Báo cáo thực tập môn điện tử công suất pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

BÀI THU HOẠCH THỰC TẬP
ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT & ỨNG
DỤNG (CT396)
GVHD:
Nhóm: tối thứ 3

1


Mục lục
Bài A.1: CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN ..................................1
1.4.1 Mạch chỉnh lưu tia 1 pha không điều khiển........................1
1.4.2 Chỉnh lưu cầu 1 pha không điều khiển.................................8
1.4.3 Chỉnh lưu tia 3 pha không điều khiển ...............................12
1.4.4 Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha không điều khiển ....................13
Bài A.2: CHỈNH LƯU MỘT PHA ĐIỀU KHIỂN ............................15
2.4.1 Chỉnh lưu điều khiển tia 1 pha ...........................................15
2.4.2 Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn phần ........................20
2.4.3 Chỉnh lưu cầu điều khiển 1 pha bán phần đối xứng.........24
Bài A.3: CHỈNH LƯU BA PHA ĐIỀU KHIỂN ...............................41
3.4.1 Chỉnh lưu tia 3 pha điều khiển ...........................................41
3.4.2 Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển toàn phần .......................47
Bài A.4: BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU .................................41
4.4.1 Tải R......................................................................................41
4.4.2 Tải L ......................................................................................41
4.4.1 Tải RL ...................................................................................41
Bài B.1: CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN ..................................1
1.1 Mạch chỉnh lưu tia 1 pha tải RL .............................................1

1.2 Chỉnh lưu tia 3 pha tải RL .......................................................8
1.3 Chỉnh lưu cầu 1 pha tải RL ....................................................12
1.4 Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha tải RL ..........................................13
Bài B.2: CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN ................................................15
2.1 Chỉnh lưu điều khiển tia 1 pha: .............................................15
2.2 Chỉnh lưu tia 3 pha điều khiển ..............................................20
2.3 Chỉnh lưu cầu điều khiển 1 pha bán phần không đối xứng 24
2.4 Chỉnh lưu cầu điều khiển 1 pha bán phần đối xứng: ..........27
2.5 Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn...........................32
2.5 Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển hoàn toàn...........................32
Bài B.3: BỘ CHOPPER & INVERTER............................................41
3.3.1 Chopper giảm áp..................................................................41
3.3.2 Chopper tăng áp...................................................................47
3.3.3 Inverter three-phase, six-step ............................................ 48
3.3.4 Inverter sine-PWM ............................................................ 50
2


PHẦN A
THỰC HÀNH TRÊN MƠ HÌNH
BÀI A.1: CHỈNH LƯU KHƠNG ĐIỀU KHIỂN

1.1
1.2
1.3

Mục Đích
Kiến Thức Nền
Thiết Bị Thí Nghiệm
Transformer

Load Power Electronic
Rectifier B6
Isolation Amplifier Four Channels
Oscilloscope MH507

1.4

Thực Hành
1.4.1 Mạch chỉnh lưu tia một pha khơng điều khiển
a. Tải R.

Xem dạng sóng us, ud và id:

3


Us:

Ud:

Id:

4


So sánh Us, Ud và giải thích:
Ta thấy us và ud có sự khác biệt, nguyên nhân là do trong mạch có sự xuất hiện của Diode
với nhiệm vụ chỉnh lưu bán sóng với tải là điện trở thuần, ngõ ra ud khơng có phần âm.
Xét chu kỳ T = 2𝜋, ta có:
Ud_avg = 200mV

Ud_TT = 200mV *100/1000 = 20V
𝜋

Ud_LT =1/2 ∫0 𝑈𝑚 ∗ sin(x)dx = 20.545V
T = 2𝜋
Um = Us*√2
Nhận xét và giải thích về dịng Id:
Dạng sóng Ud, Id tương tự nhau, cùng pha, nhưng Id < Ud về mặt biên độ là do sụt
áp trên điện trở R (thuần). Dòng điện id tỉ lệ với Ud theo cơng thức: Id = Ud/R.
So sánh giá trị trung bình của dòng điện chỉnh lưu đo được với giá trị lý thuyết.
Id_avg = 150mA
Id_TT = 150mA*3/1000 = 0.45A
Id_LT = Ud_LT/R = 19/50 = 0.38A
So sánh và nhận xét kết quả thực tế với lý thuyết.
Sai số giữa kết quả thực tế và lý thuyết không đáng kể
b. Tải RL (R = 50 Ω , L = 100 mH)

