›
›

Bài giảng môn học Điện tử công suất

pdf 133 trang haiha333 07/01/2022 5150
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng môn học Điện tử công suất", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_mon_hoc_dien_tu_cong_suat.pdf

Nội dung text: Bài giảng môn học Điện tử công suất

  1. Nội dung chương trỡnh mụn học Điện tử cụng suất. 1.Lí THUYẾT . • Bài giảng ; • Sỏch “ Điện tử cụng suất”, TG : Vừ Minh Chớnh, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh. 2. BÀI TẬP. • Sỏch :“ Phõn tớch và giải mạch điện tử cụng suất” TG :Phạm Quốc Hải; Dương Văn Nghi. • Bài tập ụn tập thi. 3. THÍ NGHIỆM. Thực hiện tại phũng thớ nghiệm bộ mụn Tự động húa,nhà C9 tầng 2,phũng 203. 4. ĐỒ ÁN. • Thực hiện theo đề tài giao cho từng người. • Sỏch: “Hướng dẫn thiết kế Điện tử cụng suất” TG: PQH 5. THI.
  2. 1/. những vấn đề chung của kỹ thuật điên tử : Vị trí và mục đích Năng lượng : tín hiệu : 1. Hiệu suất. 1. Trung thực 2. Trung thực 2. Hiệu suất
  3. Điện tử cụng suất là kỹ thuật biến đổi và điều khiển năng lượng điện với hiệu quả cao nhất Cỏc 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 ỏp AC/AC: băm xung xoay chiều. • điều chỉnh điện ỏp DC/DC :băm xung một chiều. Điện tử cụng suất là ngành kỹ thuật phối hợp đa diện:
  4. Các nhánh kỹ thuật hỗ trợ Điện tử công suất Yờu cầu cơ bản của thiết bị ĐTCS 1. Thiết bị phải cú hiệu suất cao. 2. Kích thước nhỏ, gọn, giỏ rẻ và cú tuổi thọ cao.
  5. Vấn đề 1 Cấu trúc tổng quát của thiết bị điện tử công suất. Van bỏn dẫn là phần tử hoạt động chủ yếu ở hai trạng thỏi. • Van dẫn dũng. • Van khoỏ (khụng dẫn dũng). Vấn đề 2.
  6. Đặc điểm của van bỏn dẫn lý tưởng  Trạng thỏi dẫn:  Quỏ trỡnh đúng/ngắt: • Về điều khiển: cú thể mở van và • Chịu được dũng Ion = ∞; khúa van bằng cực điều khiển; • Sụt ỏp trờn van Uon= 0; • Về đặc tớnh động: • Điện trở khi dẫn Ron= 0; + thời gian mở nhỏ t =0;  Trạng thỏi khúa ON + thời gian trễ khúa nhỏ tOFF=0; • Chịu điện ỏp cả hai dấu lớn: Uoff= ∞; • Điện ỏp điều khiển nhỏ UG=0 • Dũng rũ nhỏ Ioff= 0; • Dũng điện điều khiển nhỏ IG=0 • Tổn thất khúa Poff= 0; • Cụng suất điều khiển nhỏ P =0  Đặc tớnh nhiệt: cú điện trở nhiệt giữa G tinh thể bỏn dẫn và mụi trường nhỏ  Chịu được tốc độ biến thiờn điện ỏp lớn du/dt = ∞; RJA= 0 để thoỏt nhiệt tốt.  Khả năng I2t lớn để chịu được cỏc  Chịu được tốc độ biến thiờn dũng dũng sự cố lõu dài khụng hỏng. điện qua van lớn di/dt = ∞;
  7. Cỏc van bỏn dẫn cụng suất hiện nay Chia ba nhúm chớnh 1. Van khụng điều khiển 3. Nhúm Thyristor Điụt (1955) • Thyristor thường (1958) 2. Nhúm Transistor • GTO (1980) • BT hoặc BJT (1975) • MCT (1988) • MOSFET (1978) • LTT (1988) • IGBT (1985) • (1958) • SIT (1986) TRIAC • IGCT (1996)
  8. 2. Các van bán dẫn. 1. DIODE LựC (1955) Đặc điểm uD kT i I (e T 1) ; D s T q k 1,38.10 23 J /oK; q 1,6.10 19 C uD T uD 0 iD  Ise uD 0 iD  Is
  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 ) Trạng thái van: Cỏc tham số
  14. 6. Gate Turn-Off Thyristor ( GTO 1980 )
  15. Trạng thái 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. Các van cảm ứng tĩnh SI: STATIC INDUCTION
