Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Đtcs 2022 new

tài liệu hướng dẫn thí nghiệm máy điện của Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Môn: Máy điện Mã học phần: EE3140

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN -ĐIỆN TỬ

TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM

ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT – EE3410

Hà Nội, 2022

BÀI 1 BỘ THÍ NGHIỆM VỀ NGHỊCH LƯU

THIẾT BỊ CẦN THIẾT

1 Module nguồn cấp 3 pha 1 2 Module đào tạo mạch lọc LC 1 3 Module mạch lực IGBT cầu H 1 4 Module mạch lực Mosfet cầu H 1 5 Module mạch lực nghịch lưu 3 pha 1 6 Module mạch điều khiển nghịch lưu nguồn áp 1 7 Module mạch điều khiển nghịch lưu nguồn áp 3 pha 1

1.1 NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP 1 PHA

MỤC TIÊU

- Mục đích bài thí nghiệm giúp sinh viên hiểu rõ nguyên lý hoạt động mạch nghịch lưu nguồn áp một pha (thực chất dạng bộ biến đổi cầu H sử dụng van bán dẫn MOSFET hoặc IGBT), phương pháp điều chế độ rộng xung PWM hoặc xung vuông với khoảng dẫn 180 độ.

- Vị trí bài thí nghiệm sẽ được thực hiện sau khi sinh viên đã học “sơ đồ nghịch lưu nguồn áp một pha” trong chương 5 “Hệ thống nghịch lưu độc lập DC/AC” của học phần Điện tử công suất.

TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Bước 1: Bàn thí nghiệm được đấu dây như hình 1.8

nguồn cho module nguồn 3 pha và cấp nguồn 1 pha cho các module mạch lực và mạch điều khiển.

Bước 3: Bật CB từ trạng thái OFF sang ON

Bước 4: Ấn nút START để cấp nguồn động lực cho mạch chỉnh lưu Diode, mạch Mosfet

cầu H, tải Lúc này sơ cấp của biến áp tự ngẫu đã có điện 380V/50Hz Ấn nút RESET trên mạch lực.

Bước 5: Chọn chế độ phát xung: Nhấn nút ON, sau đó chọn chể độ Mode 1(chế độ

PWM) Sau khi làm xong chế độ Mode 1 chuyển sang làm ở chế độ Mode 2 (2STEP) Chú ý khi chuyển chế độ Mode 2, thì cần phải tắt chế độ Mode bằng cách nhấn vào nút OFF dừng mạch điều khiển, sau đó ngắt module nguồn 3 pha cấp bằng cách nhấn nút STOP Tiếp tục ấn ON chạy mạch điều khiển để xả hêt điện áp trên tụ DC Kiểm tra khi điện áp trên bus DC về 0V thì ấn OFF mạch điều khiển để chuyển sang Mode 2.

Bước 6: Thay đổi giá trị điện trở VR4, VR5 và đo các điểm đo trên mặt bàn để thu thập

kết quả.

Bước 7: Để dừng bài thí nghiệm, nhấn vào nút OFF dừng mạch điều khiển, nhấn nút

STOP tắt CB từ ON sang OFF trên module nguồn 3 pha để cắt điện mạch lực, sau đó ấn ON chạy mạch điều khiển để xả hết điện áp trên tụ DC Khi điện áp trên tụ về 0V thì ngắt nguồn cấp 3 pha đến bàn thí nghiệm để kết thúc bài thí nghiệm.

Hình 1.8: Sơ đồ bàn thí nghiệm nghịch lưu độc lập 1 pha

A12.MODULE NGUỒN CẤP 3 PHA với CC1.MODULE CHỈNH LƯU DIODE B12.MODULE NGUỒN CẤP 3 PHA với CC2.MODULE CHỈNH LƯU DIODE C12.MODULE NGUỒN CẤP 3 PHA với CC3.MODULE CHỈNH LƯU DIODE (+).MODULE CHỈNH LƯU DIODE với (+).MODULE MẠCH LỰC IGBT (-).MODULE CHỈNH LƯU DIODE với (-).MODULE MẠCH LỰC IGBT CN2.MODULE MĐK NLĐL 1 PHA với CN.MODULE MẠCH LỰC IGBT L.MODULE IGBT và N.MODULE IGBT với MẠCH LỌC.

