Giáo trình điện tử công suất

92 918 9
Giáo trình điện tử công suất

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Giáo trình điện tử công suất hệ cao đẳng. Giáo trình trình bày về các dạng sơ đồ mạch chỉnh lưu, nghịch lưu điện áp. Giáo trình rành cho hệ cao đẳng chính quy, giáo trình bao gồm sơ đồ mạch, nguyên lý làm việc và giản đồ tín hiệu. Giáo trình tham khảo dành cho những người cần tìm hiểu về điện tử công suất

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ TIN HỌC  GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT (Giáo trình lưu hành nội bộ) Tác giả: ThS.NGUYỄN NGỌC HOAN GV HÀ TRỌNG HIẾU Bắc Giang, tháng 12/2016 LỜI NĨI ĐẦU Điện tử cơng suất kiến thức chuyên nghành chuyên sâu ngành điện tử Giáo trình Điện tử cơng suất biên soạn theo chương trình tiểu ban soạn thảo chương trình trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp thông qua Giáo trình biên soạn từ giảng tác giả nhiều năm giảng dạy Khoa Điện tử - Tin học giáo trình tác giả thẩm định Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu có tính logic Khi biên soạn giáo trình, tác giả cố gắng cập nhật kiến thức liên quan đến nội dung môn học, phù hợp với đối tượng đào tạo, gắn nội dung lý thuyết với vấn đề thực tế thường gặp để giáo trình có tính thực tiễn cao Giáo trình gồm chương: CHƯƠNG 1: CHỈNH LƯU CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU CHƯƠNG : NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP CHƯƠNG 4: CÁC BỘ BIẾN TẦN Tác giả chân thành cảm ơn đóng góp ý kiến q báu thầy khoa Điện tử - Tin học để giáo trình hồn thiện Mặc dù có nhiều cố gắng giáo trình khơng thể tránh khỏi thiếu sót, tác giả mong nhận đóng góp ý kiến bạn đọc để giáo trình hồn thiện Mọi ý kiến đóng góp xin gửi khoa Điện tử Tin học trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp Số 202 đường Trần Nguyên Hãn, thành phố Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang Tác giả MỤC LỤC: LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC: LỜI NÓI ĐẦU .3 CHƯƠNG I: CHỈNH LƯU 1.1 Các linh kiện bán dẫn công suất 1.2 Cấu trúc chung sơ đồ chỉnh lưu 14 Hình 1.8 Chỉnh lưu diode hình tia Hình 1.9 Đồ thị điện áp .16 Hình 1.8 Chỉnh lưu diode hình tia Hình 1.9 Đồ thị điện áp .18 1.4 Chỉnh lưu pha hai nửa chu kỳ 18 Hình 1.10 Chỉnh lưu diode nửa chu kỳ Hình 1.11 Giản đồ tín hiệu 18 1.5 Chỉnh lưu pha hình cầu 23 1.6 Chỉnh lưu pha hình tia 28 1.7 Chỉnh lưu pha hình cầu 33 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 41 CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU 42 2.1 Giới thiệu chung .42 2.2 Khâu đồng hóa phát sóng cưa .47 2.3 Khâu so sánh 59 2.4 Khâu tạo xung 60 2.5 Ghép nối mạch điều khiển mạch động lực 67 CHƯƠNG 3: NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP 69 3.1 Khái niệm chung 69 3.2 Nghịch lưu độc lập nguồn dòng 70 3.3 Nghịch lưu độc lập nguồn áp 74 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 83 CHƯƠNG 4: CÁC BỘ BIẾN TẦN 84 4.1 Khái niệm chung .84 4.2.Biến tần trực tiếp .87 4.3 Giới thiệu số biến tần thực tế .90 CHƯƠNG I: CHỈNH LƯU 1.1 Các linh kiện bán dẫn công suất 1.1.1 Điốt cơng suất a Cấu trúc kí hiệu Điốt gồm điện cực, điện cực nối với bán dẫn loại P gọi anốt (A), điện cực nối với miền N gọi katốt (K) Hình 1.1: Cấu trúc ký hiệu điốt cơng suất