Nghiên Cứu Và Tính Toán Bộ Chỉnh Lưu Cầu Có Điều Khiển Một Pha Đáp Ứng Công Suất Theo Tải

Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN    ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TOÁN BỘ CHỈNH LƯU CẦU CÓ ĐIỀU KHIỂN MỘT PHA ĐÁP ỨNG CÔNG SUẤT THEO TẢI Giáo viên hướng dẫn : Giang Hồng Bắc Sinh viên thực : Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân Hưng Yên , ngày 14 tháng 06 năm 2010 Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN BỘ CHỈNH LƯU CẦU CÓ ĐIỀU KHIỂN MỘT PHA Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân Lớp : Đ ĐT K6.4 Khóa : 2008-2012 Nghành đào tạo : Điện-Điện tử Số đơn vị học trình: tín Thời gian thưc hiện: 16 ngày (từ ngày 10/06/2010 đến ngày 26/06/2010) Nội dung cần hoàn thành: Lập kế hoạch thực báo cáo theo tiến độ Tìm hiểu , phân tích đề tài Giới thiệu thông số, ứng dụng phần tử mạch Tính toán, lựa chọn linh kiện Hoàn thành thuyết minh vẽ Giáo viên hướng dẫn: Giang Hồng Bắc Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN MÔN HỌC CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Giáo viên hướng dẫn: Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ PHƯƠNG HƯỚNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Phần 1: Giới thiệu đề tài Giới thiệu yêu cầu ứng dụng cần dặt đề tài Phần 2: Xây dựng sơ đồ khối Tìm hiểu chức năng, nguyên lý làm việc khối Tìm hiểu chức nhiệm vụ linh kiện có khối Phần 3: Xây dựng công thức tính toán dòng, áp mạch, tính toán thông số linh kiện khối theo yêu cầu chung yêu cầu riêng loại tải khác nhau.(trong đè tài nghiên cứu tải trở, tải điện cảm) Phần 4: Kết luận mở rộng đề tài, phụ lục kèm theo Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ LỜI CẢM ƠN Trước tiên, nhóm thực đề tài xin chân thành cảm ơn thầy Giang Hồng Bắc tận tình giúp đỡ, theo dõi động viên, khuyến khích, tạo điều kiện để nhóm hoàn thành nhiệm vụ Em xin gởi lời cám ơn đến Ban Giám Hiệu, toàn thể thầy cô thầy cô khoa Điện - Điện Tử Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật H ưng Y ên tạo điều kiện thuận lợi dẫn truyền đạt kiến thức để nhóm hoàn thành đề tài Nhóm thực xin cảm ơn bạn học lớp hết lòng giúp đỡ nhóm thực đề tài Nhóm thực đề tài chúng em xin trân thành cảm ơn ! Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ PHẦN 1:GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI I Giới thiệu mạch chỉnh lưu 1.Khái niệm mạch chỉnh lưu Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ Một mạch chỉnh lưu mạch điện bao gồm linh kiện điện - điện tử, dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều Mạch chỉnh lưu sử dụng nguồn cung cấp dòng điện chiều, mạch tách sóng tín hiệu vô tuyến điện thiết bị vô tuyến Phần tử tích cực mạch chỉnh lưu điốt bán dẫn, đèn chỉnh lưu thủy ngân linh kiện khác Khi dùng điốt đơn lẻ để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều, cách khóa không cho phần dương phần âm dạng sóng qua mạch điện, mạch chỉnh lưu gọi chỉnh lưu nửa chu kỳ hay chỉnh lưu nửa sóng Trong nguồn mọt chiều người ta hay sử