Báo Cáo Thực hành Điện Tử Công Suất

BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT BÀI : CÁC PHẦN TỬ BÁN DẪN CÔNG SUẤT CƠ BẢN I Diode ( Đi ốt ) Khái niệm : Đi ốt phần tử cấu tạo lớp tiếp giáp bán dẫn p-n Đi ốt có cực , anôt A cực nối với lớp bán dẫn kiểu p , catốt K cực n ối v ới l ớp bán dẫn kiểu n Dòng điện chảy qua ốt theo chiều từ A đến K điện áp UAK dương Khi UAK âm dòng qua di ốt gần khơng Đường đặc tính V-A  Diode lý tưởng gồm trạng thái đóng mở Page BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT  Diode thực tế: Với rR = : điện trở ngược diode UBR: điện áp đánh thủng UTO: điện áp rơi diode rF = : điện trở thuận diode Các thông số diode: - Giá trị điện áp đánh thủng UBR - Giá trị điện áp ngược lập lại URRM - Giá trị điện áp ngược không lập lại: URSM - Dòng điện, nhiệt độ làm việc - Giá trị trung bình cực đại dòng điện thuận I F(AV)M - Giá trị cực đại dòng điện thuận khơng lập lại I FSM Các thông số lựa chọn Diode - Dòng trung bình thuận diot IF - Giá trị điện áp ngược lớn mà diot chịu : UBR ( Ungmax) - Tần số Hình chụp thực tế Page BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Page BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT II - Thyristor ( Tiristo) Khái niệm : Tiristo phần tử bán dẫn cấu tạo từ bốn lớp bán dẫn p-n-p-n , tạo tiếp giáp p-n: J1 , J2 ,J3 Tiristo có cực : Anot A, catot K , cực điều khiển G Page BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT - - Tiristo có đặc tính giống diot , nghĩa cho phép dòng ch ạy qua theo chiều từ anot đến catot cản trở dòng điện chạy theo chiều ngược lại Tuy nhiên tiristo khác với diot UAK > cần phải có thêm số điều khiển khác dẫn dòng Vì , coi phần tử bán dẫn có điều khiển Các trạng thái mở - khóa ( đóng ) Trạng thái mở + UAK > +IG # + Ivan > Idt ( dòng điện trì ) Trạng thái khóa + Ivan < Idt ( cách đổi chiều dòng điện oặc áp điện áp ngược lên A K tiristo ) - Các đặc tính V-A tiristo Đặc tính V-A tiros với trạng thái mở - khóa - Đặc tính V- A tiristo ( SCR ) Page BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT     - Các thông số tiristo : VBR: điện áp ngược đánh thủng VBO: điện áp tự mở IH: dòng trì (holding) IG: dòng điện điều khiển ( xung điều khiển ) Đặc tính động Đặc tuyến V-A mở Thyristor Page BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đặc tuyến V-A đóng Thyristor Hình chụp thực tế Page BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT III Transistor có cực điều khiển cách ly – IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor) Khái niệm - IGBT phần tử kết hợp khả đóng cắt nhanh MOSFET kh ả chịu tải lớn transistor thường Về mặt điều khiển , IGBT gần giống hoàn toàn MOSFET , nghĩa điều khiển ện áp - IGBT van bán dẫn thông dụng có tần s ố đóng cắt lớn , làm việc với nhiều dải công suất đáp ứng yêu cầu công nghệ Page BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Cấu tạo chung IGBT Kí hiệu IGBT Cấu tạo chung IGBT Các đặc tính IGBT - Đặc tính tĩnh IGBT Page BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT - Đặc tính động : Hình chụp thực tế IGBT : 25N120 Page 10 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT - Kết mơ Oscilloscope chế độ dòng liên tục : Page 19 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT BÀI : BĂM XUNG MỘT CHIỀU < Mô BXMC không đảo chiều nối tiếp > I Khát quát chung - Băm xung chiều ( BXMC ) thiết bị để thay đổi điện áp chiều tải từ nguồn điện áp chiều cố định - BXMC ứng dụng để điều chỉnh tốc độ động chiều , tạo nguồn ổn áp dải rộng II Bộ băm xung chiều nối tiếp Trong khoảng từ đến t0 van dẫn điện, lượng nguồn cấp cho phụ tải, coi van lý tưởng có: U t = E; dòng điện từ nguồn i1 cấp cho tải Rt phải qua điện cảm L, nên điện cảm n ạp l ượng giai đoạn van