Dòng điện chảy qua điốt làm điốt nóng lên, chủ yếu vùng chuyển tiếp, Đối với điốt loại Si, nhiệt độ mặt ghép Tj cho phép 200°C.Vượt nhiệt độ điốt bị phá hỏng Để làm mát điốt, người ta thường dùng cánh tản nhiệt quạt mát với tốc độ gió 10m/s, cho nước hay dầu biến chảy qua cánh tản nhiệt với tốc độ lớn hay nhỏ tùy theo dòng điện b Đặc tính Vơn-Ampe điốt Gồm nhánh: nhánh thuận (1) nhánh ngược (2) Dưới điện áp U>0, điốt phân cực thuận, điện giảm xuống gần Khi tăng U, lúc đầu dòng tăng từ từ, sau U lớn 0, đến điện áp thuận có giá trị cỡ khoảng 0.7V Si khoảng 0.3V với Ge Khi điện áp thuận vượt q giá trị dòng thuận tăng cách đáng kể,đường đặc tính có dạng hàm mũ Khi điện áp U0.1V, dòng điện ngược dừng lại giá trị vài chục mA Dòng điện phá hỏng điốt, để bảo vệ điốt người ta cho chúng làm việc điện áp U = (0.7÷0.8V)Uz c Thông số điốt - Iđm - dòng điện định mức, giá trị trung bình dòng điện cho phép chạy qua điốt, dòng điện lớn diod công suất tới 7000A - AU - sụt áp thuận; Sụt áp diod khoảng (0,7 - 2)V - Tcp- nhiệt độ làm việc cho phép; Tại lớp tiếp giáp khoảng 200 0C - UNgmax - điện áp ngược lớn mà điốt chịu đựng được, khoảng (50-4000)V - Irmax - dòng điện nghịch tối đa tần số đóng cắt điôt t r - thời gian phục hồi điôt d Các điốt đặc biệt - Schottky điốt: độ sụt áp theo chiều thuận thấp (khoảng 0,3V) Do đó, sử dụng cho mạch điện áp thấp Điện áp ngược chịu khoảng 50 - 100V - Điốt phục hồi nhanh: áp dụng mạch hoạt động tần số cao Khả chịu áp đến vài ngàn volt dòng vài trăm Amper, thời gian phục hồi t khoảng vài μs - Điốt tần số công nghiệp: điốt tần số công nghiệp chế tạo để đạt độ sụt áp thấp dẫn điện Hệ quả, thời gian t tăng lên Khả chịu áp chúng khoảng vài kilovolt dòng điện vài kiloampe 1.1.2 Transistor BJT a Cấu tạo, ký hiệu:: Transistor linh kiện bán dẫn gồm lóp: PNP hay NPN Cấu tạo transistor NPN Ký hiệu transistor NPN Cấu tạo transistor PNP Ký hiệu transistor NPN Về mặt vật lý, transistor gồm phần: phần phát, phần phần thu Vùng (B) mỏng b Nguyên lý hoạt động: Điện UEE phân cực thuận mối nối B-E (PN) nguyên nhân làm cho vùng phát (E) phóng điện tử vào vùng P (cực B) Hầu hết điện tử (electron) sau qua vùng B qua tiếp mối nối thứ hai phía bên phải hướng tới vùng N (cực thu), khoảng 1% electron giữ lại vùng B Các lỗ trống vùng di chuyển vào vùng phát Hình 1.2: Sơ đồ phân cực cho Transistor Mối nối B-E chế độ phân cực thuận diode, có điện kháng nhỏ điện áp rơi nhỏ mối nối B-C phân cực ngược điện áp UCC Bản chất mối nối B-C giống diode phân cực ngược điện kháng mối nối B-C lớn Dòng điện đo vùng phát gọi dòng phát IE Dòng điện đo mạch cực C (số lượng điện tích qua đường biên CC đơn vị thời gian dòng cực thu IC) Dòng IC gồm hai thành phần: - Thành phần thứ (thành phần chính) tỉ lệ hạt electron cực phát tới cực thu Tỉ lệ phụ thuộc vào cấu trúc transistor số tính trước transistor riêng biệt Hằng số định nghĩa a Vậy thành phần dòng IC aIE Thông thường a = 0,9 → 0,999 - Thành phần thứ hai dòng qua mối nối B - C chế độ phân cực ngược lại IE = Dòng gọi dòng ICBO- nhỏ - Vậy dòng qua cực thu: IC = aIE + ICBO c Đặc tuyến V - A transistor: Đặc truyến V - A transistor mắc Emitter chung hình sau Đặc tuyến V-A transistor chia làm vùng: Vùng cấm, vùng khuếch đại vùng bão hồ Hình 1.3: Đặc tuyến volampe Transistor