Kết quả đo:

Thí nghiệm 1:Khảo sát đồ thị của Tr1, Tr2, Tr3 và Tr4 mạch điều khiển nghịch lưu 1

pha khi thay đổi các chế độ

Phương pháp điều chế độ rộng xung PWM được sử dụng vì chất lượng THD điện áp tốt hơn so với phương pháp điều khiển xung vuông với góc dẫn 1800.

1.2 NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP 3 PHA

MỤC TIÊU

- Mục đích bài thí nghiệm giúp sinh viên hiểu rõ nguyên lý hoạt động mạch nghịch lưu nguồn áp ba pha sử dụng van bán dẫn IGBT khi sử dụng phương pháp điều chế SVM hoặc phương pháp phát xung 6 bước.

- Vị trí bài thí nghiệm sẽ được thực hiện sau khi sinh viên đã học “sơ đồ nghịch lưu nguồn áp ba pha” trong chương 5 “Hệ thống nghịch lưu độc lập DC/AC” của học phần Điện tử công suất.

TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

3.1 Các bước tiến hành thí nghiệm được thực hiện như sau:

Bước 1: Bàn thí nghiệm được đấu dây như hình 1.17

nguồn cho module nguồn 3 pha và cấp nguồn 1 pha cho các module mạch lực và mạch điều khiển.

Bước 3: Bật CB từ trạng thái OFF sang ON

Bước 4: Ấn nút START để cấp nguồn động lực cho mạch chỉnh lưu Diode, mạch Mosfet

cầu H, tải Lúc này sơ cấp của biến áp tự ngẫu đã có điện 380V/50Hz Ấn nút RESET trên mạch lực.

Bước 5: Chọn chế độ phát xung: Nhấn nút ON, sau đó chọn chể độ Mode 1(chế độ

PWM) Sau khi làm xong chế độ Mode 1 chuyển sang làm ở chế độ Mode 2 (6STEP) Chú ý khi chuyển chế độ Mode 2, thì cần phải tắt chế độ Mode bằng cách nhấn vào nút OFF dừng mạch điều khiển, sau đó ngắt module nguồn 3 pha cấp bằng cách nhấn nút STOP Tiếp tục ấn ON chạy mạch điều khiển để xả hêt điện áp trên tụ DC Kiểm tra khi điện áp trên bus DC về 0V thì ấn OFF mạch điều khiển để chuyển sang Mode 2.

Bước 6: Thay đổi giá trị điện trở VR4, VR5 và đo các điểm đo trên mặt bàn để thu thập

kết quả.

Bước 7: Để dừng bài thí nghiệm, nhấn vào nút OFF dừng mạch điều khiển, nhấn nút

STOP tắt CB từ ON sang OFF trên module nguồn 3 pha để cắt điện mạch lực, sau đó ấn ON chạy mạch điều khiển để xả hết điện áp trên tụ DC Khi điện áp trên tụ về 0V thì ngắt nguồn cấp 3 pha đến bàn thí nghiệm để kết thúc bài thí nghiệm.

Hình 1.17: Sơ đồ bài thí nghiệm nghịch lưu độc lập 3 pha.

Sơ đồ được đấu theo các điểm như sau:

A12.MODULE NGUỒN CẤP 3 PHA với CC1.MODULE CHỈNH LƯU DIODE B12.MODULE NGUỒN CẤP 3 PHA với CC2.MODULE CHỈNH LƯU DIODE C12.MODULE NGUỒN CẤP 3 PHA với CC3.MODULE CHỈNH LƯU DIODE (+).MODULE CHỈNH LƯU DIODE với (+).MODULE MẠCH LỰC 3 PHA (-).MODULE CHỈNH LƯU DIODE với (-).MODULE MẠCH LỰC 3 PHA CN2.MODULE MĐK NLĐL 3 PHA với CN.MODULE MẠCH LỰC 3 PHA A_B_C.MODULE MẠCH LỰC 3 PHA VỚI MẠCH LỌC.