dụng mạch chỉnh lưu nhiều điốt (2 điốt) với cách xếp khác để biến đổi từ xoay chiều thành chiều phẳng trường hợp sử dụng điốt riêng lẻ Trước điốt bán dẫn phát triển, người ta dùng mạch chỉnh lưu sử dụng đèn điện từ chân không, đèn chỉnh lưu thủy ngân, dãy bán dẫn đa tinh thể seleni Các máy thu vô tuyến đầu tiên, người ta gọi máy tinh thể, dùng sợi "râu mèo" kim nhọn tiếp xúc nhẹ vào điểm khối tinh thể galena (sunphát chì) để tạo điốt tiếp điểm, tách sóng tinh thể Trong hệ thống sấy đốt khí, phát lửa dùng Hai điện cực vỏ bọc kín sản sinh dòng điện chỉnh lưu dòng điện xoay chiều, chúng nhìn thấy lửa Dạng sóng điện áp chưa có chỉnh lưu Giới thiệu vài loại mạch chỉnh lưu thông thường a Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ (không có điều khiển) Một mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ nửa chu kỳ dương âm dễ dàng ngang qua điốt, nửa bị khóa, tùy thuộc vào chiều lắp đặt điốt Vì có nửa chu kỳ chỉnh lưu, nên mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có hiệu suất truyền công suất thấp Mạch hỉnh lưu nửa chu kỳ lắp ốt bán dẫn mạch nguồn pha Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ Dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu nửa chu kỳ b Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ(không có điều khiển) Bộ chỉnh lưu toàn sóng biến đổi nửa chu kỳ thành điện áp đầu có chiều nhất: dương (hoặc âm) chuyển hướng dòng điện nửa chu kỳ âm (hoặc dương)của dạng sóng xoay chiều Nửa lại kết hợp với nửa thành điện áp chỉnh lưu hoàn chỉnh Đối với nguồn xoay chiều pha, dùng biến áp có điểm giữa, cần điốt nối đâu lưng với (nghĩa anode-với-anode cathode-vớicathode)có thể thành mạch chỉnh lưu toàn sóng c Mạch chỉnh lưu cầu(không có điều khiển) Mạch chỉnh lưu toàn sóng biến đổi hai thành phần cực tính dạng sóng đầu vào thành chiều Do có hiệu suất cao Tuy nhiên mạch điện điểm biến áp người ta cần đến điốt thay mạch chỉnh lưu nửa sóng Điều có nghĩa đầu cực điện áp cần đến điốt để chỉnh lưu, thí dụ cho trường hợp điểm X dương, cho trường hợp điểm X âm Đầu lại cần xác thế, kết phải cần đến điốt Các điốt dùng cho kiểu nối gọi cầu chỉnh lưu d Mạch chỉnh lưu có điều khiển Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ Ứng dụng Ứng dụng mạch chỉnh lưu trích xuất thành phần điện chiều hữu dụng từ nguồn xoay chiều Thực tra hầu hết ứng dụng điện tử sử dụng nguồn điện chiều, nguồn cung cấp lại dòng điện xoay chiều Vì mạch chỉnh lưu sử dụng bên mạch cấp nguồn hầu hết thiết bị điện tử Mạch biến đổi điện chiều từ điện áp sang điện áp khác phức tạp Một phương pháp đổi từ điện chiều sang điện chiều là: chuyển từ chiều thành xoay chiều, (dùng mạch nghịch lưu)sau đưa qua máy biến áp để thay đổi điện áp, cuối chỉnh lưu lại thành điện chiều Các mạch chỉnh lưu ứng dụng mạch tách sóng tín hiệu vô tuyến điều biến biên độ Tín hiệu cần không cần khuếch đại trước tách sóng Nếu tín hiệu nhỏ quá, phải sử dụng điốt có điện áp rơi thấp Trong trường hợp tụ điện trở tải phải lựa chọn cẩn thận cho phù hợp Trị số