Trong ứng dụng điện tử công suất lớn, người ta phân cực cho transistor vùng bão hoà (IB lớn) vùng cấm (IB = 0) mà không phân cực cho transistor vùng khuếch đại Các thông số transistor cơng suất: IC: Dòng colector mà transistor chịu được, UCEsat điện áp UCE transistor dẫn bão hòa, UCEO: Điện áp UCE mạch bazơ để hở, IB = 0, UCEX điện áp UCE bazơ bị khóa 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 transistor Cơng suất tiêu tán bên transistor tính theo công thức: P = U BE - I B + U CE I C Khi transistor trạng thái ngắt: IB = 0, Ic = nến P = Khi transistor trạng thái dẫn: UCE = UCESat Các tổn hao chuyển mạch transistor lớn Trong lúc chuyển mạch, điện áp cực dòng điện transistor lớn Tích dòng điện điện áp với thời gian chuyển mạch tạo nên tổn hao lượng lần chuyển mạch Cơng suất tổn hao xác chuyển mạch hàm số thông số mạch phụ tải dạng biến thiên dòng điện gốc 1.1.3 Thyristor a.Cấu tạo Thyristor gọi SCR (Silicon Controlled Rectifier: diod chỉnh lưu điều khiến cực cổng silicium) SCR gồm lớp bán dẫn P-N ghép nối tiếp nối chân Chân cho dòng điện vào gọi cực Anod viết tắt A ,chân cho dòng điện gọi cực Catod viết tắt K ,chân điều khiến cho dòng điện từ A qua K gọi cực Gate (cực cửa hay cực cổng ) viết tắt G b Nguyên lý họat động đặc tính SCR Để phân tích ngun lý họat động SCR, ta có the xem SCR giống transistor gồm transistor lọai NPN transistor loại PNP ghép lại theo kieu cực C NPN nối với cực B PNP ngược lại cực C PNP nối với cực B NPN Xét mạch thực nghiệm sau: Hình 1.4: Minh họa hoạt động SCR Mạch thực nghiệm SCR vẽ theo kiếu cấu trúc SCR gồm transistor, transistor lọai NPN gọi T1 transistor lọai PNP gọi T2 + Trường hợp khóa K để hở hay UG = 0V Khi điện áp cực G 0V tức T1 chưa có dòng phân cực IB1 nên T1 chưa dẫn => IB1 = 0, IC1 = 0, nên IB2 = T2 ngưng dẫn Như trường hợp SCR không dẫn điện được, dòng điện qua SCR IA = UAK = Ucc Tuy nhiên tăng điện nguồn Ucc lên đến giá trị đủ lớn tức điện áp SCR tăng theo đạt đến giá trị điện áp ngập U BO (Breakover) điện áp UAK giảm xuống giống diod dòng điện I A tăng nhanh Lúc SCR chuyển sang trạng thái dẫn điện Dòng điện ứng với lúc điện áp UAK giảm nhanh gọi dòng điện trì I H (Holding) Sau đó, dặc tính SCR giống 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 SCR Lúc có dòng kích IG > nên SCR dẫn tức transistor T1 phân cực cực B, I B1 > => có dòng IC1 > 0, dòng IC1 dòng IB2 nên lúc T2 dẫn điện cho dòng IC2 ra, dòng vào cực B lại trở thành dòng IB1 Do mà SCR tự trì trạng thái dẫn điện nguồn chiều mà khơng cần có dòng kích IG liên tục Hiện tượng lặp lại liên tục, dấn đến transistor đạt đến trạng thái dẫn bảo hòa, điện áp UAK giảm nhỏ khỏang 0,7V ÷ 1,5V (tùy lọai) + Trường hợp phân cực ngược SCR Phân cực ngược SCR nối cực Anode vào nguồn âm cực Catod vào nguồn dương điện áp cung cấp UCC Trường hợp giống Diode bị phân cực ngược, SCR khơng dẫn điện mà có dòng điện rỉ nhỏ qua điện áp rơi SCR điện áp nguồn (U AK = -UCC) Khi tăng điện áp nguồn UCC lên đủ lớn SCR bị đánh thủng dòng điện qua theo chiều từ Anod sang Catod (K→A) Điện áp gọi điện áp ngược UN Thông thường trị số UN UBO ngược dấu - Đặc tuyến SCR: Qua hình vẽ đặc tuyến Volt - Amprer SCR ta thấy chưa có dòng kích IGO điện áp đặc vào đầu SCR đủ lớn (U BO) SCR tự dẫn Khi điện áp UAK < UBO muốn