BỘ ĐỀ THI ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

BỘ ĐỀ THI CÔNG SUẤT

Mau DTCS 01 1/6
1
ĐỀ THI ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT NÂNG CAO

THỜI GIAN 90 PHÚT (Sinh viên được sử dụng tài liệu-phần hình vẽ làm trực tiếp vào đề thi, phần tính
tóan trên phần giấy thi kèm theo)- KHƠNG ĐƯỢC TRAO ĐỔI
Hình vẽ phải chính xác mới đạt điểm. Tất cả các câu hỏi có giá trò điểm như nhau. Nộp
bài làm và đề thi.

Họ tên sinh viên:………………………………………………………………………………………………………………………
Mã số SV:…………………………………………………………………………………………………………………………………….


Figure 1
A. Sử dụng sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha trên hình 1b để giải các câu 1,2,3. Nguồn xoay
chiều 3 pha có trị hiệu dụng áp pha 220V, tần số 50Hz.


1. Vẽ trên hình 2 đồ thò điện áp tải chỉnh lưu với góc kích bằng 60
0
, dòng tải liên tục

Figure 2
2. Từ câu 1), tính trị trung bình áp chỉnh lưu (làm vào phần giấy thi)
3. Vẽ trên hình 3 dạng điện áp chỉnh lưu với tải thuần trở và góc kích bằng 60 độ.
Mau DTCS 01 2/6

2

Figure 3

4. Từ câu 3, tính trị trung bình áp tải cho câu 3.
5. Dựa vào câu 1, hãy vẽ điện áp trên linh kiện V1 vào hình 4,
cho biết dạng điện áp pha
và áp dây, ví dụ
vbvavab −=

Figure 4
6.Cho bộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển hoàn toàn (hình 1b), vẽ điện áp tải chỉnh lưu
trên hình 5 khi góc kích bằng 60
0
. Cho biết dòng tải liên tục.

Mau DTCS 01 3/6
3

Figure 5
7. Tính trị trung bình điện áp chỉnh lưu dựa theo kết quả câu 6).

8.Cho bộ biến đổi điện áp xoay chiều, tải thuần trở R=10[Ohm] , L=0 trên hình 6a. Vẽ
dạng điện áp tải trên hình 6b, nếu biết được góc kích bằng 60 độ.


Figure 6
9. Tính trị hiệu dụng dòng điện qua tải của câu 8.

B. Giả thiết sau đây áp dụng cho các câu 10-13: Kỹ thuật điều chế độ rộng xung

(PWM) áp dụng cho nghòch lưu áp 3 pha 2 bậc (hình 8). Nguồn DC có giá trị 500V,
điểm trung tính O. Sóng mang u
p
dạng tam giác thay đổi giữa các giá trị (-1,1) có tần
số 1kHz. Quá trình xung kích cho các linh kiện S1,S3 và S5 đạt được bằng cách so
sánh sóng tam giác u
p
và sóng điều khiển của 3 pha tương ứng là u
dka
, u
dkb
và u
dkc
.
Cho u
dkc
=-0.8, u
dka
=0.2 và u
dkb
= 0.6. Sóng tam giác u
p
và u
dka
, u
dkb
và u
dkc
vẽ theo
đúng tỉ lệ trong 1 chu kỳ sóng tam giác T

s
trên hình 7a
10. Vẽ theo cùng tọa độ thời gian dạng xung kích cho S
1
,S
3
và S
5
trên hình 7b.
11. Xác định giá trị và vẽ đồ thị điện áp pha tải thứ 2 (dạng sao) trên hình 7c
.
Mau DTCS 01 4/6
4


Figure 7

12. Xác định giá trị và vẽ dạng điện áp common mode V
NO
với N là trung tính tải và O là
trung tính nguồn DC trên hình 7d.
13. Xác định modul và góc pha của vector áp (reference vector) thu được
14. vẽ vị trí vector điện áp trong hệ tọa độ vuông góc
β
α
−
trên hình 7e.


