Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình điện tử công suất (2)
V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất TTCN Điện - 58 - 1. Giới thiệu Điện tử công suất là một ngành mới của Điện tử. Trong một thời gian dài, thuật ngữ “điện tử” được nói đến chỉ về khía cạnh điều khiển hệ thống. Lý do của vấn đề nầy là vì các đèn điện tử ban đầu giá thành thấp không có khả năng cấp đủ dòng cho tải hoạt động. Điều nầy có nghĩa là về phương diện điều khiển hệ thống đã giảm được giá thành và tiết kiệm được khoảng không gian chiếm chỗ nhưng về phương diện dòng tải vẫn phải được thiết lập dựa trên sự”biến đổi về điện”. Đến năm 1949, chuyển tiếp PN mới của bán dẫn được phát minh. Điều nầy đã giúp hoàn tất khả năng tạo được dòng tải lớn về phương diện điện. Từ đây nó đã cho ra đời một lĩnh vực mới : Điện tử công suất.Tuy nhiên điều nầy không chỉ khẳng định về mặt năng lượng mà còn cả về mặt điện tử điều khiển tương ứng. Một cách cơ bản có thể nói rằng Điện tử công suất là những gì dùng để biến đổi, hòa trộn và phân phối năng lượng điện bằng công cụ điện tử. Những bộ phân phối hoặc chuyển tải năng lượng có thể được sắp xếp phân chia như sau: Hình 1.1.1 Hình trình bày dòng năng lượng qua sự chuyển đổi của các bộ chuyển đổi năng lượng điện ( S = nguồn , L = tải ) V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất TTCN Điện - 59 - Nếu bạn muốn một tải DC hoạt động trên nguồn AC chính của chúng tôi bạn cần một tầng giữa nguồn năng lượng và tải, nó đã chuyển đổi dòng xoay chiều nghĩa là chỉnh lưu. Chúng ta gọi tầng nầy là bộ chỉnh lưu. Trường hợp ngược lại khi bạn muốn một tải AC hoạt động( ví dụ như motor ) từ nguồn cung cấp là DC. Điều nầy có nghĩa là bạn phải chuyển đổi thành dòng điện AC.Hệ thống bạn mong muốn để thực hiện việc nầy được gọi là Inverter ( bộ nghịch lưu ).Bộ inverter nầy có thể thay đổi được cả biên độ và tần số. Đối với một động cơ không động bộ, điều nầy sẽ dẫn đến việc có thể thay đổi được cả dòng điện ( ngẩu lực) và tốc độ. Đối với nguồn AC, ta có thể thay đổi biên độ và tần số từ nguồn AC này sang nguồn AC khác bằng bộ chuyển đổi AC ( AC converter). Trong trường hợp tần số vào f 1 bằng tần số ra f 2 gọi là bộ biến đổi AC trực tiếp. Đối với nguồn DC, ta có thể thay đổi biên độ và cực tính của nguồn DC bằng bộ chuyển đổi DC ( DC converter). Trong trường hợp nếu chuyển đổi trực tiếp từ điện áp DC U 1 thành điện áp DC U 2 mà không qua hệ thống điện áp AC thì được xem là bộ chuyển đổi trực tiếp DC. Những chú ý cho phần kỹ thuật đo lường Chiều của dòng điện và điện áp: Chiều của dòng điện và điện áp trong các mạch đo luôn thì luôn luôn được vẽ từ một điểm đến điểm tham chiếu. Điểm tham chiếu thường được ký hiệu là điểm nối đất. Đo dòng: Dòng điện được đo gián tiếp thông qua điện áp rơi trên điện trở. Thang đo dòng điện cần phải tính toán tương ứng với thang đo của điện áp. Tất cả các điện trở được đo có giá trị 0,5Ω với dung sai ± 10%. Thang đo thời gian của máy hiện sóng: Trong việc hiển thị sự liên quan AC, trục thời gian được xác định theo một góc đo. Máy hiện sóng có thể được điều chỉnh tương ứng với các góc đo dựa vào trục toạ độ gốc. V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất TTCN Điện - 60 - Những chú ý khi làm việc với Power Board Nguồn cung cấp cho Power Board Bộ nguồn 3 pha ngõ ra được cách ly với nguồn cung cấp thí dụ dây N từ nguồn cung cấp 12VAC không có nối với dây N của nguồn cung cấp chính ( vì lý do an toàn ) và cũng không có nối với đất của nguồn ± 15V.Cả hai đều không nối đất của nguồn ± 15V có vài kết nối về điện với nguồn cung cấp chính. Điều nầy dẫn đến việc tạo cho nó có khả năng đo lường với một máy hiện sóng tiêu chuẩn mà không cần dùng một biến thế cách ly. Trong các bài tập khác nhau GND của ± 15V được minh hoạ là điểm nối đến N hoặc được nối với cực âm của bộ chuyển đổi dòng điện . Nguồn 3 pha là nguồn cung cấp mà trong đó pha L 2 và L 3 được tạo ra mang tính giả lập( hệ thống lấy nguồn chính là một pha để tạo nguồn 3 pha). Bộ nguồn ba pha hoạt động được thông qua mạch cầu. Để phân biệt giữa các nguồn cung cấp riêng biệt và để tăng cường cách điện giữa dòng 3 pha và nguồn cung cấp AC, các đường dây được đặt tên là L 1’ , L 2’, L 3’ và N’. Thí dụ khi L 1 và N nối dây không đúng, sẽ xảy ra ngắn mạch, cầu chì F 2 hoặc cầu chì F 3 của nguồn 3 pha sẽ đứt, các cầu chì nầy có thể được thay thế mà không cần mở mạch. Các cầu chì bảo vệ mạch điện trong Power Board, ví dụ F 1, được đặt bên trong mạch và chỉ có thể thay thế bằng cách mở nắp đậy phía sau. Tuy nhiên, những cầu chì nầy chỉ đứt nếu có một lỗi trong mạch nầy và sẽ không đứt khi nối dây sai. V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất TTCN Điện - 61 - Sự phân phối dòng trên Power Board Tên gọi Power Board có thể được sử dụng trong bản vẽ kỹ thuật. Chiều mũi tên chỉ sự phân phối các tín hiệu thí dụ chiều mũi tên L 1 chỉ rằng tín hiệu L 1 đã được nối dây tại những điểm kh ác nhau trên Power Board. Nếu một giắc cắm được nối với L 1 sẽ được biểu diễn bởi một mũi tên đến ( xem hình 1.1.4 bên phải). Tương tự đối với N và +15V. Nối đất (GND) được ký hiệu là ┴ như hình H 1.1.4 bên phải. Điểm cài đặt của chiết áp Nếu điện áp cài đặt được yêu cầu cho một số thí nghiệm, thí dụ như các bộ chuyển đổi điều chỉnh được, những điện áp nầy được lấy từ các chiết áp cài đặt. các chiết áp phải được gắn chặt vào các điểm phụ thuộc khác nhau vào dãy điện áp cài đặt. Kết nối các đầu nối từ 2mm đến 4mm. Đầu nối 2mm được dùng trên board công suất phải được kết nối đến các đầu nối 4mm được dùng phổ biến trong các thiết bị đo, để có thể nối với các thiết bị đo bên ngoài.Các đầu chuyển đổi nầy đã được gắn trên board công suất. Các panel chuyển đổi này có hiệu lực cho tay trái hay tay phải.Các panel bao gồm một cặp cả 2 loại chuyển đổi từ 2mm sang 4mm và một đầu nối đất tiếp nhận cả 2 đế cắm. Đầu nối đất nầy đã được nối đất bên trong. V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất TTCN Điện - 62 - 2. Chỉnh lưu không điều khiển 2.1 Mạch chỉnh lưu bán kỳ 1 pha không điều khiển M1U 2.1.1 Tổng quát Cách đơn giản nhất của việc đổi dòng xoay chiều thành dòng một chiều là sử dụng trạng thái mở và trạng thái tắt của diode. Hình 2.1.1 minh họa cho 1 mạch như vậy. Diode V 1 chuyển sang trạng thái dẫn khi điện áp chính U s vượt điện áp ngưỡng của diode. Trong khoảng thời gian dẫn nầy, dòng một chiều I d chảy qua điện trở R L .Diode V 1 khóa lại khi điện áp chính U s rơi xuống dưới ngưỡng điện áp của diode. Như vậy diode chỉ cho phép dòng điện chạy qua trong khoảng thời gian ứng với bán kỳ dương của điện áp chính. Biên độ của dòng điện được xác định bởi