Giáo trình Điện tử công suất (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng

Chia sẻ: Lạc Vũ Chi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:64

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Điện tử công suất (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) được kết cấu gồm 4 bài, cung cấp cho học viên những kiến thức về: linh kiện điện tử công suất; bộ chỉnh lưu; bộ nghịch lưu; bộ biến tần;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Điện tử công suất (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Quảng Ninh, năm 2021 1
2
BÀI 1: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 2.1. Diode 2.1.1. Cấu trúc và kí hiệu Điốt gồm 2 điện cực, điện cực được nối với bán dẫn loại P được gọi là anốt (A), điện cực được nối với miền N được gọi là katốt (K). Hình 1.1: Cấu trúc và ký hiệu của điốt công suất Dòng điện chảy qua điốt làm điốt nóng lên, chủ yếu tại vùng chuyển tiếp, Đối với điốt loại Si, nhiệt độ mặt ghép Tj cho phép là 200°C.Vượt quá nhiệt độ này điốt có thể bị phá hỏng. Để làm mát điốt, người ta thường dùng cánh tản nhiệt được quạt mát với tốc độ gió 10m/s, hoặc cho nước hay dầu biến thế chảy qua cánh tản nhiệt với tốc độ lớn hay nhỏ tùy theo dòng điện. 2.1.2. Đặc tính Vôn-Ampe của điốt Gồm 2 nhánh: nhánh thuận (1) và nhánh ngược (2). Dưới điện áp U>0, điốt phân cực thuận, điện thế giảm xuống gần bằng 0. Khi tăng U, lúc đầu dòng tăng từ từ, sau khi U lớn hơn 0, đến khi điện áp thuận có giá trị cỡ khoảng 0.7V đối với Si và khoảng 0.3V với Ge. Khi điện áp thuận vượt quá giá trị này thì dòng thuận tăng một cách đáng kể,đường đặc tính có dạng hàm mũ. Khi điện áp U0.1V, dòng điện ngược dừng lại ở giá trị vài chục mA. Dòng điện này sẽ phá hỏng điốt, vì vậy để bảo vệ điốt người ta chỉ cho chúng làm việc dưới điện áp U = (0.7÷0.8V)Uz. 3
2.1.3.Thông số cơ bản của điốt - Iđm - dòng điện định mức, giá trị trung bình của dòng điện cho phép chạy qua điốt, hiện nay dòng điện lớn nhất của một diod công suất tới 7000A - AU - sụt áp thuận; Sụt áp của diod trong khoảng (0,7 - 2)V - Tcp- nhiệt độ làm việc cho phép; Tại lớp tiếp giáp khoảng 200 0C - UNgmax - điện áp ngược lớn nhất mà điốt có thể chịu đựng được, trong khoảng (50-4000)V - Irmax - dòng điện nghịch tối đa tần số đóng cắt của điôt tr - thời gian phục hồi của điôt 2.1.4. Các điốt đặc biệt - Schottky điốt: độ sụt áp theo chiều thuận thấp (khoảng 0,3V). Do đó, nó được sử dụng cho các mạch điện áp thấp. Điện áp ngược chịu được khoảng 50 - 100V - Điốt phục hồi nhanh: được áp dụng trong các mạch hoạt động tần số cao. Khả năng chịu áp đến vài ngàn volt và dòng vài trăm Amper, thời gian phục hồi t khoảng vài μs. - Điốt tần số công nghiệp: các điốt tần số công nghiệp được chế tạo để đạt độ sụt áp thấp khi dẫn điện. Hệ quả, thời gian t tăng lên. Khả năng chịu áp của chúng khoảng vài kilovolt và dòng điện vài kiloampe. 2.2. Transistor BJT 2.2.1. Cấu tạo, ký hiệu:: Transistor là linh kiện bán dẫn gồm 3 lóp: PNP hay NPN. 4