Mau DTCS 01 5/6

5

Figure 8

C. Giả thiết sau đây áp dụng cho các câu 15-20: Kỹ thuật điều chế độ rộng xung
(PWM) áp dụng cho nghòch lưu áp 3 pha 2 bậc (hình 8). Nguồn DC có giá trị 500V.
Sóng mang u
p
dạng tam giác thay đổi giữa các giá trị (-1,1) có tần số 1kHz. Cho
vector điện áp tải
])[45exp(.100
0
VjV =
r

15. Từ vị trí vector trong giản đồ vector lục giác, hãy cho biết trật tự các trạng thái
(switching state sequence) xuất hiện trong chế độ điều chế liên tục (continuous PWM)
16. Tương tự, hãy xác định các trật tự các trạng thái (switching state sequence) xuất hiện
trong chế độ điều chế gián đọan (discontinuous PWM)
17. Xác định giá trị sóng điều khiển 3 pha a,b,c nếu sử dụng kỹ thuật PWM dạng sin.
18. Xác định giá trị hàm offset và sóng điều khiển 3 pha a,b,c nếu sử dụng kỹ thuật carrier
based SVPWM.
19. Xác định giá trị hàm offset và sóng điều khiển 3 pha a,b,c nếu sử dụng kỹ thuật
discontinuous PWM với hàm offset lớn nhất.
20. Nếu sử dụng kỹ thuật SVPWM, hãy xác định giá trị thời gian tác động của các vector
đỉnh liên quan.

D. Cho bộ nghịch lưu áp 3 pha 3 bậc dạng diode kẹp (NPC). Nguồn DC tổng của các
tụ bằng 500V. Giản đồ vector điện áp cho trên hình vẽ 9. Chu kỳ lấy mẫu (bằng chu
kỳ sóng mang tam giác bằng 1kHz). Sóng mang u

p1
và u
p2
thay đổi trong các khỏang
(0,1) và (-1,0).
Mau DTCS 01 6/6
6


Figure 9
Giả thiết vector điện áp yêu cầu nằm trong diện tích số 3 của hình 9. hãy trả lời các
câu hỏi sau đây:
21. Liệt kê tất cả các trật tự trạng thái đóng ngắt (switching state sequence) khi thực hiện kỹ
thuật điều chế liên tục (continuous PWM) trong 1 chu kỳ sóng mang.
22. Liệt kê tất cả các trật tự trạng thái đóng ngắt trong kỹ thuật điều chế gián đọan DPWM
E. Sử dụng giả thiết D và cho vector áp
])[30exp(.280
0
VjV =
r
.
23. Hãy xác định hàm offset cực tiểu và hàm offset cực đại tương ứng với vị trí vector trên
24. Giả sử trật tự đóng ngắt thực hiện chứa hai trạng thái (0,-1,-1) và (1,0,0) với thời gian
bằng nhau. Xác định hàm offset?
25. Kết quả câu 24) sẽ như thế nào, nếu trong trật tự đóng ngắt chứa trạng thái
(0,0,-1),(1,0,0).
26. Hãy xác định thời gian tác động của các vector đỉnh tương ứng theo kỹ thuật SVPWM
thực hiện ở câu 24.
27. Xác định giá trị các áp điều khiển khi sử dụng phương pháp carrier based SVPWM để
thực hiện vector trên.

28. Giả sử linh kiện trên 1 pha theo thứ tự từ trên xuống là S1x,S2x,S3x,S4x, x=a,b,c. Hãy
vẽ trên cùng hệ trục tọa độ thời gian (1 chu kỳ sóng tam giác) đồ thị của sóng tam giác, sóng
điều khiển 3 pha, trạng thái ON/OFF của các linh kiện
29+30. (Tiếp tục câu 28) Vẽ đồ thị sóng điện áp pha- tâm nguồn dc, áp pha tải (tải dạng
sao) và áp common mode.

1/1
1
THI KIỂM TRA GIỮA HK 1
CÁC BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT

THỜI GIAN 45 PHÚT - KHƠNG sử dụng tài liệu
Hình vẽ phải chính xác mới đạt điểm. Tất cả các câu hỏi có giá trò điểm như nhau. Nộp
bài làm và đề thi.

