ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ỨNG DỤNG 409Xxx dientucongsuatvaungdung

ĐH Bách khoa – ĐHQG Tp.HCM
Khoa : Điện & Điện tử
Bộ môn : Điều khiển Tự động

Tp.HCM, ngày 11/02/2011

Đề cương Mơn học Đại học

ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT VÀ ỨNG DỤNG
(POWER ELECTRONICS AND APPLICATIONS)
Mã số MH :
- Số tín chỉ
:
- Số tiết
- Tổng:
- Đánh giá
:
Thang điểm 10/10
- Môn tiên quyết
:
- Môn học trước
:

2 (2.1.4)
TCHP: 2
45
LT: 30
BT: 15
TH: 56
ĐA:
Kiểm tra:

40% Giữa kỳ 20% Bài tập 20%
Thi cuối kỳ: 60% thi Viết - 90'
Giải tích mạch
Mạch điện tử
- Mơn song hành
: - CTĐT ngành
: Tự động hóa và Điều khiển
- Trình độ
: Năm thứ 4
(khối kiến thức-KT) Thuộc khối KT: Ngành-Chuyên ngành
- Ghi chú khác
:

BTL/TL:

MS:
MS:
MS:
MS:

1. Mục tiêu của môn học:
Môn học cung cấp cho sinh viên chuyên ngành Tự động hoá và Điều khiển khả năng thiết kế và
vận hành các thiết bị điện tử công suất sử dụng trong hệ thống tự động hố hay điều khiển cơng
nghiệp và các lĩnh vực khác.
Aims:
The course provides the students the basic knowledge for designing and operating applying the
power electronic equipments in industrial automation and control systems and others.

2. Nội dung tóm tắt mơn học:
Mơn học bao gồm những kiến thức cơ bản về linh kiện điện tử công suất, các bộ biến đổi năng

lượng một chiều, xoay chiều. Sau đó phân tích các ứng dụng của chúng trong công nghiệp như các
bộ nguồn một chiều, xoay chiều, các bộ truyền động động cơ một chiều, xoay chiều.
Course outline:
The course presents the fundamentals of power electronic devices, converters (rectifiers, choppers,
inverters…) and their applications in industry and other fields.
Tài liệu học tập: References
[1] Huỳnh văn Kiểm. Bài giảng môn học Điện tử Công suất và Ứng dụng, GV cung cấp, chưa in.
[2] Mohan N. First course on Power Electronics and Drives, MNPERE, Minneapolis, 2003.
[3] Rashid M.H. Power Electronics: Circuits, devices and applications, Pearson Education Inc.,
Pearson Prentice Hall 2004.
[4] Ned Mohan. Power Electronics: Converters, Applications, and Design, John Wiley, New York,
3 rd edition 2003.
PĐT, Mẫu 2008-ĐC

Tr.1/6


Đề cương MH : bsp1681566554.doc

PĐT, Mẫu 2008-ĐC

[5] Nguyễn văn Nhờ. Giáo trình Điện tủ cơng suất 1, NXB ĐHQG TP HCM, TP HCM, 2002.
[6] Bùi Quốc Khánh và một số tác giả. Tự động Điều khiển Truyền động điện, NXB KHKT, 2004.
[7] Phan Quốc Dũng, Tô Hữu Phúc. Truyền động điện, NXB ĐHQG TP HCM, TP HCM, 2003.

3. Các hiểu biết, các kỹ năng cần đạt được sau khi học mơn học
Sau khi hồn tất mơn học, sinh viên có các kiến thức cơ bản về linh kiện và thiết bị điện tử công
suất cùng với những ứng dụng của nó trong cơng nghiệp, có khả năng phân tích hoạt động và nhiệm
vụ của thiết bị này trong sơ đồ điều khiển của các nhà máy để có thể khai thác, vận hành cũng như
thiết kế mới. Thông qua nội dung môn học bao gồm từ linh kiện, thiết bị đến ứng dụng, sinh viên có

thể xây dựng cho mình cái nhìn tồn diện và sáng tạo về một hệ thống công nghiệp để cũng cố khả
năng lý luận của mình.
Learning outcomes:
Knowledge: operations and applications of power devices and circuits.
Cognitive Skills: understanding the roles and new trends of power electronics in industry.
Subject Specific Skills: ability of analysis and application of power devices and converters in
industrial systems.
Transferable Skills: creative and systematic thinking since the course deals with devices, systems
and their applications