Tr dẫn Trong khoảng thời gian lại từ t0 đến hết chu kỳ điều khiển, van Tr khóa, điện cảm L phóng lượng tích lũy giai đoạn trước, dòng ện qua L v ẫn theo chiều cũ theo van đệm D (dòng i2), lúc Ut = -UD ≈ III Mô mạch lực Mô BXMC không đảo chiều nối tiếp Ta lựa chọn Rt = 0.1125Ω , L = 1,05.10-5 (H) , E=Uvào = 24V Sử dụng phần mềm MATLAB để mô Mạch lực : Page 20 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Kết mơ : a Mối quan hệ điện áp điện áp vào Page 21 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT - Khi phóng to dải dẫn Ut = E ta : Từ ta thấy thực chất việc điều chỉnh điện áp cách “ băm” ện áp chiều E thành “ xung “ điện áp đầu nên thi ết bị đ ược g ọi “ Băm xung chiều “ b Mối quan hệ It , Ivạn ID Với màu hồng dòng điện tải , màu xanh dòng điot, màu vàng dòng c van IGBT Page 22 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT - Khi ta phóng to nút quan trọng , ta xác định dòng ện tải l ớn dòng điện tải nhỏ : Page 23 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT BÀI : BIẾN TẦN I Tổng quan biến tần Khái niệm Biến tần thiết bị điện tử dùng để biến đổi nguồn điện xoay chiều có tần số biên độ xác định sang nguồn điện xoay chiều khác có tần s ố biên độ thay đổi Phanh Nguồn Bộ Điều Khiển Mạch Công Suất Khối vào Cấu trúc biến tần Bộ biến tần điển hình Phân loại biến tần a Phân loại theo phương pháp biến đổi Page 24 TB Chấp Hành BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT - Biến tần trực tiếp - Biến tần gián tiếp b Phân loại theo nguồn - Biến tần nguồn dòng - Biến tần nguồn áp c Phân loại theo phương pháp điều khiển - Phương pháp điều khiển cổ điển - Phương pháp điều khiển PWM - Phương pháp điều khiển véc – tơ - Phương pháp điều khiển ma trận d Phân loại theo nguồn cấp vào - Biến tần pha - Biến tần ba pha Ứng dụng biến tần Lĩnh vực sử dụng biến tần để tiết kiệm điện hệ có mơ men tải thay đổi theo tốc độ mà bơm quạt li tâm ứng dụng điển hình II Tìm hiểu biến tần Micromater Eco Biến tần Mircomaster thiết bị biến đổi tần số dùng để điều ển tốc độ động không đồng xoay chiều pha Có dãy cơng suất ngõ vào từ 120W- 7,5KW Các đặc tính Micromaster - Dễ cài đặt, lập trình sử dụng - Chịu tải 200% 3s 150% 60s - Mô men khởi động lớn điều chỉnh tốc độ motor xác - Có thể kết hợp với lọc - Điều chỉnh dòng nhanh - Khống nhiệt độ hoạt động từ 0- 50C - Có sẵn nguồn 15V-50mA cấp cho biến đổi phản hồi - Điều khiển từ xa thông qua đường truyền nối tiếp RS485 sử dụng giao thức USS với đặc tính điều khiển tới 31 điều khiển biến tần qua giao thức USS - Tự động phát động 2,4,6 đầu vào điều khiển - Tích hợp sẵn phần mềm điều khiển quạt gió làm mát - Khả lắp đặt liền - Các thông số đặt từ sản xuất đặt lại cho thiết bijcura châu Âu , Asian, Bắc Mỹ - Tích hợp số thành phần bảo vệ dòng, cao áp, thấp áp , nhiệt Page 25 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Các đầu nối nguồn cho động - Đảm bảo nguồn cấp cho điện áp thiết kế đảm bảo cho dòng cần thiết Đảm bảo aptomat cầu chì thích hợp với giá trị dòng định mức nối nguồn cấp biến tần - Nối nguồn cấp tới đầu nối L1, L2, L3 cực tiếp điểm cho biến tần - Nếu cần thiết sử dụng thêm khối hãm cực đấu DC+ DC- biến tần - Xiết chặt đầu nối nguồn động - Với ngõ vào biến tần sử dụng nguồn điện pha Page 26 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT - Với ngõ vào biến tần sử dụng nguồn điện pha  Lưu ý : - Khi ta sử dụng nguồn điện vào pha 220V điện áp pha ngõ biến tần 220V - Khi ta sử dụng nguồn điện vào ba pha 380V điện áp pha ngõ biến tần 380V Cách đấu nối điều khiển : Page 27 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Page 28 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Tất biến tần Mircromater trang bị phòng thí nghi ệm có cấu hình : đầu vào