Nội dung chương trình môn họcĐiện tử công suất.

1.LÝ THUYẾT .• Bài giảng ;• Sách “ Điện tử công suất”, TG : Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần

Trọng Minh.2. BÀI TẬP.• Sách :“ Phân tích và giải mạch điện tử công suất” TG :Phạm Quốc

Hải; Dương Văn Nghi.• Bài tập ôn tập thi.3. THÍ NGHIỆM. Thực hiện tại phòng thí nghiệm bộ môn Tự động hóa,nhà

C9 tầng 2,phòng 203.4. ĐỒ ÁN.• Thực hiện theo đề tài giao cho từng người.• Sách: “Hướng dẫn thiết kế Điện tử công suất” TG: PQH5. THI.

1/. nh÷ng vÊn ®Ò chung cña kü thuËt ®iªn tö :

VÞ trÝ vµmôc ®Ých

tÝn hiÖu :

1. Trung thùc

2. HiÖu suÊt

N¨ng l­îng :

1. HiÖu suÊt.

2. Trung thùc

Điện tử công suất là kỹ thuật biến đổi và điều khiển nănglượng điện víi hiệu quả cao nhất

Các kiểu biến đổi và điều khiển năng lượng điện:• biến đổi AC DC : chỉnh lưu.• Biến đổi DC AC : nghịch lưu.• biến đổi tần số : AC (f1) AC(f2) : Biến tần.• điều chỉnh điện áp AC/AC: băm xung xoay chiều.

• điều chỉnh điện áp DC/DC :băm xung một chiều.

Điện tử công suất làngành kỹ thuật phốihợp đa diện:

C¸c nh¸nh kü thuËt hç trî §iÖn tö c«ng suÊt

Yêu cầu cơ bản của thiết bị ĐTCS1. Thiết bị phải có hiệu suất cao.2. KÝch thước nhỏ, gän, giá rẻ và có tuổi thọ cao.

Vấn đề 1

Vấn đề 2.

CÊu tróc tæng qu¸t cñathiÕt bÞ ®iÖn tö c«ng suÊt.

Van bán dẫn là phần tử hoạt động chủ yếu ở hai trạng thái.• Van dẫn dòng.• Van khoá (không dẫn dòng).

Đặc điểm của van bán dẫn lý tưởng

Trạng thái dẫn:• Chịu được dòng Ion = ∞;• Sụt áp trên van Uon= 0;

• Điện trở khi dẫn Ron= 0;

Trạng thái khóa• Chịu điện áp cả hai dấu lớn: Uoff= ∞;• Dòng rò nhỏ Ioff= 0;

• Tổn thất khóa Poff= 0;

Đặc tính nhiệt: có điện trở nhiệt giữatinh thể bán dẫn và môi trường nhỏRJA= 0 để thoát nhiệt tốt.

Khả năng I2t lớn để chịu được cácdòng sự cố lâu dài không hỏng.

Quá trình đóng/ngắt:

• Về điều khiển: có thể mở van vàkhóa van bằng cực điều khiển;

• Về đặc tính động:

+ thời gian mở nhỏ tON=0;

+ thời gian trễ khóa nhỏ tOFF=0;

• Điện áp điều khiển nhỏ UG=0

• Dòng điện điều khiển nhỏ IG=0

• Công suất điều khiển nhỏ PG=0

Chịu được tốc độ biến thiên điện áplớn du/dt = ∞;

Chịu được tốc độ biến thiên dòngđiện qua van lớn di/dt = ∞;

Các van bán dẫn công suất hiện nay

1. Van không điềukhiển

Điôt (1955)

2. Nhóm Transistor• BT hoặc BJT

(1975)• MOSFET

(1978)

• IGBT (1985)

• SIT (1986)

3. Nhóm Thyristor

• Thyristor thường(1958)

• GTO (1980)

• MCT (1988)

• LTT (1988)

• TRIAC (1958)

• IGCT (1996)

Chia ba nhóm chính

2. C¸c van b¸n dÉn. 1. DIODE LùC (1955)

sDD

u

sDD

o

T

u

sD

IiueIiu

Cq

KJk

qkTeIi

T

D

T

D

00

10.6,1

;/10.38,1

;)1(

19

23

Đặc điểm

2. Bipolar Transistor ( BT ); BiJunction Transistor (BJT)

Bipolar Transistor Dalinhtơn BT

3. Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor(MOSFET -1978 )

4. Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT – 1985 )

5. THYRISTOR ( 1958 )

Tr¹ng th¸i van:

Các tham số

6. Gate Turn-Off Thyristor ( GTO 1980 )

Tr¹ng th¸i van GTO:

7. MOS-Controlled Thyristor ( MCT 1988)

8. Light -Triggered Thyristor (LTT)

9. TRIODE ALTERNATIVE CURRENT (TRIAC-1958)

10. Intergrated Gate-Commutated Thyristor ( IGCT -1996)

11. Emitter Turn-0ff Thyristor (ETO)

12. C¸c van c¶m øng tÜnh SI: STATIC INDUCTION

Vùng tham số ứng dụng củacác van bán công suất dẫn hiện đại

Phát nhiệtở phần tử bán dẫn

Thoát nhiệt làm mát van

Ch­¬ng 1. thiÕt bÞ ChØnh l­ubiÕn ®æi AC/DC

1. Giíi thiÖu chung

2. chØnh l­u kh«ng ®iÒu khiÓn.

3. chØnh l­u ®iÒu khiÓn víi c¸c d¹ng t¶I.

4. chØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn.

5. nghÞch l­u phô thuéc vµ chØnh l­u ®¶o chiÒu.

6. Mét sè vÊn ®Ò kh¸c.

7. §iÒu khiÓn chØnh l­u

Giíi thiÖu chung.

CÊu tróc chØnh l­u.

Định nghĩa: chỉnh lưu là thiết bị để biến đổi nănglượng dòng điện xoay chiều thành năng lượng dòngđiện một chiều.

Phân loại1. Chỉnh lưu không điều khiển2. Chỉnh lưu điều khiển3. Chỉnh lưu bán điều khiển4. Chỉnh lưu tích cực

1.1.3. C¸c tham sè chØnh l­u

1.Tham sè đánh giá tải.

• Ud -

• Id -

• Pd –

• Uhd -

• Ihd -

• Phd –

2.Tham số tính chọn van

• Itb -

• Ungmax -.

3. Tham số công suất biÕn ¸p

• Sba -

Các hệ số khác

4. Các hệ số đánh giá bộ lọc mộtchiều

k®m

ksb

5. Hiệu suất: η

6. Hệ số méo tổng dòng điện vàoTHD

7. Hệ số công suất đầu vào PF

1.1.4. C¸c s¬ ®å chØnh l­uI.ChØnh l­ukh«ng ®iÒu khiÓn.

Qui luËt chung : Udo = k s® U2

II. C¸c s¬ ®å chØnh l­u ®iÒu khiÓnvµ b¸n ®iÒu khiÓn.

Qui luËt chung:

Ud =Udo f(gãc®k)

1.1.5. C¸c d¹ng t¶i th«ng dông cña chØnh l­u

1. T¶i thuÇn trë Rd.

2. T¶i cã tÝnh c¶m kh¸ng (RdLd).

3. T¶i võa cã RL võa cã søc ®iÖn ®éng Ed ( gäi lµ t¶i RLE ).

Ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch m¹ch chØnh l­u

S¬ ®å ®Êu van thµnh m¹ch.

1. §Êu kiÓu katèt chung. 2. §Êu kiÓu an«t chung.

Mạch bảo vệ chỉnh lưu

1.2.ChØnh l­u ®i«t. I. ChØnh l­u mét pha mét nöa chu kú,t¶i thuÇn trë

II. ChØnh l­u h×nh tia hai pha, t¶i thuÇn trë

III. ChØnh l­u h×nh tia ba pha, t¶i thuÇn trë BiÕn ¸p ®Êu Y/Y

Nguyªn lý ho¹t ®éng :

.)120sin(;)120sin(.)120sin(;)120sin(

.sin;sin

21

21

21

mcmC

mbmB

mamA

UuUuUuUuUuUu

IV. ChØnh l­u h×nh tia 6 pha

V. ChØnh l­u cÇu mét pha, t¶i thuÇn trë

V. ChØnh l­u cÇu ba pha, t¶i thuÇn trë

V. ChØnh l­u cÇu ba pha, t¶i thuÇn trë (3)

1.3. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i R.1.3.1. Kh¸i niÖm vÒ gãc ®iÒu khiÓn.