4. Hướng dẫn cách học - chi tiết cách đánh giá môn học:
Sinh viên lên lớp, đọc các tài liệu tham khảo giáo viên yêu cầu và làm các bài tập ở nhà.
Sơ đồ đánh giá:
Điểm kiểm tra 40%: bao gồm của kiểm tra giữa kỳ 20% (thi tập trung) và các bài tập ở nhà
20% (thực hiện theo nhóm 4 người).
Thi cuối kỳ 60%: không giới hạn nội dung gồm nhiều câu hỏi nhỏ (có tính tốn).
Learning Strategies & Assessment Scheme:
Students must attend class for lectures, read given readings, referential documents and do
assignments in groups of 4 students.
Assessment scheme:
Midterm examination 20%
Assignments 20%
Final examination 60%

5. Dự kiến danh sách Cán bộ tham gia giảng dạy:
 ThS. Huỳnh văn Kiểm
 ThS. Huỳnh hữu Phương

- Khoa Điện & Điện tử
- Khoa Điện & Điện tử

6. Nội dung chi tiết:
Tuần
1

Nội dung
Chương 1: Mở đầu
1.1 Khái niệm chung: Bộ biến đổi và ngắt điện điện tử
1.2 Nội dung và phương pháp khảo sát mạch điện tử cơng suất
a. trị trung bình – hiệu dụng
b. cơng suất – hệ số công suất
c. Fourier và hệ số méo dạng
d. PP khảo sát:

Tài
liệu
[1], [4]

u cầu
Biết tính
tốn
mạch
ĐTCS

Tr.2/6


Đề cương MH : bsp1681566554.doc

Tuần

2

3,4

PĐT, Mẫu 2008-ĐC

Nội dung
- Giải theo thời gian (dùng pt viphân hay Laplace)
Ví dụ chỉnh lưu diod tải RL có diod phóng điện
- Giải chu kỳ tựa xác lập
- ngun lý xếp chồng và tính tốn gần đúng
Ví dụ tính trị trung bình mạch điện với nguồn xung vng
- mơ phỏng dùng máy tính
- thực nghiệm
1.3 Tính chọn linh kiện cơng suất
- Định mức áp
- Phát nhiệt và định mức dịng
1.4 Bảo vệ linh kiện cơng suất và bộ biến đổi
a. Bảo vệ dòng: dòng cực đại và quá tải
b. Bảo vệ quá áp
Lý thuyết 3 tiết Đọc thêm 4 tiết, bài tập 1 tiết
Chương 2: Linh kiện điện tử công suất
2.1 Diod công suất
Các loại diod
2.2 Linh kiện họ transistor
Các loại transistor
2.2.1 Đặc tính đóng ngắt BJT
Thí nghiệm đóng ngắt BJT -> tổn hao đóng ngắt
2.2.2 mạch lái BJT

Dòng cực nền tối ưu – các nguyên lý lái BJT – ví dụ
2.2.3 MosFET, IGBT và mạch lái
Ưu điểm của linh kiện MOS – nguyên lý mạch lái – ví dụ
2.3 Linh kiện họ thyristor
2.3.1 Nguyên lý- cấu tạo SCR
2.3.2 Đặc tính SCR
Đặc tính V – A; khái niệm về đặc tính dóng ngắt; đặc tính cổng
2.3.3 Các linh kiện khác trong họ thyristor
TRIAC; giới thiệu GTO – LASCR – linh kiện mới
2.3.4 Mạch lái SCR
Nguyên lý mạch lái SCR – ví dụ
2.3.5 Khái niệm mạch tắt SCR (bỏ)
Lý thuyết 3 tiết Đọc thêm 4 tiết
Chương 3: Bộ biến đổi (BBĐ) điều khiển pha
3.1 Chỉnh lưu diod
KS Chỉnh lưu tồn sóng tải RL, RE
3.2 Ngun lý điều khiển pha
Nguyên lý ĐK on-off và ĐK pha
DK pha 1 SCR: tải R, RL – tính góc dẫn
3.3 Điều khiển pha áp xoay chiều
KS sơ đồ 1 pha:
Tải R: áp hiệu dụng
Tải RL dạng dòng – pham vi điều chỉnh góc 
Ứng dụng sơ đồ 1 pha
3.4 Chỉnh lưu điều khiển pha
3.3.1 Khảo sát sơ đồ 1 pha tải R, RL, RE, tải dòng liên tục
dạng áp, dòng – pham vi điều chỉnh góc áp, dịng trung bình
ngun lý nghịch lưu phụ thuộc (  > 90o)

