Bài giảng điện tử công suất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hưng yên 2013 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất LỜI GIỚI THIỆU Nhằm thống nội dung giảng dạy hệ đào tạo, tác giả xây dựng giáo trình điện tử cơng st áp dụng cho chuyên nghành kỹ thuật điện, kỹ thuật điện tử, điện tử thuộc lĩnh vực đào tạo theo định hướng ứng dụng Giáo trình xây dựng sở thừa kế nội dung giảng dạy giảng viên trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên tài liệu tham khảo nước Giáo trình nhà giáo có nhiều năm kinh nghiệm tham gia giảng dạy đóng góp ý kiến Tuy tác giả có nhiều cố gắng biên soạn, giáo trình khơng tránh khỏi khiếm khuyết Hy vọng nhận góp ý bạn đọc Mọi góp ý xin liên hệ tác giả Chương1 Van bán dẫn công suất Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử cơng suất MỞ ĐẦU Giáo trình điện tử cơng suất biên soạn dựa theo chương trình mơn học ĐTCS trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên Nội dung giáo trình biên soạn ngắn gọn, đơn giản giúp người học nhanh chóng tiếp cận mơn học Khi biên soạn giáo trình tác giả cố gắng cập nhật thơng tin mang tính chất thời đảm bảo kiến thức cho học viên đáp ứng kiến thức thực tiễn lý thuyết Nội dung giáo trình biên soạn tương đương với 45 đến 60 tiết học tuỳ theo đối tượng đào tạo Chương1 Van bán dẫn công suất Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất GIỚI THIỆU TỔNG QUAN HỌC PHẦN Mô tả cấu trúc học phần Học phần điện tử công suất trang bị cho học viên hệ đại học vào năm thứ với thời lượng 02 tín lý thuyết 01 tín thực hành, nội dung trình bày vắn tắt:  Phần lý thuyết Chƣơng 1: Các phần tử bán dẫn công suất (Thời gian: Lên lớp tiết, tự học giờ) 1.1 Nhiệm vụ điện tử công suất 1.2 Các phần tử bán dẫn công suất tham số 1.2.1 Diode công suất 1.2.2 Transitor BJT công suất 1.2.3 MOSFET 1.2.4 IGBT 1.2.5 Thyristor 1.2.6 GTO 1.2.7 Triac 1.2.8 IGTC, MCT, MTO, ETO 1.2.9 Khả làm việc phần tử bán dẫn công suất 1.3 Bài tập ứng dụng Chƣơng 2: Chỉnh lƣu khơng có điều khiển (Thời gian: Lên lớp 18 tiết, tự học 36 giờ) 2.1 Khái niệm, phân loại mạch chỉnh lưu luật đóng mở van 2.2 Các mạch chỉnh lưu không điều khiển 2.2.1 Mạch chỉnh lưu hình tia pha nửa chu kỳ khơng điều khiển 2.2.2 Mạch chỉnh lưu hình tia pha hai nửa chu kỳ không điều khiển 2.2.3 Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha khơng điều khiển 2.2.4 Mạch chỉnh lưu hình cầu pha khơng điều khiển 2.2.5 Mạch chỉnh lưu hình cầu ba pha khơng điều khiển 2.3 Các mạch chỉnh lưu có điều khiển 2.3.1 Mạch chỉnh lưu hình tia pha nửa chu kỳ có điều khiển 2.3.2 Mạch chỉnh lưu hình tia pha hai nửa chu kỳ có điều khiển 2.3.3 Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha có điều khiển 2.3.4 Mạch chỉnh lưu hình cầu pha có điều khiển 2.3.5 Mạch chỉnh lưu hình cầu ba pha có điều khiển 2.4 Các mạch chỉnh lưu bán điều khiển Chương1 Van bán dẫn công suất Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử cơng suất 2.4.1 Mạch chỉnh lưu hình cầu pha bán điều khiển đối xứng 2.4.2 Mạch chỉnh lưu hình cầu