Cấu tạo của transistor NPN Cấu tạo của transistor PNP Ký hiệu của transistor NPN Ký hiệu của transistor NPN Về mặt vật lý, transistor gồm 3 phần: phần phát, phần nền và phần thu. Vùng nền (B) rất mỏng. 2.2.2. Nguyên lý hoạt động: Điện thế UEE phân cực thuận mối nối B-E (PN) là nguyên nhân làm cho vùng phát (E) phóng điện tử vào vùng P (cực B). Hầu hết các điện tử (electron) sau khi qua vùng B rồi qua tiếp mối nối thứ hai phía bên phải hướng tới vùng N (cực thu), khoảng 1% electron được giữ lại ở vùng B. Các lỗ trống vùng nền di chuyển vào vùng phát. Hình 1.2: Sơ đồ phân cực cho Transistor Mối nối B-E ở chế độ phân cực thuận như một diode, có điện kháng nhỏ và điện áp rơi trên nó nhỏ thì mối nối B-C được phân cực ngược bởi điện áp UCC. Bản chất mối nối B-C này giống như một diode phân cực ngược và điện kháng mối nối B-C rất lớn. Dòng điện đo được trong vùng phát gọi là dòng phát IE. Dòng điện đo được trong mạch cực C (số lượng điện tích qua đường biên CC trong một đơn vị thời gian là dòng cực thu IC). Dòng IC gồm hai thành phần: - Thành phần thứ nhất (thành phần chính) là tỉ lệ của hạt electron ở cực phát tới cực thu. Tỉ lệ này phụ thuộc duy nhất vào cấu trúc của transistor và là hằng số được tính trước đối với từng transistor riêng biệt. Hằng số đã được định nghĩa là a. Vậy thành phần chính của dòng IC là aIE. Thông thường a = 0,9 → 0,999. - Thành phần thứ hai là dòng qua mối nối B - C ở chế độ phân cực ngược 5
lại khi IE = 0. Dòng này gọi là dòng ICBO- nó rất nhỏ. - Vậy dòng qua cực thu: IC = aIE + ICBO. 2.2.3. Đặc tuyến V - A của transistor: Đặc truyến V - A của transistor mắc Emitter chung như hình sau. Đặc tuyến V-A của transistor được chia ra làm 3 vùng: Vùng cấm, vùng khuếch đại và vùng bão hoà. Hình 1.3: Đặc tuyến volampe của Transistor Trong các ứng dụng của điện tử công suất lớn, người ta chỉ phân cực cho transistor ở vùng bão hoà (IB lớn) và vùng cấm (IB = 0) mà không phân cực cho transistor ở vùng khuếch đại. Các thông số của transistor công suất: IC: Dòng colector mà transistor chịu được, UCEsat là điện áp UCE khi transistor dẫn bão hòa, UCEO: Điện áp UCE khi mạch bazơ để hở, IB = 0, UCEX là điện áp UCE khi bazơ bị khóa bởi điện áp âm, IB < 0, ton: Thời gian cần thiết để UCE từ giá trị điện áp nguồn U giảm xuống UCESat ~ 0, tf: Thời gian cần thiết để ic từ giá trị IC giảm xuống 0, ts: Thời gian cần thiết để UCE từ giá trị UcESat tăng đến giá trị điện áp nguồn U, P: Công suất tiêu tán bên trong transistor. Công suất tiêu tán bên trong transistor được tính theo công thức: P = U BE - I B + U CE .I C - Khi transistor ở trạng thái ngắt: IB = 0, Ic = 0 nến P = 0. - Khi transistor ở trạng thái dẫn: UCE = UCESat Các tổn hao chuyển mạch của transistor có thể lớn. Trong lúc chuyển mạch, điện áp trên các cực và dòng điện của transistor cũng lớn. Tích của dòng điện và điện áp cùng với thời gian chuyển mạch tạo nên tổn hao năng lượng 6