Hình A.1.2 Mạch chỉnh lưu tia 1 pha không điều khiển với tải RL
Dạng sóng ud và id:
Ud:

5


Id:

Có sự lệch pha giữa dịng Id và áp Ud mà ta quan sát trên máy hiện sóng, giải thích
sự lệch pha đó.
Ta thấy dạng sóng ud sớm pha hơn dạng sóng id là do mạch này có thêm cuộn cảm
L, làm cho dòng điện bị trễ pha so với điện áp ud.

So sánh điện áp chỉnh lưu giữa 2 trường hợp tải R và tải RL.

6


Với tải R: ud (R): ở bán kỳ dương ud > 0, ở bán kỳ âm ud = 0.
Với tải RL: ud (RL): ở bán kỳ dương ud > 0, ở bán kỳ âm ud < 0 tính từ thời điểm
bắt đầu bán kỳ âm cho đến khi cuộn cảm xả hết năng lượng, sau đó ud = 0.

1.4.2 Mạch chỉnh lưu cầu một pha khơng điều khiển
a. Tải R

Hình A.1.3 Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha với tải R
Dạng sóng của us, is, ud, id:

7


So sánh về dòng và áp chỉnh lưu cầu với trường hợp chỉnh lưu tia.
ud, id chỉnh lưu tia có tần số bằng tần số nguồn và bằng 50 Hz.
ud, id chỉnh lưu cầu có tần số bằng 2 lần tần số nguồn và bằng 100 Hz  Giá trị điện
áp và dòng điện chỉnh lưu cầu gấp 2 lần chỉnh lưu tia.
So sánh giá trị trung bình điện áp và dòng điện chỉnh lưu đo được với giá trị lý
thuyết.
Ud_avg = 385mV
Ud_TT = 385mV*100/1000 = 38.5V
𝜋

Ud_LT = 2*1/2π ∫0 Um*sin(x)dx = 40.514V, với Um = Us*√2
Id_avg =220mA

Id_TT =220mA*3/1000 = 0.66A.
Id_LT = 38.5/50 = 0.77A
So sánh và nhận xét kết quả giữa lý thuyết và thực tế.
Các giá trị đo ngồi thực tế đều nhỏ hơn giá trị tính tốn lý thuyết là do có thêm điện
trở dây dẫn trong mạch thực tế, dẫn đến sụt áp (trên cả Diode) do Diode không phải
công tắc lý tưởng (R # 0).
b. Tải RL

Hình A.1.4 Mạch chỉnh lưu cầu một pha với tải RL
Quan sát và vẽ lại dạng sóng Ud, Id.

Có sự lệch pha giữa dòng Id và áp Ud mà ta có thể quan sát được trên Oscilloscope,
giải thích về sự lệch pha đó.
Dạng sóng ud sớm pha hơn id do có sự xuất hiện của cuộn cảm L, làm dòng điện id
trễ pha hơn so với ud.

8


So sánh sóng điện áp chỉnh lưu ở hai trường hợp tải R và tải RL.
Dạng sóng và biên độ điện áp chỉnh lưu ở 2 trường hợp là tương tự nhau (cùng tần số
100 Hz, biên độ, hình dạng tương tự nhau).
So sánh giá trị trung bình điện áp và dòng điện chỉnh lưu đo được với giá trị lý
thuyết.
Ud_avg = 375mV
Ud_TT = 375mV*100/1000 = 37.5V
Ud LT = 2*45*√2/ π = 40.51V
Dịng điện có liên tục hay khơng?
Có, dịng điện liên tục.
Id_avg = 230mA

Id_TT = 230mA*3/1000 = 0.69A
Id_LT = 37.5/50 = 0.75A
So sánh và nhận xét kết quả giữa lý thuyết và thực tế.
Các giá trị đo được trên mạch thực tế đều nhỏ hơn giá trị tính tốn lý thuyết là do có
sụt áp trên dây dẫn và trên các diode (do các diode không phải công tắc lý tưởng).