SCR dẫn phải có dòng kích IG > Khi U2< U1 < UBO muốn SCR dẫn phải có dòng IG2 > IG1 > 10 b/- Sơ đồ Trong sơ đồ hình 5.7 mạch + T1 T3 chuyển đổi để khoá tiristor C1 L1 D D33 11 gồm có C1, L1 dùng để khố + ut nhóm van anơt chung T1, T3, D1 D3 it C0 Ud C2, L2 dùng để khố nhóm van Z D4 D2 + - t Cathode chung T2, T4 Trong sơ đồ D44 D22 có thêm diode D1 ÷ D4 T2 T4 C2 L2 gọi diode cắt (ngăn Hình 5.7 cách) • Ngun lý q trình khố tiristor chính, ví dụ T1, diễn sau: Ta giả thiết van T1 T2 làm việc, tụ C1 C2 nạp điện đến giá trị Ud với cực tính hình vẽ Tại t=t ta cần khố T T2, đồng thời mở T3 T4, ta truyền tín hiệu điều khiển đến T3 T4 Khi T3 T4 có tín hiệu điều khiển van mở, tụ C C2 phóng điện qua van Tụ C1 phóng điện qua D1 - qua D11 - qua T3 - qua L1 - C1 tạo nên T1 điện áp ngược nhỏ ( hai lần sụt điện áp diode mở) T1 khố lại Đối với T2 q trình khố tương tự : tụ C phóng điện qua T4 - qua D22 - qua D2 - qua L2 - C2 tạo nên T2 điện áp ngược nhỏ T2 khố lại Ngồi đường phóng tụ phóng qua mạch tải giai đoạn đầu diode D3 D4 bị đặt điện áp ngược nên chưa dẫn dòng Sau lượng tích luỹ Lt giải phóng hết dòng tải đổi chiều khép vòng qua T3, D3, D4, T4 Các tụ C1 C2 sau phóng hết nạp theo chiều ngược lại để chuẩn bị cho q trình khố T T4 mở T1 T2 c/- Sơ đồ Trong sơ đồ hình 5.8 mạch chuyển đổi để khố tiristor gồm có C 1, L1 tiristor phụ T5, T8 dùng để khoá van T1, T4, C2, L2 tiristor phụ T6, T7 dùng + để khoá van T2, T3 D11 T5 Ud C0 C1 L1 T4 D44 T3 ut it - + T8 - T1 Zt D33 T7 C2 L2 - + T2 D22 T6 Hình 5.8 • Nguyên lý làm việc 78 Ta giả thiết tải có điện cảm lớn nên khoảng chuyển mạch dòng tải coi không thay đổi I Ta nghiên cứu q trình khố T Giả thiết BBĐ làm việc bình thường, van T T2 dẫn dòng, tụ điện C1 C2 nạp đầy với cực tính sơ đồ hình 4-8 Tại thời điểm t=t0 ta cần khố van T1, T2 Để khố T1 ta truyền tín hiệu điều khiển đến van T5 làm cho T5 mở Van T5 mở tụ điện C1 bắt đầu phóng điện Trong giai đoạn đầu dòng phóng tụ qua tải, giả thiết dòng qua tải khoảng chuyển mạch không thay đổi I nên dòng phóng tụ tăng dòng qua T1 giảm đến t=t1 iC1=I, van T1 khố lại (vì dòng qua khơng có xu hướng đổi chiều) Dòng tụ tiếp tục tăng phần khép qua D11 (hình 5.9) Khi điện áp tụ đổi chiều dòng qua tụ C1 van T5 giảm dần Tại t=t2 iC1=I sau nhỏ dẫn đến D 44 mở phần dòng tải qua D44, mạch C1-L1 nối trực tiếp vào nguồn điện chiều dẫn đến điện áp C vượt giá trị U d Sự chuyển mạch kết thúc dòng qua it tụ C1 T5 giảm khơng có I xu hướng đổi chiều, tiristor phụ T5 t khoá lại (thời điểm t=t 3), dòng tải u®kT5 khép hồn tồn qua diode D44 tác t t0 dụng s.đ.đ tự cảm sinh điện cảm phụ tải Lt uC1 lượng tích luỹ Lt giải phóng t3 t2 t hết Quá trình chuyển mạch van t0 t1 khác sơ đồ tương tự van T1 iT5=iC I t I t iT1 iD11 iD44 uT1 t 0 ∆uT1 tkh ∆uD1 I t Ud t Hình 5.9 3.3.2 Nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha 3.3.2.1 Mạch động lực trình khống chế 79 Để tạo điện áp xoay chiều ba pha từ nguồn cung cấp chiều ta sử dụng • Ba BBĐ điện áp pha làm việc thứ tự lệch 1/3 chu kỳ • BBĐ điện áp ba pha Trường hợp đầu nguyên tắc khống chế nguyên lý hoạt động BBĐ hoàn toàn tương tự sơ đồ nghịch lưu điện áp pha nghiên cứu, cần ý đến việc đảm bảo cho ba sơ đồ nghịch lưu điện áp pha làm việc với chu kỳ thứ tự làm việc lệch 1/3 chu kỳ Phần ta nghiên cứu