trong một lần chuyển mạch. Công suất tổn hao chính xác do chuyển mạch là hàm số của các thông số của mạch phụ tải và dạng biến thiên của dòng điện gốc. 2.4. Transistor MOSFET MOSFET là transistor có khả năng đóng ngắt nhanh và tổn hao do đóng ngắt thấp. MOSFET được sử dụng trong các ứng dụng công suất nhỏ (vài KW). MOSFET có thể có cấu trúc NPN hoặc PNP. Hình vẽ dưới đây mô tả cấu trúc MOSFET loại NPN và ký hiệu của nó. MOSFET được điều khiển đóng ngắt bằng xung điện áp đặt vào cực cổng (G). Khi điện áp dương đặt lên giữa hai cổng G và S thì dòng điện được dẫn từ cực D tới cực S. MOSFET có điện trở khi dẫn điện lớn nên công suất tổn hao khi dẫn điện lớn. Đặc tính V-A của MOSFET loại N như trên hình vẽ. Đặc tính có dạng giống như đặc tính V-A của BJT. MOSFET ở trạng thái ngắt điện khi điện áp cổng thấp hơn giá trị UGS. Điện áp kích cho MOSFET phải ở dạng liên tục. Giá trị điện áp kích tối đa là ±20V. Mạch kích MOSFET Sơ đồ mạch kích như trên hình đặc tính trên. Khi có điện áp UG, tụ điện C1 tích điện và dòng điện đi vào cực G: 7
Sau khi xác lập, điện áp trên cực cổng là: Sơ đồ mạch kích cho MOSFET Đối với sơ đồ đặc tính, khi điện áp kích U1 ở mức cao, Q1 dẫn và Q2 khóa làm cho MOSFET dẫn. Khi tín hiệu U1 ở mức thấp, Q1 ngắt, Q2 dẫn làm cho MOSFET ngắt điện. Mạch kích cho MOSFET có thể được cách ly với mạch tạo tín hiệu điều khiển thông qua biến áp xung hoặc optron Sơ đồ mạch kích cho MOSFET Mạch cách ly tín hiệu điều khiển với mạch kích 8
Hình dạng một số MOSFET 9
2.4. Transistor IGBT Nguyên lý cấu tạo, ký hiệu và mạch điện tương đương của IGBT như trên hình H1.23. Hình H1.23: Cấu tạo(a), ký hiệu(b) và mạch tương đương(c) của IGBT Hình H1.21: Mạch cách ly tín hiệu điều khiển với mạch kích IGBT là transistor công suất hiện đại, có kích thước gọn nhẹ, có khả năng chịu được điện áp và dòng điện lớn, có độ sụt áp khi dẫn điện vừa phải. Việc kích dẫn IGBT được thực hiện bằng xung điện áp đưa vào cổng G. Đặc tính V-A của IGBT có dạng tương tư như đặc tính V-A của MOSFET. IGBT có khả năng đóng ngắt nhanh nên được sử dụng trong các bộ biến đổi điều chế độ rông xung tần số cao. Phạm vi công suất của IGBT có thể đến 10MW IGBT có khả năng làm việc với dòng điện lớn và chịu được điện áp ngược cao. Thời gian đáp ứng đóng ngắt của IGBT rất nhanh (khoảng vài s). IGBT có khả năng hoạt động tốt không cần đến mạch bảo vệ. Trong trường hợp đặc biệt, có thể sử dụng mạch bảo vệ của MOSFET áp dụng cho IGBT. Module IGBT thông minh (Intelligent Power Module): được chế tạo bởi công nghệ tích hợp cao. Trên module chức phần tử IGBT, mạch kích lái, mạch bảo vệ, cảm biến dòng điện. Các module này đạt độ tin cậy rất cao. Mạch kích IGBT được thiết kế tương tự như mạch kích cho MOSFET. 10
