Bài giảng Tổng quan điện tử công suất gồm trình bày những nội dung như: Cấu trúc của bộ biến đổi, mạch điện tử công suất, mạch điều khiển, mạch vòng kín, mạch hồi tiếp – mạch cảm biến, bộ chỉnh lưu rectifiers (AC/DC), bộ biến đổi điện áp xoay chiều AC-AC convertor,... Mời các bạn tham khảo.
1/21/2013 Ho Chi Minh City University of Technology PGS.TS Lê Minh Phương Khoa Điện –Điện Tử Trường Đại Học Bách Khoa TP HỒ CHÍ MINH Contact info: Address: 268 Lý Thường Kiệt, P.14,Q.10, TP Hồ Chí Minh Telephone: 84-08-38647256 (5722) Mobile: 0988572177 E-mail: lmphuong@hcmut.edu.vn; ivanphuong@yahoo.com Power Electronics ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT PGS.TS Lê Minh Phương Khoa Điện –Điện Tử Trường ĐHBK TPHCM TPHCM 2012 1/21/2013 Contents – Nội dung Tổng quan Điện tử công suất Các linh kiện bán dẫn Mô Matlab-Simulink Bộ chỉnh lưu Bộ biến đổi điện áp xoay chiều Bộ biến đổi điện áp chiều Bộ nghịch lưu –biến tần 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong References MÔ PHỎNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRONG MATLAB/SIMULINK - Lê Minh Phương, Phan Quốc Dũng – Nhà xuất ĐHQG 2011 POWER ELECTRONICS HANDBOOK – Muhammad H Rashid MATLAB/SIMULINK - Mathworks http://www.mathworks.com/ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT – Nguyễn Văn Nhờ Nhà xuất ĐHQG 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 Power Electronics Chương TỔNG QUAN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT PGS.TS Lê Minh Phương Khoa Điện –Điện Tử Trường ĐHBK TPHCM TPHCM 2012 Introduction Năm 1948 với việc phát minh silicon transistor phòng thí nghiệm Bell Telephone Laboratories Bardeen, Bratain, and Schockley Năm 1958 Thyristor ứng dụng hãng General Electric Company Từ 1975 -1990 ứng dụng BJT (Bipolar Junction Transistor ) thyristor điều khiển hoàn toàn GTO (Gate Turn Off Thyristor), sau IGBT (Insuled Gate Bipolar Transistor) MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) Từ 1990 đến 70% lượng điện sử dụng biến đổi từ biến đổi công suất 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 Introduction Ứng dụng kỹ thuật số công nghệ điều khiển đại DSP, FPGA ĐTCS Ứng dụng lượng tái tạo: lượng mặt trời, lượng gió 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong Introduction Điện tử công suất môn học nghiên cứu linh kiện bán dẫn, biến đổi cơng suất q trình biến đổi đại lượng đặc trưng lượng điện cho phù hợp với tải như: điện áp, dòng điện, tần số 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 Cấu trúc biến đổi MẠCH VÒNG HỞ MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT NGUỒN ĐIỆN Nguồn điện: AC DC MẠCH LÁI TẢI Tải : -Động -Tải nhiệt - Đèn chiếu sáng -… MẠCH ĐIỀU KHIỂN 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong Cấu trúc biến đổi Ví dụ biến đổi Bộ biến tần pha điều khiển động khơng đồng (vòng hở) 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 10 1/21/2013 Cấu trúc biến đổi MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Là mạch kết nối linh kiện điện tử công suất theo sơ đồ phù hợp với yêu cầu chức biến đổi công suất Bộ chỉnh lưu cầu pha 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 11 Cấu trúc biến đổi MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Bộ biến đổi điện áp xoay chiều 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 12 1/21/2013 Cấu trúc biến đổi MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Bộ Step-Up DC/DC converter Bộ chỉnh lưu PWM 1/21/2013 13 PGS.TS Le Minh Phuong Cấu trúc biến đổi MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Bộ nghịch lưu áp pha 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 14 1/21/2013 Cấu trúc biến đổi MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Bộ nghịch lưu áp đa bậc 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 15 Introduction MẠCH ĐIỀU KHIỂN Mạch điều khiển có nhiệm vụ nhận thơng tin nguồn, tải từ mạch hồi tiếp thực giải thuật điều khiển hoạt động biến đổi để có kết mong muốn DSP – Digital Signal Processing (Texas Instrument, Microchip) 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 16 1/21/2013 Introduction MẠCH ĐIỀU KHIỂN FPGA – Field Programmable Gate Array (Xilinx and Altera ) 1/21/2013 17 PGS.TS Le Minh Phuong Cấu trúc biến đổi MẠCH VỊNG KÍN NGUỒN ĐIỆN MẠCH ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT TẢI MẠCH LÁI MẠCH ĐIỀU KHIỂN 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong MẠCH HỒI TIẾP 18 1/21/2013 Introduction Mạch hồi tiếp – mạch cảm biến Mạch hồi tiếp có nhiệm vụ thu thập thông tin từ nguồn, tải cung cấp cho mạch điều khiển 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 19 Introduction Mạch hồi tiếp – mạch cảm biến 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 20 10 1/21/2013 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT Bộ biến đổi điện áp xoay chiều AC-AC Convertor Chức năng: biến đổi điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng khơng đổi thành điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng thay đổi U1rms=const,I1,f1 AC input ~ f1=50-60Hz 1/21/2013 U2rms=var,I2,f2 ~ AC output f2=50-60Hz 23 PGS.TS Le Minh Phuong CÁC BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT AC-AC Cycloconverter Chức năng: biến đổi điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng tần số khơng đổi thành điện áp xoay chiều với trị hiệu dụng tần số thay đổi U1rms=const,I1,f1 AC input f1=50-60Hz 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong ~ U2rms=var,I2,f2 ~ AC output f2=var 24 12 1/21/2013 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT Bộ biến đổi điện áp chiều DC/DC Converter Chức năng: biến đổi điện áp chiều có trị trung bình khơng thay đổi thành điện áp chiều có trị trung bình thay đổi U1average=const,I1,f1 DC input = f1=0Hz 1/21/2013 U2average=var,I2,f2 = DC output f2=0Hz 25 PGS.TS Le Minh Phuong CÁC BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT Bộ nghịch lưu - DC/AC converters Chức năng: biến đổi lượng từ nguồn điện chiều không đổi sang dạng lượng xoay chiều U1,I1,f1 DC input f1=0Hz 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong = U2rms=var,I2,f2 ~ AC output f2=var 26 