Họ tên sinh viên:………………………………………………………………………………………………………………………
Mã số SV:…………………………………………………………………………………………………………………………………….

Giả thiết sau được áp dụng cho 2 câu 1 và 2. Cho bộ nghịch lưu áp 3 pha 2 bậc. Kỹ thuật
điều chế độ rộng xung (PWM ). Nguồn DC có giá trị 500V. Sóng mang u
p
dạng tam giác
thay đổi giữa các giá trị (-1,1) có tần số 1kHz.
1) Quá trình xung kích cho các linh kiện S1,S3 và S5 đạt được bằng cách so sánh sóng
tam giác u
p
và sóng điều khiển của 3 pha tương ứng là u
dka
, u
dkb

và u
dkc
. Cho
8.0;2.0;6.0 −===
dkCdkBdkA
uuu . Trong chu kỳ sóng tam giác, hãy xác định và vẽ:

a) xung kích cho S1,S3,S5;
b) điện áp common mode
c) điện áp trên pha tải (pha A)
d) Áp dụng cơng thức tính vector khơng gian, xác định biên độ và góc pha của vector
áp tạo thành
e) Xác định trật tự trạng thái đóng ngắt trong 1 chu kỳ sóng tam giác
f) Xác định thời gian tác dụng của từng trạng thái vector trong 1 chu kỳ lấy mẫu.
g) Để có thể tạo thành kỹ thuật SVPWM bằng sóng mang, hãy thiết lập giá trị hàm
offset cần cộng thêm vào sóng điều khiển .

2) Chế độ q điện áp của kỹ thuật điều chế độ rộng xung sin làm đặc tính điều khiển trở
nên phi tuyến. Xác định biên độ của sóng hài cơ bản của áp tải nếu biên độ sóng điều khiển
bằng 2.


Figure 1
Trường ĐH BK TPHCM – Khoa Điện - Điện tử
Đề thi học kỳ môn Điện tử công suất 1

ĐỀ THI Lại HỌC KỲ 2 - MÔN : ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 1- ĐỀ SỐ 01
Ngày thi : 08/10/2006- Thời gian làm bài 90 phút- SV được sử dụng tài liệu. Sinh viên vẽ trực tiếp vào
bài làm và nộp đề thi cùng với bài làm.

Câu 1
(4đ) : Cho bộ chỉnh lưu tia ba pha điều khiển hoàn toàn . p nguồn xoay chiều ba pha có trò
hiệu dụng U
pha
=220V, tần số 50Hz. Điện áp pha các pha nguồn lần lượt là u1,u2,u3. Mạch ở xác lập.


Figure 1
Cho biết góc kích bằng 60
0
. Giả sử dòng tải liên tục và
phẳng và có độ lớn bằng 50A, hãy
a. Vẽ dạng điện áp tải trên hình 4a [0.5đ]
b. Vẽ dạng dòng điện qua pha nguồn u1 trên hình 4b
[0.5đ]
c. Tính trò trung bình điện áp chỉnh lưu [0.5đ]
d. Tính hệ số công suất nguồn cung cấp [0.5đ]
Nếu sử dụng tải thuần trở R=200[Ohm], và góc kích
bằng 90 độ, hãy
e. Vẽ dạng điện áp tải trên hình 5a [0.5đ]
f. Vẽ dạng dòng điện qua nguồn u1 trên hình 5b [0.5đ]
g. Tính trò trung bình điện áp tải [0.5đ]
h. Công suất trung bình của tải [0.5đ]
Câu 2 (3.5đ):
Cho bộ biến đổi điện áp một chiều tổng quát trên hình 2. Tải RLE với R=1Ω, L=0.1H,
E=50V. Nguồn áp một chiều ngõ vào bộ biến đổi có giá trò U=150[V]. Bộ biến đổi được điều khiển theo
phương pháp tần số đóng cắt khoá không đổi có giá trò là f
sw
= 1000Hz, các khóa S1, S2 được kích đồng
thời, tương tự cho S3 và S4. Giả thiết mạch ở trạng thái xác lập và dòng tải liên tục.

