Thiết kế mạch nghịch lưu một pha

3
2
Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ
L I NÓI Đ UỜ Ầ
Ngày nay v i s phát tri n nhanh chóng c a k thu t bán d n công su t l n,        
các thi t b bi n đ i đi n năng dùng các linh ki n bán d n công su t đã đ c s         
d ng nhi u trong công nghi p và đ i s ng nh m đáp ng các nhu c u ngày càng       
cao c a xã h i. Trong th c t s d ng đi n năng ta c n thay đ i t n s c a ngu n            
cung c p, các b bi n t n đ c s d ng r ng rãi trong truy n đ ng đi n, trong          
các thi t b đ t nóng b ng c m ng, trong thi t b chi u sáng... B ngh ch l u là b            
bi n t n gián ti p bi n đ i m t chi u thành xoay chi u có ng d ng r t l n trong           
th c t nh trong các h truy n đ ng máy bay, t u thu , xe l a...         
Trong th i gian h c t p và nghiên c u, đ c h c t p và nghiên c u môn Đi n        
t công su t và ng d ng c a nó trong các lĩnh v c c a h th ng s n xu t hi n           
đ i. Vì v y đ có th n m v ng ph n lý thuy t và áp d ng ki n th c đó vào trong          
th c t , chúng em đ c nh n đ án môn h c v i đ tài: “        Thi t k va ch t oế ế ̀ ế ạ
m ch ngh ch l u m t phaạ ị ư ộ ”. V i đ tài đ c giao, chúng em đã v n d ng ki n     
th c c a mình đ tìm hi u và nghiên c u lý thuy t, đ c bi t chúng em tìm hi u sâu        
vào tính toán thi t k ph c v cho vi c hoàn thi n s n ph m.       
D i s h ng d n ch b o nhi t tình c a th y     !     Đ Quang Huy ỗ cùng v i s 
c g ng n l c c a các thành viên trong nhóm chúng em đã hoàn thành xong đ án  "   
c a mình. Tuy nhiên do th i gian và ki n th c còn h n ch nên không tránh kh i      #
thi u sót khi th c hi n đ án này. Vì v y chúng em r t mong s nh n đ c nhi u ý      $   
ki n đánh giá, góp ý c a th y cô giáo, cùng b n bè đ đ tài đ c hoàn thi n h n.        %
Chúng em xin chân thành c m n! %
3
2
Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ
NHÂN XET CUA GIAO VIÊṆ ́ ̉ ́
.........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
H ng Yên, tháng  1 năm 2010.
Giao viên h ng dân&  '
Đ Quang Huy "
3
2
Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ
M C L CỤ Ụ
A.L I M Đ U Ờ Ở Ầ
NH N XÉT C A GIÁO VIÊN H NG D N.Ậ Ủ ƯỚ Ẫ
PH N I : YÊU C U VÀ M C TIÊU C A Đ TÀI.Ầ Ầ Ụ Ủ Ề
1.1. Phân tích yêu c u c a đ tài.ầ ủ ề
1.2. M c tiêu c a đ tài.ụ ủ ề
1.3. Các ph ng án th c hi n.ươ ự ệ

