Giáo trình Điện tử công suất được biên soạn với mục đích như trên và dựa trên các giáo trình và tài liệu tham khảo mới nhất hiện nay. Nội dung giáo trình được thiết kế gồm 6 bài: Các khái niệm cơ bản; Các linh kiện bán dẫn; Bộ chỉnh lưu; Bộ biến đổi điện áp xoay chiều; Bộ biến đổi điện áp một chiều; Bộ nghịch lưu và bộ biến tần.
1 BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-TCĐCGNB ngày…….tháng….năm 2017 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình Ninh Bình, năm 2018 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 Trong năm gần việc ứng dụng thiết bị điện tử công suất công nghiệp dân dụng ngày phát triển, thiết bị điện tử cơng suất liên tục đổi Vì việc giảng dậy mơn điện tử cơng suất địi hỏi phải đáp ứng thay đổi Giáo trình Điện tử cơng suất biên soạn với mục đích dựa giáo trình tài liệu tham khảo nay, dùng làm tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên chuyên nghành: Tự động hoá, Điện tử Điện lạnh, Kỹ thuật điện Mô đun thiết kế gồm bài: Bài mở đầu: Các khái niệm Bài 1:Các linh kiện bán dẫn Bài 2:Bộ chỉnh lưu Bài 3:Bộ biến đổi điện áp xoay chiều Bài 4:Bộ biến đổi điện áp chiều Bài 5:Bộ nghịch lưu biến tần Chúng mong tập tài liệu giúp cho học sinh, sinh viên cao đẳng, trung học dạy nghề dùng làm tài liệu để học tập, tham khảo Tuy có nhiều cố gắng, song khơng tránh khỏi sai sót, mong ý kiến đóng góp bạn đọc Các ý kiến đóng góp xin gửi Bộ mơn Điện công nghiệp - Khoa Điện - Điện lạnh – Trường Cao đẳng nghề Cơ Giới Ninh Bình Ninh Bình, ngày tháng năm 2018 Tham gia biên soạn 1.Cao Thanh Tuấn: Chủ biên MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC BÀI MỞ ĐẦU: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Trị trung bình đại lượng Cơng suất trung bình Trị hiệu dụng đại lượng Hệ số công suất BÀI 1: CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 1.Phân loại Điốt Tranzito 12 Tranzito MOFET 14 5.Tranzito IGBT 16 6.Thiristo SCR 17 Triac 21 8.GATE TURN OFF THYRISTO GTO 24 BÀI 2: BỘ CHỈNH LƯU 27 1.Bộ chỉnh lưu pha 27 2.Bộ chỉnh lưu ba pha 46 Các chế độ làm việc chỉnh lưu 63 BÀI 3:BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 65 1.Bộ biến đổi điện áp xoay chiều pha 65 2.Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha 70 BÀI 4: BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU 73 Bộ giảm áp: 73 Bộ tăng áp 75 Các phương pháp điều khiển biến đổi điện áp chiều 77 BÀI 5: BỘ NGHỊCH LƯU VÀ BIẾN TẦN 80 Bộ ngịch lưu áp pha 80 Phân tích ngịch lưu áp ba pha 83 Các phương pháp điều khiển ngịch lưu áp 85 4.Bộ nghịch lưu dòng điện 88 5.Các phương pháp điều khiển nghịch lưu dòng 91 6.Bộ biến tần gián tiếp 94 Bộ biến tần trực tiếp 97 GIÁO TRÌNHMƠ ĐUN: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Tên mơ đun: Điện tử công suất Mã mô đun: MĐ22 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơ đun Điện tử cơng suất học sau môn học, mô đun: Kỹ thuật sở, Mạch điện, Điện tử bản, Truyền động điện - Tính chất: Là mơ đun chun mơn nghề - Ý nghĩa vai trị mơ đun: + 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; + Mô đun trang bị cho học viên kiến thức kỹ Điện tử công suất Mục tiêu môn học/mô đun: - Về kiến thức: + 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 nguyên lý làm việc tính tốn biến đổi DC-DC - Về kỹ năng: + 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 công nghiệp - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Chủ động, nghiêm túc học tập công việc Nội dung môn học/mô đun: BÀI MỞ ĐẦU:CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Giới thiệu: 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 cơng suất; - Tính tốn đại lượng điện tử công suất; - Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư sáng tạo khoa học Nội dung chính: 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 gianlàmviệc 1.2 Trị trung bình dịng điện Trị trung bình dịng điện tổng giá trị dòng điện đo chia cho tổng thời gian làm việc Công suất trung bình Cơng suất trung bình tổng cơng suất đo chia cho tổng thời gian làm việc Trị hiệu dụng đại lượng 3.1.Trị hiệu dụng điện áp Tương tự trị số hiệu dụng điện áp tính: = /√2 3.2.