GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀ

GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀGIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀGIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀGIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀGIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀGIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀGIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀGIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀGIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀGIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀGIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀGIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀGIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀGIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀGIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀGIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRUNG CẤP NGHỀ

1 LAO ĐỘNG -THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Mơn học: Điện tử cơng suất NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP NGHỀ (Ban hành kèm theo Quyết định số: 120/QĐ-TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013 Tổng cục trưởng Tổng cục dạy nghề) Hà nội, năm 2013 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc sách giáo trình nên nguồn thơng tin đuợc phép dùng ngun trích cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Tài liệu Điện tử công suất kết Dự án “Thí điểm xây dựng chương trình giáo trình dạy nghề năm 2011-2012”.Được thực tham gia giảng viên trường Cao đẳng nghề cơng nghiệp Hải Phịng thực Trên sở chương trình khung đào tạo, trường Cao đẳng nghề cơng nghiệp Hải phịng, với trường trọng điểm tồn quốc,các giáo viên có nhiều kinh nghiệm thực biên soạn giáo trình Điện tử cơng suất phục vụ cho công tác dạy nghề Chúng xin chân thành cám ơn Trường Cao nghề Bách nghệ Hải Phòng, trường Cao đẳng nghề giao thông vận tải Trung ương II, trường Cao đẳng nghề số Bộ quốc phòng, trường Cao đẳng nghề điện Hà Nội góp nhiều cơng sức để nội dung giáo trình hồn thành Giáo trình thiết kế theo mơn học thuộc hệ thống mơ đun/ mơn học chương trình đào tạo nghề Điện cơng nghiệp cấp trình độ Trung cấp nghề, dùng làm giáo trình cho học viên khóa đào tạo Mơn học thiết kế gồm chương Bài mở đầu : Các khái niệm Chương 1: Các linh kiện bán dẫn Chương 2: Bộ chỉnh lưu Chương 3: Bộ biến đổi điện áp xoay chiều Chương 4: Bộ biến đổi điện áp chiều Chương 5: Bộ nghịch lưu biến tần Mặc dù cố gắng, song sai sót khó tránh Tác giả mong nhận ý kiến phê bình, nhận xét bạn đọc để giáo trình hồn thiện Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Tham gia biên soạn Lê Thị Thuận : Chủ biên Lê Thị Chiên Nguyễn Thị Hương MỤC LỤC TRAN G Lời giới thiệu Mục lục Giới thiệu môn học Bài mở đầu: Các khái niệm Trị trung bình đại lượng Cơng suất trung bình 7 Trị hiệu dụng đại lượng Hệ số công Chương 1: Các linh kiện điện tử công suất 10 1.Phân loại 11 2.Diode 12 3.Transistor BJT 13 13 4.Transistor MOSFET 16 14 5.Transistor IGBT 18 15 6.Thyristor SCR 20 16 7.Triac 24 17 8.Gate Turn off Thyristor GTO 27 18 Chương 2: Bộ chỉnh lưu 31 19 Bộ chỉnh lưu pha 31 20 Bộ chỉnh lưu ba pha 50 21 Các chế độ làm việc chỉnh lưu 68 22 Chương 3: Biến đổi điện áp xoay chiều 71 23 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều pha 71 24 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha 76 25 Chương 4: Bộ biến đổi điện áp chiều 80 26 Bộ giảm áp 80 27 Bộ tăng áp 82 28 3.Các phương pháp điều khiển biến đổi điện áp chiều 29 Chương 5: Bộ nghịch lưu biến tần 84 30 Bộ nghịch lưu áp pha 88 31 Phân tích nghịch lưu áp ba pha 90 32 Các phương pháp điều khiển nghịch lưu áp 