Figure 2

1. Tính thời gian kích cho S1,S2 và S3,S4 để dòng tải
đạt giá trị trung bình +50A [0.5đ].
2. Giả sử trong câu 1, dòng tải khơng đổi (+50A). Vẽ
dạng dòng qua nguồn dc (0.5đ) và tính trị trung
bình dòng điện trên (0.5đ).
3. Giả sử E= 100V (<0). Dòng qua tải phẳng +50A.
Xác định thời gian kích S1,S2 và S3,S4 [0.5đ]. Tính
cơng suất E phát ra (0.5đ), dòng trung bình qua
nguồn (0.5đ), và cơng suất nguồn nhận được (chú ý
xét cả dấu) [0.5đ]


Câu 3 (2.5đ) :
Cho bộ nghòch lưu áp mạch cầu ba pha trên hình 3. Chu kỳ áp tải là 5ms. p nguồn một
chiều có giá trò U
d
=500V. Tải ba pha RL đấu sao với Ra= Rb= Rc= 1Ω, La = Lb= Lc = 20mH. Xét mạch
ở trạng thái xác lập.
Trường ĐH BK TPHCM – Khoa Điện - Điện tử
Đề thi học kỳ môn Điện tử công suất 2


Figure 3
Giả sử BNL áp được điều khiển theo phương pháp điều
biên (six-step)
1. Tính trị hiệu dụng điện áp tải [0.5đ]

2. Tính trị hiệu dụng thành phần cơ bản của điện áp pha tải
[0.5đ] và dòng tải [0.5đ]
Giả sử sử dụng kỹ thuật điều chế độ rộng xung, so sánh
sóng điều khiển dạng sin udka, udkb,udkc của 3 pha với
sóng mang tam giác up tam giác (-1,1) để tạo xung kích.
3.
Tính biên độ hài cơ bản áp tải khi biên độ áp điều khiển
UdkM=0.6. (0.5đ)
4. Từ đó, tính biên độ dòng điện tải hài cơ bản (0.5đ)



Figure 4


Figure 5
Trường ĐH BK TPHCM – Khoa Điện - Điện tử
Đề thi học kỳ môn Điện tử công suất 1

ĐỀ THI HỌC KỲ 2 - MÔN : ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 1- đê 1
Ngày thi : 27/06/2006- Thời gian làm bài 90 phút- SV được sử dụng tài liệu. Sinh viên vẽ trực tiếp vào
bài làm và nộp đề thi cùng với bài làm.


Câu 1
(4đ) : Cho bộ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển hoàn toàn . p nguồn xoay chiều ba pha có trò
hiệu dụng U
pha
=220V, tần số 50Hz. Điện áp pha các pha nguồn lần lượt là u1,u2,u3, điện áp dây là u12,u23 và
u31. Mạch ở xác lập

Figure 1

Cho biết góc kích bằng 60
0
, trên cùng một toạ độ thời
gian (hoặc góc). Giả sử dòng tải liên tục và phẳng và có
độ lớn bằng 10A, hãy
a. Vẽ dạng điện áp tải trên hình 4a [0.5đ]
b. Vẽ dạng dòng điện qua pha nguồn u1 trên hình 4b
[0.5đ]
c. Tính trò trung bình điện áp chỉnh lưu [0.5đ]
d. Tính hệ số công suất nguồn cung cấp [0.5đ]

Nếu sử dụng tải thuần trở R=100[Ohm], và góc kích
bằng 60 độ, hãy
e. Vẽ dạng điện áp tải trên hình 5a [0.5đ]
f. Vẽ dạng dòng điện qua nguồn u1 trên hình 5b [0.5đ]
g. Tính trò trung bình điện áp tải [0.5đ]
h. Công suất trung bình của tải [0.5đ]

Câu 2 (3.5đ):
Cho bộ biến đổi điện áp một chiều tổng quát trên hình 2. Tải RLE với R=1Ω, L=0.1H,
E=50V. Nguồn áp một chiều ngõ vào bộ biến đổi có giá trò U=150[V]. Bộ biến đổi được điều khiển theo
phương pháp tần số đóng cắt khoá không đổi có giá trò là f
sw
= 500Hz, các khóa S1, S2 được kích đồng thời,
tương tự cho S3 và S4. Giả thiết mạch ở trạng thái xác lập và dòng tải liên tục.