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: = /√2 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/ Ucosφ 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 cosφdùng tụ điện nối song song với tải BÀI1: CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Mã bài: 22-01 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 bịnhững 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 công suất; - Giải thích nguyên lý làm việc củacác loại linh kiện; - Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư sáng tạo khoa học, đảm bảo an tồn, tiết kiệm Nội dung chính: 1.Phân loại - Về khả điều khiển, van bán dẫn phân loại thành: + Van không điều khiển: Diode + Van có điều khiển lại phân ra: Điều khiển khơng hồn tồn: TIRISTO, TRIAC Điều khiển hoàn toàn: BJT, MOSFET, IGBT, GTO Điốt 2.1.Cấu tạo nguyên lý hoạt động 2.1.1 Cấu tạo – Kí hiệu : Điốt gồm hai lớpbán dẫn loại P loại N tiếp giáp vớinhau Đầu bán dẫn P cực dương(Anốt), đầu bán dẫn N cực âm (Katốt) Hình 1-1 Cấu tạo kí hiệu Điốt Điốt phần tử cấu tạo lớp tiếp giáp P-N 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 làm việc điôt: Phân cực thuận diode VA> VK ( VAK> 0) : nối A với cực dương nguồn, K với cực âm nguồn 10 Điện tích âm nguồn đẩy điện tử N lớp tiếp xúc Điện tích dương nguồn đẩy lỗ trống P lớp tiếp xúc, làm cho vùng khiếm khuyết hẹp lại Khi lực đẩy đủ lớn điện tử từ vùng N qua lớp tiếp xúc, sang vùng P đến cực dương nguồn….Lực đẩy đủ lớn lúc diode có VAK đạt giá trị Vγ, lúc diode có dịng thuận chạy theo chiều từ A sang K Vγ gọi điện ngưỡng (điện thềm, điện mở) Đối với loại Si có Vγ = 0,6 V (0,7 V); Ge có Vγ= 0,2 V Phân cực nghịch diode VA< VK (VAK< ) : nối A với cực âm nguồn, K với cực dương nguồn Điện tích âm nguồn hút lỗ trống vùng P, điện tích dương nguồn hút điện tử vùng N, làm cho điện tử lỗ trống xa Vùng khiếm khuyết rộng nên tượng tái hợp điện tử lỗ trống khó khăn Như vậy, khơng có dịng qua diode Tuy nhiên, vùng bán dẫn cịn có hạt tải thiểu số nên số điện tử lỗ trống tái hợp tạo nên dòng điện nhỏ từ N qua P gọi dòng nghịch (dòng rỉ, dòng rò) Dòng nhỏ cỡ vài nA Nhiều trường hợp coi diode không dẫn điện phân cực nghịch Tăng điện áp phân cực nghịch lên dịng xem khơng đổi, tăng q mức diode hư (bị đánh thủng) Nếu xét dịng điện rỉ diode có dịng nhỏ chạy theo chiều từ K A phân cực nghịch (hình 1.2) Hình 1-2 Ngun lý hoạt động điơt Đặc tuyến volt - Ampe Is: dòng bão hòa nghịch V : Điện ngưỡng VB: Điện đánh thủng Đầu tiên phân cực thuận diode, tăng VDC từ lên, VD = V diode bắt đầu có dịng qua V gọi điện thềm (điện ngưỡng, điện mở) 88 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.Bộ nghịch lưu dòng điện 4.1 Bộ nghịch lưu dòng pha 4.1.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch cho (hình 5-5) Trong tường hợp tải tổng quát ( R, RL, RLE ), linh kiện phải có khả điều khiển ngắt dịng điện Có thể sử dụng IGBT mắc nối tiếp với điốt cao áp sử dụng linh kiện cơng suất GTO Giả sử dịng dẫn qua S1D1S2D2 tải, dòng điện tải it = I Để đảo chiều dịng điện tải, xung kích đóng đưa S1S2 kích ngắt S3S4 Dịng qua tải giảm nhanh đảo chiều it = -I D tải mang tính cảm kháng, đảo chiều nhanh dịng điện gây điện áp đặt lên công tắc Nếu tải có độ tự cảm L nhỏ, mạch mắc nối tiếp công tắc với điốt chịu điện áp cao, tải có L lớn, cần phải thay đổi cấu hình nghịch lưu dịng Chẳng hạn mắc tụ song song với tải dùng mạch tích lượng Tác dụng mạch phụ làm cho dòn tải qua trình đổi dấu khơng thay đổi đột ngột khơng gây áp q áp phản kháng Cấu trúc dùng tụ xoay chiều mắc rẽ nhánh với tải làm xuất dao động dòng điện điện áp tương tác tụ điện với cảm kháng tải S S D I L D S D R U D S Hình 5-5.Bộ nghịch lưu dòng điện pha 89 Tụ điện tính tốn cho biên độ thành phần dịn 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 dòng điện tải đổi