Do giá thành IGBT cao, và đặc biệt cho công suất lớn, mạch kích lái IGBT được chế tạo dưới dạng IC công nghiệp. Các IC này có khả năng tự bảo vệ chống quá tải, nắn mạch, được chế tạo tích hợp dạng module riêng (1, 2, 4, 6 driver) hoặc tích hợp trên cả module bán dẫn (bao gồm mạch lái, IGBT và mạch bảo vệ). Hình dạng một số IGBT thực tế (hình H1.24a) và các board mạch điều khiển và bảo vệ IGBT (hình H1.24b). Hình H1.24a: Hình dạng một số IGBT thực tế. 2.5. Thyristor SCR 2.5.1. Cấu tạo Thyristor còn được gọi là SCR (Silicon Controlled Rectifier: diod chỉnh lưu được điều khiến bởi cực cổng silicium). SCR gồm 4 lớp bán dẫn P-N ghép nối tiếp nhau và được nối ra 3 chân . Chân cho dòng điện vào gọi là cực Anod viết tắt A ,chân cho dòng điện ra gọi là cực Catod viết tắt K ,chân điều khiến cho dòng điện đi từ A qua K gọi là cực Gate (cực cửa hay cực cổng ) viết tắt G 11
2.5.2. Nguyên lý họat động và đặc tính của SCR Để phân tích nguyên lý họat động của SCR, ta có the xem SCR giống như 2 transistor gồm 1 transistor lọai NPN và 1 transistor loại PNP ghép lại theo kieu cực C của NPN nối với cực B của PNP và ngược lại cực C của PNP nối với cực B của NPN. Xét mạch thực nghiệm sau: Hình 1.4: Minh họa hoạt động của SCR Mạch thực nghiệm SCR được vẽ theo kiếu cấu trúc của SCR gồm 2 transistor, transistor lọai NPN gọi là T1 và transistor lọai PNP gọi là T2. + Trường hợp khóa K để hở hay UG = 0V . Khi điện áp ở cực G bằng 0V tức T1 chưa có dòng phân cực IB1 nên T1 chưa dẫn => IB1 = 0, IC1 = 0, nên IB2 = 0 và T2 cũng ngưng dẫn. Như vậy trường hợp này SCR không dẫn điện được, dòng điện qua SCR là IA = 0 và UAK = Ucc Tuy nhiên khi tăng điện thế nguồn Ucc lên đến giá trị đủ lớn tức điện áp trên SCR cũng tăng theo và khi đạt đến giá trị điện áp ngập UBO (Breakover) thì điện áp UAK giảm xuống giống như diod và dòng điện IA tăng nhanh. Lúc này SCR chuyển sang trạng thái dẫn điện. Dòng điện ứng với lúc điện áp UAK giảm nhanh gọi là dòng điện duy trì IH (Holding). Sau đó, dặc tính của SCR giống như 1 diode nắn điện. + Trường hợp khóa K đóng hay UG > 0V . Khi đóng khóa K cấp nguồn UDC cho cực cổng SCR, điện trở RG dùng để giới hạn dòng kích cho cực G của SCR. Lúc này có dòng kích IG > 0 nên SCR dẫn tức transistor T1 được phân cực ở cực B, IB1 > 0 => có dòng IC1 > 0, dòng IC1 cũng chính là dòng IB2 nên lúc này T2 cũng dẫn điện và cho dòng IC2 ra, dòng này đi vào cực nền B1 và lại trở thành dòng IB1 .Do đó mà SCR sẽ tự duy trì trạng thái dẫn điện trong nguồn 1 chiều mà không cần có dòng kích IG liên 12