Figure 2


1. Tính thời gian kích cho S1,S2 và S3,S4 để dòng tải
đạt giá trị trung bình +30A [0.5đ].
2. Giả sử trong câu 1, dòng tải khơng đổi (+30A).
Trong 1 chu kỳ đóng ngắt, hãy viết phương trình
dòng qua linh kiện IGBT S1 [0.5đ], vẽ đồ thị dòng
qua nó [0.5đ] và tính trị trung bình dòng điện trên
[0.5đ].
3. Giả sử mạch tải trả cơng suất về nguồn dc với sức
điện động E= 100V. Dòng qua tải phẳng +30A.
Xác định thời gian kích S1,S2 và S3,S4 [0.5
đ].
Trong chu kỳ đóng ngắt, hãy viết phương trình mơ
tả dòng điện qua nguồn dc [0.5đ] và xác định trị
trung bình dòng nạp cho nguồn [0.5đ]


Câu 3 (2.5đ) :
Cho bộ nghòch lưu áp mạch cầu ba pha trên hình 3. Chu kỳ áp tải là 10ms. p nguồn một
chiều có giá trò U
d
=500V. Tải ba pha RL đấu sao với Ra= Rb= Rc= 2Ω, La = Lb= Lc = 2mH. Xét mạch ở
trạng thái xác lập.
Trường ĐH BK TPHCM – Khoa Điện - Điện tử
Đề thi học kỳ môn Điện tử công suất 2


Figure 3

Giả sử BNL áp được điều khiển theo phương pháp điều
biên (six-step)
1. Tính trị hiệu dụng điện áp tải [0.5đ]
2. Tính trị hiệu dụng thành phần cơ bản của điện áp pha tải
[0.5đ] và dòng tải [0.5đ]
Giả sử sử dụng kỹ thuật điều chế độ rộng xung, so sánh
sóng điều khiển udka, udkb,udkc của 3 pha với sóng mang
tam giác up để tạo xung kích.
3.
Vẽ xung kích cho S1,S3 và S5 trên hình 6b (0.5đ)
4. Vẽ dạng điện áp tải - pha A trên hình 6c (0.5đ)







Figure 4

Trường ĐH BK TPHCM – Khoa Điện - Điện tử
Đề thi học kỳ môn Điện tử công suất 3


Figure 5


Figure 6

Cho bộ nghịch lưu áp 5 bậc dạng diode kẹp (NPC). Sơ đồ 1 pha của nghịch lưu được
vẽ trên hình a). giản đồ sóng mang b) và giản đồ vector đóng ngắt trên hình c). Cho
nguồn Vdc=400V. Hãy trả lời các câu hỏi bên dưới:



Figure 1

1) Kỹ thuật điều chế độ rộng xung sin SPWM.
a) Viết hàm điều khiển sóng 3 pha ứng với trường hợp điện áp lớn nhất trong
vùng điều khiển tuyến tính của kỹ thuật SPWM, cho f=30Hz.
b) Xác định biên độ áp điều khiển UdkM ứng với chỉ số điều chế m=0.7.

2) Kỹ thuật điều chế mở rộng sử dụng hàm offset cộng vào hàm cơ bản
Xét vector điện áp tải nằm trong diện tích 5 (trên hình c) với chỉ số điều chế
m=0.7 và góc pha bằng 5 độ. Chu kỳ sóng mang tam giác bằng Ts=0.2ms.
a) Xác định giá trị offset nhỏ nhất (OffMin) và lớn nhất (OffMax) tương ứng
với vector áp đã cho.
b) Xác định switching state sequence tương ứng với hai hàm offset tìm được
ở câu a)
c) Xác
định tất cả switching state sequence có thể đạt được bằng kỹ thuật