Thí nghiệm 1: Khảo sát đồ thị của Tr1, Tr2, Tr3, Tr4,Tr5 và Tr6 mạch điều khiển

nghịch lưu 3 pha khi thay đổi các chế độ  Chế độ xung PWM- Mode1 :

Phương pháp điều chế SVM được ưu tiên sử dụng vì chất lượng THD điện áp tốt hơn so với phương pháp phát xung 6 bước với khoảng dẫn 180˚.

BÀI 2 BÀI THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU

THIẾT BỊ CẦN THIẾT

STT Tên thiết bị Số lượng 1 Module nguồn cấp 3 pha 1 2 Module điều khiển thyristor 3 pha 1 3 Module điều áp xoay chiều 3 pha 1

2.1 ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU 1 PHA VÀ 3 PHA

MỤC TIÊU

- Mục đích bài thí nghiệm giúp sinh viên hiểu rõ nguyên lý hoạt động và điều khiển phát xung của các sơ đồ mạch điều áp xoay chiều Tiristor 1 pha.

- Vị trí bài thí nghiệm sẽ được thực hiện sau khi sinh viên đã học “sơ đồ điều áp xoay chiều Tiristor 1 pha ” trong chương 3 “Các sơ đồ điều áp xoay chiều” của học phần Điện tử công suất.

TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Bước 1: Bàn thí nghiệm được đấu dây như hình 2.5

A12 .module nguồn dpA.module điều khiển B12 .module nguồn_dpB.module điều khiển C12.module nguồn _dpC.module điều khiển G1.module điều khiển _G1.mạch lực

K1.module điều khiển _K1.mạch lực G2.module điều khiển _G2.mạch lực K2.module điều khiển _K2.mạch lực G3.module điều khiển _G3.mạch lực K3.module điều khiển _K3.mạch lực G4.module điều khiển _G4.mạch lực K4.module điều khiển _K4.mạch lực G5.module điều khiển _G5.mạch lực K5.module điều khiển _K5.mạch lực G6.module điều khiển _G6.mạch lực K6.module điều khiển _K6.mạch lực A12.module nguồn _ N1.mạch lực B12.module nguồn _N2.mạch lực C12.module nguồn _N3.mạch lực N1.mạch lực_R1.tải

N2.mạch lực_R2.tải N3.mạch lực_R3.tải

Bước 2: Cấp nguồn xoay chiều 3 pha 380V/50hz đến bàn thí nghiệm.Cấp nguồn 1 pha

220V/50hz tới module điều khiển

(Switch chọn dạng xung đang ở vị trị trí 0, biến áp tự ngẫu đang đặt tại 0V)

Bước 3: Bật CB từ trạng thái OFF → ON

Bước 4: Ấn nút START để cấp nguồn động lực Lúc này sơ cấp của biến áp tự ngẫu đã

có điện 380V/50Hz.

Bước 5: Chọn dạng xung điều khiển là xung chùm.

Bước 6: Thay đổi điện áp (điều chỉnh VR) để thay đổi góc mở α của thyristor Bước 7: Đo và quan sát sự thay đổi dạng xung sau điều áp.thu thập kết quả

Bước 8: Giảm điện áp thứ cấp của biến áp tự ngẫu về 0V → Ấn nút STOP để cắt điện

mạch động lực → Chuyển Switch chọn dạng xung trên mặt bàn thí nghiệm về trạng thái 0 → CB chuyển sang trạng thái OFF để kết thúc quá trình thí nghiệm.