chiều, mạch DC nạp lượng dòng 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) 90 S D D S S S D D D D S S 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 mạchvà 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 91 + 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 5.Các phương pháp điều khiển nghịch lưu dòng 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 dịng 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 Hình 5-7 Giản đồ xung kích Tần số dòng điện tải điều khiển giản đồ kích cho nghịch lưu dịng Góc kích đóng cho cơng tắc nghịch lưu dịng điện 2π / m với m số pha nghịch lưu 92 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 cơng 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 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 dịng 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 93 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 dòng 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 dạngdòng 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 dịng tải, đồng thời điều khiển biên độ sóng hài theo giá trị cho trước It It It Hình 5-8.Điều chế độ rộng xung 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 94 - 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 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 6.Bộ biến tần gián tiếp 6.1 Bộ biến tần áp gián tiếp 6.1.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch Sơ đồ mạch chotrên (hình 5-9) sơ đồ có điều kiển cho (hình 5-10) ZA Hình 5-9 Mạch biến tần nguồn áp ZB ZC 95 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 không 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 không phù hợp với số loại phụ tải 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 96 - 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 dịng tiêu thụ tải c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hoàn thành yêu 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 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 chotrên (hình 5-11) 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 97 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 + 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 dịng tiêu thụ tải c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hoàn thành yêu 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 7.1 Bộ biến tần trực tiếp pha 7.1.1.Sơ đồ mạch nguyên lý hoạt động 98 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 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 yêu cầu sau: 99 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 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 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 hoà bậc cao giảm 100 f2 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 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 101 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? 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 mạchnghịch lưu dịng điện 7Trình bày ngun lý hoạt động phương pháp điều khiển nghịch lưu áp ? 8.Trình bày nguyên lý hoạt động biến tần gián tiếp ? Xác định nhiệm vụ chức khối mạch, kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạchbiến tần gián tiếp? 9.Trình bày nguyên lý hoạt động biến tần trực tiếp ? 10 Xác định nhiệm vụ chức khối mạch, kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạchbiến 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 công suất, Nxb Khoa học kỹ thuật 2008 [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 102 ... 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... 3 LỜI GIỚI THIỆU Trong năm gần việc ứng dụng thiết bị điện tử công suất công nghiệp dân dụng ngày phát triển, thiết bị điện tử công suất liên tục đổi Vì việc giảng dậy mơn điện tử cơng suất đòi... đun: Điện tử công suất Mã mô đun: MĐ22 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơ đun Điện tử công suất học sau môn học, mô đun: Kỹ thuật sở, Mạch điện, Điện tử bản, Truyền động điện