GT dien tu cong suat

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐẮK LẮK KHOA ĐIỆN TỬ TIN HỌC -oOo - GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP NGHỀ Người biên soạn: Hoàng Duy Khánh Đồng biên soạn: Huỳnh Ngọc Tùng Lưu hành nội - 2014 Điện Tử Công Suất Trang LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình Điện Tử Công Suất sử dụng làm tài liệu giảng dạy cho môn học Điện tử công suất thuộc chương trình đào tạo trung cấp nghề Điện Công Nghiệp số nghề liên quan Trong chương trình đào tạo môn Điện tử công suất môn học học sau số môn Điện tử bản, Mạch điện, Truyền động điện… Nội dung sách gồm chương nhằm phục vụ cho hệ trung cấp nghề với nội dung kiến thức Điện tử công suất kiến thức mở rộng Trong trình biên soạn có tham khảo nhiều tài liệu, trình đánh máy, in ấn sai sót mong nhận đóng góp xây dựng quý thầy cô, bạn sinh viên để giáo trình hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn Hoàng Duy Khánh Điện Tử Công Suất Trang Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU THÔNG TIN CHUNG VỀ MÔN HỌC Bài mở đầu: Các Khái Niệm Cơ Bản 11 Trị trung bình (Average): 11 Trị hiệu dụng (Root Mean Square-rms): 11 Công suất trung bình: 13 Hệ số công suất: 14 Chương 1: Các Linh Kiện Điện Tử Công Suất 15 1.1 Phân loại linh kiện điện tử công suất 15 1.2 Diode Công Suất 15 1.2.1 Nguyên lý cấu tạo làm việc 15 1.2.2 Đặc tính Volt – Ampere (V – A) 16 1.2.3 Trạng thái đóng ngắt 17 1.2.4 Các tính chất động 17 1.2.5 Mạch bảo vệ diode 18 1.2.6 Các đại lượng định mức diode 18 1.3 BJT Công Suất (Bipolar Juntion Transistor) 19 1.3.1 Nguyên lý cấu tạo làm việc 19 1.3.2 Đặc tính V-A mạch có Emitter chung 20 1.3.3 Trạng thái đóng ngắt 21 1.3.4 Các tính chất động 21 1.3.5 Các đại lượng định mức transistor 21 1.3.6 Mạch kích bảo vệ cho transistor 22 1.4 MOSFET (Metal – Oxide – Semiconductor Field Effect Transistor) 25 1.5 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 27 1.6 SCR (Silicon Controlled Rectifier) 29 1.6.1 Mô tả chức 29 1.6.2 Các tính chất trạng thái 30 1.6.3 Đặc tính V-A 31 1.6.4 Khả mang tải 31 1.6.5 Mạch kích SCR 31 1.6.6 Mạch bảo vệ SCR 33 1.7 TRIAC 34 1.7.1 Đặc điểm cấu tạo 34 1.7.2 Đặc tính V-A 35 1.8 GTO 36 Chương : Bộ Chỉnh Lưu Không Điều Khiển 37 Điện Tử Công Suất Trang 2.1 Các khái niệm 37 2.2 Chỉnh lưu pha không điều khiển 37 2.2.1 Chỉnh lưu nửa chu kỳ 37 2.2.2 Chỉnh lưu toàn kỳ dùng Diode 38 2.2.3 Chỉnh lưu toàn kỳ dùng cầu Diode 40 2.3 Mạch chỉnh lưu ba pha không điều khiển 42 2.3.1 Chỉnh lưu ba pha hình tia 42 2.3.2 Chỉnh lưu ba pha hình cầu 44 Chương 3: Bộ Chỉnh Lưu Có Điều Khiển 47 3.1 Tổng quan mạch điều khiển 47 3.2 Chỉnh lưu pha có điều khiển 47 3.2.1 Chỉnh lưu nửa chu kỳ có điều khiển 47 3.2.2 Chỉnh lưu toàn kỳ có điều khiển 49 3.3 Chỉnh lưu ba pha có