tụ điện thấp làm cho sóng cao tần lọt sang đầu Chọn cao quá, nạp đầy giữ nguyên điện áp nạp Giáo Viên Hướng Đẫn Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Giang Hồng Bắc Hoàng Trọng Vân Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ Điện áp mạch chỉnh lưu toàn sóng với thyristor điều khiển Các mạch chỉnh lưu sử dụng để cấp điện có cực tính cho máy hàn điện Các mạch thay điốt cầu chỉnh lưu Thyristor Các mạch có điện áp phụ thuộc vào góc kích mồi Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân 10 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ PHẦN 2:XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG CÁC KHỐI Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân 11 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ KHỐI BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP 1.1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CHỨC NĂNG CỦA KHỐI Máy biến hay máy biến áp thiết bị điện gồm hai nhiều cuộn dây, hay cuộn dây có đầu vào đầu từ trường Cấu tạo máy biến thường hay nhiều cuộn dây đồng cách điện quấn lõi sắt hay sắt từ ferit Máy biến thay đổi hiệu điện xoay chiều, tăng hạ thế, đầu cho hiệu điện tương ứng với nhu cầu sử dụng Máy biến đóng vai trò quan trọng truyền tải điện Máy biến hoạt động tuân theo tượng vật lí: • • Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo từ trường (từ trường) Sự biến thiên từ thông cuộn dây tạo hiệu điện cảm ứng (cảm ứng điện) Dòng điện cảm ứng tạo cuộn dây sơ cấp nối với hiệu điện sơ cấp, từ trường biến thiên lõi sắt Từ trường biến thiên tạo mạch điện thứ cấp Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân 12 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ hiệu điện thứ cấp Như hiệu điện sơ cấp thay đổi hiệu điện thứ cấp thông qua từ trường Sự biến đổi điều chỉnh qua số vòng quấn lõi sắt Khi NP, UP, IP, ΦP NS, US, IS, ΦS số vòng quấn, hiệu điện thế, dòng điện từ thông mạch điện sơ cấp thứ cấp (primary secondary) theo Định luật Faraday ta có: Nếu ΦS = ΦP , Như (máy biến lí tưởng) Ví dụ, máy biến có công suất 400 W, tỉ lệ biến 80:5 • • Phía sơ cấp 80 V, A, 160 vòng Phía thứ cấp V, 80 A, 10 vòng 1.2 GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI MÁY BIẾN ÁP Máy biến phân làm nhiều loại khác dựa vào: • • • • Cấu tạo Chức Cách thức cách điện Công suất hay hiệu điện Kí hiệu mạch điện Máy biến với cuộn dây lõi sắt Máy biến với cuộn dây lõi sắt Máy tăng hạ Máy biến có thiết bị chống lại ảnh hưởng trường điện từ Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân 13 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ Lĩnh vực sử dụng Máy hạ pha Máy biến chuyển đổi hiệu điện với giá trị mong muốn, ví dụ từ đường dây trung 10 kV sang mức hạ 230 V hay 400 V dùng nhà Tại nhà máy điện, máy biến thường chuyển hiệu điện mức trung từ máy phát điện (10 kV đến 50 kV) sang mức cao (110 kV đến 500 kV hay cao hơn) cho đường dây điện cao Trong truyền tải điện với khoảng cách xa, hiệu điện cao hao hụt Ngoài có máy biến có công suất nhỏ hơn, máy biến áp (ổn áp) dùng để ổn định điện áp nhà, hay cục biến thế, cục xạc, dùng cho thiết bị điện với hiệu điện nhỏ (220 V sang 24 V, 12 V, V, ) KHỐI CHỈNH LƯU 2.1 CHỨC NĂNG CỦA KHỐI CHỈNH LƯU Chức khối chỉnh lưu biến đổi điện áp từ xoay chiều sang chiều theo mong muốn người sử dụng Trong kỹ thuật điện, nhiều trường hợp yêu cầu biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp chiều điều chỉnh Có nhiều cách để thực hiện: dùng hệ máy phát Động cơ, dùng biến đổi phần ứng….Nhưng dùng biến đổi chỉnh lưu công suất có ưu việt cả.(Nhỏ , hiệu suất cao, linh hoạt ,dễ dàng để tự động hoá điều kiện máy tính vi xử lý).Các sơ đồ chỉnh lưu có nhiều dạng, ứng dụng cho nhiều mục đích khác (điều chỉnh ổn định tốc độ điều chỉnh điện chiều,nguồn cấp cho bể mạ để điện phân, thiết bị điều khiển,các đèn phát trung cao tần,dùng truyền tải điện cao áp chiều …Các chỉnh lưu có công suất từ nhỏ đến lớn 2.2GIỚI THIỆU CÁC LOẠI MẠCH CHỈNH LƯU Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân 14 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ Trong sống hàng ngày cần đến nhiều thiết bị điện sử dụng điện áp chiều động chiều, hệ thống mạ sơn hay điện phân… Cũng mà có nhiều loại mạch chỉnh lưu sử dụng tùy thuộc vào yêu cầu riêng cho tải Dưới số loại mạch chỉnh lưu tạo điện áp chiều a Các lọai chỉnh lưu điều khiển Chỉnh lưu nửa chu kỳ Sơ đồ nguyên lý: Chỉnh lưu hai nủa chu kỳ Sơ đồ nguyên lý: Chỉnh lưu hình tia Sơ đồ nguyên lý: Chỉnh lưu cầu Sơ đồ nguyên lý: Dạng điện áp đầu ra: b.Các loại chỉnh lưu có điều khiển Chỉnh lưu nửa chu kỳ có điều khiển Sơ đồ nguyên lý: Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân 15 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ có điều khiển Sơ đồ nguyên lý: Chỉnh lưu hình tia có điều khiển Sơ đồ nguyên lý: Chỉnh lưu cầu có điều khiển Sơ đồ nguyên lý: Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân 16 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ c Nếu phân loại theo loại điện áp có : - Chỉnh lưu điện áp pha - Chỉnh lưu điện áp pha 2.3CHỈNH LƯU CẦU CÓ ĐIỀU KHIỂN MỘT PHA DÙNG THYRISTOR Thyristor thường dung để điều khiển thiết bị điện mottj chiều chiều thiết bị điện chiều ,lò điện , loại máy hàn điện đèn chiếu sang với hiệu suất cao Để mở thyristor cần phải thỏa mãn hai điều khiện: - UAK > có tín hiệu dương UGK -Có dòng IG tác dụng vào cực điều khiển G Thyristor Do mà thyristor mở chậm diod góc tương ứng α Đây góc kích mở thyristor a Sơ đồ nguyên lý: Trong sơ đồ thì: -BA: máy biến áp cung cấp mọt pha dung không dung máy biến áp - Các van có điều khiển T1, T2, T3, T4 dùng để biến điện áp xoay chiều thành chiều, van phân làm nhóm : Nhóm Catôt chung (T1,T3) Nhóm Anôt chung (T2, T4) - L,R : Các phần tử phụ tải - i1, i2 dòng điện cuộn sơ cấp dòng thứ cấp Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân 17 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ * Nguyên lý làm việc: Giả thiết L= ∞ xem sơ đồ làm việc xác lập trước thời điểm ta bắt đầu xét với đồ thị điện áp nguồn giá trị góc