Tài

liệu

Yêu cầu

Phân biệt
và sử
dụng
được linh
kiện
ĐTCS

[1],[3]
[4],[5]

[1],[2], Tính tốn
[5]
mạch
động lực,
thiết kế
BBĐ

Tr.3/6


Đề cương MH : bsp1681566554.doc

Tuần

5,6,7

8,9,
10

PĐT, Mẫu 2008-ĐC

Nội dung
3.3.2 Khảo sát sơ đồ hình tải m pha dòng liên tục
dạng áp, dịng, Cơng thức tính áp, dịng trung bình
cơng thức tính sóng hài điện áp.
3.3.3 Khảo sát sơ đờ cầu 3 pha tải R, tải dòng liên tục
dạng áp, dịng, Cơng thức tính áp, dịng trung bình
3.3.4 Khảo sát sơ đờ điều khiển khơng hoàn toàn (đọc ở nhà)
dạng áp, dịng. Cơng thức tính áp, dịng trung bình
3.3.5 Cơng śt và HSCS của chỉnh lưu điều khiển pha
Tính cơng suất, HSCS sơ đồ 1 pha
3.5 Mạch phát xung điều khiển pha (đọc ở nhà)
Nguyên lý phát xung, KS sơ đồ phát xung DK chỉnh lưu 1 pha
3.6 Ứng dụng (đọc ỡ nhà)
Chỉ liệt kê mà khơng vào chi tiết vì cịn học ở phần sau
LT 6 tiết Đọc thêm 4 tiết, làm bài tập 2
Chương 4: Bộ biến đổi (BBĐ) áp một chiều
ĐN độ rộng xung tương đối
4.1 BBĐ áp một chiều dạng Forward tải RLE
4.1.1 Khảo sát sơ đồ làm việc 1 phần tư mặt phẳng tải
Phương trình dạng dịng chính xác và gần đúng
Trị trung bình áp, dịng tải – nhấp nhơ dịng cực đại
Chế độ dịng gián đoạn
4.1.2 Khảo sát sơ đồ làm việc 2 và 4 phần tư mặt phẳng tải
dạng dòng (gần đúng). Hoạt động BBĐ với E tải thay đổi.
4.1.4 Mạch lọc ngỏ ra

Sóng hài áp ra và ví dụ tính mạch lọc.
4.2 Khảo sát BBĐ áp một chiều dạng Flyback (đọc ở nhà)
Nguyên lý hoạt động
4.2.1 Các sơ đờ
BBĐ đão cực tính, BBĐ có BA cách ly
4.3 Mạch ĐK BBĐ
Nguyên lý PWM.
Mạch lái ½ cầu dùng IC họ IR21xx (đọc thêm tài liệu)
Nguyên lý PWM loại dòng điện. (đọc thêm tài liệu)
4.4 Mạch cải thiện HSCS của bộ chỉnh lưu diod
Điều kiện để HSCS bằng 1. Nguyên lý bộ cải thiện HSCS
4.5 Ứng dụng (đọc ở nhà)
Sơ lược các ưd
Đọc thêm 6 tiết, bài tập 2
Chương 5: Nghịch lưu và biến tần nguồn áp
Nguyên lý – phân loại
5.1 Khảo sát nghịch lưu nguồn áp:
5.1.1 Sơ đồ 1 pha và phương pháp khảo sát gần đúng
Các sơ đồ - nguyên lý hoạt động – phương trình dịng tải RL
Phương pháp tính gần đúng
5.1.2 Sơ đờ 3 pha và các quan hệ điện áp
Dạng áp 6 nấc, các quan hệ điện áp trong hệ 3 pha
5.1.3 Logic 3 pha
ĐN
5.2 Phương pháp điều khiển điện áp ngỏ ra
5.3 Sóng hài và nghich lưu hình sin

Tài
liệu

Yêu cầu

tính toán,
thiết kế
mạch
8,22

[1],[2],
[3]