pha bán điều khiển khơng đối xứng 2.4.3 Mạch chỉnh lưu hình cầu ba pha bán điều khiển 2.5 Bài tập ứng dụng Chƣơng 3: Biến đổi điện áp xoay chiều (Thời gian: Lên lớp tiết, tự học giờ) 3.1 Giới thiệu chung biến đổi điện áp xoay chiều 3.2 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều pha 3.2.1 Một số sơ đồ biến đổi điện áp xoay chiều pha 3.2.2 Mạch điều áp xoay chiều pha 3.3 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha 3.4 Bài tập ứng dụng Chƣơng 4: Biến đổi điện áp chiều (Thời gian: Lên lớp tiết, tự học 10 giờ) 4.1 Khái quát chung, luật điều khiển, phân loại mạch xung áp 4.2 Mạch xung áp nối tiếp 4.3 Mạch xung áp song song 4.4 Mạch xung áp đảo dòng 4.5 Mạch xung áp kép loại B (loại B kép) 4.6 Bài tập ứng dụng Chƣơng 5: Nghịch lƣu biến tần (Thời gian: Lên lớp tiết, tự học 12 giờ) 5.1 Nghịch lưu 5.1.1 Khái niệm phân loại sơ đồ nghịch lưu 5.1.2 Các sơ đồ nghịch lưu độc lập nguồn dòng pha ba pha 5.1.3 Các sơ đồ nghịch lưu độc lập nguồn áp pha ba pha 5.2 Biến tần 5.2.1 Khái niệm phân loại biến tần 5.2.2 Thiết bị biến tần trực tiếp pha ba pha 5.2.3 Thiết bị biến tần gián tiếp pha ba pha 5.10 Bài tập ứng dụng Chƣơng 6: Điều khiển thiết bị biến đổi (Thời gian: Lên lớp tiết, tự học 10 giờ) 6.1 Yêu cầu, đặc điểm mạch điều khiển điện tử cống suất 6.2 Các nguyên tắc điều khiển thiết bị biến đổi Chương1 Van bán dẫn công suất Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất 6.2.1 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính 6.2.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos 6.3 Các khâu điều khiển biến đổi phụ thuộc 6.3.1 Khâu đồng tín hiệu điều khiển 6.3.2 Khâu tạo xung cưa dồng 6.3.3 Khâu so sánh tạo xung điều khiển 6.3.4 Khâu khuếch đại xung 6.4 Các khâu điều khiển biến đổi độc lập 6.4.1 Khâu tạo tín hiệu dao động 6.4.2 Khâu tạo xung cưa 6.4.3 Khâu so sánh tạo xung điều khiển 6.4.4 Khâu khuếch đại xung 6.5 Một số mạch điều khiển điền hình 6.5 Bài tập ứng dụng Chƣơng 7: Bảo vệ thiết bị biến đổi (Thời gian: Lên lớp tiết, tự học giờ) 7.1 Ngắn mạch bảo vệ ngắn mạch 7.2 Quá điện áp bảo vệ điện áp 7.3 Hao tổn công suất làm mát thiết bị biến đổi 7.3.1 Hao tổn công suất thiết bị biến đổi 7.3.2 Làm mát phần tử bán dẫn 7.4 Tính chọn van công suất biến đổi 7.5 Bài tập ứng dụng  Phần Thực hành Bài 1: Kiểm tra linh kiện khảo sát đặc tính van bán dẫn công suất (diode, thyritstor ) (Thời gian: Lên lớp 3h, 3h tự học) Bài 2: Khảo sát mạch chỉnh lưu hình tia pha nửa chu kỳ không điều khiển (Thời gian: Lên lớp 3h, 3h tự học) Bài 3: Khảo sát mạch chỉnh lưu hình tia pha hai nửa chu kỳ khơng điều khiển (Thời gian: Lên lớp 3h, 3h tự học) Bài 4: Khảo sát mạch chỉnh lưu hình cầu pha không điều khiển (Thời gian: Lên lớp 3h, 3h tự học) Chương1 Van bán dẫn công suất Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất Bài 5: Khảo sát mạch chỉnh lưu hình tia ba pha không điều khiển (Thời gian: Lên lớp 3h, 3h tự học) Bài 6: Khảo sát mạch chỉnh lưu hình cầu ba pha khơng điều khiển (Thời gian: Lên lớp 3h, 3h tự học) Bài 7: Khảo sát mạch chỉnh lưu