93 88 MƠN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Mã mơn học: MH 21 Vị trí, tính chất, Ý nghĩa vai trị mơn học - Vị trí: Mơn học Điện tử công suất học sau môn học, mô đun: Kỹ thuật sở, Mạch điện; Điện tử bản; Truyền động điện - Tính chất: Là mơn học chun mơn nghề - Ý nghĩa vai trị mơn học: Điện tử cơng suất đóng vai trị quan trọng ngành Điện,Điện tử, đáp ứng yêu cầu phức tạp qui luật biến đổi lượng, kích thước nhỏ gọn, khả đóng cắt cao, tổn hao công suất giảm Môn học trang bị cho học viên kiến thức kỹ Điện tử công suất 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 ngun lý làm việc, tính tốn 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 cơng nghiệp - Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư sáng tạo khoa học, đảm bảo an tồn, tiết kiệm vệ sinh cơng nghiệp Nội dung môn học: Số TT I II III IV Tên chương/ mục Bài mở đầu: Các khái niệm Chương 1: Các linh kiện bán dẫn Chương 2: Bộ chỉnh lưu Chương3: Bộ biến đổi điện áp xoay chiều Chương 4: Bộ biến đổi điện áp chiều Thời gian (giờ) Tổng Lý Thực hành Kiểm tra* số thuyết Bài tập (LT TH) 2 15 10 4 10 5 V Chương 5: Bộ nghịch lưu biến tần Cộng: 15 7 60 30 28 BÀI MỞ ĐẦU: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Giới thiêu; Hiểu nắm khái niệm lượng cần thiết, từ tư tính tốn đại lượng để áp dụng cho mạch cụ thể Vì cung cấp cho học viên khái niệm đại lượng Mục tiêu: - Trình bày khái niệm điện tử công suất - Tính tốn đại lượng điện tử cơng suất - Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư sáng tạo khoa học 1.Trị trung bình đại lượng 1.1.Trị trung bình điện áp Trị trung bình điện áp tổng giá trị điện áp đo chia cho tổng thời Gian làm việc 1.2 Trị trung bình dịng điện Trị trung bình dịng điện tổng giá trị dịng điện đo chia cho tổng thời gian làm việc Cơng suất trung bình Cơng suất trung bình tổng công suất đo chia cho tổng thời gian làm việc Trị hiệu dụng đại lượng 3.1.Trị hiệu dụng dòng điện Trị số hiệu dụng dòng điện dòng chiều I cho chạy qua điện trở tạo cơng suất Trị số hiệu dụng dịng điện tính: 3.2.Trị hiệu dụng điện áp Tương tự trị số hiệu dụng điện áp tính: Hệ số công suất Trong biểu thức công suất tác dụng P = UIcosφ, cosφ gọi hệ số công suất Hệ số công suất phụ thuộc vào thông số mạch điện tiêu kỹ thuật quan trọng, có ý nghĩa lớn kinh tế sau: - Nâng cao hệ số công suất tận dụng tốt công suất nguồn cung cấp cho tải - Khi cần truyền tải công suất P định đường dây dịng điện - chạy đường dây là: I = P/ U cosφ Nếu cosφ cao dịng điện I giảm, dẫn đến giảm tổn hao điện năng, giảm điện áp rơi đường dây chọn dây dẫn tiết diện nhỏ Để nâng cao cosφ ta thường dùng tụ điện nối song song với tải (hình 1) I U R C L Hình Nâng cao cosφ dùng tụ điện nối song song với tải CHƯƠNG 1: CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Mã chương: 21-01 Giới thiệu Sự đời phần tử kích thước ngày nhỏ gọn, khả đóng cắt dịng điện chịu điện áp cao ngày lớn với tổn hao công suất giảm đáng kể, ngày đáp ứng yêu cầu phức tạp quy luật biến đổi lượng biến đổi Bài trang bị kiến thức kỹ sử dụng số 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 cơng suất - Giải thích ngun 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 1.Phân loại Căn vào hoạt động phần tử bán dẫn ta phân loại linh kiện bán dẫn Điốt Trình bầy cấu tạo,nguyên lý hoạt động, đặc tính ứng dụng điển hình điốt cơng suất 2.1.Cấu tạo nguyên lý hoạt động 2.1.1 Cấu tạo Cấu tạo ký hiệu điốt (hình 1-1) Anốt A P D N K a Catơt Hình 1-1 Điốt a Cấu tạo ; b Ký hiệu b Điốt phần tử cấu tạo lớp tiếp giáp PN Điốt có cực, anốt A cực nối với lớp bán dẫn P, catôt K cực nối với lớp bán dẫn kiểu N 2.1.2 Nguyên lý hoạt động Các điốt công suất chế tạo để chịu giá trị điện áp ngược định Điều đạt nhờ lớp bán dẫn n - tiếp giáp với lớp p có cấu tạo giống lớp n có điện tử tự Khi tiếp giáp pn- đặt tác dụng điện áp bên ngoài, điện trường ngồi chiều với điện trường E vùng nghèo điện tích mở rộng sang vùng n - điện trở tương đương điốt lớn dịng điện khơng thể chạy qua Tồn điện áp ngồi rơi vùng nghèo điện tích Trường hợp gọi điốt bị phân cực ngược ( hình 1-2a) U - + Vùng điện tử tự P + + + N N - E U - Vùng nghèo điện tích U cực ngược Hình 1-2a.