Đề cương bài giảng điện tử công suất trong công nghiệp

CHƢƠNG 1: PHẦN TỬ BÁN DẪN CÔNG SUẤT CƠ BẢN 1.1 Nhiệm vụ điện tử công suất Điện tử công suất lĩnh vực kỹ thuật đại, nghiên cứu ứng dụng linh kiện bán dẫn công suất làm việc chế độ chuyển mạch vào trình biến đổi điện Sự đời hoàn thiện linh kiện điện tử công suất như: điốt công suất, thyristor, GTO, triac, MOSFET công suất, IGBT, SID, MCT… với tính dòng điện, điện áp, tốc độ chuyển mạch ngày nâng cao làm cho kỹ thuật điện truyền thống thay đổi cách sâu sắc Trong nghiên cứu điện tử công suất có ba cách tiếp cận: - Về linh kiện: Nghiên cứu chất vật lý, trình diễn linh kiện, tính kỹ thuật phạm vi ứng dụng linh kiện điện tử công suất - Về cấu trúc: Nghiên cứu sơ đồ phối hợp linh kiện điện tử công suất thiết bị điện – điện tử khác hợp thành mạch động lực nhằm tạo nên biến đổi phù hợp với mục đích sử dụng - Về điều khiển: Nghiên cứu chiến lược điều khiển khác để tạo nên biến đổi điện tử công suất với tính cần thiết Chú trọng kỹ thuật điều khiển nâng cao để tạo nên biến đổi thông minh, linh hoạt, có tiêu kinh tế kỹ thuật, lượng tối ưu Sự phát minh transistor vào năm 1948 Bardeen, Brattain Schockey, phòng thí nghiệm Bell Telephone, giải thưởng Nobel năm 1956 vật lý, đánh dấu bước phát triển cách mạng kỹ thuật điện tử Kể từ kỹ thuật điện tử phát triển mạnh mẽ theo hai hướng: - Kỹ thuật điện tử tín hiệu (điện tử dòng điện yếu) với đặc điểm chủ yếu xử lý tín hiệu qua khuếch đại, điều chế tần số cao - Điện tử công suất với đặc điểm chủ yếu chuyển mạch đóng – cắt dòng điện lớn, điện áp cao để thay đối độ lớn, dạng điện sóng, tần số dòng công suất Hình 1.1: Điện tử tín hiệu điện tử công suất 1.2 Các phần tử bán dẫn công suất 1.2.1 Diode công suất 1.2.1.1 Chất bán dẫn Về phương diện dẫn điện, chất chia thành hai loại: chất dẫn điện (có điện trở suất nhỏ) chất không dẫn điện (có điện trở suất lớn) Chất không dẫn điện gọi chất cách điện chất điện môi Giữa hai loại chất có chất trung gian mà điện trở suất thay đổi giới hạn rộng giảm mạnh nhiệt độ tăng (theo quy luật hàm mũ) Nói cách khác, chất dẫn điện tốt nhiệt độ cao dẫn điện không dẫn điện nhiệt độ thấp Đó chất bán dẫn (hay chất nửa dẫn điện) III IV V VI VII B C 14 16 15 Si 32 34 33 Ge 50 Se As 52 51 Sn S P Sb 53 Sb I a) Chất bán dẫn bảng tuần hoàn b) Tinh thể chất bán dẫn nhiệt độ thấp nguyên tố hóa học Hình 1.2: Chất bán dẫn Bán dẫn N Người ta tiến hành pha thêm nguyên tử thuộc nhóm bảng Mendeleep vào mạng tinh thể chất bán dẫn nguyên chất nhờ công nghệ đặc biệt, với nồng độ 10 10 đến 1018 nguyên tử/cm3 Khi nguyên tử tạp chất thừa điện tử vành ngoài, liên kết yếu với hạt nhân, dễ dàng bị ion hóa nhờ nguồn lượng yếu tạo nên cặp ion dương tạp chất điện tử tự Ở điều kiện bình thường (250C) toàn nguyên tử tạp