  19. Vựng tham số ứng dụng của Phỏt nhiệt cỏc van bỏn cụng suất dẫn hiện đại ở phần tử bỏn dẫn Thoỏt nhiệt làm mỏt van
  20. Chương 1. thiết bị Chỉnh lưu biến đổi AC/DC 1. Giới thiệu chung 2. chỉnh lưu không điều khiển. 3. chỉnh lưu điều khiển với các dạng tảI. 4. chỉnh lưu bán điều khiển. 5. nghịch lưu phụ thuộc và chỉnh lưu đảo chiều. 6. Một số vấn đề khác. 7. Điều khiển chỉnh lưu
  21. Giới thiệu chung. Định nghĩa: chỉnh lưu là thiết bị để biến đổi năng lượng dũng điện xoay chiều thành năng lượng dũng điện một chiều. Cấu trúc chỉnh lưu. Phõn loại 1. Chỉnh lưu khụng điều khiển 2. Chỉnh lưu điều khiển 3. Chỉnh lưu bỏn điều khiển 4. Chỉnh lưu tớch cực
  22. 1.1.3. Các tham số chỉnh lưu Cỏc hệ số khỏc 1.Tham số đỏnh giỏ tải. 4. Cỏc hệ số đỏnh giỏ bộ lọc một • U - d chiều • Id - kđm • Pd – ksb • Uhd - 5. Hiệu suất: η • Ihd - • Phd – 6. Hệ số mộo tổng dũng điện vàoTHD 2.Tham số tớnh chọn van • Itb - • Ungmax -. 7. Hệ số cụng suất đầu vào PF 3. Tham số cụng suất biến áp • Sba -
  23. 1.1.4. Các sơ đồ chỉnh lưu I.Chỉnh lưukhông điều khiển. Qui luật chung : Udo = k sđ U2
  24. II. Các sơ đồ chỉnh lưu điều khiển và bán điều khiển. Qui luật chung: Ud =Udo f(gócđk)
  25. 1.1.5. Các dạng tải thông dụng của chỉnh lưu 1. Tải thuần trở Rd. 2. Tải có tính cảm kháng (RdLd). 3. Tải vừa có RL vừa có sức điện động Ed ( gọi là tải RLE ).
  26. Phương pháp phân tích mạch chỉnh lưu Sơ đồ đấu van thành mạch. 1. Đấu kiểu katốt chung. 2. Đấu kiểu anôt chung. Mạch bảo vệ chỉnh lưu
  27. 1.2.Chỉnh lưu điôt. I. Chỉnh lưu một pha một nửa chu kỳ, tải thuần trở
  28. II. Chỉnh lưu hình tia hai pha, tải thuần trở
  29. III. Chỉnh lưu hình tia ba pha, tải thuần trở Biến áp đấu Y/Y u A U 1msin ; ua U 2m sin . uB U 1msin( 120) ; ub U 2m sin( 120) . uC U 1msin( 120) ; uc U 2m sin( 120). Nguyên lý hoạt động :
  30. IV. Chỉnh lưu hình tia 6 pha
  31. V. Chỉnh lưu cầu một pha, tải thuần trở
  32. V. Chỉnh lưu cầu ba pha, tải thuần trở
  33. V. Chỉnh lưu cầu ba pha, tải thuần trở (3)
  34. 1.3. Chỉnh lưu điều khiển tải R. 1.3.1. Khái niệm về góc điều khiển.
  35. Tia ba pha Cầu ba pha
  36. 1.3.2. Chỉnh lưu điều khiển tải thuần trở I. Chỉnh lưu hình tia một pha.
  37. 1.3.2. Chỉnh lưu điều khiển tải thuần trở II. Chỉnh lưu hình tia hai pha. III. Chỉnh lưu cầu một pha.
  38. 1.3.2. Chỉnh lưu điều khiển tải thuần trở IV. Chỉnh lưu hình tia ba pha.
  39. IV. Chỉnh lưu hình tia ba pha, các chế độ dòng điện.
  40. điều khiển chỉnh lưu Cỏc dạng xung điều khiển cầu ba pha bằng xung kộp mạch chỉnh lưu
  41. 1.3.3. chỉnh lưu điều khiển tải RL Tải thuần trở Tải cú thờm điện cảm
  42. II. chỉnh lưu điều khiển hình tia hai pha tải RL
  43. II. chỉnh lưu điều khiển hình tia hai pha tải RL chế độ dòng điện liên tục.
  44. Chỉnh lưu tia ba pha : Chỉnh lưu cầu ba pha : • Đồ thị ở chế độ dòng liên tục • Đồ thị ở chế độ dòng liên tục
  45. 1.3.4. Chỉnh lưu điều khiển tải RLE
  46. 1.3.4. Chỉnh lưu điều khiển tải RLE Chinh lưu hình tia hai pha
  47. 1.3.4. Chỉnh lưu điều khiển tải RLE Sơ đồ hình tia ba pha.
  48. 1.3.4. Chỉnh lưu điều khiển tải RLE Sơ đồ cầu ba pha.