tục. Hiện tượng này sẽ lặp lại liên tục, dấn đến 2 transistor đạt đến trạng thái dẫn bảo hòa, khi đó điện áp UAK giảm rất nhỏ khỏang 0,7V ÷ 1,5V (tùy lọai). + Trường hợp phân cực ngược SCR. Phân cực ngược SCR là nối cực Anode vào nguồn âm và cực Catod vào nguồn dương của điện áp cung cấp UCC. Trường hợp này giống như Diode bị phân cực ngược, SCR sẽ không dẫn điện mà chỉ có dòng điện rỉ rất nhỏ đi qua và điện áp rơi trên SCR chính bằng điện áp nguồn (UAK = -UCC) . Khi tăng điện áp nguồn UCC lên đủ lớn thì SCR sẽ bị đánh thủng và dòng điện qua theo chiều từ Anod sang Catod (K→A) .Điện áp này gọi là điện áp ngược UN. Thông thường trị số UN và UBO bằng nhau và ngược dấu. - Đặc tuyến của SCR: Qua hình vẽ đặc tuyến Volt - Amprer của SCR ta thấy khi chưa có dòng kích IGO nếu điện áp đặc vào 2 đầu SCR đủ lớn (UBO) thì SCR sẽ tự dẫn . Khi điện áp UAK < UBO muốn SCR dẫn thì phải có dòng kích IG > 0. Khi U2< U1 < UBO muốn SCR dẫn thì phải có dòng IG2 > IG1 > 0. 2.6. Triac 2.6.1. Cấu tạo, ký hiệu Triac có cấu tạo gồm các lớp bán dẫn P - N ghép nối tiếp nhau và được nối ra 3 chân, hai chân có dòng điện lớn qua gọi là T1 và T2, chân điều khiển cho Triac dẫn gọi là cực cổng G. Triac có thể xem như 2 SCR ghép song song và ngược chiều nhau sao cho có chung cực cổng G. Triac là viết tắt của Triode Ac semiconductor switch (hay còn gọi là khóa 13
điện xoay chiều có 3 cực). 2.6.2. Nguyên lý họat động và đặc tính của Triac Hình 1.6: Minh họa hoạt động của Triac Cấu trúc của Triac được xem như 2 SCR ghép song song và ngược chiều nên khi khảo sát đặc tính của Triac người ta khảo sát như mạch thực nghiệm sau: Hình a khi cực T2 có điện áp dương và cực G được kích xung dương thì Triac sẽ dẫn điện theo chiều từ T2 sang T1. Hình b khi cực T2 có điện áp âm và cực G được kích xung âm thì Triac sẽ dẫn điện theo chiều từ T1 sang T2. Hình c khi Triac được dùng trong nguồn điện xoay chiều, ở bán kỳ dương cực G cần được kích xung dương ,còn ở bán kỳ âm cực G cần được kích xung âm. Triac cho dòng điện qua được cả 2 chiều và khi đã dẫn điện thì điện áp rơi trên 2 cực T1 - T2 rất nhỏ nên được coi như công tắc bán dẫn dùng trong nguồn điện xoay chiều . Đặc tính của Triac gồm 2 phần đối xứng nhau qua điểm 0, hai phần này giống như đặc tuyến của hai SCR mắc ngược chiều nhau. 2.6.3. Các cách kích mở triac Hình 1.7: Minh họa các cách kích mở của Triac Thật ra do sự tương tác giữa các vùng bán dẫn mà Triac được kích dẫn theo 4 cách khác nhau.Với hai cách kích đầu (a) và (b) gọi là kích thuận ta chỉ cần dòng kích nhỏ đủ để Triac dẫn, còn với hai cách kích sau (c) và (d) gọi là kích ngược vì ta phải cần dòng kích lớn mới đủ để làm Triac dẫn. 14
Khi triac đang dẫn, muốn khóa triac ta giảm dòng dẫn xuống dưới dòng duy trì. (dòng duy trì là dòng nhỏ nhất mà triac dẫn). 2.7. Gate Turn off Thyristor ( GTO ) 2.7.1. Cấu tạo Anốt p+n+ p+ n+ p+ n+ J3 J2 p- J1 n+ n+ n+ Cực điều khiển Catốt Sơ đồ nối, đặc điểm của Thiristor khóa được bằng cực điều khiển GTO. Một thiristor thông thường cực điều khiển chỉ được dùng để xác lập thời điểm mở cho dòng chảy qua và trạng thái mở được duy trì khi nào dòng điện qua nó còn lớn hơn hay bằng dòng duy trì IH. Hình 1.13 Đối với GTO việc kích mở và cắt dòng qua nó được thực hiện từ cực điều khiển Ưu điểm của GTO: - Cấu hình mạch công suất đơn giản hơn. - Thể tích và trọng lượng nhỏ hơn. - không gây ra nhiễu điện bà nhiễu âm. - Không có tổn thất chuyển mạch. - Hiệu suất cao Mở GTO: được thực hiện giống tiristor thông thường. Khóa GTO: để khóa GTO người ta đặt một điện áp âm ( so với ka tốt) vào cực điều khiển. 15