nguyên tắc tạo điện áp xoay chiều ba pha sơ đồ nghịch lưu điện áp ba pha Có nhiều kiểu sơ đồ nghịch lưu điện áp ba pha nguyên lý hoạt động sơ đồ khác nhiều ta nghiên cứu nguyên tắc hoạt động sơ đồ nghịch lưu điện áp ba pha đặc trưng sử dụng phổ biến, sơ đồ nghịch lưu điện áp ba pha mắc theo kiểu sơ đồ cầu gọi sơ đồ Lariơnơp (ta gọi tắt nghịch lưu điện áp cầu ba pha) Sơ đồ mạch lực nghịch lưu (còn thiếu mạch chuyển đổi) biểu diễn hình 5.14 Trong sơ đồ tiristor T 1÷ T6 tiristor chính, chúng làm nhiệm vụ biến đổi điện áp nguồn chiều U d thành điện áp xoay chiều ba pha uA, uB, uC đặt lên phụ tải xoay chiều ba pha Z A, ZB, ZC Các van hình thành hai nhóm van: Nhóm van Cathode chung (nhóm có số chẵn) gồm T 2, T4, T6; nhóm van anơt chung (nhóm có số lẻ) gồm T 1, T3, T5 Phụ tải ba pha trường hợp nối hình (Y), nối phụ tải dạng tam giác (∆) Trong sơ đồ sử dụng cầu diode ngược gồm van D 11÷ D66 để chuyển trả lượng phản kháng từ tải nguồn Tụ C khâu lọc, có tác dụng tạo cho nguồn Ud có đặc trưng gần với nguồn điện áp lý tưởng để cung cấp cho BBĐ + D11 Ud C0 D44 T1 T3 A T4 T5 D33 D55 C B T6 T2 D66 D22 uA ZA uB ZB uC ZC Hình 5.14 • Ngun tắc khống chế Để tạo điện áp xoay chiều ba pha phụ tải ba pha Z A, ZB, ZC ta thực khống chế tiristor T1 ÷ T6 làm việc theo qui luật sau :  Các van pha (pha A T1, T4; pha B T3, T6; pha C T2, T5 ) làm việc lệch nửa chu kỳ, tức lệch 1800 điện 80  Các van nhóm làm việc thứ tự lệch 1/3 chu kỳ, tức 1200 điện Từ nguyên tắc nêu trên, giả thiết chu kỳ làm việc BBĐ T thời điểm t=0 thời điểm phát xung điều khiển mở van T qui luật xuất tín hiệu điều khiển tiristor thứ tự theo biểu đồ hình 5.15 u®kT1 u®kT2 u®kT3 u®kT4 u®kT5 u®kT6 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t t T/6 T/6 T/6 T/6 T/6 t t t T/6 t Hình 5.15  Điện áp phụ tải nghịch lưu điện áp ba pha Để xác định điện áp phụ tải nghịch lưu điện áp ba pha người ta sử dụng phương pháp khác Chính xác dựa vào khoảng dẫn dòng van chu kỳ làm việc BBĐ kết hợp với qui luật làm việc van nêu phần nguyên tắc khống chế Cũng BBĐ khác, người ta gọi khoảng thời gian dẫn dòng van chu kỳ làm việc BBĐ góc dẫn van, ký hiệu λ Trong phạm vi thời gian dẫn dòng van chu kỳ≥ T/3 (tức λ≥ 1200) ta áp dụng biểu thức xây dựng sau Ta gọi điện áp điểm A,B,C so với điểm cực âm nguồn cung cấp chiều uA0 ,uB0 ,uC0 điện áp phụ tải Z A, ZB, ZC uA, uB, uC; điện áp dây phụ tải uAB, uBC, uCA Các điện áp uA0, uB0 ,uC0 xác định sau: -uA0 =Ud T1 mở, uA0 =0 T4 mở, uA0 =Ud/2 T1, T4 khoá -uB0 =Ud T3 mở, uB0 =0 T6 mở, uB0 =Ud/2 T3, T6 khoá -uC0 =Ud T5 mở, uC0 =0 T2 mở, uC0 =Ud/2 T5, T2 khố Ta có phương trình: uA+ uB + uC = (5-20) uAB = uA0 - uB0 (5-21a) uBC = uB0 - uC0 (5-21b) uCA = uC0 - uA0 (5-21c) uAB = uA - uB (5-22a) uBC = uB - uC (5-22b) 81 uCA = uC - uA (5-22c) Giải hệ phương trình ta : uA = (2uA0 - uB0 - uC0)/3 (5-23a) uB = (2uB0 - uA0 - uC0)/3 (5-23b) uC = (2uC0 - uB0 - uA0)/3 (5-23c) Các biểu thức (5-23) cho phép ta xác định điện áp phụ tải sơ đồ nghịch lưu điện áp ba pha biết góc dẫn van Đối với nghịch lưu điện áp góc dẫn van thay đổi phạm vi rộng, giá trị góc dẫn cực đại không xét đến thời gian chuyển mạch là: λ max=π 3.2.2 Mạch chuyển đổi khảo sát trình chuyển đổi Các sơ đồ nghịch lưu áp ba pha với đầy đủ mạch chuyển đổi đa dạng, kiểu mạch chuyển