Hình 2.5: Sơ đồ bài thí nghiệm điều áp xoay chiều 3 pha

3 Kết quả thí nghiệm

Đo dạng điện đầu ra tải ở từng pha a,b,c.

KẾT LUẬN

Các bộ điều áp xoay chiều 1 pha và 3 pha được ứng dụng cho điều khiển động cơ xoay chiều 1 pha và 3 pha

BÀI 3 BỘ THÍ NGHIỆM BĂM XUNG MỘT CHIỀU

THIẾT BỊ CẦN THIẾT

T Tên thiết bị Số lượng 1 Module nguồn cấp 3 pha

1 2 Module nguồn chỉnh lưu diode 1 3 Module mạch điều khiển băm xung đảo chiều 1 4 Module mạch lực Mosfet cầu H

- Mục đích bài thí nghiệm giúp sinh viên hiểu rõ nguyên lý hoạt động mạch băm

xung không đảo chiều (thực chất dạng bộ biến đổi Buck) và phương pháp điều chế độ rộng xung PWM

- Vị trí bài thí nghiệm sẽ được thực hiện sau khi sinh viên đã học “sơ đồ mạch băm

xung - chopper” trong chương 4 “Hệ thống biến đổi xung áp DC/DC” của học phần Điện tử công suất.

TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Bước 1: Bàn thí nghiệm được đấu dây như hình 3.2

Bước 2: Cấp nguồn xoay chiều ba pha 380V/50Hz đến bàn thí nghiệm, bao gồm cấp

nguồn cho module nguồn 3 pha và cấp nguồn 1 pha cho các module mạch lực và mạch điều khiển.

Bước 3: Bật CB từ trạng thái OFF sang ON

Bước 4: Ấn nút START để cấp nguồn động lực cho mạch chỉnh lưu Diode Lúc này sơ

cấp của biến áp tự ngẫu đã có điện 380V/50Hz.

Bước 5: Ấn Mode1 chọn chế độ phát xung, sau đó nhấn nút ON để chạy bài thí nghiệm

Bước 6: Thay đổi giá trị điện trở VR3 và đo các điểm đo trên mặt bàn để thu thập kết

Bước 7: Để dừng bài thí nghiệm, nhấn vào nút OFF dừng mạch điều khiển, nhấn nút

STOP tắt CB từ ON sang OFF trên module nguồn 3 pha để cắt điện mạch lực, sau đó ấn ON chạy mạch điều khiển để xả hết điện áp trên tụ DC Khi điện áp trên tụ về 0V thì ngắt nguồn cấp 3 pha đến bàn thí nghiệm để kết thúc bài thí nghiệm.

Hình 3.2: Sơ đồ bài thí nghiệm băm xung không đảo chiều.

Sơ đồ được đấu theo các điểm như sau:

A12.MODULE NGUỒN CẤP 3 PHA với CC1.MODULE CHỈNH LƯU DIODE B12.MODULE NGUỒN CẤP 3 PHA với CC2.MODULE CHỈNH LƯU DIODE C12.MODULE NGUỒN CẤP 3 PHA với CC3.MODULE CHỈNH LƯU DIODE (+).MODULE CHỈNH LƯU DIODE với (+).MODULE MOSFET.

(-).MODULE CHỈNH LƯU DIODE với (-).MODULE MOSFET CN2.MODULE MĐK NLĐL 1 PHA với CN.MODULE MOSFET L.MODULE MOSFET và (-).MODULE MOSFET với TẢI.

4 Kết quả thí nghiệm

Thí nghiệm 1: Khảo sát đồ thị của Tr1và Tr2 mạch điều khiển DC/DC băm xung không

đảo chiều.

3.2 BĂM XUNG ĐẢO CHIỀU

MỤC TIÊU

- Mục đích bài thí nghiệm giúp sinh viên hiểu rõ nguyên lý hoạt động mạch băm

xung đảo chiều (thực chất dạng bộ biến đổi cầu H sử dụng van bán dẫn MOSFET hoặc IGBT) và phương pháp điều chế độ rộng xung PWM.