[1],[2], tính toán
[3]
gần đúng,
hiểu các
nguyên lý
điều
khiển

Tr.4/6


Đề cương MH : bsp1681566554.doc

Tuần

PĐT, Mẫu 2008-ĐC

Nội dung

Tài

liệu

Yêu cầu

5.2.1 Phân tích Fourier dạng áp nghịch lưu
5.2.2 Tác dụng của sóng hài bậc cao
5.2.3 Các PP hạn chế sóng hài: (đọc ở nhà)
- Nghịch lưu điều rộng xung hình sin
- Phương pháp điều chế theo mẫu
- Phương pháp điều chế vector không gian
5.4 Biến tần nguồn áp
Sơ đồ - nguyên lý V/F
5.5 Ứng dụng (đọc ở nhà)
Sơ lược các ưd
Đọc thêm 6 tiết, bài tập 2
11,12 Chương 6: Bộ nguồn một chiều
Hiểu,
6.1 Bộ nguồn chỉnh lưu
tính toán
Hai sơ đồ: chỉnh lưu SCR và BBĐ áp AC + chỉnh lưu diod
thiết kế
6.1.1 Thiết kế sơ bộ bợ ng̀n chỉnh lưu
Tính góc đk pha, thơng số SCR, BA. Tính mạch lọc
6.1.2 Điều khiển bợ ng̀n chỉnh lưu
Bài tốn ĐK bộ nguồn chỉnh lưu, sơ đồ khối
6.2 Sơ đồ điều khiển vịng kín BBĐ:
[1],[2],
Ngun lý điều khiển tọa độ (điều khiển nhiều vịng)
[4],[6]
6.3 Bợ nguồn xung

Các sơ đồ khối
7.2.1 Sơ đồ bộ nguồn xung dùng nghịch lưu
Ngun lý điều khiển
Ví dụ tính tốn
7.2.2 Sơ đờ bợ ng̀n xung flyback
Ví dụ mạch điện bộ nguồn xung
Đọc thêm 6 tiết, bài tập 2
13,14 Chương 7: Điều khiển động cơ một chiều và xoay chiều dùng bán [1],[3], Tính tốn
dẫn
[4],[6],
truyền
7.1 Các quan hệ căn bản của trùn động điện
[7]
động
7.1.1 Đặc tính cơ và các chế độ làm việc của đợng cơ
mộnt
Mặt phẳng đặc tính cơ – đặc tính cơ – đnghĩa chế độ hãm
chiều, sử
7.1.2 Các bài toán của điều khiển động cơ
dụng
ĐK momen, tốc độ, vị trí
truyền
Bài tốn khởi động
động
7.2 Sơ đờ điều khiển đợng cơ một chiều
xoay
7.2.1 Phương trình đặc tính cơ động cơ một chiều
chiều
7.2.2 Hệ thống điều khiển tốc độ dộng cơ một chiều
Sơ đồ khối – các phản hồi: dòng, áp, tốc độ, vị trí

7.2.3 Đợng cơ chấp hành 1 chiều và bài toán điều khiển vị trí
7.2.4 ĐK động cơ bước (đọc ở nhà)
7.3 Điều khiển động cơ xoay chiều dùng biến tần
7.3.1 Nguyên lý điều khiển tần số động cơ xoay chiều
Nguyên lý
7.2.2 Biến tần điều khiển động cơ xoay chiều
Sơ đồ đk vòng hở V/F
Nguyên lý đk vecto tựa từ thông (đọc ở nhà)
7.4 Điều khiển động cơ một chiều không cổ góp
7.4.1 Nguyên lý hoạt động
Tr.5/6


Đề cương MH : bsp1681566554.doc

Tuần

**
**
**

PĐT, Mẫu 2008-ĐC

Nội dung
7.4.2 Sơ đồ điều khiển động cơ một chiều không cổ góp
Đọc thêm 6 tiết, bài tập 2
Nội dung bài tập/ báo cáo (số lượng 02)
Báo cáo theo nhóm 4 người, bài tập cá nhân(2 giờ/bài.người)
Nội dung giới hạn cho kiểm tra giữa kỳ (tập trung)
Chương 1-4 (3 giờ)

Nội dung thi cuối kỳ (tập trung)
Chương 1-7 (6 giờ)

Tài
liệu

Yêu cầu

7. Thông tin liên hệ:
+ Khoa: Điện & Điện tử
+ Bộ môn: Điều khiển Tự động
+ GV: Huỳnh văn Kiểm ;
+ Trang WEB môn học:
Tp.Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 2 năm 2009
TRƯỞNG KHOA
CB PHỤ TRÁCH LẬP ĐỀ CƯƠNG
HUỲNH VĂN KIỂM

Tr.6/6