đổi nghịch lưu điện áp pha hồn tồn sử dụng cho nghịch lưu điện áp ba pha Sau ta giới thiệu sơ đồ thường dùng Đó sơ đồ với mạch chuyển đổi dùng tiristor phụ: Sơ đồ nguyên lý hình 5.16, sơ đồ ngồi phần tử sơ đồ hình 5.14 giới thiệu, có thêm phần tử chuyển mạch gồm: Các tiristor phụ T7÷ T12 mạch L1-C1, L2-C2, L3-C3 Nguyên lý hoạt động để khoá van sơ đồ hồn tồn tương tự sơ đồ pha giới thiệu + D11 T1 T7 T9 T11 D33 T5 D55 T3 A L1 C1 C0 B L2 C2 C L3 C3 Ud T6 D44 T4 D66 T2 D22 T10 T12 T8 ZC ZA ZB uA uC uB Hình 5.16 82 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Câu 1: Nêu khái niệm chung mạch nghịch lưu? Câu 2: Phân loại dạng nghịch lưu độc lập? Câu 3: Phân tích nguyên lý làm việc mạch nghịch lưu nguồn dòng pha? Câu 4: Phân tích nguyên lý làm việc mạch nghịch lưu nguồn dòng pha? Câu 5: Phân tích nguyên lý làm việc mạch nghịch lưu nguồn áp pha? Câu 6: Phân tích nguyên lý làm việc mạch nghịch lưu nguồn áp pha? 83 CHƯƠNG 4: CÁC BỘ BIẾN TẦN 4.1 Khái niệm chung 4.1.1 Định nghĩa phân loại a Định nghĩa: Bộ biến tần thiết bị điện tử mạch điện dùng để biến đổi từ dòng điện chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC) Điện áp đầu vào, điện áp đầu ra, tần số, điều chỉnh cơng suất tồn phần phụ thuộc vào thiết bị mạch điện cụ thể Bộ biến tần không sinh công suất, công suất cấp từ nguồn chiều Một biến tần thiết bị hoàn toàn điện tử phương thức kết hợp hiệu ứng khí (như máy điện quay) mạch điện tử Các biến tần tĩnh không sử dụng thành phần chuyển động trình chuyển đổi b.Phân loại: Các thiết bị biến đổi tần số sử dụng nhiều công nghiệp Thơng thường thiết bị biến tần chia làm loại chính: + Các thiết bị biến tần trực tiếp: Đây thiết bị biến đổi trực tiếp điện áp xoay chiều (thường điện áp lưới điện công nghiệp) thành điện áp xoay chiều khác có tần số điều chỉnh phạm vi định Thiết bị biến tần thực chất sơ đồ chỉnh lưu mắc song song ngược Để tạo điện áp pha đầu thiết bị gồm chỉnh lưu mắc song song ngược, khoảng thời gian nửa chu kỳ thứ điện áp ta cho sơ đồ chỉnh lưu thứ làm việc, nửa chu kỳ ta cho sơ đồ chỉnh lưu thứ hai làm việc kết ta có điện áp tải điện áp xoay chiều với tần số tần số chuyển đổi làm việc sơ đồ chỉnh lưu mắc song song ngược Để có điện áp nhiều pha người kết hợp nhiều biến tần pha khống chế chúng theo qui luật xác định Nhược điểm thiết bị biến tần phạm vi thay đổi tần số hẹp, chất lượng điện áp xấu II I a f1,U1 ∼ + = - b ∼ II L0 + = = C0 Ud I f1,U1 I - Ud Hình 5.1 ∼ f2,U2 I Id = ∼ f2,I2   84    + Các thiết bị biến tần gián tiếp: Đây thiết bị biến đổi tần số thông qua số khâu trung gian, có nhược điểm cồng kềnh, hiệu suất thấp biến tần trực tiếp lại khắc phục nhược điểm biến tần trực tiếp Các BBĐ chiềuxoay chiều thường khâu thiết bị biến đổi tần số gián tiếp Tuỳ thuộc vào loại BBĐ chiều-xoay chiều sử dụng mà ta có biến tần nguồn áp, biến tần nguồn dòng hay biến tần cộng hưởng BBĐ cộng hưởng trường hợp đặc biệt BBĐ điện áp hay dòng điện nên sơ đồ khối biến tần cộng hưởng giống biến tần nguồn áp giống biến tần nguồn dòng Ta có sơ đồ khối biến tần nguồn áp hình 5.1a biến tần nguồn dòng hình 5.1b Trong : o Khâu I: chỉnh lưu, làm nhiệm vụ biến điện áp xoay chiều lưới điện có tần số cố định f1 điện áp không đổi U1 thành điện áp chiều Ud o Khâu II: khâu lọc, có tác dụng tạo nguồn cung