1.4.3 Khảo sát mạch chỉnh lưu tia ba pha khơng điều khiển

Hình A.1.5 Sơ đồ mạch chỉnh lưu ba pha hình tia khơng điều khiển với tải R
Dạng sóng uL1, uL2, uL3 và ud:

9


Hình A.1.6 Sơ đồ mạch chỉnh lưu tia ba pha không điều khiển với tải R
Quan sát và vẽ lại dạng sóng của ud, id, uSL1, iSL1.
Dạng sóng ud:

10


Dạng sóng id:

Dạng sóng uSL1, iSL1:

So sánh giá trị trung bình điện áp và dịng điện chỉnh lưu đo được với giá trị lý
thuyết.
Ud_avg = 529mV
Ud_TT = 529*100/1000 = 52.9V
Ud_LT = 3*căn 3*45*√2/2π = 52.6V

Id_avg = 330mA
Id_TT = 330*3/1000 = 0.99V
Dịng điện Id có liên tục hay khơng?

Dịng id là liên tục.
Id_LT = 52.9/50 = 1.058A
So sánh và nhận xét kết quả giữa lý thuyết và thực tế.
Các giá trị tính tốn lý thuyết lớn hơn giá trị thu được ở mạch thực tế bên ngoài là do
mạch thực tế có sự sụt áp trên dây dẫn và các diot (do diot không phải công tắc lý
tưởng).
Xác định khoảng dẫn của từng diode V1, V3, V5
V1 dẫn khi điện áp L1 > 0 và lớn hơn L2, L3
V2 dẫn khi điện áp L2 > 0 và lớn hơn L1, L3
V1 dẫn khi điện áp L3 > 0 và lớn hơn L1, L2

11


1.4.4 Khảo sát mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển

Hình A.1.7 Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển với tải R
Quan sát và vẽ lại dạng sóng của Ud, Id.
Dạng sóng ud, id:

So sánh giá trị trung bình điện áp và dịng điện chỉnh lưu đo được với giá trị lý
thuyết.
Ud_avg = 102.5V
Ud_TT = 102.5V
Ud_LT = 3 *căn 3*45*√2/π = 105V
Id_avg = 655mA

Id_TT = 655mA*3/1000 = 1.97A
Id_LT = 105/50 = 2.1A
Dịng điện Id có liên tục hay khơng?
Dịng Id liên tục, là những đường gợp sóng nối tiếp nhau tương ứng các khoảng dẫn
của 3 diode
So sánh và nhận xét kết quả giữa lý thuyết và thực tế.
Các giá trị tính trên lý thuyết lớn hơn giá trị đo thực tế trên mạch là do trên mạch
thực tế có hiện tượng sụt áp trên dây dẫn và các diode (do Diode không phải công tắc
lý tưởng).

12


Quan sát và vẽ lại dạng sóng của uV4, iL1.

Hình A.1.8 Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển với tải R
Quan sát và vẽ lại dạng sóng uV6, iL2.

13


Dạng sóng của uV2, iL3’

Khi diode V2 dẫn thì diode nào có khả năng đồng dẫn với nó? Giải thích.
Khi V2 dẫn thì V1, V3 có khả năng đồng dẫn. Khi V2 dẫn thì uL3 là pha thấp hơn so với 2
pha còn lại, lúc này V5 sẽ bị phân cực ngược. Có những khoảng thời gian cặp V2-V1 dẫn,
V2-V3 dẫn.