13 1/21/2013 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT Bộ nghịch lưu - DC/AC converters Chức năng: biến đổi lượng từ nguồn điện chiều không đổi sang dạng lượng xoay chiều = U1,I1,f1 DC input f1=0Hz 1/21/2013 U2rms=var,I2,f2 AC output ~ f2=var 27 PGS.TS Le Minh Phuong CÁC BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT Bộ biến tần gián tiếp AC-DC-AC Chức năng: chỉnh lưu điện áp xoay chiều ngõ vào sau chuyển đổi điện áp chiều thành điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng điện áp tần số thay đổi U1,I1,f1 AC input f1=50-60Hz 1/21/2013 ~ = PGS.TS Le Minh Phuong DC = U2rms=var,I2,f2 ~ AC output f2=var 28 14 1/21/2013 UPS –Uninterruptible Power Supply DC switching power supply ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Nguồn điện – Power supply 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 29 UPS –Uninterruptible Power Supply DC switching power supply ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Nguồn điện – Power supply 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 30 15 1/21/2013 UPS –Uninterruptible Power Supply DC switching power supply ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Nguồn điện – Power supply output voltage: 12V DC ± 1% output current: ~ 5A ripple and noise: 120mv power output: 60W max dimensions: 9.3" L x 3.8" W x 1.38" H (23.6cm x 9.65cm x 3.5cm ) weight: 15.5oz (0.44Kg) input voltage: 85 ~ 264V AC, 47 ~ 63Hz, (L, N, and Ground connections) input rush current: 15A at 110V setup, rise and hold-up time: 200ms, 100ms, 300ms at full load and 230VAC working temperature: -10°C ~ 0°C: 80% load 0°C ~ 50°C: 100% load 50°C ~ 60°C: 60% load operating humidity conditions: 20% ~ 90%RH overload protection: 105% ~ 150% fold back current limiting with auto-recovery withstand voltage (max 1min): I/P - O/P: 1.5kVAC I/P - FG: 0.5kVAC DC adjustment range: ± 10% rated output voltage (V adj) efficiency: 74% connection: 5, or pole terminal block, pitch 9.5mm 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 31 DC motor control AC motor control ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Điều khiển động – Motor control 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 32 16 1/21/2013 DC motor control AC motor control ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Điều khiển động – Motor control 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 33 DC motor control AC motor control ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Điều khiển động – Motor control 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 34 17 1/21/2013 Inverter – Biến tần ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Điều khiển động – Motor control 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 35 Inverter – Biến tần ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Điều khiển động – Motor control 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 36 18 1/21/2013 ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Active filter – Bộ lọc sóng hài Active power filter topologies implemented with PWM-VSI: (a) shunt active power filter; (b) series active power filter; and (c) hybrid active power filter 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 37 ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Active filter – Bộ lọc sóng hài 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 38 19 1/21/2013 Không kết lưới Có kết lưới ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Năng lượng mặt trời – Solar Inverter 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 39 Solar Inverter ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Năng lượng mặt trời – Solar Inverter 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 40 20 1/21/2013 DFIG Turbine ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Năng lượng gió – Wind energy 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 41 DFIG Turbine ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Năng lượng gió – Wind energy 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 42 21 1/21/2013 DFIG Turbine ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Năng lượng gió – Wind energy 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 43 ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Ứng dụng hệ thống điện 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 44 22 1/21/2013 ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Ứng dụng hệ thống điện 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 45 ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Ứng dụng hệ thống điện 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 46 23 1/21/2013 ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT HVDC 1/21/2013 47 PGS.TS Le Minh Phuong ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT HVDC 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 48 24 1/21/2013 ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Lighting systems 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 49 ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Lighting systems 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 50 25 1/21/2013 Power Electronics For Building THANK YOU FOR YOUR ATTENTION 1/21/2013 51 26 ... http://www.mathworks.com/ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT – Nguyễn Văn Nhờ Nhà xuất ĐHQG 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 Power Electronics Chương TỔNG QUAN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT PGS.TS Lê Minh Phương Khoa Điện Điện Tử Trường... DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT HVDC 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 48 24 1/21/2013 ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Lighting systems 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 49 ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Lighting... 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 45 ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Ứng dụng hệ thống điện 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 46 23 1/21/2013 ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT HVDC 1/21/2013 47 PGS.TS Le Minh