chất bị ion hóa hết Ngoài tượng phát sinh hạt giống chế chất bán dẫn xảy với mức độ yếu Hình 1.3 a) Mô hình cấu trúc mạng tinh thể b) Đồ thị lượng chất bán dẫn tạp chất loại n Vậy ta thu chất bán dẫn loại có khả dẫn điện chủ yếu điện tử gọi chất bán dẫn tạp chất loại n Dòng điện chất bán dẫn tạp chất loại n gồm điện tử (là hạt đa số) lỗ trống (là loại hạt thiểu số) tạo nên Bán dẫn P Nếu tiến hành pha thêm nguyên tử thuộc nhóm (Al, Ga, In…) bảng Mendeleep vào mạng tinh thể chất bán dẫn nguyên chất xuất liên kết đôi bị khuyết (gọi lỗ trống) có khả nhận điện tử Khi kích thích lượng, nguyên tử tạp chất bị ion hóa sinh cặp: ion âm tạp chất – lỗ trống tự Mô hình mạng tinh đồ thị lượng chất bán dẫn tạp chất loại p cho hình 1.4 Hình 1.4 a) Cấu trúc mạng tinh thể b) Đồ thị lượng chất bán dẫn tạp chất loại p Mức lượng tạp chất nằm sát đỉnh vùng hóa trị tạo hội nhảy mức ạt cho điện tử hóa trị hình thành cặp ion âm tạp chất (không tham gia dòng điện) lỗ trống (hạt đa số) Dòng điện chất bán dẫn tạp chất loại p gồm lỗ trống (là hạt đa số) điện tử (là loại hạt thiểu số) tạo nên 1.2.1.2 Chuyển tiếp P-N Nối P-N cấu trúc linh kiện điện tử cấu trúc loại Diode Phần cung cấp cho sinh viên kiến thức tương đối đầy đủ chế hoạt động nối P-N hình thành phân cực Bằng công nghệ đặc biệt, người ta cho hai đơn tinh thể bán dẫn tạp chất loại n loại p tiếp xúc với Tại nới tiếp xúc xảy tượng vật lý Mặt ghép p-n chưa có điện áp Hình 1.5: Tiếp xúc p-n chưa có điện áp Do chênh lệch lớn nồng độ hai loại bán dẫn n p (nn>>np pp>>pn) vùng tiếp giáp có tượng khuếch tán hạt đa số qua nơi tiếp giáp, xuất dòng khuếch tán Ikt hướng từ p sang n Tại vùng lân cận mặt tiếp xúc xuất lớp điện tích khối ion tạp chất tạo ra, nghèo hạt dẫn đa số, đồng thời xuất điện trường nội hướng từ vùng n (lớp ion dương) sang vùng p (lớp ion âm) gọi điện trường tiếp xúc Điện trường Etx cản trở chuyển động dòng khuếch tán gây chuyển động trôi hạt thiểu số qua miềm tiếp xúc, có chiều ngược lại với dòng khuếch tán Quá trình xảy dẫn tới trạng thái Ikt = Itr dòng điện qua tiếp xúc p-n Mặt ghét p-n có điện trường Trạng thái cân động bi phá vỡ đặt tới tiếp xúc p-n điện trường Có hai trường hợp xảy ra: Hình 1.6: Tiếp xúc p-n phân cực thuận Khi đặt điện trường (Engoài) ngược chiều với Etx (Eng hướng từ p sang n), trạng thái cân bị phá vỡ, cường độ trường tổng cộng giảm đi, làm tăng chuyển động khuếch tán Ikt người ta gọi tượng phun hạt đa số qua miền tiếp xúc p-n mở Dòng điện trôi Itr Etx gây xuồng gần không Trường hợp ứng với hình 1.6 gọi phân cực thuận cho tiếp xúc p-n Hình 1.7: Tiếp xúc p-n phân cực ngược Khi Eng chiều với Etx ứng với hình 1.7 , trạng thái cân ban đầu bị phá vỡ, dòng Ikt giảm tới không, dòng gia tốc có tăng lên không đáng kể hạt dẫn thiểu số đóng góp, nhanh