- Vị trí bài thí nghiệm sẽ được thực hiện sau khi sinh viên đã học “sơ đồ mạch

băm xung đảo chiều” trong chương 4 “Hệ thống biến đổi xung áp DC/DC” của học phần Điện tử công suất.

TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Bước 1: Bàn thí nghiệm được đấu dây như hình 3.6

Bước 2: Cấp nguồn xoay chiều ba pha 380V/50Hz đến bàn thí nghiệm, bao gồm cấp

nguồn cho module nguồn 3 pha và cấp nguồn 1 pha cho các module mạch lực và mạch điều khiển.

Bước 3: Bật CB từ trạng thái OFF sang ON

Bước 4: Ấn nút START để cấp nguồn động lực cho mạch chỉnh lưu Diode Lúc này sơ

cấp của biến áp tự ngẫu đã có điện 380V/50Hz.

Bước 5: Ấn Mode 2 chọn chế độ phát xung, sau đó nhấn nút ON trên mạch điều khiển,

sau đó

Bước 6: Thay đổi giá trị điện trở VR3 và đo các điểm đo trên mặt bàn để thu thập kết

Bước 7: Để dừng bài thí nghiệm, nhấn vào nút OFF dừng mạch điều khiển, nhấn nút

STOP tắt CB từ ON sang OFF trên module nguồn 3 pha để cắt điện mạch lực, sau đó ấn ON chạy mạch điều khiển để xả hết điện áp trên tụ DC Khi điện áp trên tụ về 0V thì ngắt nguồn cấp 3 pha đến bàn thí nghiệm để kết thúc bài thí nghiệm.

Hình 3.6: Sơ đồ bàn thí nghiệm băm xung đảo chiều

Sơ đồ được đấu theo các điểm như sau:

A12.MODULE NGUỒN CẤP 3 PHA với CC1.MODULE CHỈNH LƯU DIODE B12.MODULE NGUỒN CẤP 3 PHA với CC2.MODULE CHỈNH LƯU DIODE C12.MODULE NGUỒN CẤP 3 PHA với CC3.MODULE CHỈNH LƯU DIODE (+).MODULE CHỈNH LƯU DIODE với (+).MODULE MOSFET.

(-).MODULE CHỈNH LƯU DIODE với (-).MODULE MOSFET CN2.MODULE MĐK NLĐL 1 PHA với CN.MODULE MOSFET L.MODULE MOSFET và N.MODULE MOSFET với TẢI.

Thí nghiệm 1: Khảo sát đồ thị của Tr1và Tr2 mạch điều khiển DC/DC băm xung đảo

chiều.

Bộ biến đổi băm xung đảo chiều được ứng dụng cho điều khiển động cơ 1 chiều với 2 chiều quay thuận và nghịch

BÀI 4 BỘ THÍ NGHIỆM CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT CÓĐIỀU KHIỂN

THIẾT BỊ CẦN THIẾT

Danh mục các module và layout cho bài thí nghiệm:

T Tên thiết bị Số lượng 1 Module nguồn cấp 3 pha 1 2 Module điều khiển Thyristor 1 pha 1 3 Module mạch lực chỉnh lưu Thyristor 1

4.1 CHỈNH LƯU THYRISTOR 1 PHA

MỤC TIÊU

- Mục đích bài thí nghiệm giúp sinh viên hiểu rõ nguyên lý hoạt động và điều

khiển phát xung của các sơ đồ mạch điều áp xoay chiều Tiristor 1 pha.

- Vị trí bài thí nghiệm sẽ được thực hiện sau khi sinh viên đã học “sơ đồ điều áp

xoay chiều Tiristor 1 pha và 3 pha” trong chương 3 “Các sơ đồ điều áp xoay chiều” của học phần Điện tử công suất.

TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Bước 1: Bàn thí nghiệm được đấu dây như hình 4.3 theo các điểm:

A11.Module Nguồn cấp 3 pha _ B11.Module Nguồn cấp 3 pha B11.Module Nguồn cấp 3 pha _ C11.Module Nguồn cấp 3 pha

A12.Module Nguồn cấp 3 pha _ đpA.Module Điều khiển Thyristor 1 pha N.Module Nguồn cấp 3 pha _ N.Module Điều khiển Thyristor 1 pha

G1.Module Mạch lực chỉnh lưu Thyristor _ G1.Module Điều khiển Thyristor 1 pha

K1.Module Mạch lực chỉnh lưu Thyristor _ K1.Module Điều khiển Thyristor 1 pha G3.Module Mạch lực chỉnh lưu Thyristor _ G2’.Module Điều khiển Thyristor 1 pha K3.Module Mạch lực chỉnh lưu Thyristor _ K2’.Module Điều khiển Thyristor 1 pha G4.Module Mạch lực chỉnh lưu Thyristor _ G2.Module Điều khiển Thyristor 1 pha K4.Module Mạch lực chỉnh lưu Thyristor _ K2.Module Điều khiển Thyristor 1 pha G6.Module Mạch lực chỉnh lưu Thyristor _ G1’.Module Điều khiển Thyristor 1 pha K6.Module Mạch lực chỉnh lưu Thyristor _ K1’.Module Điều khiển Thyristor 1 pha A12.Module Nguồn cấp 3 pha _ A.Module Mạch lực chỉnh lưu Thyristor

N.Module Nguồn cấp 3 pha _ B.Module Mạch lực chỉnh lưu Thyristor

Hình 4.3: Sơ đồ bàn thí nghiệm chỉnh lưu thyristor 1 pha

Bước 2: Chọn “vòng hở” trên “Module điều khiển Thyristor 1 pha” Cấp nguồn xoay

chiều ba pha 380V/50Hz đến vào khối “Module nguồn cấp 3 pha” Cấp nguồn xoay chiều một pha 220V/50Hz vào khối “Module điều khiển Thyristor 1 pha”.

(Switch chọn dạng xung đang ở vị trị trí 0, biến áp tự ngẫu lúc đầu đang đặt tại 0V)

Bước 3: Bật CB từ trạng thái OFF → ON

Bước 4: Ấn nút START để cấp nguồn động lực cho mạch động lực

Bước 5: Xoay Switch chọn dạng xung điều khiển mạch Thyristor (xung kép hoặc xung

Bước 6: Thay đổi điện áp (điều chỉnh VR) để thay đổi góc mở α.Bước 7: Đo các điểm đo trên mặt bàn thí nghiệm và thu thập kết quả.

Bước 8: Giảm điện áp thứ cấp của biến áp tự ngẫu về 0V → Ấn nút STOP để cắt điện

mạch động lực → Chuyển Switch chọn dạng xung trên mặt bàn thí nghiệm về trạng thái 0 → CB chuyển sang trạng thái OFF để kết thúc quá trình thí nghiệm.

Kết quả đo: Khảo sát đồ thị dòng điện và điện áp ra của bộ biến đổi Tiristor 1 pha sơ đồ

cầu với góc mở khác nhau.

a Đặt góc mở α các giá trị là 30 ° Dùng máy hiện sóng điện áp Ud và các dạng tín hiệu trên mạch điều khiển Vẽ phác họa dạng cá dòng điện và điện áp đó.

……… ………

b.Đặt góc mở α các giá trị là 45 ° Dùng máy hiện sóng điện áp Ud và các dạng tín hiệu trên mạch điều khiển Vẽ phác họa dạng các dòng điện và điện áp đó.

c.Đặt góc mở α các giá trị là 60 ° Dùng máy hiện sóng điện áp Ud và các dạng tín hiệu trên mạch điều khiển Vẽ phác họa dạng các dòng điện và điện áp đó.