  49. 1.3.5. Quá trình chuyển mạch mạch van. I. Chuyển mạch van khi nguồn lý tưởng Sơ đồ thay thế Sơ đồ thay thế nguồn thực
  50. II. Qui luật chuyển mạch van trùng dẫn
  51. Chuyển mạch ở chỉnh lưu tia hai pha Chuyển mạch ở cầu một pha
  52. Chuyển mạch ở tia ba pha Chuyển mạch ở cầu ba pha
  53. 1.4. Chỉnh lưu bán điều khiển Phân loại
  54. 1.4. Chỉnh lưu bán điều khiển 1.4.1. Chỉnh lưu bán điều khiển một pha, thyristor mắc thẳng hàng
  55. 1.4.2. sơ đồ bán điều khiển, thyristor mắc katôt chung
  56. 1.4.3. Chỉnh lưu bán điều khiển ba pha
  57. 1.4.4. Chỉnh lưu điều khiển có điôt đệm Do
  58. 1.5. Nghịch lưu phụ thuộc và chỉnh lưu đảo chiều Khái niệm về nghịch lưu Nguyên lý nghịch lưu
  59. 1.5.2. Nghịch lưu phụ thuộc I. Chỉnh lưu hình tia hai pha II. Chỉnh lưu cầu một pha
  60. 1.5.2. Nghịch lưu phụ thuộc III. Sơ đồ hình tia ba pha IV. Sơ đồ cầu ba pha
  61. 1.5.3.Chỉnh lưu đảo chiều Nguyên lý chung. 1. Nguyờn lý điều khiển riờng
  62. 1.5.3.Chỉnh lưu đảo chiều 2. Nguyên tắc điều khiển chung :
  63. 1.6.1.Đấu các mạch chỉnh lưu với nhau 1. Đấu nối tiếp cỏc van 2. Đấu nối tiếp mạch van
  64. II. Đấu song song. 1. Đấu song song cỏcvan 2. Đấu song song cỏc mạch van
  65. III. Chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng Đặc điểm làm việc của Lcb
  66. 1.6.2. Lọc san bằng ( lọc một chiều )
  67. 1.6.3. Đặc tính ngoài của chỉnh lưu
  68. Điều khiển chỉnh lưu Bộ chỉnh lưu có chức năng : hệ xung – pha. Các nhiệm vụ chính là :
  69. điều khiển chỉnh lưu Chức năng hệ điều khiển Phõn loại hệ điều khiển Phõn loại theo nguyờn lý
  70. điều khiển chỉnh lưu điều khiển theo nguyên lý ngang điều khiển theo nguyên lý dọc
  71. Thớ dụ về mạch điều khiển của chỉnh lưu một pha sử dụng phương phỏp phỏt xung chựm
  72. Chương II. Điều chỉnh điện áp xoay chiều 1. Các vấn đề chung. 2. Điều áp xoay chiều một pha. 3. Điều áp xoay chiều 3 pha. 4. ứng dụng
  73. 2.1. Các vấn đề chung. 2.2. ĐAXC một pha 2.2.1. Các sơ đồ cơ bản.
  74. 2.2.2. ĐAXC một pha, sơ đồ 2 Thyristor đấu song song ngược I. Tải thuần trở. điện áp nguồn xoay chiều hình sin : uv Um sin 2U sin
  75. II. Tải RL.
  76. 2.3 Điều áp xoay chiều ba pha 2.3.1. Các sơ đồ cơ bản
  77. 2.3.2. ĐAXC, sơ đồ 6 Thyristor đấu song song ngược Xét tải thuần trở, đấu sao
  78. Các trường hợp dẫn của van phụ thuộc vào góc điều khiển. Có 3 vùng điều khiển : 1/. 0o < α < 60o .
  79. 2/. 60o < α < 90o .
  80. 3/. 90o < α < 150o .
  81. 2.4. ứng dụng ĐAXC
  82. Chương III. Điều chỉnh điện áp một chiều ( băm xung một chiều ) 1. Giới thiệu chung. 2. BXMC có van mắc nối tiếp tải. 3. Các bộ BXMC khác . 4. BXMC đảo chiều. 5. Điều khiển BXMC.
  83. 3.1. Giới thiệu chung.
  84. 3.2. BXMC có van mắc nối tiếp tải. 3.2.1. Tải RL. a/. Chế độ dòng điện gián đoạn.
  85. 3.2.1. Tải RL (5) . b/. Chế độ dòng điện liên tục.
  86. 3.2.2. Tải RLE 1. Chế độ dũng liờn tục
  87. 3.2.2. Tải RLE, 2. chế độ dòng gián đoạn 3. Xỏc định chế độ dũng điện
  88. 3.2.3. Mạch khoá cưỡng bức cho Thyristor
  89. 3.2.3. Mạch khoá Thyristor (2) .