tới giá trị bão hòa Người ta nói phân cực ngược cho tiếp xúc p-n Kết luận: Tiếp xúc p-n có tính dẫn điện không đối xứng, bị khóa dòng qua nhỏ điện áp đặt vào (hướng từ n sang p) có giá trị lớn (vài chục vôn) tiếp xúc có điện trở tương đối lớn Khi mở, tiếp xúc p-n dẫn điện tốt, dòng qua lớn (hướng từ p sang n) điện áp rơi nhỏ 1.2.1.3 Điôt công suất (diode) Cấu tạo Cấu tạo diode bán dẫn gồm tiếp xúc p-n hai tiếp xúc để lấy điện cực anốt (từ vùng p) katốt (từ vùng n), ký hiệu quy ước hình 1.8 Hình 1.8 Ký hiệu hình dáng Diode bán dẫn Nguyên lý làm việc Khi phân cực thuận cho diode: ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt ( vùng bán dẫn P ) điện áp âm (-) vào Katôt ( vùng bán dẫn N ) hình 1.9 Khi điện áp chênh lệch giữ hai cực anốt katốt đạt 0,6V ( với Diode loại Si ) 0,2V ( với Diode loại Ge ) diode bắt đầu dẫn điện theo chiều anốt đến katốt Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn dòng qua Diode tăng nhanh chênh lệch điện áp hai cực Diode không tăng (vẫn giữ mức 0,6V ) Hình 1.9 Diode phân cực thuận Hình 1.10 Đường đặc tuyến điện áp thuận qua diode Kết luận : Khi Diode (loại Si) phân cực thuận, điện áp phân cực thuận < 0,6V chưa có dòng qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V có dòng qua Diode sau dòng điện qua Diode tăng nhanh sụt áp thuận giữ giá trị 0,6V Khi phân cực ngược cho diode: Khi phân cực ngược cho Diode tức cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P) hình 1.11, tương tác điện áp ngược, miền cách điện rộng ngăn cản dòng điện qua mối tiếp giáp, Diode chịu điện áp ngược lớn khoảng 1000V diode bị đánh thủng Hình 1.11 Diode phân cực ngược 1.2.3.4 Điôt đệm Diode đệm (còn gọi Diode phóng điện, Diode hoàn lượng) Diode mắc song song ngược với phụ tải điện chiều có tính chất cảm kháng (hình8) Diode đệm D0 có hai nhiệm vụ: Khi phụ tải làm việc, Diode đệm D0 chịu điện áp ngược trạng thái khoá Dòng điện tải cấp từ nguồn chiều (hình 1.13a) Khi ngắt nguồn (U= 0), s.đ.đ tự cảm của cảm kháng phụ tải lúc ngắt mạch, dòng cảm ứng phụ tải khép kín qua Diode D0 (hình 1.13b) Nếu Diode D0, điện cảm ứng lớn đặt lên phần tử nguồn phá hỏng chúng, đánh thủng cách điện nguy hiểm cho người Đảm bảo dòng điện liên tục cho tải + I + I R Do U=0 U>0 R L L b, a, Hình 1.12: Diode đệm nối vào mạch có tính chất cảm kháng để tránh giảm đột ngột dòng điện Bình thường, dòng điện phụ tải có tính chất cảm kháng nguồn cung cấp Khi dòng điện phụ tải giảm (đột ngột) bị ngắt lại có, phụ tải xuất điện áp cảm ứng qúa độ lớn, dẫn đến nguy hiểm nêu cho thiết bị nguồn Diode D cho dòng cảm ứng khép kín qua trì dòng tải Dòng cảm ứng phóng qua D có độ lớn tuỳ thuộc lượng điện từ tích luỹ cuộn dây phụ tải tức tuỳ thuộc trị số độ tự cảm L nhỏ hay lớn Cường độ dòng điện phóng giảm theo