hình tia pha nửa chu kỳ có điều khiển (Thời gian: Lên lớp 3h, 3h tự học) Bài 8: Khảo sát mạch chỉnh lưu hình cầu pha có điều khiển (Thời gian: Lên lớp 6h, 6h tự học) Bài 9: Khảo sát mạch chỉnh lưu hình cầu pha bán điều khiển hai thyristor mắc cathot chung (Thời gian: Lên lớp 3h, 3h tự học) Bài 10: Khảo sát mạch chỉnh lưu hình cầu pha bán điều khiển mắc đối (Thời gian: Lên lớp 3h, 3h tự học) Bài 11: Khảo sát mạch chỉnh lưu hình tia ba pha có điều khiển (Thời gian: Lên lớp 6h, 6h tự học) ` Bài 12: Khảo sát mạch chỉnh lưu hình cầu ba pha có điều khiển (Thời gian: Lên lớp 6h, 6h tự học) Vai trò học phần - Nội dung học phần giúp người học có khả trang bị kiến thức về: + Phân tích sở lý thuyết khảo sát lựa chọn van bán dẫn cơng suất + Phân tích sở lý luận kháo sát đánh giá biến đổi công suất AC-DC; DC-DC; AC-AC DC-AC + Làm sở lý luận cho học phần truyền động điện; trang bị điện; lý thuyết điều khiển tự động Sự hình thành lực liện hệ chuẩn đầu - Sau nghiên cứu học phần người học có khả phân tích, sửa chữa, bảo dưỡng thiết kế biến đổi điện tử công suất - Mơn học tiền đề cho việc hình thành tích lũy kiến thức cho việc tham gia đánh giá chuẩn đầu lĩnh vực điện tử công suất truyền động điện Các ứng dụng giới việc làm Cho đến ngày điện tử công suất hầu hết ứng dụng nhiều ngành công nghiệp đại dân dụng Có thể kể nghành kỹ thuật mà có ứng dụng tiêu biểu biến đổi bán dẫn công suất truyền động điện tự động, giao thông đường sắt, nấu luyện thép, gia nhiệt Chương1 Van bán dẫn công suất Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất cảm ứng, điện phân nhơm từ quặng mỏ, q trình điện phân công nghiệp Trong dân dụng ngày sử dụng rộng rãi điều khiển ánh sáng, chuyển đổi điện DC - AC hay băm xung áp DC-DC…Những năm gần công nghệ chế tạo phần tử bán dẫn cơng suất có tiến vượt bậc ngày trở nên hoàn thiện, dẫn đến việc chế tạo biến đổi ngày gọn nhẹ, nhiều tính ưu vượt sử dụng ngày dễ dàng Để có cách nhìn tổng qt ứng dụng điện tử cơng suất đời sống với lĩnh vực ta nhìn nhận tổng quan ứng dụng sau: Như ta thấy lĩnh vực điện tử cơng suất có mặt hầu hết lĩnh vực, mở cho hội việc làm sở để đầu tư phát chuyển lĩnh vực chuyên môn điện tử công suất Phƣơng pháp học tập, nghiên cứu học phần * Hình thức tổ chức - Học tập chung lớp - Tự học nhà * Phương pháp: - Kết hợp nhiều phương pháp khác phù hợp với nội dung học: Phân tích, thuyết trình, trực quan hình ảnh - vật thật, làm việc theo nhóm tự nghiên cứu… Chương1 Van bán dẫn công suất Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất Tài liệu, học liệu liên quan [1] Nguyễn Đình Hùng- Điện tử cơng suất – Lƣu hành nội [2] Nguyễn Bính- Điện tử cơng suất – NXB KHKT- 2000 [3] Võ Minh Chính – Phạm Quốc Hải - Trần Trọng Minh- Điện tử công suất – NXB KHKT- 2005 [4] Vụ trung học chuyên nghiệp - Điện tử công suất – NXB GD- 2000 [5] Nguyễn Đình Hùng- Thí nghiệm điện tử cơng suất – Lƣu hành nội Chương1 Van bán dẫn công suất Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử cơng suất Chương 1: CÁC PHẦN TỬ BÁN DẪN CƠNG SUẤT CƠ BẢN 1.1 