  90. 3.3. Các bộ BXMC khác 1. BXMC có van mắc song song tải.
  91. 3.3. Các bộ BXMC khác 2. BXMC có điện cảm mắc song song tải
  92. 3.4.Băm xung một chiều có đảo chiều. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động : Có một số phương pháp điều khiển khác nhau. I. Điều khiển đối xứng.
  93. 3.4. BXMC đảo chiều. Điều khiển đối xứng.
  94. 3.4. BXMC đảo chiều. Điều khiển đối xứng.
  95. 2. Điều khiển không đối xứng • Qui luật điều khiển. Cỏc van được điều khiển khỏc nhau. 3. Điều khiển riờng
  96. 3.5. Điều khiển Băm xung một chiều 3.5.1.Điều khiển BXMC không đảo chiều. 1. Phương pháp PWM. T=const; to=var 2. Phương phỏp xung – tần
  97. 3.5.2. Điều khiển BXMC đảo chiều. Điều khiển đối xứng
  98. 3.5.2. Điều khiển BXMC đảo chiều. II. Điều khiển không đối xứng.
  99. Chương IV. Nghịch lưu độc lập và biến tần 1. Giới thiệu. 2. Nghịch lưu độc lập điện áp. 3. Biến tần. 4. Điều khiển nghịch lưu
  100. 4.1. Giới thiệu chung • Định nghĩa. • Phõn loại • 1/. NLĐL điện ỏp. • 2/. NLĐL dũng điện. • 3/. NLĐL cộng hưởng. • Van sử dụng : • Ứng dụng :
  101. 4.2. Nghịch lưu độc lập điện áp T 1 T U u dt 0 u(t) u(t T ) u(t) u(t ) ra T t 0 2
  102. 4.2.1.NLĐL điện áp (3). Phương pháp sóng hài cơ bản 4E Sin(2k 1)t u(t)  k 1 2k 1
  103. 4.2.1.NLĐL điện áp. Phương pháp sóng hài cơ bản đồ thị làm việc thực đồ thị làm việc theo theo thời gian phương pháp sóng hài cơ bản
  104. 4.2.1.NLĐL điện áp một pha. Sơ đồ bán cầu
  105. 4.2.1.NLĐL điện áp. Cải thiện điện áp ra
  106. 4.3.1 NLĐL điện áp ba pha. Tải đấu sao
  107. 4.3.1 NLĐL điện áp ba pha. Tải đấu sao; λ = 180o
  108. 4.3.2 NLĐL điện áp ba pha. Tải tam giác ; λ = 180o
  109. 4.3.2 NLĐL điện áp ba pha. Tải tam giác ; λ = 180o Nguyờn lý hoạt động 0ữ60o. 2 3 U E  1,1E 1m 2 U E t 3
  110. 4.3.3 NLĐL điện áp ba pha. Tải đấu tam giác; λ = 120o
  111. 4.3.1. NLĐL dòng điện một pha
  112. 4.3.1. NLĐL dòng điện một pha
  113. 4.3.1. NLĐL dòng điện ba pha (6).
  114. 4.4.1. Nghịch lưu cộng hưởng song song.
  115. 4.4.2. Nghịch lưu cộng hưởng nối tiếp.
  116. 4.4.3. Nghịch lưu cộng hưởng nối tiếp – song song.
  117. 4.5.Biến tần.
  118. Biến tần trực tiếp. Nguyên lý chung.
  119. Biến tần trực tiếp. Điều khiển cú điều chế Biến tần trực tiếp. Chuyển mạch cưỡng bức.
  120. I. Mạch điều khiển NLĐL 1. Loại một pha 2. Loại ba pha
  121. ứng dụng Điện tử công suất 1. Truyền tải điện năng. 2. Kích từ máy phát điện. 3. Công nghệ điện hoá. 4. Công nghệ hàn. 5. Đảm bảo chất lượng điện năng. 6. Kỹ thuật chiếu sáng. 7. Nguồn UPS. 8. Điều khiển động cơ điện. 9. Các bộ biến đổi năng lượng mới.
  122. 1. Truyền tải điện năng một chiều HVDC
  123. 2. Điều chỉnh kích từ máy phát điện.
  124. 3. Công nghệ điện hoá.
  125. Lọc bụi tĩnh điện ( ElectroStatic Precipitator – ESP)
  126. 4. Công nghệ hàn. Hàn TIG, MIG hàn hồ quang Hàn tiếp xúc
  127. 5. Đảm bảo chất lượng điện năng lưới điện.
  128. 6. Kỹ thuật chiếu sáng. 7. Nguồn lưu điện UPS.
  129. 8. Điều khiển động cơ điện.
  130. Khởi động mềm động cơ không đồng bộ. Điều chỉnh tốc độ đầu kéo của tàu điện cao tốc
  131. 9. Bộ biến đổi cho các nguồn năng lượng mới.