hàm mũ với số thời gian:  = L/R Nếu  >> T (T- chu kỳ điện áp hình sin) cường độ dòng điện qua tải coi không đổi 1.2.2 Transitor BJT công suất 1.2.2.1 Cấu tạo ký hiệu Cấu tạo Transistor có cấu tạo gồm miền bán dẫn p n xen kẽ nhau, tuỳ theo trình tự xếp miền p n mà ta có hai loại cấu trúc điển hình pnp npn hình 1.13 Để tạo cấu trúc này, người ta áp dụng công nghệ khác phương pháp khuếch tán, phương pháp hợp kim, … Miền bán dẫn emitơ (E) có đặc điểm có nồng độ tạp chất lớn, điện cực nối với miền cực emitơ Miền bán dẫn bazơ (B) có nồng độ tạp chất nhỏ độ dày cỡ vào m, điện cực nối với miền cực bazơ Hình1.13: Cấu tạo transistor Miền colectơ (C) có nồng độ tạp chất trung bình điện cực tương ứng colectơ Tiếp giáp p-n miền emitơ bazơ gọi tiếp giáp emitơ (JE), tiếp giáp p-n miền bazơ miền colectơ gọi tiếp giáp colectơ (JC) Về cấu trúc coi transistor hai diode mắc đối hình 1.13 Điều không hoàn toàn có nghĩa mắc diode hình 1.13 thực chức transistor Bởi tác dụng tương hỗ lẫn hai tiếp giáp p-n Hiệu ứng transistor xảy khoảng cách hai tiếp giáp nhỏ nhiều so với độ dài khuếch tán hạt dẫn Ký hiệu Hình1.14: Ký hiệu Transistor Kí hiệu transistor mạch điện cần ý mũi tên đặt cực bazơ cực colectơ có chiều từ bán dẫn p sang bán dẫn n 1.2.2.2 Hoạt động Nguyên lý hoạt động: Để transistor làm việc cần phải đưa điện áp chiều tới cực nó, gọi phân cực cho transistor Đối với chế độ khuếch đại JE phân cực thuận JC phân cực ngược hình 1.15 Hình 1.15: Sơ đồ phân cực transistor npn (a) pnp(b) chế độ khuếch đại 10 CHƢƠNG 6: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ CÔNG 6.1 Các yêu cầu hệ thống điều khiển biến đổi Các biến đổi bán dẫn sử dụng phần tử bán dẫn công suất khóa điện tử, dùng để nối tải vào nguồn theo quy luật định, khoảng thời gian định, nhờ mà biến đổi thông số nguồn điện, đáp ứng yêu cầu khác phụ tải, yêu cầu điều chỉnh khác Các phần tử công suất đóng cắt dòng điện, lớn, hàng trăm đến hàng nghìn Ampe, điện áp cao, từ vài chục đến vài trăm vôn, nhiên lại điều khiển dòng điện điện áp nhỏ thông thường Ngoài quy luật đóng cắt phần tử công suất biến đổi hoàn toàn mạch điện tử xử lý tạo Vì hệ thống điều khiển đóng vai trò quan trọng đảm bảo hoạt động biến đổi Mỗi biến đổi, loại phần tử công suất sử dụng có yêu cầu khác hệ thống điều khiển 6.1.1 Tạo xung điều khiển đủ yêu cầu để mở đƣợc van Mỗi loại van bán dẫn có yêu cầu riêng tín hiệu điều khiển Với thyristor, xung điều khiển mở đưa vào cực điều khiển G cực catot K phải đảm bảo dòng vào cực G điện áp UGK= có giá trị định, cho tham số kỹ thuật thyristor MOSFET xung điều khiển mở UGS on = ÷10 V, xung khóa thường yêu cầu UGS off = 0V Với IGBT xung mở UGEon = 15V, khóa phải có giá trị âm UGEoff = -5V Hình 6.1 Xung điều khiển 93 Ngoài yêu cầu biên độ, xung điều khiển