điều khiển α Giả thiết khoảng lân cận phía trước thời điểm ωt = v1 = α sơ đồ có van T3,T4 dẫn, ωt = v1 = α van T1,T2 đồng thời có tín hiệu điều khiển Lúc điện áp van thuận (UT1 = UT2 = U2), van mở Hai van T1,T2 mở nên sụt điện áp chúng giảm Ta có: Ud = U2, UT3 = UT4 = -U2 thời điểm ωt = v1 = α U2 > nên T3,T4 bị khoá Từ thời điểm (ωt = v1), sơ đồ có van dẫn dòng Khi van T1,T2 làm việc : Ud = U2 ,UT1 = UT2 = 0, UT3 = UT4 = -U2, IT1 = IT2 = Id , IT3 = IT4 = Đến ωt = π U2 = bắt đầu chuyển sang nửa chu kỳ âm nên tác dụng ngược chiều qua dòng T1,T2; đồng thời T3,T4 lúc có điện áp thuận T3,T4vẫn chưa mở chưa có tín hiệu điều khiển Vì mà T1,T2 tiếp rục dẫn dòng suất điện động tự cảm sinh Ld dòng tải có xu hướng giảm ( Do T1,T2 mở nên biểu thức điện áp không thay đổi) Tại ωt = v2 = π + α ; T3,T4 đồng thời có tín hiệu điều khiển điện áp thuận nên T3,T4 mở, sụt điện áp T3,T4 giảm 0; Ud= - U2; UT1 = UT2 = U2 thời điểm ωt = π + α U2 < nên van T1, T2 bị khoá; T3, T4 dẫn dòng Khi van T3,T4 làm việc thì: Ud = - U2; UT1 = UT2 = U2 , UT3 = UT4 = ,iT1 = iT2 = ; iT3 = iT4 = id = IdĐến ω = 2π U2 = bắt đầu chuyển sang nửa chu kỳ dương tác dụng ngược với chiều dòng qua T3,T4, đồng thời T1, T2 lúc có điện áp thuận chưa mở chưa có tín hiệu điều khiển, nên T3, T4 tiếp tục dẫn suất điện động tự cảm Đến ωt = v3 = 2π + α T1, T2 đồng thời có tín hiệu điều khiển T1,T2 dẫn.T3, T4 bị đặt điện áp ngược => khoá lại Từ thời điểm sơ đồ lặp lại trạng thái làm việc từ ωt = v1 = α Dạng sóng dòng áp tải, dạng dòng van giống với chỉnh lưu hình tia hai nửa chu kỳ, dạng áp van có biên độ ½ sơ đồ hình tia Các biểu thức tính toán Điện áp trung bình tải: Dòng điện trung bình tải: Id=(Ud-Ed)/Rd Dòng điện trung bình hiệu dụng qua van: Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân 18 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ ITtb =2d I ; IT =2d I Điện áp cực đại đặt vào van:( Điện áp thuận ngược) UTthmax=UTngnax= U2 Từ số liệu tính toán ta chọn van bán dẫn công suất có số liệu sau: Dòng điện định mức van: IVđm= (2-5) IT Điện áp cực đại van: : UVmax=(1,7-2) UTthmax 2.4 GIỚI THIỆU VỀ THYRISTOR 2.4.1 Cấu tạo Thyristor Thyristor gọi SCR (Sillcon – Controlled – Rectifier) loại linh kiện lớp PN đặt xen kẽ Để tiện phân tích lớp bán dẫn người ta đặt P1, N1, P2, N2, lớp bán dẫn hình thành chuyển tiếp lần lướt từ xuống J1, J2, J3 Sơ đồ cấu trúc , kí hiệu , sơ đồ tương đương cấu tạ thyristor : A : Anot K : catot G : cực điều khiển J1, J3 : mặt tiếp giáp phát điện tích J2 : mặt tiếp giáp trung gian Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân 19 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ Nguyên lý làm việc Thyristor: Đặt Thyristor điện áp chiều, Anốt nối vào cực dương, Katôt nối vào cực âm nguồn điện áp J1,J3 phân cực thuận, J2 phân cực ngược Gần toàn điện áp nguồn đặt mặt ghép J2 điện trường nội Ei J2 có chiều từ N1 hướng P2 điện trường tác động chiều với Ei vùng chuyển tiếp vùng cách điện mở rộng dòng điện chạy qua Thyristor bị đặt điện áp + Mở