giá trị của điện trở tải R L . Dạng sóng của nó đồng dạng với bán kỳ dương của điện áp chính đặt vào. Hình 2.1.1.1 Mạch chỉnh lưu bán kỳ một pha không điều khiển M1U V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất TTCN Điện - 63 - Hình 2.1.1.2 Dạng sóng dòng và áp trong mạch chỉnh lưu bán kỳ 1 pha không điều khiển M1U đối với tải thuần trở 2.1.2 Phần thí nghiệm □ Thí nghiệm 1 Đo dòng và áp mạch chỉnh lưu bán kỳ không điều khiển M1U đối với tải thuần trở Tiến trình thực hiện • Thiết lập mạch điện như trình bày ở hình 2.1.2.2 với boar công suất. • Chuyển Trigger của máy hiện sóng sang ( Line/ ˜ ) • Đo dạng sóng các giá trị thay đổi sau : - Điện áp chính U s - Điện áp ngõ ra chỉnh lưu U d - Dòng điện ngõ ra I d ( khi điện áp rơi trên R m ) • Vẽ các dạng sóng trên các biểu đồ đã cho ở hình 2.1.2.3 và 2.1.2.4 V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất TTCN Điện - 64 - V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất TTCN Điện - 65 - Câu hỏi : Hãy so sánh U s và U d . Bằng cách nào đã làm cho 2 điện áp nầy có sự khác nhau và sự khác nhau nầy xuất phát từ đâu ? Trả lời : V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất TTCN Điện - 66 - Sử dụng máy hiện sóng tính toán để đo dòng Một dòng điện có giá trị 0,2A/div được yêu cầu thể hiện trong biểu đồ hình 2.1.2.4. Hãy tính toán những giá trị thiết lập cần thiết trên máy hiện sóng. - Yêu cầu : 0,2A/div - Cho biết : R m = 0,5Ω U=R.I → …………………… = …………………………… → 0,2A/div ≈ V/div V0121 Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất TTCN Điện - 67 - □ Thí nghiệm 2 Đo dòng và áp mạch chỉnh lưu bán kỳ không điều khiển M1U đối với tải hổn hợp RL Tiến trình thực hiện • Thiết lập mạch thí nghiệm như trình bày ở hình 2.1.2.5 • Chỉ kết nối tải thứ nhất ( mạch điện có cuộn dây nối tiếp với điện trở ) • Đo dạng sóng các đại lượng thay đổi sau : -Điện áp ngõ ra U d - Dòng điện ngõ ra I d ( khi điện áp rơi trên R m ) • Vẽ dạng sóng được chỉ rõ trên biểu đồ ở hình 2.1.2.6 [...]... 36º/ chia( 1 chia = 1 ô ) - 81 - chia Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t V0121 Hình 2.3.2.2 Minh ho k t n i m ch o lư ng hình 2.3.2.1 TTCN i n board công su t - 82 - V0121 Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t TTCN i n i n áp pha UL1’ .V/div i n áp pha UL2’ .V/div i n áp pha UL3’ .V/div i n áp ngõ ra Ud V/div - 83 - V0121 Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t TTCN i n Dòng i n ngõ ra Id .A/div... -Dòng t i ngõ ra Id -Dòng qua diode Iv2 -Dòng qua diode Iv4 • V d ng sóng trong bi u ã cho hinh2.2.2.3 và 2.2.2.4 - 74 - V0121 Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t TTCN i n - 75 - V0121 Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t TTCN i n - 76 - V0121 Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t TTCN i n Câu h i : Hãy cho bi t s lư ng xung trên m ch i n B2U ( s lư ng xung là s xung i n áp trên ph n DC trong m t... …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… - 70 - V0121 Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t TTCN i n …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………… - 71 - V0121 Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t TTCN i n Ghi chú: - 72 - V0121 Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t TTCN i n 2.2 M ch ch nh lưu c u m t pha không