phải đảm bảo đủ rộng, thời gian tạo sườn xung trước sau ngắn Ux: Biên độ xung ∆Ux: Độ sụt đỉnh xung, thường nhỏ 10% tx: độ rộng xung, tính mức 50% biên tu,td: thời gian tạo sườn, sườn sau xung 6.1.2 Đảm bảo cách ly mạch điều khiển mạch động lực Thông thường phần tử mạch lực làm việc điện áp cao mạch điều khiển lại hoàn toàn nằm điện áp thấp Vì để đảm bảo an toàn cho mạch điều khiển người sử dụng, mạch điều khiển phải cách ly điện với mạch động lực Chức cách ly thực tầng khuếch đại xung cuối cùng, khâu truyền xung đến cực điều khiển van bán dẫn Có hai phương pháp cách ly sử dụng, cách ly nhờ biến áp xung cách ly nhờ phần tử quang, gọi optocoupler photocoupler Hình 6.2: Cách ly biến áp xung Trong hình trên: Khối điều khiển TCA 785 tạo xung điều khiển từ chân 14, để điều khiển thyristor, nhiên trước khối thyristor biến áp xung IT1 Trong số trường hợp người ta dùng mạch cách ly quang: thông qua cặp thu phát quang, tín hiệu dạng điện chuyển thành dạng quang sau lại chuyển đổi 94 thành dạng điện Nhờ tầng cách ly mà phần điện áp cao không xông ngược trở lại mạch điều khiển Hình 6.3: Cách ly quang họ MOC 3020 6.1.3 Đảm bảo tính đối xứng Bộ biến đổi bao gồm nhiều van công suất Trong điều kiện, yêu cầu xung điều khiển đến van công suất phải giống Trong hệ thống điều khiển nhiều kênh, kênh tạo tín hiệu cho van động lực, độ lệch pha kênh điều khiển phải giảm đến mức tối thiểu Sự lệch pha kênh điều khiển dẫn tới xuất dao động với tần số thấp hay thành phần sóng hài không mong muốn bậc thấp điện áp đầu ra, làm suy giảm nghiêm trọng chất lượng đầu biến đổi 6.1.4 Đảm bảo phạm vi điều chỉnh toàn dải làm việc Đối với chỉnh lưu có điều khiển thường yêu cầu góc điều khiển α thay đổi toàn giải từ 0÷1800 Tuy chế độ làm việc hạn chế thay đổi góc điều khiển, sơ đồ phải có khả áp đặt phạm vi điều chỉnh góc α phạm vi cho phép αmin÷αmax, không phụ thuộc thay đổi điện áp lưới Hình 6.4: Giới hạn góc điều khiển α 95 Đối với biến đổi xung áp, độ rộng xung tx yêu cầu phải thay đổi từ đến chu kỳ T, ứng với điện áp đầu thay đổi từ đến giá trị lớn Trong sơ đồ biến điệu PWM, hệ số biến điệu phải thay đổi toàn dải 0÷1 Khi tín hiệu đặt có dạng sin xoay chiều lại có tần số thấp, hiển nhiên yêu cầu dễ thực 6.1.5 Chống nhiễu không tạo nhiễu Hệ thống điều khiển mạch điện tử, dễ bị ảnh hưởng loại nhiễu xung áp ngắn đường nguồn cung cấp, nhiễu sóng điện từ phát tán từ thiết bị công suất lớn Vì phải có biện pháp để ngăn chặn ảnh hưởng nguồn nhiễu, đảm bảo độ tin cậy độ xác mạch điều khiển Các phương pháp thường là: 10 Tiếp đất tín hiệu điểm 20 Dùng tụ song song đầu vào đường tín hiệu 30 Sử dụng mạch khuếch đại vi sai 40 Đặt mạch điều khiển chắn từ (lồng Faraday) Các phương pháp ngăn chặn nhiễu từ mạch điều khiển 6.1.6 Yêu cầu bảo vệ tín