Đi ốt phân + - Khi điện áp bên ngồi tạo điện trường có hướng ngược với điện trường E, vùng nghèo điện tích bị thu hẹp lại Nếu điện áp bên đủ lớn Các điện tích tự làm giàu thêm U khoảng 0,65V, vùng nghèo điện tích thu hẹp đến khơng điện tích di chuyển tự qua cấu trúc tinh thể điốt Dòng điện chạy N phần điện trở qua điốt lúc bị hạn chế điện trở N tải mạch PP tinh + trở ++ thể - nxúc phần kim loại điốt bao gồm điện n bán dẫn tiếp bán dẫn Trường hợp gọi ++ điốt bị phân cực thuận ( hình 1-2b) + + - +E +U - Hướng di chuyển điện tích Hình 1- 2b Điốt bị phân cực thuận 10 2.1.2 Khảo sát hoạt động điôt a Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Mudun linh kiện chứa Điốt công suất - Tải đèn - Dây có chốt cắm hai đầu - Nguồn 12VDC - Máy sóng b Qui trình thực Zt Hình 1-3a Đ Zt Hình 1-3b - Cấp nguồn 12VDC, nối tải bóng đèn điốt (hình 1-3a) Quan sát tượng đèn Đo Uđèn Uđiốt Nhận xét kết thu - Cấp nguồn 12VDC, nối tải bóng đèn điốt (hình 1-3b) Quan sát tượng đèn Đo Uđèn Uđiốt Nhận xét kết thu - Kết luận hoạt động điốt 2.2 Đặc tính V - A điốt Đặc tính gồm phần, đặc tính thuận đặc tính ngược : - Đặc tính thuận nằm góc phần tư thứ tương ứng với UAK > - Đặc tính ngược nằm góc phần tư thứ ba tương ứng UAK < Trên đường đặc tính thuận, điện áp anơt – catơt tăng dần từ đến vượt qua ngưỡng điện áp UD.0 khoảng 0,6V đến 0,7V, gọi điện áp rơi điốt theo chiều thuận Dịng qua điốt có giá trị lớn điện áp rơi điốt 94 Tụ điện tính tốn cho biên độ thành phần dòn điện dẫn qua tụ có giá trị khơng lớn độ dao động điện áp sóng hài bậc cao tải nằm phạm vi cho phép Cấu trúc dùng mạch tích lượng có khả khắc phục nhược điểm Tuy nhiên, hệ thống mạch công suất trở nên phức tạp sử dụng mạch chỉnh lưu cầu điốt phía mạch DC phải có phần tử có khả dự trữ lượng Mỗi lần dịng điện tải đổi chiều, mạch DC nạp lượng dịng tải Phần tử tích điện tụ điện, để điện áp tụ không tăng ta cần thực điều khiển xả lượng tụ lượng tụ trả lưới điện xoay chiều qua mạch bán dẫn công suất 4.1.2 Lắp ráp khảo sát hoạt động mạch a.Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi góc kích Đo điện áp đầu vào/ đầu ra, đo dạng điện áp vào / mạch Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải + Kết luận hoạt động mạch c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành u cầu sau: - Trình bày q trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn - Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo - Giải thích kết thu - Nhận xét, đánh giá so sánh kết 4.2 Bộ nghịch lưu dòng ba pha 4.2.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch Sơ đồ mạch nghịch lưu dòng ba pha cho (hình 5-6) 95 S1 D1 D4 S4 S3 D3 S5 D5 D6 D2 S6 S2 L L L R R R Hình 5-6 Bộ nghịch lưu dòng ba pha Tương tự trường hợp nghịch lưu dòng pha, cấu tạo nghịch lưu dịng ba pha gồm dạng mạch: mạch chứa điốt cao áp bảo vệ, mạch chứa tụ chuyển mạch mạch chứa tụ tích lượng Đối với nghịch lưu dòng điện ba pha Tại thời điểm có cơng tắc nhánh dẫn công tắc nhánh dẫn Mỗi công tắc dẫn điện thời gian 1/3 chu kỳ 4.2.2 Lắp ráp khảo sát hoạt động mạch a.Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi góc kích Đo điện áp đầu vào/ đầu ra, đo dạng điện áp vào / mạch Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải 96 + Kết luận hoạt động mạch c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành u cầu sau: - Trình bày q trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn - Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo - Giải thích kết thu - Nhận xét, đánh giá so sánh kết 5.Các phương pháp điều khiển nghịch lưu dịng Mục tiêu: - Trình bày phương pháp điều khiển nghịch lưu dòng điện Giả thiết giá trị trạng thái van dẫn đóng ngắt Qui luật điều khiển nghịch lưu dòng phải đảm bảo điều kiện kích đóng ( qui luật kích nhóm ) S1 + S3 + S5 = S2 + S4 + S6 = Điều có nghĩa, thời điểm có van nhóm van nhóm kích đóng 5.1.Phương pháp điều khiển theo biên độ 5.1.1 Nội dung phương pháp điều khiển theo biên độ Đây phương pháp điều khiển chủ yếu áp dụng cho nghịch lưu dòng Độ lớn dòng điện tải điều khiển cách điều khiển nguồn dòng Chẳng hạn điều khiển góc kích α chỉnh lưu có điều khiển điều khiển tỉ số thời gian ᵧ có nguồn DC điều khiển biến đổi điện áp chiều Giản đồ xung kích cho (hình 5-7) S1 S2 S3 S4 S5 S6 97 Hình 5-7 Giản đồ xung kích Tần số dịng điện tải điều khiển giản đồ kích cho nghịch lưu dịng Góc kích đóng cho cơng tắc nghịch lưu dòng điện 2π / m với m số pha nghịch lưu Ví dụ, nghịch lưu dịng ba pha, xung kích đóng cho cơng tắc nhóm thực gửi đến linh kiện S1, S3, S5 với độ rộn xung 2π / Tương tự cho linh kiện nhóm Các thành phần sóng hài dịng điện tải có biên độ tương đối cao Do ảnh hưởng nhiều đến hoạt động tải Dạng sóng dịng điện cải tiến thuận lợi cách kéo dài thời gian chuyển mạch công tắc dẫn điện, chẳng hạn nhờ mạch tích lượng chuyển mạch 5.1.2 Điều khiển nghịch lưu dòng theo biên độ a.Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi điên áp DC Đo điện áp đầu vào/ đầu ra, đo dạng điện áp vào / mạch Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải + Kết luận hoạt động mạch c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành u cầu sau: - Trình bày q trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn - Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo - Giải thích kết thu - Nhận xét, đánh giá so sánh kết 98 5.2.Phương pháp điều chế độ rộng xung 5.2.1 Nội dung phương pháp điều chế độ rộng xung Qúa trình chuyển mạch nhánh cơng tắc nghịch lưu dòng tạo nên xung gai điện áp tác dụng không tốt đến hoạt động phần tử mạch điện Độ lớn gai điện áp giảm bớt cách kéo dài thời gian chuyển mạch Thông thường chức thực nhờ tụ điện chứa mạch Để xung gai điện áp giảm nhiều, tụ điện lớn thời gian chuyển mạch kéo dài Do đó, tần số đóng cắt cơng tắc khơng thể cao Phương pháp địi hỏi độ lớn dòng điện DC phải điều khiển phương pháp điều biên thực điều rộng xung mạch nghịch lưu dịng để cải tiến dạng sóng dịng điện ngõ dãy tần số làm việc thấp Phương pháp điều chế độ rộng xung nghịch lưu dòng ba pha cho dạng dòng điện phần với dạng cho phương pháp bước Tại số vị trí, dịng điện qua pha tải có độ lớn thay ± I ± I thay số vị trí khác Xét dịng điện it1 qua pha chẳng hạn S2 dẫn, cách đóng ngắt liên tục S1 S3, ta có độ lớn dịng tải it1 ( hình 5-8 ) it1 = I S1 đóng, S3 ngắt it1 = S3 đóng, S1 ngắt Để đạt sóng dịng điện ba pha đối xứng, dạng dòng điện điều chế pha phải chứa xung trung tâm rộng tối thiểu π/3 Khi hai pha điều chế xung, pha thứ ba không thay đổi trạng thái dẫn điện Gọi n số lần thay đổi trạng thái dịng điện pha tải ¼ chu kỳ dịng tải, chọn vị trí kích thích hợp cơng tắc, ta khử bỏ ( n-1 ) sóng hài dòng tải, đồng thời điều khiển biên độ sóng hài theo giá trị cho trước It1 It2 It3 Hình 5-8 Điều chế độ rộng xung 99 5.2.2 Điều khiển nghịch lưu dòng theo độ rộng xung a.Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi độ rộng xung Đo điện áp đầu vào/ đầu ra, đo dạng điện áp vào / mạch Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải + Kết luận hoạt động mạch c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành yêu cầu sau: - Trình bày trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn - Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo - Giải thích kết thu - Nhận xét, đánh giá so sánh kết 6.Bộ biến tần gián tiếp Mục tiêu: - Trình bày nguyên lý hoạt động biến tần gián tiếp - Lắp ráp, kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch 6.1 Bộ biến tần áp gián tiếp 6.1.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch Sơ đồ mạch cho (hình 5-9) sơ đồ có điều kiển cho (hình 5-10) 100 ZA ZB ZC Hình 5-9 Mạch biến tần nguồn áp Biến tần nguồn áp dùng chỉnh lưu có điều khiển (hình 5-10) ZA ZB ZC Hình 5-10 Biến tần nguồn áp dùng chỉnh lưu có điều khiển Biến tần nguồn áp dùng chỉnh lưu không điều khiển biến đổi xung áp chiều Biến tần nguồn áp loại này, điện áp chiều cung cấp dùng chỉnh lưu có điềukhiển chỉnh lưu khơng điều khiển sau điều chỉnh nhờ biến đổi xung áp Với hình b hệ số cơng suất sơ đồ khơng đổi, không phụ thuộc vào tải, nhiên sơ đồ qua nhiều khâu biến đổi hiệu suất phù hợp cho tải nhỏ, 30kw Đặc điểm: Dạng điện áp xung chữ nhật, biên độ điều chỉnh nhờ thay đổi điện áp chiều, hình dạng điện áp khơng phụ thuộc vào tải, dịng điện tải xác định, điện áp có độ méo lớn khơng phù hợp với số loại phụ tải 101 Hiện nay, loại chế tạo chủ yếu với điện áp biến điệu bề rộng xung 6.1.2 Lắp ráp khảo sát hoạt động mạch a.Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi góc kích Quan sát tượng tải Đo điện áp đầu vào/ đầu ra.Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành yêu cầu sau: - Trình bày trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn - Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo - Giải thích kết thu - Nhận xét, đánh giá so sánh kết 6.2 Bộ biến tần dòng gián tiếp 6.2.1 Sơ đồ mạch Loại dùng chỉnh lưu có điều khiển, nghịch lưu SCR Đặc điểm dạng dịng điện nguồn chiều xác định dạng dòng điện tải, dạng điện áp tải phụ thuộc tính chất tải Ưu điểm biến tần loại có sơ đồ đơn giản sử dụng loại SCR với tần số không cao Sơ đồ mạch cho (hình 5-11) 102 M Hình 5-11 Mạch biến tần nguồn dòng 6.2.2 Hoạt động Bộ chỉnh lưu có điều khiển với cuộn cảm tạo nên nguồn dòng cấp cho nghịch lưu Nghịch lưu sơ đồ nguồn dòng song song, hệ thống tụ chuyển thành mạch cách ly với tải qua hệ thống điốt cách ly, dòng nghịch lưu có dạng xung CN , điện áp có dạng tương đối hình sin phụ tải động Loại biến tần có đặc điểm: dùng với động khơng đồng sơ đồ có khả trả lượng lưới, động chuyển sang chế độ máy phát dòng đầu vào nghịch lưu giữ không đổi chỉnh lưu chuyển sang chế độ nghịch lưu phụ thuộc nhờ lượng từ phía nghịch lưu đưa lưới Sơ đồ khơng phù hợp với cơng suất nhỏ hiệu suất cồng kềnh, với công suất cỡ 100 kw lại phù hợp Nhược điểm sơ đồ hệ số công suất thấp phụ thuộc vào tải, tải nhỏ 6.2.3 Lắp ráp khảo sát hoạt động mạch a.Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực 103 + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi góc kích Quan sát tượng tải Đo điện áp đầu vào/ đầu ra.Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành u cầu sau: - Trình bày q trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn - Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo - Giải thích kết thu - Nhận xét, đánh giá so sánh kết Bộ biến tần trực tiếp Mục tiêu: - Trình bày nguyên lý hoạt động biến tần trực tiếp - Lắp ráp, kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch 7.1 Bộ biến tần trực tiếp pha 7.1.1.Sơ đồ mạch nguyên lý hoạt động Sơ đồ mạch cho (hình 5-12) sơ đồ điều khiển cho (hình 5-13.) Hình 5-12 Biến tần nguồn lưới pha có điều khiển Hình 5-13 Sơ đồ điều khiển 104 Bộ biến tần có cấu tạo chỉnh lưu kép Do đó, phân tích hoạt động phương pháp điều khiển biến tần giống chỉnh lưu kép 7.1.2 Lắp ráp khảo sát hoạt động mạch a.Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi góc kích Quan sát tượng tải Đo điện áp đầu vào/ đầu ra.Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành u cầu sau: - Trình bày q trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn - Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo - Giải thích kết thu - Nhận xét, đánh giá so sánh kết 7.2 Bộ biến tần trực tiếp ba pha 7.2.1 Sơ đồ hoạt động mạch Sơ đồ sau: dùng sơ đồ tia pha dùng sơ đồ cầu pha Sơ đồ biến tần trực tiếp pha hình tia 105 Za Zb Zc N Hình 5-14 Sơ đồ tia pha Sơ đồ biến tần trực tiếp pha hình cầu Za Zb Zc Hình 5-15 Sơ đồ trực tiếp hình tia pha Gồm chỉnh lưu nối song song ngược, phận chỉnh lưu sơ đồ pha có điểm trung tính, sơ đồ cầu chỉnh lưu nhiều pha Số pha chỉnh lưu lớn thành phần sang điều hồ bậc cao giảm f2 ln nhỏ f1 nên tải biến tần trực tiếp thường động xoay chiều làm việc tốc độ thấp Sơ đồ gồm 03 pha điện áp ra, pha tạo sơ đồ mà nguyên tắc sơ đồ chỉnh lưu có đảo chiều gồm 02 chỉnh lưu pha ( hình tia) ngược chiều , thay mạch cầu chỉnh lưu hình tia thành hình cầu phức tạp số SCR tăng gấp mạch điều khiển phức tạp Có 02 phương pháp điều khiển SCR , phương pháp điều khiển riêng phương pháp điều khiển chung Dùng phương pháp điều khiển riêng không cần cuộn kháng cân bằng, cịn 106 dùng phương pháp điều khiển chung cần số cuộn kháng cân Nguyên lý tạo điện áp cho biến tần trực tiếp dùng cho SCR chuyển mạch tự nhiên, tần số điện áp phải thấp nhiều so với tần số lưới ( khoảng 10 – 25 hz) Tuy nhiên, sử dụng van bán dẫn điều khiển hoàn toàn đạt tần số cao 7.2.2 Lắp ráp khảo sát hoạt động mạch a.Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi góc kích Quan sát tượng tải Đo điện áp đầu vào/ đầu ra.Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành u cầu sau: - Trình bày q trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn - Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo - Giải thích kết thu - Nhận xét, đánh giá so sánh kết CÂU HỎI ƠN TẬP 1.Trình bày ngun lý hoạt động mạch nghịch lưu áp pha? 2.Xác định nhiệm vụ chức khối mạch, kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch ngịch lưu áp pha? 3.Trình bày nguyên lý hoạt động mạch nghịch lưu áp ba pha? 107 4.Xác định nhiệm vụ chức khối mạch, kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch ngịch lưu áp ba pha? 5.Trình bày nguyên lý hoạt động mạch nghịch lưu dòng điện ? 6.Xác định nhiệm vụ chức khối mạch, kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch nghịch lưu dịng điện 7Trình bày ngun lý hoạt động phương pháp điều khiển nghịch lưu áp ? Trình bày nguyên lý hoạt động biến tần gián tiếp ? Xác định nhiệm vụ chức khối mạch, kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch biến tần gián tiếp? Trình bày nguyên lý hoạt động biến tần trực tiếp ? 10 Xác định nhiệm vụ chức khối mạch, kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch biến tần trực tiếp? TÀI LIỆU 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 [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 cơng suất, Nxb Khoa học kỹ thuật 2008 108 [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 ... giáo trình hồn thành Giáo trình thiết kế theo môn học thuộc hệ thống mô đun/ môn học chương trình đào tạo nghề Điện cơng nghiệp cấp trình độ Trung cấp nghề, dùng làm giáo trình cho học viên khóa... 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... Mơn học Điện tử cơng suất học sau môn học, mô đun: Kỹ thuật sở, Mạch điện; Điện tử bản; Truyền động điện - Tính chất: Là môn học chuyên môn nghề - Ý nghĩa vai trị mơn học: Điện tử cơng suất đóng