i u khi n B2U 2.2.1 T ng quát M ch i n... trong 1 m ch B6U - 85 - V0121 Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t TTCN i n Hình 2.4.1.2 m ch c u 6 xung không i u khi n thư ng dùng - 86 - Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t V0121 TTCN i n 2.4.2 Ph n thí nghi m □ Thí nghi m o các dòng i n và i n áp trong m ch c u 6 xung không i u khi n B6U Ti n trình th c hi n • Thi t l p m ch i n như trình bày hình 2.4.2.1 • óng công t c M3/B6 sang v trí B6 •... m t t l 36º/ chia( 1 chia = 1 ô ) - 87 - chia V0121 Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t TTCN i n i n áp ngõ ra Ud V/div i n áp diode UV4 V/div dòng diode IV4 A/div ≈ ……V/div i n áp diode UV6 …….V/div Dòng i n diode IV6 A/div ≈ …… V/div - 88 - V0121 Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t TTCN i n - 89 - V0121 Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t TTCN i n i n áp diode UV2 …….V/div Dòng i n... i n áp cho m ch ch nh lưu c u không i u khi n B2U i v i t i h n h p R-L Ti n trình th c hi n ● Thi t l p m ch i n như trình bày hình 2.2.2.5.B qua 2 i n tr o 0,5 v i u c m 2mm ● o d ng sóng i n áp ngõ ra Ud và dòng t i Id - 77 - V0121 Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t TTCN i n - 78 - V0121 Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t TTCN i n 2.3 M ch ch nh lưu 3 pha hình tia không i u khi n 2.3.1 T ng... c, v n s ư c m r ng sang ư c gi i quy t c th m ch M3UA - 80 - Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t V0121 TTCN i n 2.3.2 Ph n thí nghi m □ Thí nghi m o dòng i n và i n áp cho m ch i m gi a 3 xung không i u khi n M3U i v i t i thu n tr Ti n trình th c hi n • Thi t l p m ch i n như hình 2.3.2.1 v i board công su t ( xem hình 2.3.2.2) • B t công t c M3/B6 sang v trí M3 • t ngu n cung c p 3 pha sang ch... 2.2.1.1 Minh h a 2 ki u m ch thông d ng - 73 - Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t V0121 TTCN i n Hình 2.2.1.2D ng tín hi u trong m ch ch nh lưu c u không i u khi n B2U 2.2.2 Ph n thí nghi m □ Thí nghi m 1 o dòng và áp trong m ch ch nh lưu c u không i u khi n B2U i v i t i thu n tr Ti n trình thí nghi m • Thi t l p m ch i n như trình bày hình 2.2.2.1 v i board công su t ( xem hình 2.2.2.2 ) • o d ng sóng... …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… - 90 - V0121 Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t TTCN i n …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………… Ghi chú : - 91 - V0121 Giáo Trình Thí nghi m i n T Công Su t TTCN i n 2.5 Giá tr trung bình s h c và giá tr hi u d ng trong ch nh lưu không i u khi n 2.5.1 T ng quát Khi kh... sin và không sin o lư ng -D ng c o lư ng có công c b ng s t di chuy n ư c - ng h v n năng i n t t o ư c giá tr hi u d ng -C p nhi t v i công c i n áp DC -D ng c o lư ng có công c b ng s t thay i ư c các thang o AC -D ng c o lư ng có công c b ng s t di chuy n ư c - ng h v n năng i n t t o ư c giá tr hi u d ng -C p nhi t v i công c i n áp DC -D ng c o lư ng có công c b ng s t di chuy n ư c - ng h v n năng . - 58 - 1. Giới thiệu Điện tử công suất là một ngành mới của Điện tử. Trong một thời gian dài, thuật ngữ điện tử được nói đến chỉ về khía cạnh. cơ bản có thể nói rằng Điện tử công suất là những gì dùng để biến đổi, hòa trộn và phân phối năng lượng điện bằng công cụ điện tử. Những bộ phân phối