hiệu hóa Đây yêu cầu quan trọng nhằm đảm bảo an toàn cho thiết bị giúp xử lý, thay thiết bị cố xảy Hệ thống điều khiển phải có khả bảo vệ áp, dòng, pha… báo hiệu cố Một hệ thống điều khiển, dù đơn giản phải có tín hiệu thông báo trạng thái hệ thống như: - Đang đóng điện: (POWER - ON) - Đang hoạt động bình thường (NORMAL RUNNING) - Đang bị cố (Faul) 6.2 Các phần tử đƣợc sử dụng mạch điều khiển 6.2.1 Khuếch đại thuật toán Khuếch đại thuật toán thuộc khuếch đại dòng chiều có hệ số khuếch đại lớn, có đầu vào vi sai đầu chung Hiện khuếch đại thuật toán đóng 96 vai trò quan trọng ứng dụng rộng rãi kỹ thuật khuếch đại, tạo tín hiệu hình sin xung, lọc ổn áp lọc tích cực… Hình 6.5: Ký hiệu quy ước khuếch đại thuật toán Kí hiệu quy ước khuếch đại thuật toán hình với đầu vào UVK hay (UV+) gọi đầu vào không đảo đầu vào thứ hai Uvđ (hay Uv-) gọi đầu vào đảo Khi có tín hiệu vào đầu không đảo tín hiệu dấu, pha với tín hiệu vào Nếu tín hiệu đưa vào đầu đảo tín hiệu ngược dấu, ngược pha với tín hiều vào Đầu vào đảo thường dùng để thực hồi tiếp âm bên vào OA Các đặc tính kỹ thuật OA Hình 6.6: Đặc tuyến truyền đạt khuếch đại thuật toán Đặc tuyến quan trọng OA đặc tuyến truyền đạt điện áp gồm đường cong tương ứng với đầu vào đảo không đảo Mỗi đường cong gồm đoạn nằm 97 ngang đoạn dốc Trên đoạn thay đổi điện áp tín hiệu đặt vào , điện - áp khuếch đại không đổi xác định giá trị U +rmax , U r max gọi điện áp cực đại (điện áp bão hòa) gần ECC Đoạn dốc biểu thị phụ thuộc tỉ lệ điện áp với điện áp vào, với góc nghiêng xác định hệ số khuếch đại OA (khi hồi tiếp ngoài) Các thông số quan trọng khuếch đại thuật toán - OPAM (lý tưởng): 10 Điện trở đầu vào vô lớn: Rd   20 Điện trở không: R0  30 Hệ số khuếch đại vi sai vô lớn: Kd   40 Dải thông tần ký hiệu BW (Band Width) có độ rộng từ 0Hz đến  :BW   50 Điện áp Ura không UP = UN (UP = UN; I0 = 0) Mạch khuếch đại thuật toán dùng để tạo mạch cộng đảo không đảo Hình 6.7: Mạch cộng đảo không đảo 6.2.2 Mạch hạn chế tín hiệu (ghim) Mạch hạn chế tín hiệu cần thiết nhiều trường hợp, ví dụ để bảo vệ đầu vào phần tử tích cực, để quy chuẩn tín hiệu, để hạn chế đại lượng trình điều chỉnh (dòng điện, điện áp, tốc độ…) Hình 6.8: Mạch hạn chế tín hiệu dùng ốt ZENER IN 749 98 Mạch hạn chế đơn giản dùng ốt Zener, tín hiệu hạn chế điện áp đánh thủng ốt 6.2.3 Mạch tạo xung cưa Hình 6.9 đưa hai sơ đồ tạo xung tam giác IC thuật toán Hình 6.9: Mạch tạo xung tam giác dùng IC tuyến tính a) dạng mạch tích phân đơn giản b) Dạng mạch phức tạp có điều chỉnh hướng quét cực tính a – Mạch 6.9 a xây dựng sở khuếch đại có đảo thay điện trở Rht tụ C, điện áp mô tả (giả thiết U0 ≈0) U (t )  t  Q(t )     IC (t )dt  Q0  C C 0  với Qo điện tíchcó tụ lúc t = t với I C (t )   U vao (t ) U vao (t )dt  U có U (t )   RC 0 