Mạch điện đơn giản điều khiển kích mở và khóa GTO được trình bày trên hình 1.14 Khi UC là một xung áp dương, tranzitor mở, dòng điện từ nguồn E chảy vào cực G từ E(+)  T1 R1 C1, GTO mở cho dòng chảy qua. Tụ điện C1 được nạp đến điện áp 12V - Khi UC là một xung âm, T1 khóa, T2 mở, tụ C đặt điện áp âm tên cực G của GTO làm nó bị khóa. Hình 1.14 2.7.2 Cấu trúc chung của sơ đồ chỉnh lưu a.Các khái niệm cơ bản * Chỉnh lưu là biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện 1 chiều, cung cấp cho nhiều loại phụ tải khác nhau. Một số phụ tải một chiều như sau: - Các động cơ một chiều. - Hệ thống cung cấp kích từ cho các máy phátđiện đồng bộ, máy phát hoặc động cơ. - Các quá trình công nghệ điện hóa yêu cầu nguồn điện một chiều dòng điện rất lớn như mạ, điện phân, xử lý hóa học bề mặt.... - Các hệ thống nạp điện cho ắc quy. - Các bộ nguồn một chiều cho các thiết bị điều khiển, viễn thông. - Trong các hệ thống truyền tải điện một chiều công suất lớn. * Các bộ chỉnh lưu thường dùng là các phần tử bán dẫn công suất (điôt, tranzitor, Thyristor...). Tùy theo thiết bị chỉnh lưu mà người ta phân thành: - Chỉnh lưu không điều khiển (dùng điôt) - Chỉnh lưu có điều khiển (dùng Thyristor) * Để chỉnh lưu tín hiệu công suất nhỏ thường dùng bộ chỉnh lưu 1 pha và chỉnh lưu tín hiệu công suất lớn thường dùng bộ chỉnh lưu 3 pha. Điện áp và dòng điện sau chỉnh lưu có chiều không thay đổi nhưng vẫn dao động về trị số, 16
để hạn chế dao động thường người ta cho qua bộ lọc. *Người ta có thể phân loại chỉnh lưu theo sơ đồ sau: Cấu trúc chung của một sơ đồ chỉnh lưu(Nếu là CL KĐK thì Khối 2 là các Van CL không có ĐK, khối 4, 5 không có..) - Khối 1: MBA dùng để phối hợp mức điện áp giữa điện áp lưới và điện áp đầu vào bộ chỉnh lưu. MBA là bộ phận bắt buộc đối với các sơ đồ hình tia nhưng không bắt buộc đối với sơ đồ hình cầu. - Khối 2: Sơ đồ van chỉnh lưu. Gồm các van bán dẫn được nối theo sơ đồ chỉnh lưu cụ thể, có chức năng biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều. - Khối 3: Khâu lọc gồm các phần tử phản kháng như tụ điện, cuộn cảm có chức năng san bằng điện áp chỉnh lưu, giảm thành phần đập mạch của điện áp ra một chiều đến mức độ cho phép. - Khối 4: Mạch đo lường gồm các khâu tạo tín hiệu về dòng điện, điện áp phục vụ cho các chức năng về điều chỉnh, các chức năng theo dõi, hiển thị và bảo vệ của cả hệ thống. - Khối 5: Mạch điều khiển là khâu quan trọng trong mạch chỉnh lưu có điều khiển. Có nhiệm vụ tạo ra các xung điều khiển với góc pha điều khiển điều chỉnh được, đồng pha với điện áp xoay chiều, đưa đến cực điều khiển của các 17
