nối 2mm dùng board công suất phải kết nối đến đầu nối 4mm dùng phổ biến thiết bị đo, để nối với thiết bị đo bên ngoài.Các đầu chuyển đổi nầy gắn board cơng suất Các panel chuyển đổi có hiệu lực cho tay trái hay tay phải.Các panel bao gồm cặp loại chuyển đổi từ 2mm sang 4mm đầu nối đất tiếp nhận đế cắm Đầu nối đất nầy nối đất bên - 61 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất TTCN Điện Chỉnh lưu không điều khiển 2.1 Mạch chỉnh lưu bán kỳ pha không điều khiển M1U 2.1.1 Tổng quát Cách đơn giản việc đổi dòng xoay chiều thành dòng chiều sử dụng trạng thái mở trạng thái tắt diode Hình 2.1.1 minh họa cho mạch Diode V1 chuyển sang trạng thái dẫn điện áp Us vượt điện áp ngưỡng diode Trong khoảng thời gian dẫn nầy, dòng chiều Id chảy qua điện trở RL Diode V1 khóa lại điện áp Us rơi xuống ngưỡng điện áp diode Như diode cho phép dòng điện chạy qua khoảng thời gian ứng với bán kỳ dương điện áp Biên độ dịng điện xác định giá trị điện trở tải RL Dạng sóng đồng dạng với bán kỳ dương điện áp đặt vào Hình 2.1.1.1 Mạch chỉnh lưu bán kỳ pha không điều khiển M1U - 62 - Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất V0121 TTCN Điện Hình 2.1.1.2 Dạng sóng dịng áp mạch chỉnh lưu bán kỳ pha không điều khiển M1U tải trở 2.1.2 Phần thí nghiệm □ Thí nghiệm Đo dịng áp mạch chỉnh lưu bán kỳ không điều khiển M1U tải trở Tiến trình thực • Thiết lập mạch điện trình bày hình 2.1.2.2 với boar cơng suất • Chuyển Trigger máy sóng sang ( Line/ ˜ ) • Đo dạng sóng giá trị thay đổi sau : - Điện áp Us - Điện áp ngõ chỉnh lưu Ud - Dòng điện ngõ Id ( điện áp rơi Rm ) • Vẽ dạng sóng biểu đồ cho hình 2.1.2.3 2.1.2.4 - 63 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất TTCN Điện - 64 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất TTCN Điện Câu hỏi : Hãy so sánh Us Ud Bằng cách làm cho điện áp nầy có khác khác nầy xuất phát từ đâu ? Trả lời : - 65 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất TTCN Điện Sử dụng máy sóng tính tốn để đo dịng Một dịng điện có giá trị 0,2A/div yêu cầu thể biểu đồ hình 2.1.2.4 Hãy tính tốn giá trị thiết lập cần thiết máy sóng - Yêu cầu : 0,2A/div - Cho biết : Rm = 0,5Ω U=R.I → …………………… = …………………………… → 0,2A/div ≈ V/div - 66 - Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất V0121 TTCN Điện □ Thí nghiệm Đo dịng áp mạch chỉnh lưu bán kỳ khơng điều khiển M1U tải hổn hợp RL Tiến trình thực • Thiết lập mạch thí nghiệm trình bày hình 2.1.2.5 • Chỉ kết nối tải thứ ( mạch điện có cuộn dây nối tiếp với điện trở ) • Đo dạng sóng đại lượng thay đổi sau : -Điện áp ngõ Ud - Dòng điện ngõ Id ( điện áp rơi Rm ) • Vẽ dạng sóng rõ biểu đồ hình 2.1.2.6 - 67 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất Khoa Điện 5.4 Cầu H - MOS- FET với điều chế độ rộng xung Thí nghiệm Đo tín hiệu PWM bù Câu hỏi 1: Khi điện áp thay đổi bạn tăng điện áp điều khiển Uctr? Trả lời: Khi điện áp điều khiển Uctr tăng, độ rộng xung U1 U4 tăng Độ rộng xung U2 U3 giảm - 99 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất Khoa Điện Thí nghiệm Tạo điện áp cầu UAB từ tín hiệu PWM - 100 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất Khoa Điện - 101 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất Khoa Điện - 102 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất Khoa Điện Thí nghiệm Đo tín hiệu dịng áp cầu H phụ thuộc vào độ gợn sóng tần số - 103 - Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất V0121 Khoa Điện Câu hỏi 1: Ảnh hưởng tần số xung đồng hồ phát delta tín hiệu điện áp cầu UAB dòng tải IL? Trả lời: Tần số xung đồng hồ lớn, tần số UAB lớn Độ gợn sóng IL thấp tần số xung đồng hồ tăng lên Câu hỏi 2: Ưu khuyết điểm tần số xung đồng hồ cao thiết bị điều khiển điện? Trả lời: Ưu điểm: - Hạ thấp độ gợn sóng dịng điện - Hạ thấp độ gợn sóng giá trị đảo chiều - Giảm nhiễu Khuyết điểm: - Giá thành linh kiện bán dẫn tăng theo độ lớn dòng điện tần số - 104 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất Khoa Điện Thí nghiệm Đo giá tri trung bình dịng điện điện áp MOS-FET cầu H - 105 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất Khoa Điện Kết luận: Khả điều khiển quanh 0V: Điện áp dòng điện ngõ dễ dàng điều khiển quanh điện áp 0V không giống xung trigger với cổng pha, bạn bắt đầu điểm 0V Tuyến tính: Dịng điện điện áp ngõ điều khiển tuyến tính Độ tuyến tính lớn so với điều khiển cổng pha - 106 - Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất V0121 Khoa Điện INVERTER 6.1 Dùng cầu H inverter Thí nghiệm 1: Tạo điện áp AC với cầu H Câu hỏi 1: Trạng thái transistor V1, V2, V3,V4 để cầu điện áp UAB có điện áp xung âm? Trả lời: V1 □ Dẫn điện □ khoá V3 □ Dẫn điện □ khoá V2 □ Dẫn điện □ khoá V4 □ Dẫn điện □ khoá - 107 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất Khoa Điện - 108 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất Khoa Điện Thí nghiệm Ảnh hưởng tần số lên độ gợn sóng PWM “sineweighted” Câu hỏi 1: Ảnh hưởng tần số xung đồng hồ độ gợn sóng dòng tải? Trả lời: Tần số cao, độ gợn sóng Câu hỏi 2: Tần số cầu điện áp UAB cao bao nhiêu? Cho biết lý do! Trả lời: Tần số cầu điện áp UAB gấp đôi tần số xung đồng hồ transistor tương ứng phía khố dẫn có pha - 109 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất Khoa Điện Thí nghiệm Ảnh hưởng tần số “weighting” biên độ dòng tải Câu hỏi: Tần số điều khiển tác động lên biên độ dòng tải nào? Cho biết lý do! Trả lời: Tần số điều khiển nhỏ dòng điện tải lớn Lý :Dòng tải xác định tổng trở Z Nó bao gồm điện trở R cảm kháng XL XL giảm tần số giảm, tổng trở nhỏ dòng điện tăng lên Vì lý nay, tần số chuyển đổi sử dụng cơng nghiệp có tích hợp sẵn điện áp ngõ thích hợp với tần số ngõ để đạt dòng điện ổn định - 110 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất Khoa Điện - 111 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất Khoa Điện - 112 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Cơng Suất Khoa Điện - 113 -