tương tự đầu tương tự đầu vào số cổng truyền thông nối tiếp cổng ghép nối PTC ( nhiệt trở đọ nhiệt độ động ) Cổng ghép nối với điện trở hãm bên ngồi role lập trình Đầu phản hồi kín Nguồn cấp 15V-50mA cho biến bên Nguồn 10V cấp cho đầu vào tương tự Sử dụng hình điều khiển Trong : Bảng điều khiển / Nút ấn Jog Hàm Chức Nhấn nút biến tần khơng có tín hiệu , làm cho động khởi động Xoay nhẹ động chạy lại tần số xác định Động dừng thả nút Khi động chạy , nút không tác dụng Nút không sử dụng set tham số P123=0 Khởi động biến Nhấn nút để khởi động biến tần Nút tần khơng có sử dụng sét tham số Page 29 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT P121 = Nhấn nút để tắt biến tần OFF1 : Nhấn nút lần làm cho động dừng theo thời gian giảm tốc OFF2 : Nhấn nút hai lần ( hay lần giữ lâu ) làm cho động dừng nhanh Tắt biến tần Trình bày hình giá trị cài đặt biến tần LED hiển thị Nhấn nút để thay đổi chiều quay động Khi động đảo chiều hình hình dấu “-“ Nút khơng sử dụng set tham số P122=0 Nhấn nút để tăng giá trị tần số dùng thay đổi số tham số với giá trị cài đặt lớn Nút không sử dụng set tham số P124=0 Nhấn nút để giảm giá trị tần số dùng thay đổi số tham số với giá trị cài đặt nhỏ Nút không sử dụng set tham số P124=0 Nhấn nút để truy cập tham số Nút không sử dụng set tham số P051=14 ; P052=15; P053=14 Thay đổi chiều quay Tăng giá trị Giảm giá trị Truy cập tham số Tham số thông dụng ( P001) : Lựa chọn cách hiển thị biến tần hoạt động < Trong phòng thí nghiệm sử dụng tham số P001 > 0: Hiển thị tần số đầu ( Hz) 2: Hiển thị dòng điện động (A) 3: Hiển thị điên áp DC bus (V) 5: Hiển thị tốc độ động ( vòng / phút ) 8: Hiển thị điện áp đầu Cảnh báo mã lỗi Page 30 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Mã lỗi Nguyên nhân F001 – Quá áp + Quá áp nguồn cung cấp có điện áp cao + Thời gian giảm tốc ngắn hay động điều khiển với tải động F002 – Q dòng + Cơng suất động khơng phù hợp với công suất biến tầ n + Dây dẫn động tải + Động ngắn mạch + Chạm đất F003-Quá tải Quá tải động F005-Quá nhiệt Quá nhiệt biến tần F011- Lỗi giao tiếp F012-PTC tác động III Lỗi giao tiếp bên biến tầ n Relay PTC tác động Hình ảnh thực tế Biến tần Page 31 Chẩn đoán biện pháp khắc phục + Kiểm tra điện áp ngõ vào có nằm giới hạn cho phép hay không + Tăng thời gian giảm tốc + Yêu cầu lượng hãm phải nằm giới hạn cho phép + Kiểm tra cơng suất động có phù hợp với cơng suất biến tần hay không + Chiều dài cáp không vượt giới hạn + Cáp động động không chạm mát, ngắn mạch + Kiểm tra động có bị kẹt hay bị tải + Kiểm tra xem động có bị q tải khơng + Kiểm tra môi trường xung quanh biến tần +Kiểm tra khơng khí vào biến tần bị che chắn khơng +Kiểm tra quạt giải nhiệt có làm việc không Tắt nguồn mở nguồn lại lần Kiểm tra động có bị q tải khơng BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Thơng số : Bộ biến tần điều chỉnh với động KDB pha Page 32 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Page 33 ... BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Chỉnh lưu tia pha không điều khiển - Mạch lực : Page 15 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT - Kết dạng sóng Oscilloscope: Page 16 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN... ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Chỉnh lưu cầu pha không điều khiển - Mạch lực : - Kết mô Oscilloscope chế độ gián đoạn : Page 17 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Page 18 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT... : Page 20 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Kết mơ : a Mối quan hệ điện áp điện áp vào Page 21 BÁO CÁO THỰC HÀNH – ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT - Khi phóng to dải dẫn Ut = E ta : Từ ta thấy thực chất