điều khiển 50 3.3.1 Chỉnh lưu ba pha hình tia có điều khiển 50 3.3.2 Chỉnh lưu ba pha hình cầu có điều khiển 53 Chương 4: Bộ Biến Đổi Điện Áp Xoay Chiều 57 4.1 Giới thiệu chung 57 4.2 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều pha 57 4.2.1 Trường hợp tải trở 57 4.2.2 Trường hợp tải L 59 4.2.3 Trường hợp tải RL 60 4.3 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha 61 Chương 5: Bộ Biến Đổi Điện Áp Một Chiều 63 5.1 Giới thiệu chung 63 5.2 Bộ giảm áp 63 5.2.1 Sơ đồ nguyên lý 63 5.2.2 Nguyên lý hoạt động 64 5.2 Bộ tăng áp 66 5.2.1 Chức 66 5.2.2 Sơ đồ nguyên lý 66 5.2.3 Nguyên lý hoạt động 67 5.3 Các phương pháp điều khiển biến đổi điện áp chiều 67 Chương 6: Bộ Nghịch Lưu Và Biến Tần 69 6.1 Khái niệm: 69 6.2 Bộ nghịch lưu áp pha 69 6.2.1 Nghịch lưu phụ thuộc: 69 6.2.2 Nghịch lưu độc lập 70 6.3 Phân tích nghịch lưu áp ba pha 74 6.2.1 Nghịch lưu pha phụ thuộc 74 Điện Tử Công Suất Trang 6.2.2 Nghịch lưu độc lập ba pha: 74 6.4 Các phương pháp điều khiển nghịch lưu áp 77 6.4.1 Phương pháp điều biên 77 6.3.2 Phương pháp điều chế độ rộng xung 77 6.4 Bộ nghịch lưu dòng điện 78 6.4.1 Bộ nghịch lưu dòng pha 78 6.4.2 Bộ nghịch lưu dòng ba pha 78 6.5 Bộ biến tần gián tiếp 79 6.6 Bộ biến tần trực tiếp 79 6.6.1 Bộ biến tần trực tiếp pha 80 6.6.2 Bộ biến tần trực tiếp pha 80 Điện Tử Công Suất Trang THÔNG TIN CHUNG VỀ MÔN HỌC I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔN HỌC: - Vị trí: Trước học môn học cần hoàn thành môn học, mô đun sở, đặc biệt môn học, mô đun: Mạch điện; Điện tử bản; Truyền động điện - Tính chất: Là môn học kĩ thuật chuyên môn , thuộc môn học đào tạo nghề bắt buộc MỤC TIÊU MÔN HỌC: - Mô tả đặc trưng ứng dụng chủ yếu linh kiện Diode, Mosfet, DIAC, TRIAC, IGBT, SCR, GTO - Giải thích dạng sóng vào, biến đổi AC-AC - Giải thích nguyên lý làm việc, tính toán biến đổi DC-DC - Vận dụng kiến thức cấu tạo nguyên lý hoạt động mạch tạo xung biến đổi dạng xung - Vận dụng loại mạch điện tử công suất thiết bị điện công nghiệp - Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư sáng tạo khoa học, đảm bảo an toàn, tiết kiệm vệ sinh công nghiệp II III NỘI DUNG MÔN HỌC: Bài mở đầu: Các khái niệm Mục tiêu: - Trình bày khái niệm điện tử công suất - Tính toán đại lượng điện tử công suất - Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư sáng tạo khoa học Nội dung: Trị trung bình đại lượng Công suất trung bình Trị hiệu dụng đại lượng Hệ số công suất Chương 1: Các linh kiện điện tử công suất Mục tiêu: - Nhận dạng linh kiện điện tử công suất dùng thiết bị điện điện tử - Trình bày cấu tạo loại linh kiện điện tử công suất - Giải thích nguyên lý làm việc loại linh kiện - Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư sáng tạo khoa học, đảm bảo an toàn, tiết kiệm Nội dung: 1.1 Phân