van bán dẫn có điều khiển (Thyristor). b. Các tham số cơ bản. Các tham số cơ bản dùng để đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản nhất của một mạch chỉnh lưu: Ud: giá trị điện áp trung bình nhận được sau mạch van chỉnh lưu. T 2 1 1 Ud  T0 u d (t )dt  2 u 0 d ( )d Id : Dòng điện trung bình nhận được sau mạch van chỉnh lưu 2 1 Id  2 i 0 d ( )d Pd= Ud. Id là công suất một chiều mà tải nhận được từ mạch chỉnh lưu. Ivtb: dòng trung bình qua van Ung max: điện áp ngược cực đại mà van phải chịu được khi làm việc 18
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP BÀI 1 Câu 1: Trình bày cấu tạo, ký hiệu, nguyên lý hoạt động của Diode công suất? Câu 2: Trình bày cấu tạo, ký hiệu, nguyên lý hoạt động của Thyristor? Câu 3: Trình bày cấu tạo, ký hiệu, nguyên lý hoạt động của Diac, Triac? Câu 4: Trình bày cấu tạo, ký hiệu, nguyên lý hoạt động của Transistor công suất? Câu 5: Nêu và phân tích cấu trúc chung của sơ đồ chỉnh lưu? Câu 6: Vẽ sơ đồ và phân tích nguyên lý làm việc của mạch chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ không có điều khiển? Câu 7: Vẽ sơ đồ và phân tích nguyên lý làm việc của mạch chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ có điều khiển? Câu 8: Vẽ sơ đồ và phân tích nguyên lý làm việc của mạch chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ không có điều khiển? Câu 9: Vẽ sơ đồ và phân tích nguyên lý làm việc của mạch chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ có điều khiển? Câu 10: Vẽ sơ đồ và phân tích nguyên lý làm việc của mạch chỉnh lưu cầu? Câu 11: Vẽ sơ đồ và phân tích nguyên lý làm việc của mạch chỉnh lưu cầu có điều khiển? Câu 12: Vẽ sơ đồ và phân tích nguyên lý làm việc của mạch chỉnh lưu bap ha hình tia không có điều khiển? Câu 13: Vẽ sơ đồ và phân tích nguyên lý làm việc của mạch chỉnh lưu ba pha hình tia có điều khiển? 19
BÀI 2: BỘ CHỈNH LƯU 2.1. Chỉnh lưu có điều khiển 2.1.1. Chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ Sơ đồ mạch: i2 ud T iT U id i1 t u1 u2 Rd  t1  Ud xung t Hình 1.8. Chỉnh lưu diode hình tia Hình 1.9. Đồ thị điện áp Nguyên lý làm việc: Trong sơ đồ này ở giai đoạn (0   ) mặc dù điện áp trên tiristo T đã dương, song phải đến thời điểm  thì tiristo mới nhận được tín hiệu điều khiển IG từ khâu phát xung (FX). Do đó: Trong giai đoạn (0   ) tiristo khoá: ud = 0. Trong giai đoạn (   ) tiristo dẫn: ud  u2 ( ) Trong giai đoạn (  2 ) tiristo khoá: ud  0 Điện áp ud chỉ là một phần của u2 với độ lớn tuỳ thuộc góc . Ta có: 2  1 1 2 (1  cos ) U d  2  ud ( )d  0 2   2U 2 sin  d   U2 2 (1  cos ) U d  U d 0  U d 0 f ( ) 2 Biểu thức này cho thấy điện áp chỉnh lưu Ud là một hàm phụ thuộc vào góc điều khiển . Như vậy muốn điều chỉnh điện áp ra tải chỉ cần tác động vào tham số . Bằng cách thay đổi  từ 0 đến 1800 ta điều chỉnh được điện áp Ud từ giá trị lớn nhất Ud0 đến giá trị nhỏ nhất (bằng 0). 2.1.2. Chỉnh lưu hình tia 1 pha 2 nửa chu kỳ 20