điều chế liên tục (continuous PWM)
d) Xác định tất cả switching state sequence có thể đạt được bằng kỹ thuật
điều chế gián đọan (Discontinuous PWM)
e)
3) Bộ nghịch lưu 5 bậc trên được điều khiển bởi các tín hiệu điều khiển áp 3
pha như sau udka=1.3, udkb=0; udkc=-1.
a) Xác định hàm offset đã sử dụng
b) Xác định hàm điều khiển cơ bản 3 pha và từ đó xác định các thời gian tác
động của các vector trang thái
c) Xác định switching state sequence xuất hiện trong chu kỳ lấy mẫu
d) Tính tóan vector điện áp hài cơ bản tạo thành. Sử dụng kết quả đối chiếu
với giản đồ vector và thực hiện kiểm tra các trạng thái trong tam giác
tương ứng với kết quả câu 3b.
4) Cho vector V thực hiện bằng các trạng thái (0,0,-1),(1,0,-1),(1,0,0) và (1,1,0)
(xem diện tích 3).
a) Xác định các mức điện áp xuất hiện của điện áp u10,u20 và u30 tạo thành
b) Giả sử thời gian tương ứng của các trạng thái trên theo thứ tự là
0.2,0.25,0.35 và 0.2 [xTs]. Xác định hàm offset
c) Xác định vector điện áp hài cơ bản đạt được
d) Xác định hàm điều khiển 3 pha để thực hiện kỹ thuật carrier PWM trên.
5)
DTCS on tap 1/11
1
ƠN TẬP ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 1

Họ tên sinh viên:………………………………………………………………………………………………………………………
Mã số SV:…………………………………………………………………………………………………………………………………….

Bài 1:
Cho sơ đồ sau:

Figure 1

1. Vẽ điện áp và dòng điện qua V1, D1 và tải khi góc kích bằng zero. Tính trị trung
bình điện áp và dòng điện tải.
2. Lập lại câu hỏi với góc kích bằng 60 độ. Vẽ giản đồ kích V1.
3. Nếu thay tải bằng điện trở thuần, tính cơng suất tải khi góc kích bằng 60 độ.
4. Nếu L vơ cùng lớn, tính trị trung bình dòng điện qua các linh kiện.


Figure 2



Sử dụng hình vẽ 1a và giả thiết góc kích bằng 120 độ để thực hiện vẽ đồ thị câu 1-3.
1. Trên hình 2, hãy vẽ điện áp trên tải khi dòng tải liên tục, khơng xét ảnh hưởng của q
trình chuyển mạch.
DTCS on tap 2/11
2

Figure 3
2. Trên hình 3, hãy vẽ áp trên linh kiện V1 khi dòng tải liên tục. Không xét ảnh hưởng của
hiện tượng trùng dẫn

Figure 4
3. Hãy vẽ dạng dòng điện qua nguồn xoay chiều trên hình 4 khi dòng tải liên tục, không xét hiện tượng trùng
dẫn
DTCS on tap 3/11
3

Figure 5

Lập lại các câu hỏi 1,2,3 nêu trên nếu xét đến hiện tượng trùng dẫn với góc chuyển
mạch bằng 30 độ.

Lập lại các câu hỏi 1 và 3 với tải thuần trở

Sử dụng sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha trên hình 1b và giả thiết góc kích bằng 120 độ để
giải các câu 4,5,6.
4. Vẽ trên hình 5 đồ thò điện áp tải chỉnh lưu với dòng tải liên tục

Figure 6

5. Lập lại bài toán 1 trên với tải thuần trở, hãy vẽ áp chỉnh lưu trên hình 6.
DTCS on tap 4/11
4

Figure 7
6.Vẽ dạng điện áp trên linh kiện V2 trên hình 7 với giả thiết dòng tải liên tục, cho
biết dạng điện áp pha và áp dây, ví dụ vbvavab
−
=


Figure 8
Xét bộ chỉnh lưu cầu 3 pha trên hình 1c để vẽ đồ thị cho các câu 7-8, cho biết góc
kích 120 độ và dòng tải liên tục

7. Vẽ điện áp tải chỉnh lưu trên hình 8 .