Tia ba pha

Cầu ba pha

1.3.2. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i thuÇn trë

I. ChØnh l­u h×nh tia mét pha.

1.3.2. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i thuÇn trë

II. ChØnh l­u h×nh tia hai pha. III. ChØnh l­u cÇu mét pha.

1.3.2. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i thuÇn trë

IV. ChØnh l­u h×nh tia ba pha.

IV. ChØnh l­u h×nh tia ba pha, c¸c chÕ ®é dßng ®iÖn.

điều khiển chỉnh lưucầu ba pha bằng xung kép

Các dạng xung điều khiểnmạch chỉnh lưu

1.3.3. chØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i RL

Tải có thêm điện cảm

Tải thuần trở

II. chØnh l­u ®iÒu khiÓn h×nh tia hai pha t¶i RL

II. chØnh l­u ®iÒu khiÓn h×nh tia hai pha t¶i RL

chÕ ®é dßng ®iÖn liªn tôc.

ChØnh l­u tia ba pha :• §å thÞ ë chÕ ®é dßng liªn tôc

ChØnh l­u cÇu ba pha :• §å thÞ ë chÕ ®é dßng liªn tôc

1.3.4. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i RLE

1.3.4. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i RLEChinh l­u h×nh tia hai pha

1.3.4. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i RLE

S¬ ®å h×nh tia ba pha.

1.3.4. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i RLES¬ ®å cÇu ba pha.

1.3.5. Qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch m¹ch van.I. ChuyÓn m¹ch van khi nguån lý t­ëng

Sơ đồ thay thế

Sơ đồ thay thế nguồn thực

II. Qui luËt chuyÓn m¹ch van trïng dÉn

Chuyển mạch ở chỉnh lưu tia hai pha Chuyển mạch ở cầu một pha

Chuyển mạch ở tia ba pha Chuyển mạch ở cầu ba pha

1.4. ChØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn

Ph©n lo¹i

1.4. ChØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn1.4.1. ChØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn mét pha, thyristor m¾c th¼ng hµng

1.4.2. s¬ ®å b¸n ®iÒu khiÓn, thyristor m¾c kat«t chung

1.4.3. ChØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn ba pha

1.4.4. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn cã ®i«t ®Öm Do

1.5. NghÞch l­u phô thuéc vµ chØnh l­u ®¶o chiÒu

Nguyªn lý nghÞch l­u

Kh¸i niÖm vÒ nghÞch l­u

1.5.2. NghÞch l­u phô thuéc

I. ChØnh l­u h×nh tia hai pha

II. Chỉnh lưu cầu một pha

1.5.2. NghÞch l­u phô thuécIII. Sơ đồ h×nh tia ba pha IV. Sơ đồ cầu ba pha

1.5.3.ChØnh l­u ®¶o chiÒuNguyªn lý chung.

1. Nguyên lý điều khiển riêng

1.5.3.ChØnh l­u ®¶o chiÒu

2. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn chung :

1.6.1.§Êu c¸c m¹ch chØnh l­u víi nhau

1. Đấu nối tiếp các van 2. Đấu nối tiếp mạch van

II. §Êu song song.1. Đấu song song cácvan 2. Đấu song song các mạch van

III. ChØnh l­u 6 pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng

Đặc điểm làm việc của Lcb

1.6.2. Läc san b»ng ( läc mét chiÒu )

1.6.3. §Æc tÝnh ngoµi cña chØnh l­u

§iÒu khiÓn chØnh l­u

Bé chØnh l­u cã chøc n¨ng :hÖ xung – pha. C¸c nhiÖm vô chÝnh lµ :

®iÒu khiÓn chØnh l­u

Phân loại hệ điều khiển

Phân loại theo nguyên lý

Chức năng hệ điều khiển

®iÒu khiÓn chØnh l­u®iÒu khiÓn theo nguyªn lý ngang

®iÒu khiÓn theo nguyªn lý däc

Thí dụ về mạch điều khiển của chỉnh lưu một pha

sử dụng phương pháp phát xung chùm