R Thành phần Ura0 xác định từ điều kiện ban đầu tích phân : Ura0 = Ura(t=0) = Q0/C Nếu Uvao (t) xung vuông có giá trị không đổi khoảng đến t Ura (t) điện áp đường thẳng U (t )  ( U vao ).t  U vao RC (**) Độ xác (**) tùy thuộc vào giả thiết gần U0 ≈ hay dòng điện đầu vào IC gần ,các vi mạch chất lượng cao đảm bảo điều kiện tốt b – Hoạt động mạch 6.9b minh họa giản đồ thời gian hình 6.10 99 - Khi có xung điều khiển cực tính dương ,T mở bão hòa ,thong mạch phóng điện cho tụ C khoảng thời gian t0 (t0 < tnghỉ với tnghỉ = Tvào thời gian có xung điều khiển) - Trong khoảng tq( xung điều khiển ) IC làm việc chế độ khuếch đại tuyến tính ,nếu Uo = Up = Un = Uc - Ta xác định quy luật biến đổi Uc(t) từ tìn điều kiện để có quan hệ Là tuyến tính sau: Phương trình dòng điện nút N với mạc hồi tiếp âm: E0  U N U N  U  R1 R2 Suy U  U C R1  R2 R  E0 R1 R1 (*) Phương trình dòng nút P với Hình 6.10: Giản đồ thời gian mạch tạo xung tam giác mạch hồi tiếp dương : E  UC dU C U C  U (**) C  R3 dt R4 Từ hai hệ thức (*)và (**) rút phương trìng Uc(t) dU C U C R R E  (  )  (  E0 ) dt C R3 R1R4 C R3 R1R4 Tính chất biến đổi Uc(t) phụ thuộc vào hệ số dạng thứ hai vế trái (3-48): Nếu R3 > R2 đường Uc(t) có dạng đường cong lồi R1 R4 Nếu R3 < R2 R R đường Uc(t) có dạng đường cong lõm  Uc phụ R1 R4 R1 R3 thuộc bậc vào t 100 Khi có U C  R E (  E0 )t C R3 R1R4 Nếu chọn R1  R3 ; R2  R4 Ta có biểu thức thu gọn UC  ( E  E0 )t R3C Từ : Nếu E > E0 có Ura điện áp tăng đường thẳng Nếu E < E0 có Ura giảm đường thẳng Nếu chọn Eo = ta nhận xung tam giác cực tính dương ,còn chọn Eo nguồn điều chỉnh thi Ura có dạng có hai cực tính với biên độ gần bắng 2Ec (Ec nguồn cung cấp cho IC) 6.3 Cấu trúc hệ thống điều khiển biến đổi phụ thuộc Hình 6.11: Cấu trúc hệ thống điều khiển biến đổi phụ thuộc Trong biến đổi phụ thuộc thyristor điều khiển xung điểm, chậm pha so với điểm chuyển mạch tự nhiên góc α, gọi góc điều khiển Điểm chuyển mạch tự nhiên điểm điện áp nguồn qua không điểm điện áp nguồn cắt Vì khâu hệ thống điều khiển khâu đồng pha Khâu đồng pha có nhiệm vụ tạo hệ thống điện áp tựa, đồng với điện áp lưới, nghĩa cho phép xác định giá trị ban đầu góc α Điện áp tựa thường có dạng cưa cosin Điện áp điều khiển biến đổi thành góc điều khiển α khâu so sánh nhờ so sánh với điện áp tựa Khâu tạo xung khuếch đại tạo xung đủ biên độ, độ rộng để đưa tới thyristor thông qua cặp cách ly quang 101 CHƢƠNG 7: GHÉP NỐI VÀ BẢO VỆ CÁC VAN BÁN DẪN CÔNG SUẤT 7.1 Ghép song song phần tử công suất Trong trường hợp dòng điện làm việc lớn (so với dòng cho phép làm việc có xét tới điều kiện toả nhiệt), người ta phải tiến hành mắc song song van bán dẫn Hình 7.1: Ghép nối song song phần tử song song 7.2 Ghép nối tiếp phần tử công suất Mắc nối tiếp van Van bán dẫn bị điện áp UCPV