Nhiệm vụ điện tử công suất Điện tử công suất môn học thuộc chuyên ngành kỹ thuật điện - điện tử, nghiên cứu ứng dụng phần tử bán dẫn công suất Nhiệm vụ điện tử cơng suất biến đổi nguồn lượng điện với tham số không thay đổi thành nguồn lượng điện với tham số thay đổi để cung cấp cho phụ tải Như biến đổi bán dẫn cơng suất đối tượng nghiên cứu môn học điện tử công suất Trong biến đổi phần tử bán dẫn công suất sử dụng khố bán dẫn, cịn gọi van bán dẫn, van bán dẫn mở dẫn dịng nối tải vào nguồn cịn khố khơng cho dịng điện chạy qua van Khác với phần tử có tiếp điểm, van bán dẫn thực đóng cắt dịng điện mà khơng gây tia lửa điện, khơng bị mài mịn theo thời gian, khơng gây tiếng ồn có khả đóng cắt với tần số lớn Không van bán dẫn cịn đóng cắt dịng điện lớn với điện áp cao phần tử điều khiển chúng lại tạo mạch điện tử công suất nhỏ, nên công suất tiêu thụ nhỏ dẫn đến hiệu suất làm việc cao Quy luật nối tải vào nguồn biến đổi công suất phụ thuộc vào sơ đồ biến đổi phụ thuộc vào cách thức điều khiển van biến đổi Quá trình biến đổi lượng sử dụng van công suất thực với hiệu suất cao tổn thất biến đổi tổn thất khoá điện tử, khơng đáng kể so với cơng suất điện cần biến đổi Các biến đổi công suất đạt hiệu suất cao mà cịn có khả cung cấp cho phụ tải nguồn lượng với đặc tính theo yêu cầu, đáp ứng trình điều chỉnh, điều khiển thời gian ngắn nên phù hợp hệ thống tự động đị hỏi độ xác cao Đây đặc tính trội biến đổi bán dẫn cơng suất mà biến đổi có tiếp điểm kiểu điện tử thông thường có Chương1 Van bán dẫn cơng suất Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất_ 6.5.3 Mạch điều khiển chỉnh lưu cầu pha có điều khiển hoàn toàn dùng TCA785 TCA780 6.5.4 Mạch điều khiển chỉnh lưu cầu pha bán điều khiển dùng TCA785 Chương điều khiểnthiết bị biến đổi 210 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất_ 6.5.5 Mạch điều khiển điều áp xoay chiều pha dùng Triac Chương điều khiểnthiết bị biến đổi 211 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất_ 6.5.6 Mạch điều khiển mạch điều áp xoay chiều pha dùng thyritstor Chương điều khiểnthiết bị biến đổi 212 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất_ 6.5.7 Mạch điều khiển xung áp DC nối tiếp dùng KĐTT 6.5.8 Mạch điều khiển xung áp DC nối tiếp dùng KĐTT NE555 Chương điều khiểnthiết bị biến đổi 213 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất_ 6.5.9 Mạch điều khiển nghịch lưu pha sử dụng máy biến áp 6.4 Bài tập Bài 6.1 Thiết kế, phân tích nguyên lý mạch điều khiển chỉnh lưu cầu pha dùng TCA785 Bài 6.2 Thiết kế, phân tích nguyên lý mạch điều khiển mạch điều áp xoay chiều pha dùng TCA785 Bài 6.1 Thiết kế, phân tích nguyên lý mạch điều khiển xung áp DC dùng KĐTT Bài 6.3 Phân tích phần tử logic (AND, OR, NOR, NOT, NAND, TRIGER) Bài 6.4 Phân tích mạch tạo xung vuông, tam giác, xung đồng bộ? Chương điều khiểnthiết bị biến đổi 214 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất Chương BẢO VỆ THIẾT BỊ BIẾN ĐỔI 7.1 Ngắn mạch bảo vệ ngắn mạch -Trong qua trình làm việc, khơng thể tránh khỏi cố sảy