14

BÀI A.2: CHỈNH LƯU MỘT PHA ĐIỀU KHIỂN
2.1 Mục đích
Dùng các dạng mạch chỉnh lưu một pha điều khiển để biến đổi điện áp xoay chiều
thành điện áp một chiều (AC/DC).

2.2 Kiến thức nền
2.3 Thiết bị thí nghiệm
Transformer
Load Power Electronic
Thyristor
Rectifier B6
Isolation Amplifier Four Channels
DC Power Supply ±15V 3A
Reference Variable Generator
Control Unit Six Pulse Digital
Oscilloscope MH507

2.4 Thực hành
2.4.1 Mạch chỉnh lưu tia một pha điều khiển
a. Tải R

Hình A.2.1 Chỉnh lưu tia một pha điều khiển tải R
Quan sát và vẽ lại dạng sóng Us, Ud, Id:
Us

15


Ud góc kích α = 900

Id góc kích α = 900

So sánh Us, Ud và giải thích.
Xét ở góc kích  = 90, trong một chu kỳ:
Tại thời điểm 0 < : Ud = 0.
Tại thời điểm kích: π/2 đến π thì Ud = Us. Dạng sóng Us hình sine (nguồn xoay
chiều), dạng sóng Ud với ngõ ra chỉ có phần bán kỳ dương do SCR chỉ dẫn ở bán kỳ
dương của mạch (phân cực thuận).
So sánh giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu đo được với giá trị lý thuyết.
Ud_avg = 95.5mV
Ud_TT = 95.5mV*100/1000 = 9.55V
Ud_LT = 45*√2*(1+cos(90))/2 π = 10.13V
So sánh và nhận xét hai kết quả:
Giá trị lí thuyết tính tốn lớn hơn giá trị đo được trên thực tế do mạch thực tế xảy ra
hiện tượng sụt áp trên dây dẫn và SCR do SCR không phải công tắc lý tưởng.
So sánh Ud, Id và giải thích.
Ud, Id cùng pha nhau nhưng khác về biên độ, do mạch điện trở thuần nên mối qua hệ
Ud, Id là tuyến tính theo cơng thức Id = Ud/R.
So sánh giá trị trung bình dịng điện chỉnh lưu đo được với giá trị lý thuyết.
Id_avg = 40mA
Id_TT = 40mA*3/1000 = 0.12A
Id_LT = 10.13/50 = 0.202A
So sánh và nhận xét hai kết quả:
Do giá trị Ud_TT < Ud_LT nên Id_TT, Id_LT.
b. RL

Hình A.2.2 mạch chỉnh lưu tia một pha điều khiển tải RL
Quan sát và vẽ lại dạng sóng của Us, Ud, Id, uL.
Dạng sóng Us, Ud, uL:

16


Us

Ud đặt góc kích α = 900

UL đặt góc kích α = 900

17


Dạng sóng Id:

Quan sát đồng thời 2 dạng sóng Id và uL và cho nhận xét.
Dạng sóng 2 tín hiệu này có mối quan hệ với nhau theo biểu thức: uL(t) =
L*diL(t)/dt
Góc dẫn của dịng điện tải Id là bao nhiêu? Theo lý thuyết thì góc dẫn tối đa là bao
nhiêu?
Góc dẫn của Id là 90, góc dẫn tối đa là 180.
Điện áp trên cuộn L là điện áp AC, hay DC? Giải thích?
Điện áp trên L là uL có dạng AC do tỉ lệ diL(t)/dt có phần dương, âm.

2.4.2 Chỉnh lưu cầu một pha điều khiển toàn phần
a. Tải R

Hình A.2.3 Mạch chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển toàn phần tải R

Quan sát và vẽ lại dạng sóng của Ud, Id.