cấp cho BBĐ chiều có tính chất nguồn áp Ud=const tính chất nguồn dòng Id=const o Khâu III: BBĐ chiều-xoay chiều, đầu ta thu điện áp dòng điện xoay chiều có giá trị tần số điều chỉnh Các sơ đồ BBĐ chiều-xoay chiều sử dụng dụng cụ bán dẫn tiristor transitor Trong phần ta nghiên cứu sơ đồ nghịch lưu dùng tiristor 4.1.2 Sơ đồ cấu trúc Cách thức hoạt động biến tần đơn giản Chủ yếu qua cơng đoạn sau: • Cơng đoạn 1: Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều pha hay pha chỉnh lưu lọc thành nguồn chiều phẳng Công đoạn thực chỉnh lưu cầu diode tụ điện Điện đầu vào pha ba pha, mức điện áp tần số cố định 85 • Cơng đoạn 2: Điện áp chiều biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều pha đối xứng Mới đầu, điện áp Một chiều tạo trữ giàn tụ điện Điện áp chiều mức cao Tiếp theo, thơng qua trình tự kích hoạt thích hợp biến đổi IGBT (IGBT từ viết tắt Tranzito Lưỡng cực có Cổng Cách điện hoạt động giống công tắc bật tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu Biến tần) Biến tần tạo điện áp Xoay chiều ba pha phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Nhờ tiến công nghệ vi xử lý công nghệ bán dẫn lực nay, tần số chuyển mạch xung lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động giảm tổn thất lõi sắt động Hệ thống điện áp xoay chiều pha đầu thay đổi giá trị biên độ tần số vô cấp tuỳ theo điều khiển (khi cần tăng giảm tốc độ động cơ) 86 4.2.Biến tần trực tiếp Người ta trực tiếp biến đổi đờng cong lưới điện công nghiệp, ta thu điện áp với tần số khác tần số điện lưới Có thể dùng mạch điện với nguồn cấp pha hay nguồn cấp ba pha Bằng cách đóng mở tiristor theo quy luật ta có đợc điện áp xoay chiều 4.2.1 Sơ đồ cấu trúc 87 T1 U1 Z T2 f = 10 Hz t t f = 16,66 Hz T1 A U1 T2 F t E T3 B T4 88 C1 UN T3 T5 C2 T T1 B T4 C T6 T3 T5 ZB ZC B T4 C T6 UN ZB ZC UN T1 T3 T5 ZA A C2 T C1 ZA A C2 T C1 ZA A C1 UN T1 T1 B T4 C T6 T3 T5 B T2 ZB ZC T4 C T6 ZB ZC C1 UN T1 T3 T5 ZA A C2 ZA A C2 UN C1 B T2 T4 T1 T3 C T6 T5 ZA A C2 T ZB ZC B T4 C T6 ZB ZC 89 4.3 Giới thiệu số biến tần thực tế 90 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Câu 1: Nêu định nghĩa biến tần? Câu 2: Phân loại biến tần? Câu 3: Phân tích sơ đồ cấu trúc biến tần? Câu 4: Phân tích biến tần trực tiếp? Câu 5: Phân tích biến tần gián tiếp? 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Trọng Minh,Điện tử công suất.Nhà xuất giáo dục Nguyễn Vũ Sơn,Giáo trình kỹ thuật điện tử ứng dụng Nhà xuất giáo dục Nguyễn Văn nhờ, Điện tử công suất Nhà xuất ĐH quốc gia Tp.Hồ Chí Minh,2002 Nguyễn Bính,Điện tử công suất Nhà xuất KHKT Hà nội 2000 Lender Cyrilw, Điện tử công suất điều khiển động điện Tài liệu dịch từ tiếng anh 92 ...LỜI NĨI ĐẦU Điện tử cơng suất kiến thức chuyên nghành chuyên sâu ngành điện tử Giáo trình Điện tử cơng suất biên soạn theo chương trình tiểu ban soạn thảo chương trình trường Cao đẳng... thơng qua Giáo trình biên soạn từ giảng tác giả nhiều năm giảng dạy Khoa Điện tử - Tin học giáo trình tác giả thẩm định Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu có tính logic Khi biên soạn giáo trình, ... báu thầy cô khoa Điện tử - Tin học để giáo trình hồn thiện Mặc dù có nhiều cố gắng giáo trình khơng thể tránh khỏi thiếu sót, tác giả mong nhận đóng góp ý kiến bạn đọc để giáo trình hồn thiện