thiết bị biến đổi Việc nghiên cứu trình dòng áp sẩy cố cần thiết, nhằm bảo vệ hệ thống cách hữu hiệu Để bảo vệ thiết bị bán dẫn tránh khỏi phá hoại dòng điện, người ta thường dùng dây chẩy tác động nhanh (Khoảng vài ms) Loại dây chảy làm bạc lá, đặt vỏ sứ có chứa cát thạch anh nước cất Hoạt động dây chảy chia làm hai giai on hỡnh 1.3.2-1 i Khi không dùng dây chảy Khi dùng dây chảy t I thq II tc Hỡnh 1.3.2-1 - Giai đoạn I, kể từ dòng điện cố tác động đến suất hồ quang Trong giai đoạn này, dây chảy bị đốt nóng mềm - Giai đoạn II, kể từ suất hồ quang đến cắt dòng điện cố Trong giai đoạn điện áp hồ quang tăng dần, dịng điện cố giảm dần khơng - Các thông số đặc trưng dây chảy điện áp định mức, dịng điện định mức Khơng nên đặt dây chảy vào mạng điện có điện áp lớn điện áp định mức dây chảy Dòng định mức dây chảy chọn phải lớn dòng định mức thiết bị bán dẫn, khơng lấy lớn 10% dịng làm việc van Thời gian tác động cầu chì phải nhỏ thời gian chịu đựng thiết bị Chương Bảo vệ thiết bị biến đổi 215 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất - Đối với thiết bị biến đổi cầu chỉnh lưu, đặt cầu chảy theo vị trí sau đây: ~3 TR1 2) I  Id 1) I  Id 3 - + Hình:1.3.2-2: Vị trí đặt cầu chảy cho cầu chỉnh lưu ba pha - Đặt nối tiếp cho thyristor diode (1) - Đặt nối tiếp cho nhóm thyristor diode nối song song (3) - Đặt lối cầu chỉnh lưu (4) - Đặt cuộn dây thứ cấp máy biến áp (2) - Đặt cuộn dây sơ cấp máy biến áp (5) -Trong thực tế tùy theo yêu cầu mức độ bảo vệ mà chọn vị trí đặt cầu chảy cho phù hợp Thơng thường người ta khơng chọn vị trí đặt mà phối hợp vị trí theo cấp tác động Việc đặt cầu chảy lối chỉnh lưu, kết hợp với việc đặt đầu vào sơ cấp máy biến áp dùng nhiều 7.2 Quá áp bảo vệ áp Các thyristor nhạy cảm với điện áp lớn so với điện áp định mức, ta gọi điện áp -Nguyên nhân gây điện áp chia làm hai loại a> Nguyên nhân nội tại: Khi khóa thyristor điện áp ngược, điện tích đổi ngược hành trình tạo dòng điện ngược khoảng thời gian ngắn ( 10 đến 100 s) biến thiên nhanh chóng dịng điện ngược gây sức điện động cảm Chương Bảo vệ thiết bị biến đổi 216 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất ứng lớn điện cảm Quá điện áp tổng điện áp làm việc Ldi/dt nói b> Nguyên nhân bên ngoài: - Những nguyên nhân thường sảy ngẫu nhiên có xét đánh, cầu chì bảo vệ đứt, hay đóng cắt máy biến áp nguồn Cắt máy biến áp nguồn tức cắt dịng điện từ hóa máy biến áp, lượng từ trường tích lũy lõi sắt từ chuyển thành lượng điện trường chứa tụ điện ký sinh., nhỏ dây quấn sơ cấp dây quấn thứ 1 2  LI  CU  cấp máy biến áp  2  Điện áp lớn gấp năm lần     điện áp làm việc -Để bảo vệ điện áp người ta thường dùng mạch RLC, bảo vệ riêng cho thyristor hình 6.3.3-1 -Người ta thường chọn điện áp định mức thyristor U  1,2 Uđm Trị số nhỏ nhiều so với trị cực đại trình điện áp kể Các trình q điện áp có độ tăng trưởng du/dt lớn Đạo hàm CC điện áp sinh dòng điện chảy qua tụ điện C, đấu D anot – catot thyristor Điện cảm L hạn chế biên độ L dịng điện -Kích mở thyristor, tụ điện C phóng điện qua