Thyristor: Cho xung điện áp dương Ug tác động vào cực G (dương xo với K) điện tử từ N2 sang P2 đến đây, số điện tử chảy vào cực G hình thành dòng điều khiển Ig chạy theo mạch G-J3-K-G phần lớn điện tử chịu sức hút điện trường tổng hợp mặt ghép J2 lao vào vùng chuyển tiếp này, tăng tốc, động lớn bẻ gãy liên kết nguyên tử Silic, tạo nên điện tử tự Số điện tử giải phóng tham gia bắn phá nguyên tử Silic vùng Kết phản ứngdây truyền làm xuất nhiều điện tử chạy vào N1 qua P1 đến cực dương nguồn điện ngoài, gây nên tượng dẫn điện ạt, J2 trở thành mặt ghép dẫn điện, điểm xung quanh cực G phát triển toàn mặt ghép Địên trở thuận Thyristor khoảng 100KΩ trạng thái khoá, trở thành 0,01 Ω Thyristor mở cho dòng chạy qua Tiristor khoá +UAK>1V Ig>Igs1 Tiristor mở Trong Igs1 dòng điều khiển tra sổ tay tra cứu Thyristor t : thời gian mở thời gian cần thiết để thiết lập dòng điện chạy Thyristor, tình từ thời điểm phóng dòng Ig vào cực điều khiển Thời gian mở Tiristor kéo dài khoảng 10μs + Khoá Thyristor: có hai cách - làm giảm dòng làm việc I xuống giá trị dòng trì IH(Holding current) - đặt điện áp ngược lên Tiristor Khi đặt điện áp ngược lên Thyristor: UAK Tiristor khoá Điện ngược 0(t2), toff kéo dài khoảng vài chục μS + Sự biến thiên dòng điện i(t) trình Thyristor khoá: on Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân 20 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ Sự biến thiên dòng điện i(t) trình Thyristor khóa Từ t0 đến t1 dòng điện ngược lớn, sau J1,J3 trở nên cách điện Do tượng khuyếch tán điện tử hai mặt ghép J1 J3 dần đến hết, J2 khôi phục tính chất mặt ghép điều khiển KHỐI XUNG ĐIỀU KHIỂN 3.1CHỨC NĂNG CỦA KHỐI TẠO XUNG ĐIỀU KHIỂN 3.2GIỚI THIỆU LINH KIỆN CÓ TRONG KHỐI KHỐI TẢI 4.1CHỨC NĂNG CỦA KHỐI TẢI 4.2CÁC LOẠI TẢI THƯỜNG GẶP Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân 21 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân 22 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ PHẦN :THIẾT LẬP CÁC CÔNG THỨC TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP ĐÁP ỨNG CÔNG SUẤT THEO CÁC LOẠI TẢI Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân 23 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ PHẦN 4:KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân 24 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & T Đ Đ PHỤ LỤC Giáo Viên Hướng Đẫn Giang Hồng Bắc Nhóm Thực Hiện :Nguyễn Mạnh Tuấn Hoàng Trọng Vân 25 ... đồ có van T3,T4 dẫn, ωt = v1 = α van T1,T2 đồng thời có tín hiệu điều khiển Lúc điện áp van thuận (UT1 = UT2 = U2), van mở Hai van T1,T2 mở nên sụt điện áp chúng giảm Ta có: Ud = U2, UT3 = UT4... nên T3,T4 bị khoá Từ thời điểm (ωt = v1), sơ đồ có van dẫn dòng Khi van T1,T2 làm việc : Ud = U2 ,UT1 = UT2 = 0, UT3 = UT4 = -U2, IT1 = IT2 = Id , IT3 = IT4 = Đến ωt = π U2 = bắt đầu chuyển sang... T3,T4 đồng thời có tín hiệu điều khiển điện áp thuận nên T3,T4 mở, sụt điện áp T3,T4 giảm 0; Ud= - U2; UT1 = UT2 = U2 thời điểm ωt = π + α U2 < nên van T1, T2 bị khoá; T3, T4 dẫn dòng Khi van