loại linh kiện điện tử công suất 1.2 Diode công suất 1.3 BJT công suất 1.4 MOSFET 1.5 IGBT 1.6 SCR 1.7 Triac 1.8 GTO Điện Tử Công Suất Trang Chương 2: Bộ chỉnh lưu không điều khiển Mục tiêu: - Xác định nhiệm vụ chức khối chỉnh lưu không điều khiển - Kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch chỉnh lưu AC - DC pha pha theo yêu cầu kỹ thuật - Trình bày mục tiêu tính toán thông số kỹ thuật mạch chỉnh lưu - Thiết kế biến áp cung cấp mạch chỉnh lưu - Rèn luyện tính tích cực, chủ động, đảm bảo an toàn, tiết kiệm Nội dung: 2.1 Các Khái niệm 2.2 Chỉnh lưu pha không điều khiển 2.2.1 Chỉnh lưu nửa chu kỳ 2.2.2 Chỉnh lưu toàn kỳ dùng diode 2.2.3 Chỉnh lưu toàn kỳ dùng cầu diode 2.3 Mạch chỉnh lưu ba pha không điều khiển 2.3.1 Chỉnh lưu ba pha hình tia 2.3.2 Chỉnh lưu ba pha hình cầu Chương 3: Bộ chỉnh lưu có điều khiển Mục tiêu: - Xác định nhiệm vụ chức khối chỉnh lưu có điều khiển - Kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch chỉnh lưu AC - DC pha pha theo yêu cầu kỹ thuật - Trình bày mục tiêu tính toán thông số kỹ thuật mạch chỉnh lưu - Rèn luyện tính tích cực, chủ động, đảm bảo an toàn, tiết kiệm Nội dung: 3.1 Tổng quan mạch điều khiển 3.2 Chỉnh lưu pha có điều khiển 3.2.1 Chinh lưu nửa chu kỳ có điều khiển 3.2.2 Chỉnh lưu toàn kỳ có điều khiển 3.3 Chỉnh lưu ba pha có điều khiển 3.3.1 Chỉnh lưu ba pha hình tia có điều khiển 3.3.2 Chỉnh lưu ba pha hình cầu có điều khiển Chương 4: Bộ biến đổi điện áp xoay chiều Mục tiêu: - Trình bày nhiệm vụ chức phần tử biến đổi - Giải thích nguyên lý làm việc sơ đồ - Sử dụng chức loại mạch biến đổi đáp ứng thiết bị điện điện tử thực tế - Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động sáng tạo Nội dung: 4.1 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều pha Điện Tử Công Suất Trang Trường hợp tải trở Trường hợp tải L Trường hợp tải RL Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha Trường hợp tải trở Trường hợp tải L Trường hợp tải RL Chương 5: Bộ biến đổi điện áp chiều Mục tiêu: - Trình bày nhiệm vụ chức khối biến đổi - Giải thích nguyên lý làm việc mạch điện - Lắp ráp biến đổi DC - DC không cách ly - Lắp ráp ổn áp tuyến tính - Rèn luyện tính tích cực, chủ động sáng tạo Nội dung: 5.1 Bộ giảm áp 5.1.1 Sơ đồ mạch điện 5.1.2 Nguyên lý hoạt động 5.2 Bộ tăng áp 5.2.1 Sơ đồ mạch điện 5.2.2 Nguyên lý hoạt động 5.3 Các phương pháp điều khiển biến đổi điện áp chiều 5.3.1 Điều khiển với tần số đóng ngắt không đổi 5.3.2 Điều khiển theo dòng điện tải yêu cầu Chương 6: Bộ nghịch lưu biến tần Mục tiêu : - Trình bày nguyên lý biến nguồn AC tần số cố định thành nguồn AC tần số thấp - Xác định nhiệm vụ chức khối biến tần - Kiểm tra, sửa chữa hư hỏng biến tần pha, pha - Chọn lựa sử dụng chức biến tần đáp ứng thiết bị thực tế - Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động sáng tạo Nội dung: 6.1 Bộ nghịch lưu áp pha 6.2 Phân tích nghịch lưu áp ba pha 6.3 Các phương pháp điều khiển nghịch lưu áp 6.3.1 Phương pháp điều biên 6.3.2 Phương pháp điều chế độ rộng xung 6.4 Bộ nghịch lưu dòng điện 6.4.1 Bộ nghịch lưu dòng pha 6.4.2 Bộ nghịch lưu dòng ba pha 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 Điện Tử Công Suất Trang 6.5 6.6 Bộ biến tần gián tiếp Bộ biến tần trực tiếp IV ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN MÔN HỌC: - Vật liệu: + Một số linh kiện điện tử công suất mẫu: Diode, BJT, SCR, triac, Diac, IGBT, GTO, điện trở, tụ điện - Dụng cụ trang thiết bị: + Mô hình mạch ứng dụng điện tử công suất + Bản vẽ, hình ảnh cần thiết - Nguồn lực khác: + PC phần mềm chuyên dùng + Projector; Overhead V PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ: Áp dụng hình thức kiểm tra tích hợp lý thuyết thực hành Các nội dung trọng tâm cần kiểm tra là: - Lý thuyết: + Cách tính toán thiết kế chỉnh lưu, nghịch lưu đơn giản + Nhận dạng, khảo sát tính hiệu biến đổi DC-DC; PWM + Lựa chọn thông số kỹ thuật biến tần theo yêu cầu cho trước - Thực hành: + Kỹ lắp ráp, cân chỉnh mạch chỉnh lưu, nghịch lưu, biến đổi DC DC + Cài đặt, điều chỉnh thông số biến tần + Phân tích cố hỏng hóc, xử lý thay linh kiện linh kiện tương đương VI HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN MÔN HỌC: Phạm vi áp dụng chương trình: Chương trình mô đun sử dụng để giảng dạy cho trình độ Cao đẳng nghề Hướng dẫn số điểm phương pháp giảng dạy mô đun: - Trước giảng dạy, giáo viên cần vào nội dung học để chuẩn bị đầy đủ điều kiện cần thiết nhằm đảm bảo chất lượng giảng dạy - Nên áp dụng phương pháp đàm thoại để học sinh ghi nhớ kỹ - Khi giải tập, làm thực hành Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu sửa sai chổ cho học sinh - Nên sử dụng mô hình, học cụ mô để minh họa tập ứng dụng hệ truyền động dùng điện tử công suất, loại thiết bị điều khiển Những trọng tâm cần ý: - Các dạng mạch, đặc tính làm việc chỉnh lưu, nghịch lưu, biến tần - Phương pháp tính toán chỉnh lưu, ổn áp Tài liệu cần tham khảo: [1] Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất, lý thuyết, thiết kế, ứng dụng, Nxb Khoa học kỹ thuật 2008 Điện Tử Công Suất Trang [2] Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh, Điện tử công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật 2004 [3] Võ Minh Chính, Điện tử công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật 2008 [4] Phạm Quốc Hải, Phân tích giải mạch điện tử công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật 2002 [5] Lê Đăng Doanh, Nguyễn Thế công, Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất tập 1,2, Nxb Khoa học kỹ thuật 2007 Điện Tử Công Suất Trang 10 - Nguồn chiều có trị trung bình không đổi U, có khả tiếp nhận lượng từ tải trả - Linh kiện đóng ngắt S có là: BJT, MOSFET, IGBT, GTO SCR với chuyển mạch - Tải chiều dạng tổng quát RLE với E UK (do điện áp tụ dương hơn) Khi V2 dẫn dòng điện id chạy qua V2 Điện áp nạp tụ C đặt ngược cực tính SCR V1 làm V1 ngưng dẫn Tụ C nạp điện ngược chiều để chuẩn bị cho chu kỳ làm việc V1 nhận xung tín hiệu điều khiển Trên mạch điện tương đương, tụ tương đương 4C phản ánh cuộn sơ cấp 2:1 Phân tích sơ đồ tương đương vẽ dạng điện áp, dòng điện phần tử Hình 6.5 Trong thực tế mạch nghịch lưu độc lập song song dùng sơ đồ cầu Hình 6.7 Hình 6.7 : Nghịch lưu độc lập song dùng sơ đồ cầu Nghịch lưu độc lập song song, sơ đồ cầu gồm SCR V1,V2, V3, V4 đóng mở theo cặp, V1 V2, V3 V4 Tụ C đóng vai trò tụ chuyển mạch, mắc song với tải đầu vào chiều có cuộn cảm L có trị số đủ lớn để tạo nên nguồn dòng Khi SCR điều khiển theo cặp dòng đầu nghịch lưu is có dạng Hình chữ nhật với biên độ đầu vào Id Điện áp tải điện áp tụ Uc Giả sử V1, V2 dẫn tụ C nạp điện từ trái sang phải sơ đồ Tới nửa chu kỳ sau V3, V4 điều khiển dẫn điện, điện áp tụ C đặt ngược V1, V2 để ngắt V1, V2 Điện Tử Công Suất Trang 72 Nếu bỏ qua tổn thất sơ đồ giá trị trung bình điện áp cuộn cảm không, nghĩa là: uL = E - uab T u L dt  0 Nghịch lưu độc lập nguồn áp: Nếu nghịch lưu độc lập nguồn dòng sử dụng SCR nghịch lưu nguồn áp lại phải sử dụng van bán dẫn điều khiển hoàn toàn IGBT, GTO, MOSFET Tranzito Trước người ta dùng SCR nghịch lưu nguồn áp, phải có hệ thống chuyển mạch cưỡng phức tạp Ngày công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn hoàn chỉnh nên van bãn dẫn điều khiển hoàn toàn sử dụng nghịch lưu nguồn áp Sơ đồ mạch Hình 6.8 dạng mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp pha Hình6.8 : Mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp môt pha Trên sơ đồ mạch điện van điều khiển hoàn toàn V1, V2, V3, V4, điốt ngược D1, D2, D3, D4 Các điôt ngược phần tử bắt buộc sơ đồ nghịch lưu áp, giúp cho trình trao đổi công suất phản kháng tải với nguồn Đầu vào chiều nguồn áp với đặc trưng có tụ C với giá trị đủ lớn Tụ C có vai trò lọc nguồn ngõ vào vừa có vai trò chứa công suất phản kháng trao đổi với tải qua điôt ngược Nếu tụ C tụ C nhỏ dòng phản kháng chạy qua không hết, tồn lại mạch gây tượng áp phần tử mạch điện dễ dẫn đến tưởng linh kiện bị đánh thủng áp Các van sơ đồ mạch điện điều khiển mở chu kỳ theo cặp, V1, V2 V3, V4 Kết điện áp ngõ có dạng xoay chiều xung chữ nhật với biên độ điện áp nguồn đầu vào, không phụ thuộc vào tải Điện áp dạng xung chữ nhật phân tích thành phần chuỗi Fourier gồm thành phần sóng hài với biên độ bằng: E (1  cosn) U n  2 n Điện Tử Công Suất Trang 73 Như điện áp tồn thành phần sóng hài bậc lẻ 1, 3, 5, với biên độ 4E , 4e 4E , , Với số phụ tải yêu cầu điện áp phải có dạng 3 5  sin dùng lọc để lọc bỏ thành phần sóng hài bậc cao Một số phương pháp điều chế độ rộng xung khác sử dụng để giảm thành phần sóng hài bậc cao 6.3 Phân tích nghịch lưu áp ba pha 6.2.1 Nghịch lưu pha phụ thuộc Tương tự nghịch lưu pha, nghịch lưu phụ thuộc ba pha phát sinh trình làm việc mạch điện có tải dùng nguồn dòng chiều trả nguồn chúng có điều kiện tương tự mạch điện pha Để tính toán trình lượng, cần ý biểu thức sau đây: U  X a I d 2 U d  U cos   U  U cos  Id  X a I d 2 Ed  U d 2 Sơ đồ nghịch lưu phụ thuộc sơ đồ cầu ba pha trình bày Hình6.9 La V1 V3 V5 La La Rt Ed V4 V6 V2 + Hình 6.9: Mạch nghịch lưu phụ thuộc ba pha 6.2.2 Nghịch lưu độc lập ba pha: Cũng giống nghịch lưu phụ thuộc, nghịch lưu độc lập ba pha có hai loại nghịch lưu độc lập ba pha nguồn dòng nghịch lưu độc lập ba pha nguồn áp Mạch nghịch lưu độc lập nguồn dòng ba pha:(hình 6.10) Điện Tử Công Suất Trang 74 + L V1 V3 V5 Za E Zb C1 C2 A B C3 V4 - Zc C V6 V2 Hình6.10: Mạch nghịch lưu nguồn dòng ba pha Dạng nghịch lưu nguồn dòng ba pha thể sơ đồ Hình 6.10 Trên sơ đồ SCR từ V1 đến V6 điều khiển để dẫn dòng khoảng 1200, van cách 600 Hình 6.11 600 1200 1800 2400 3000 3600 V1 V2 V3 V4 V5 V6 Hình 6.11: Dạng tín hiệu điều khiển Mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha: Sơ đồ mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha trình bày Hình 6.12 Sơ đồ gồm 06 van điều khiển hoàn toàn gồm V1, V2, V3, V4, V5, V6 điôt ngược D1, D2, D3, D4, D5, D6 Các điốt ngược giúp cho trình trao đổi công suất phản kháng Điện Tử Công Suất Trang 75 tải với nguồn Đầu vào chiều nguồn áp đặc trưng với tụ C có giá trị đủ lớn Phụ tải ba pha đối xứng Za = Zb, = Zc đấu hình hay tam giác + D3 D1 V1 E D5 V5 V3 C D6 _ D2 V6 D4 V4 V2 Za Zb Zc Hình 6.12 : Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu ba pha độc lập Để tạo hệ thống điện áp xoay chiều ba pha có biên độ lệch góc 1200 pha, van điều khiển theo thứ tự cách 600 Khoảng điều khiển dẫn van khoảng 1200 đến 1800 Để thuân tiện cho việc xây dựng hệ thông điều khiển góc điều khiển thường chon giá trị 1200, 1500, hay 1800 Ngày nay, nghịch lưu áp ba pha thường dùng chủ yếu với phương pháp biến điệu độ rộng xung, đảm bảo điện áp có dạng hình sin Để dạng điện áp không phụ thuộc tải người ta thường dùng biến điệu bề rộng xung hai cực tính, pha mạch điện ba pha điều khiển độc lập Vấn đề biến điệu bề rộng xung ba pha phải có ba sóng sin chủ đạo có biên độ xác lệch pha xác 1200 toàn giải điều chỉnh Điều khó thực mạch tương tự Ngày người ta chế tạo mạch biến điệu bề rộng xung ba pha dùng mạch số vi xử lý đặc biệt nhờ dạng xung điều khiển tuyệt đối đối xứng khoảng dẫn van xác định xác, kể thời gian trễ van pha để tránh dòng xuyên giao hai van Hình 6.13 mô tả cấu trúc hệ thống biến điệu bề rộng xung ba pha S S ụ S P hát ụ P hát ụ xung Hình 6.13: Hệ thống biến điệu bề rộng xung ba pha Điện Tử Công Suất Trang 76 6.4 Các phương pháp điều khiển nghịch lưu áp 6.4.1 Phương pháp điều biên - Độ lớn điện áp điều khiển cách điều khiển điện áp nguồn DC - Bộ nghịch lưu áp thực chức điều khiển tần số điện áp ngõ - Các cặp công tắc pha (S1 S4; S3 S6; S5 S2) kích đóng với thời gian chu kỳ áp Tần số áp tần số đóng ngắt linh kiện Hình H6.14 Giản đồ xung kích điện áp nghịch lưu áp theo phương pháp điều khiển theo biên độ 6.3.2 Phương pháp điều chế độ rộng xung Sơ đồ nguyên lý phương pháp điều chế xung Điện Tử Công Suất Trang 77 6.4 Bộ nghịch lưu dòng điện 6.4.1 Bộ nghịch lưu dòng pha Ld Ic IN It Ut Linh kiện phải có khả điều khiển ngắt dòng điện Có thể sử dụng IGBT mắc nối tiếp với diode cao áp sử dụng linh kiện GTO Ld có giá trị lớn (Ld = ) làm cho dòng điện đầu vào phẳng 6.4.2 Bộ nghịch lưu dòng ba pha Dạng mạch chứa diode cao áp bảo vệ Dạng mạch chứa tụ chuyển mạch Điện Tử Công Suất Trang 78 6.5 Bộ biến tần gián tiếp BCL Bộ lọc DC Bộ nghịch lưu Tải Bộ lọc DC: + Chứa tụ lọc với điện dung lớn Cf (khoảng vài ngàn F) mắc vào ngõ vào nghịch lưu Điều giúp cho mạch lọc DC hoạt động nguồn điện áp + Tụ điên với cuộn cảm Lf mạch lọc DC tạo thành mạch lọc nắn điện áp chỉnh lưu + Cuộn kháng Lf có tác dụng nắn dòng điện chỉnh lưu (có thể không cần cuộn Lf) Bộ nghịch lưu: + Dạng pha ba pha + Quá trình chuyển mạch nghịch lưu áp thường trình chuyển đổi cưỡng Bộ chỉnh lưu: + Chỉnh lưu điện áp xoay chiều với tần số cố định ngõ vào thành điện áp chiều + Chỉnh lưu điều khiển không điều khiển (thường không điều khiển) Khi tụ Cf bị điện áp điện áp xả qua nhánh S-Rb Ta sử dụng chỉnh lưu kép để đưa lượng áp tụ Cf nguồn lưới điện xoay chiều Bộ chỉnh lưu kép cho phép thực đảo chiều dòng điện qua chỉnh lưu điều kiện chiều điện áp tụ lọc không đổi dấu, lượng trả lưới điện xoay chiều qua chỉnh lưu 6.6 Bộ biến tần trực tiếp Tạo nên điện áp xoay chiều ngõ với trị hiệu dụng tần số điều khiển nguồn điện áp xoay chiều ngõ vào có tần số biên độ không đổi Phân loại Theo trình chuyển mạch, biến tần trực tiếp phân biệt làm hai loại: + Bộ biến tần có trình chuyển mạch phụ thuộc + Bộ biến tần có trình chuyển mạch cưỡng Điện Tử Công Suất Trang 79 Bộ biến tần trực tiếp với trình chuyển mạch cưỡng chứa linh kiện tự chuyển mạch GTO, transistor Theo trình chuyển mạch, biến tần trực tiếp phân biệt làm hai loại: + Bộ biến tần có trình chuyển mạch phụ thuộc + Bộ biến tần có trình chuyển mạch cưỡng Bộ biến tần trực tiếp với trình chuyển mạch cưỡng chứa linh kiện tự chuyển mạch GTO, transistor 6.6.1 Bộ biến tần trực tiếp pha Đồ thị điện áp dòng điện tải Bộ biến tần trực tiếp với trình chuyển mạch phụ thuộc điện áp nguồn xoay chiều 6.6.2 Bộ biến tần trực tiếp pha Cấu trúc có chung cuộn thứ cấp máy biến áp đòi hỏi mạch tải ba pha có điểm trung tính để hỡ Cấu trúc biến tần trực tiếp mắc chung nguồn thứ cấp MBA Điện Tử Công Suất Trang 80 Sử dụng cho tải pha có pha tải phân cách độc lập Cấu trúc biến tần trực tiếp mắc riêng nguồn thứ cấp MBA Sơ đồ mạch công suất biến tần trực tiếp gồm chỉnh lưu tia ba pha Điện Tử Công Suất Trang 81 [...]... dẫn a ) b c ) ) Hình H1.35: Cấu trúc GTO(a), sơ đồ tương đương(b) và ký hiệu (c) Điểm khác biệt giữa GTO so với SCR là xung dòng kích IG đưa vào cổng G của GTO phải được duy trì liên tục trong suốt thời gian GTO dẫn điện Linh kiện GTO cần phải có mạch bảo vệ quá trình ngắt của GTO đòi hỏi sử dụng xung dòng kích đủ rộng nên thời gian ngắt sẽ kéo dài Mạch bảo vệ GTO như trên hình H1.36 Tụ điện C có... H1.34: Một số hình dáng của TRIAC Điện Tử Công Suất Trang 35 1.8 GTO  Đặc điểm cấu tạo : GTO có cấu tạo như trên hình H1.35a Cũng giống như SCR, GTO được kích đóng bằng xung dòng điện đưa vào cổng G khi điện áp Anode -Cathode dương U AK  0 Tuy nhiên, GTO có khả năng điều khiển ngắt bằng xung dòng đưa vào cổng G có giá trị âm Vì vậy, GTO thích hợp cho một số ứng dụng khi yêu cầu điều khiển cả hai... dòng kích đủ rộng nên thời gian ngắt sẽ kéo dài Mạch bảo vệ GTO như trên hình H1.36 Tụ điện C có giá trị từ 2µF ÷ 6 µF Mạch bảo vệ hạn chế quá áp khi ngắt GTO M ạch Tạ o Hình H1.36: Mạch bảo vệ GTO Hình H1.37: Hình dáng thực tế Hình dáng của một số GTO trên thực tế như trên hình H1.37 Điện Tử Công Suất Trang 36 ... diode Để hạn chế ảnh hưởng của hiện tượng quá áp và bảo vệ cho diode công suất, ta mắc song song với diode mạch lọc RC Tuy nhiên, các diode công suất trên thực tế đã tích hợp sẳn mạch RC 1.2.6 Các đại lượng định mức của diode Điện áp định mức: là điện áp ngược lớn nhất (URM) có thể lặp lại tu n hoàn trên diode Dòng điện định mức: là dòng điện thuận lớn nhất (IFM) chạy qua diode mà không làm cho diode bị... lên cổng điều khiển gọi là linh kiện có khả năng kích ngắt (BJT, MOSFET, IGBT, GTO…) Ta có thể phân ra thành ba nhóm linh kiện như sau : - Nhóm các linh kiện không điều khiển như Diode, DIAC - Nhóm các linh kiện điều khiển kích đóng được như SCR, TRIAC - Nhóm các linh kiện điều khiển kích ngắt được như BJT, MOSFET, IGBT, GTO 1.2 Diode Công Suất 1.2.1 Nguyên lý cấu tạo và làm việc A n p K A K a ) b )... công suất 4 Hệ số công suất: (Power Factor – ký hiệu là  hay PF): là tỷ số giữa công suất tiêu thụ P và công suất biểu kiến S mà nguồn cấp cho tải   PF  P S (1.33) Nếu nguồn áp có dạng sin và tải tuyến tính chứa các phần tử R, L, C có giá trị không đổi thì dòng điện qua tải cũng có dạng sin và lệch pha vối điện áp một góc là  Ta có biểu thức tính hệ số công suất như sau: P  mU I cos ; S  mU