Dạng sóng Ud, Id:

18


So sánh giá trị trung bình điện áp và dịng điện chỉnh lưu đo được với giá trị lý thuyết
Ud_avg = 175mV
Ud_TT = 175mV*100/1000 = 17.5V
Ud_LT = 45*√2*(1+cos(90))/π = 20.2V
Id_avg = 123.5mA
Id_TT = 123.5mA*3/1000 = 0.37A
Id_LT = 20.2/50 = 0.404A
So sánh và nhận xét kết quả giữa lý thuyết và thực tế.
Giá trị lý thuyết tính tốn lớn hơn giá trị thực tế do hao hụt trong quá trình truyền tải
(sụt áp do dây dẫn và SCR không phải công tắc lý tưởng).
Quan sát và vẽ lại dạng sóng của iv2, iv4; α = 90°
Dạng sóng iv2:

19


Dạng sóng iv4:

b. Tải RL

Hình A.2.4 Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển toàn phần tải RL
Quan sát và vẽ lại dạng sóng của Ud, Id, uL (α = 90°).
Dạng sóng Ud:

20

Dạng sóng uL:

Dạng sóng Id:

21


Ud_avg = 135mV
Ud_TT = 135mV*100/1000 = 13.5V
Dịng điện Id có liên tục khơng?
Khơng, dịng điện Id khơng liên tục.
Có thể áp dụng cơng thức Ud = ( 2√2×Urms*cos(a))/ 𝜋 được khơng ?
Khơng được áp dụng cơng thức trên vì chỉ đúng với dịng điện Id là liên tục.
Nếu được thì Ud_LT = “khơng tính”
So sánh giá trị Ud LT và Ud TT.
Dựa vào dạng sóng làm sao biết được có một khoảng thời gian cuộn dây đóng vai trị
như nguồn phát?
Từ thời điểm Ud = 0 đến lúc cuộn cảm xả năng lượng (uL < 0) chính là khoảng thời
gian mà cuộn cảm đóng vai trị như nguồn phát.

2.4.3 Chỉnh lưu cầu một pha điều khiển bán phần bất đối xứng
a. Tải R

Hình A.2.5 Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển bán phần bất đối xứng tải R
Quan sát và vẽ lại dạng sóng của Ud, Id (α = 30°)
Dạng sóng Ud:

22

Dạng sóng Id:

So sánh giá trị trung bình điện áp và dòng điện chỉnh lưu đo được với giá trị lý
thuyết.
Ud_avg = 355mV
Ud_TT = 355mV*100/1000 = 35.5V
Ud_LT = 45*√2*(1 + cos(30))/π = 37.8V
Id_avg = 155mA
Id_TT = 155mA*3/1000 = 0.465A
Id_LT = 35.5/50 = 0.71A
Dịng Id có liên tục khơng? Có thể áp dụng cơng thức Id = Ud/R được khơng? Tại
sao?
Dịng Id không liên tục. Vẫn áp dụng được công thức tính trên vì ta xem như giá trị
Ud là giá trị trung bình của điện áp AC  xem như một nguồn DC.
So sánh và nhận xét kết quả giữa lý thuyết và thực tế.
Các giá trị tính tốn lý thuyết lớn hơn giá trị thực tế đo được là do hao hụt trên đường
dây tải và các SCR, diode không phải công tắc lý tưởng.
Quan sát và vẽ lại dạng sóng của iV2, iV4; (α = 30°).

23


Dạng sóng iv2:

Dạng sóng iv4:

\
Iv2_TT = 156.6mA*3/1000 = 0.47A

Iv4_TT = 156.6mA*3/1000 = 0.47A
So sánh dạng sóng và giá trị giữa iV2, iV4 trong hai trường hợp.
Dạng sóng iV2, iV4 tương tự nhau về mặt biên độ, giá trị gần bằng nhau nhưng lệch
pha với nhau 180.
So sánh dạng sóng và giá trị giữa iV2, iV4 với giá trị id trong hai trường hợp.

Dạng sóng của Id là tổng của hai dạng sóng iV2 và iV4.
24


Giá trị trung bình id bằng tổng giá trị trung bình của iV2 và iV4.
b. Tải RL

Hình A.2.6 Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển bán phần bất đối xứng tải RL
Quan sát và vẽ lại dạng sóng của Ud, Id (α = 30°).
Dạng sóng Ud:

25