Ngày đăng: 04/03/2018, 19:39

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • MỤC LỤC:

  • LỜI NÓI ĐẦU...........................................................................................................2

  • CHƯƠNG I: CHỈNH LƯU

    • 1.1 Các linh kiện bán dẫn công suất

    • 1.2 Cấu trúc chung của sơ đồ chỉnh lưu

      • 1.3. Chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ

  • Hình 1.8. Chỉnh lưu diode hình tia Hình 1.9. Đồ thị điện áp

  • Hình 1.8. Chỉnh lưu diode hình tia Hình 1.9. Đồ thị điện áp

    • 1.4. Chỉnh lưu 1 pha hai nửa chu kỳ

  • Hình 1.10. Chỉnh lưu diode 2 nửa chu kỳ Hình 1.11. Giản đồ tín hiệu

    • 1.5. Chỉnh lưu 1 pha hình cầu

    • 1.6. Chỉnh lưu 3 pha hình tia

    • 1.7. Chỉnh lưu 3 pha hình cầu

  • CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 1

  • CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU

    • 2.1. Giới thiệu chung

    • 2.2. Khâu đồng bộ hóa và phát sóng răng cưa

    • 2.3. Khâu so sánh

    • 2.4. Khâu tạo xung

    • 2.5. Ghép nối mạch điều khiển và mạch động lực

  • CHƯƠNG 3: NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP

    • 3.1 Khái niệm chung

    • 3.2 Nghịch lưu độc lập nguồn dòng

    • 3.3 Nghịch lưu độc lập nguồn áp

  • CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 3.

  • CHƯƠNG 4: CÁC BỘ BIẾN TẦN

    • 4.1. Khái niệm chung.

    • 4.2.Biến tần trực tiếp

    • 4.3 Giới thiệu một số bộ biến tần trong thực tế

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan