Tài liệu điện tử công suất

1. Nội dung chương trình môn học
Điện 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: PQH
5. THI.

2. 1/. nh÷ng vÊn ®Ò chung cña kü thuËt ®iªn tö :
VÞ trÝ vµ
môc ®Ých
tÝn hiÖu :
1. Trung thùc
2. HiÖu suÊt
N¨ng l­îng :
1. HiÖu suÊt.
2. Trung thùc

3. Điện tử công suất là kỹ thuật biến đổi và điều khiển năng
lượng 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 là
ngành kỹ thuật phối
hợp đa diện:

4. C¸c nh¸nh kü thuËt hç trî §iÖn tö c«ng suÊt
Yêu cầu cơ bản của thiết bị ĐTCS
1. Thiết bị phải có hiệu suất cao.
2. KÝch thước nhỏ, gän, giá rẻ và có tuổi thọ cao.

5. Vấn đề 1
Vấn đề 2.
CÊu tróc tæng qu¸t cña
thiÕt 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).

6. 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 giữa
tinh thể bán dẫn và môi trường nhỏ
RJA= 0 để thoát nhiệt tốt.
 Khả năng I2t lớn để chịu được các
dòng sự cố lâu dài không hỏng.
 Quá trình đóng/ngắt:
• Về điều khiển: có thể mở van và
khóa 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 áp
lớn du/dt = ∞;
 Chịu được tốc độ biến thiên dòng
điện qua van lớn di/dt = ∞;

7. Các van bán dẫn công suất hiện nay
1. Van không điều
khiển
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

8. 2. C¸c van b¸n dÉn. 1. DIODE LùC (1955)
s
D
D
u
s
D
D
o
T
u
s
D
I
i
u
e
I
i
u
C
q
K
J
k
q
kT
e
I
i
T
D
T
D














0
0
10
.
6
,
1
;
/
10
.
38
,
1
;
)
1
(
19
23



Đặc điểm

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

10. Bipolar Transistor
Dalinhtơn BT

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

12. 4. Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT – 1985 )

13. 5. THYRISTOR ( 1958 )
Tr¹ng th¸i van:
Các tham số

14. 6. Gate Turn-Off Thyristor ( GTO 1980 )

15. Tr¹ng th¸i van GTO:
7. MOS-Controlled Thyristor ( MCT 1988)
8. Light -Triggered Thyristor (LTT)

16. 9. TRIODE ALTERNATIVE CURRENT (TRIAC-1958)

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

18. 11. Emitter Turn-0ff Thyristor (ETO)
12. C¸c van c¶m øng tÜnh SI: STATIC INDUCTION

19. Vùng tham số ứng dụng của
các van bán công suất dẫn hiện đại
Phát nhiệt
ở phần tử bán dẫn
Thoát nhiệt làm mát van

20. Ch­¬ng 1. thiÕt bÞ ChØnh l­u
biÕn ®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

21. Giíi thiÖu chung.
CÊu tróc chØnh l­u.
Định nghĩa: chỉnh lưu là thiết bị để biến đổi năng
lượng dòng điện xoay chiều thành năng lượng dòng
điện một chiều.
Phân loại
1. Chỉnh lưu không điều khiển
2. Chỉnh lưu điều khiển
3. Chỉnh lưu bán điều khiển
4. Chỉnh lưu tích cực

22. 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 một
chiều
k®m
ksb
5. Hiệu suất: η
6. Hệ số méo tổng dòng điện vàoTHD
7. Hệ số công suất đầu vào PF

23. 1.1.4. C¸c s¬ ®å chØnh l­u
I.ChØnh l­ukh«ng ®iÒu khiÓn.
Qui luËt chung : Udo = k s® U2

24. II. C¸c s¬ ®å chØnh l­u ®iÒu khiÓn
vµ b¸n ®iÒu khiÓn.
Qui luËt chung:
Ud =Udo f(gãc®k)

26. 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 ).

27. 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

28. 1.2.ChØnh l­u ®i«t. I. ChØnh l­u mét pha mét nöa chu kú,
t¶i thuÇn trë

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

30. III. ChØnh l­u h×nh tia ba pha, t¶i thuÇn trë BiÕn ¸p ®Êu Y/Y
Nguyªn lý ho¹t ®éng :
.
)
120
sin(
;
)
120
sin(
.
)
120
sin(
;
)
120
sin(
.
sin
;
sin
2
1
2
1
2
1




















m
c
m
C
m
b
m
B
m
a
m
A
U
u
U
u
U
u
U
u
U
u
U
u

31. IV. ChØnh l­u h×nh tia 6 pha

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

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

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

35. 1.3. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i R.
1.3.1. Kh¸i niÖm vÒ gãc ®iÒu khiÓn.

36. Tia ba pha
Cầu ba pha

37. 1.3.2. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i thuÇn trë
I. ChØnh l­u h×nh tia mét pha.

38. 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.

39. 1.3.2. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i thuÇn trë
IV. ChØnh l­u h×nh tia ba pha.

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

41. điều khiển chỉnh lưu
cầu ba pha bằng xung kép
Các dạng xung điều khiển
mạch chỉnh lưu

42. 1.3.3. chØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i RL
Tải có thêm điện cảm
Tải thuần trở

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

44. II. chØnh l­u ®iÒu khiÓn h×nh tia hai pha t¶i RL
chÕ ®é dßng ®iÖn liªn tôc.

45. 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

46. 1.3.4. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i RLE

47. 1.3.4. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i RLE
Chinh l­u h×nh tia hai pha

48. 1.3.4. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i RLE
S¬ ®å h×nh tia ba pha.

49. 1.3.4. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn t¶i RLE
S¬ ®å cÇu ba pha.

50. 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

51. II. Qui luËt chuyÓn m¹ch van trïng dÉn

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

53. Chuyển mạch ở tia ba pha Chuyển mạch ở cầu ba pha

54. 1.4. ChØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn
Ph©n lo¹i

55. 1.4. ChØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn
1.4.1. ChØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn mét pha, thyristor m¾c th¼ng hµng

56. 1.4.2. s¬ ®å b¸n ®iÒu khiÓn, thyristor m¾c kat«t chung

57. 1.4.3. ChØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn ba pha

58. 1.4.4. ChØnh l­u ®iÒu khiÓn cã ®i«t ®Öm Do

59. 1.5. NghÞch l­u phô thuéc vµ chØnh l­u ®¶o chiÒu
Nguyªn lý nghÞch l­u
Kh¸i niÖm vÒ nghÞch l­u

60. 1.5.2. NghÞch l­u phô thuéc
I. ChØnh l­u h×nh tia hai pha
II. Chỉnh lưu cầu một pha

61. 1.5.2. NghÞch l­u phô thuéc
III. Sơ đồ h×nh tia ba pha IV. Sơ đồ cầu ba pha

62. 1.5.3.ChØnh l­u ®¶o chiÒu
Nguyªn lý chung.
1. Nguyên lý điều khiển riêng

63. 1.5.3.ChØnh l­u ®¶o chiÒu
2. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn chung :

64. 1.6.1.§Êu c¸c m¹ch chØnh l­u víi nhau
1. Đấu nối tiếp các van 2. Đấu nối tiếp mạch van

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

66. III. ChØnh l­u 6 pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng
Đặc điểm làm việc của Lcb

67. 1.6.2. Läc san b»ng ( läc mét chiÒu )

68. 1.6.3. §Æc tÝnh ngoµi cña chØnh l­u

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

70. ®iÒu khiÓn chØnh l­u
Phân loại hệ điều khiển
Phân loại theo nguyên lý
Chức năng hệ điều khiển

71. ®iÒu khiÓn chØnh l­u
®iÒu khiÓn theo nguyªn lý ngang
®iÒu khiÓn theo nguyªn lý däc

72. Thí dụ về mạch điều khiển của chỉnh lưu một pha
sử dụng phương pháp phát xung chùm