thyristor, điện trở R hạn chế dòng điện Các linh R D T C kiện bảo vệ tính tốn cơng thức, thực tế người ta thường dùng phương pháp Hình 6.3.3-1 kinh nghiệm: chon C = 0,01  0,1F; R= 10 1000; L = 50  100H Chương Bảo vệ thiết bị biến đổi 217 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất -Sau giới thịêu biến đổi có đầy đủ phần tử bảo vệ q dịng q áp hình 6.3.3-2 R R R C C C R R R C C C + L - hình 6.3.3-2 7.3 Tổn hao làm mát van công suất 7.3.1 Tổn hao van bán dẫn công suất -Khi Thyristor, diode mở cho dịng điện chảy qua, cơng suất tổn thất bên đốt nóng chúng Trong mặt ghép nơi nóng nhiều nhất, ta dùng ký hiệu TJ để nhiệt độ mặt ghép TJm nhiệt độ lớn cho phép mặt ghép + Đối với bán dẫn Ge: TJm = 800  1000C + Đối với bán dẫn Si: TJm = 1500  2000C - Công suất tổn thất thiết bị bán dẫn ký hiệu P, tính (W), thường chia thành tổn thất P1 tổn thất phụ P2 Tổn thất dịng điện qua van bán dẫn gây nên, tổn thất phụ bao gồm tổn thất chuyển trạng thái, tổn thất mặt ghép Thường tổn thất phụ không vượt 5% tổn thất P Vì coi: P = P1 Chương Bảo vệ thiết bị biến đổi 218 Trường Đại học SPKT Hưng n Điện tử cơng suất - Để tính P ta cần biết đường đặc tính V - A thiết bị bán dẫn Trong tính tốn người ta thường dùng đặc tính V - A gần hình6.1.2a +Khi đó: U AC  U  i.Rd (Trong Rd = cotg: Là điện trở vi phân điện trở động.) -Dòng điện chảy qua thiết bị bán dẫn thường dòng điện biến thiên theo chu kỳ Như vậy: T T 1 P   U AC idt   (U  iRd )idt T T Hoặc: P  U I  Rd I (Trong I0 dịng điện trung bình, cịn I dịng điện hiệu dụng chảy qua thiết bị bán dẫn) 7.3.2 Làm mát bán dẫn công suất - Thiết bị bị bán dẫn nhạy cảm với nhiệt độ Nếu làm việc nhiệt độ mặt ghép lớn nhiệt độ cho phép TJm, gây phá hỏng thiết bị bán dẫn Vì việc tính tốn tỏa nhiệt cho mặt ghép cần thiết: + Khi tính toán sơ đồ dẳng trị nhiệt thể sau: đó: TJ : Là nhiệt độ mặt ghép TV: Lả nhiệt độ vỏ thiết bị bán dẫn Tr: Là nhiệt độ cánh tản nhiệt Rjv Ta: Là nhiệt độ khơng khí mơi trường làm việc Rvr Rra P Tj Tv Tr Ta Rjv: Nhiệt trở mặt ghép vỏ hình 6.1.1-1; Sơ đồ đẳng trị nhiệt thiết bị bán dẫn Rvr: Nhiệt trở vỏ cánh tản Chương Bảo vệ thiết bị biến đổi 219 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất nhiệt Rra: Nhiệt trở cánh tản nhiệt khơng khí mơi trường +Nhiệt độ truyền từ vùng nóng sang vùng lạnh, cơng suất nhiệt truyền tỷ lệ thuận với nhiệt sai tỷ lệ nghich với nhiệt trở R th P  T1  T2 R th (Trong T1 nhiệt độ vùng nóng, T2 nhiệt độ vùng lạnh, nhiệt trở Rth = Rjv + Rvr + R tính 0C/W) -Trong toán nhiệt thường đưa cho biết TJm; Ta; Rth; P Yêu cầu xác định biện pháp làm mát đối lưu tự nhiên hay phải quạt mát m/s, theo hình6.1.1-2b 0 Rth.ra C/W Rth.ra C/W 0,6 1,2 0,5 1,0 0,4 0,8 0,3 0,6 0,2 0,4 I UO P V UAC a> 0,2 0,1  10 15 m/s b> 25 50 75 100 W c> Hình:6.1.1 -2: -Đường cong hình6.1-2c: Rra = f(P, Ta) nhà chế tạo cánh tản nhiệt cung cấp ta tra bảng phụ lục Chương Bảo vệ thiết bị biến đổi 220 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất Chương Bảo vệ thiết bị biến đổi 221 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất Chương Bảo vệ thiết bị biến đổi 222 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất 7.4 T nh ch n van công suất bi n ổi Các van công suất chọn phải vào thơng số dịng điện điện áp mạch Cụ thể van cơng suất tính chọn phải thoả mãn điều kiện nhà sản xuất quay định Trong thông số thường phải ưu tiên hàng đầu tính chọn van cơng suất điện áp làm việc van UV; dòng điện hiệu dụng chảy qua van IVRMS dịng điện trung bình chảy qua van IVAV Trong điện áp van chọn phải thoả mãn điều kiện UV = (1,6 2) Ungmax Còn dòng điện van công suất chọn phụ thuộc vào điều kiện làm mát Nếu van bán dẫn công làm mát tản nhiệt đối lưu tự nhiên khả chịu dòng điện 25  30% dòng định mức ghi van Nếu van bán dẫn cơng làm mát tản nhiệt có quạt gió làm mát khả chịu dịng điện 50  70% dòng định mức ghi van Nếu van bán dẫn công làm mát tản nhiệt có nước làm mát khả chịu dịng điện đạt 100% dịng định mức ghi van Thường biện pháp làm mát thông dụng thường dùng quạt mát chung quanh cánh tản nhiệt Đối với công suất lớn người ta cho nước chảy qua cánh tản nhiệt ngâm thiết bị bán dẫn vào dầu biến Các phần tử bán dẫn công suất sử dụng ngày nhiều, có ưu điểm gọn nhẹ, làm việc tin cậy, tác động nhanh hiệu suất cao, nên dễ thực tự động hóa vv Tuy nhiên phần tử bán dẫn công suất đòi hỏi điều kiện khắt khe Trước hết phải quan tâm tôn trọng trị số giới hạn sử dụng nhà sản suất phần tử như: + Điện áp ngược lớn + Giá trị trung bình cho phép dòng điện + Tốc độ tăng trưởng điện áp + Tốc độ tăng trưởng dòng điện Chương Bảo vệ thiết bị biến đổi 223 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất + Thời gian khóa - Các phần tử bán dẫn cơng suất cần bảo vệ, chống cố bất ngờ sẩy ra, ảnh hưởng nhiễu loạn, hay nguy hiểm sẩy ngắn mạch, điện áp, dịng điện Chính ta cần phải tính tốn bảo vệ cho van bán dấn sẩy cố 7.4 Bài tập ứng dụng Bài 7.1 Một thyristor làm việc mạch điện có đặc tính V – A hình vẽ, tính cơng suất tổn thất trung bình qua van trường hợp: a> Có dịng chiều 20A qua van ( 2đ) b> Khi làm việc mạch chỉnh lưu pha nửa chu kỳ có dịng điện xoay chiều I(A) 50 i = 14.sint qua ( 2đ) a U(V) Bài 7.2 Công suất tổn thất thiritstor P  30 W Nhiệt độ giới hạn mặt ghép TJ = 1250C Nhiệt độ môi trường 400C Biết điện trở nhiệt mặt ghép cánh tản nhiệt R jr  0,80 C / W Hãy tính: a> Điện trở nhiệt cánh tản nhiệt môi trường (2.5đ) b> Nhiệt độ vỏ thyritstor (2đ) Chương Bảo vệ thiết bị biến đổi 224 ... công suất Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất Chương 1: CÁC PHẦN TỬ BÁN DẪN CÔNG SUẤT CƠ BẢN 1.1 Nhiệm vụ điện tử công suất Điện tử công suất môn học thuộc chuyên ngành kỹ thuật điện. .. Các phần tử bán dẫn công suất (Thời gian: Lên lớp tiết, tự học giờ) 1.1 Nhiệm vụ điện tử công suất 1.2 Các phần tử bán dẫn công suất tham số 1.2.1 Diode công suất 1.2.2 Transitor BJT công suất 1.2.3... bán dẫn công suất mà biến đổi có tiếp điểm kiểu điện tử thơng thường khơng thể có Chương1 Van bán dẫn công suất Trường Đại học SPKT Hưng Yên Điện tử công suất Khi nghiên cứu điện tử công suất cần