1.4. Ý nghĩa c a đ tài.ủ ề
PH N II : C S LÝ THUY T.Ầ Ơ Ở Ế
1. Gi i thi u v các van bán d n công su t.ớ ệ ề ẫ ấ
1.1. Đi t công su t.ố ấ
1.2. Tiristor công su t.ấ
1.3. Tri c.ắ
1.4. Transistor công su t.ấ
1.4.1. Transistor l ng c c ( BJT ).ưỡ ự
1.4.2. Transistor MOS công su t ( MOSFET ).ấ
2. Gi i thi u t ng quan v ngh ch l u và m t s m ch ng d ngớ ệ ổ ề ị ư ộ ố ạ ứ ụ
2.1 Gi i thi u t ng quan v ngh ch l u ớ ệ ổ ề ị ư
2.2M t s m ch ng d ng ộ ố ạ ứ ụ
3. Máy bi n áp và Ăc quy.ế
3.1. Máy bi n áp.ế
3.2. Ăc quy.
3
2
Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ
PH N II : TÍNH TOÁN VÀ THI T K S N PH M.Ầ Ế Ế Ả Ẩ
41. Tính toán máy bi n ápế
4.2. MOSFET công su t K956ấ
4.3. Thi t k m ch đi u khi n ế ế ạ ề ể
4.4.M ch cách lyạ
4.5. Nguyên lý ho t đ ng toàn h th ng và s đ Boardạ ộ ệ ố ơ ồ
PH N III : NG D NG C A S N PH MẦ Ứ Ụ Ủ Ả Ẩ
B. K T LU N Ế Ậ
3
2
Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ
TÊN ĐÊ TAÌ ̀

Thiêt kê va chê tao mach nghich l u môt phá ́ ̀ ́ ̣ ̣ ̣ ư ̣
* Sô liêu cho tr ć ̣ ướ
- Cac giao trinh va tai liêu chuyên môn& & ( ( ( )
- Cac trang thiêt bi đo, kiêm tra tai x ng th c tâp, thi nghiêm.& & ) * ) +  ) & )

1.1 Phân tích yêu c u c a đ tài.ầ ủ ề
V i yêu c u c a đ tài khi đó chúng ta ph i đi thi t k m t b ngh ch l u cho          
ra đi n áp xoay chi u là 220V t ngu n   ,  c quy 12V, t n s trong m ch đo đ c    
là 50Hz, công su t ra c a b ngh ch l u là 300W.    
M ch l y ngu n c quy 12V c p tr c ti p cho m ch và cho bi n áp.          Bi n áp
đây s d ng nh m t b kích nh m kích ngu n áp lên giá tr cao h n nhi u l n+         %  
so v i giá tr áp ban đ u. Chính vì m ch có kh năng bi n đ i ngu n m t chi u         
thành ngu n xoay chi u nên m ch có tính thi t th c r t l n trong th c t .        
M ch là m ch công su t vì v y linh ki n đ c s d ng ph n l n là linh ki n          
công su t. M ch s d ng các van bán d n công su t nh Transistor, MOSFET,      
IGBT…Trong quá trình ch y m ch thì xung t o ra là xung vuông và đ c   
khuy ch đ i lên b ng các van bán d n là Transistor, IGBT…   


3
2
Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ
1.2 M c tiêu c a đ tài.ụ ủ ề
N m đ c m t cách t ng quan v các ph n t bán d n công su t.        
Nghiên c u v các m ch ngh ch l u, hi u đ c nguyên lý làm vi c c a m ch         
ngh ch l u, các ph ng pháp bi n đ i t đó l a ch n m t ph ng án t i u nh t  %   ,    %   
đ có áp d ng trên đ án c a mình và ngoài th c ti n.     -
Có kh năng tính toán, thi t k và ch t o m ch ngh ch l u đi n áp m t pha         
v i công su t cho tr c.  

1.3Ý nghĩa c a đ tài.ủ ề
Đ giúp sinh viên có th có th c ng c ki n th c, t ng h p và nâng cao ki n         
th c chuyên nghành cũng nh ki n th c ngoài th c t . Đ tài còn thi t k ch         
t o thi t b , mô hình đ các sinh viên trong tr ng đ c bi t là sinh viên khoa Đi n       
– Đi n t tham kh o, h c h i t o ti n đ ngu n tài li u cho các h c sinh, sinh    #      
viên khoá sau có thêm ngu n tài li u đ nghiên c u và h c t p.     
Nh ng k t qu thu đ c sau khi hoàn thành đ tài này tr c tiên là s giúp      $
chúng em có th hi u sâu h n v các b ngh ch l u, các ph ng pháp bi n đ i  %     %  
đi n áp. T đó s tích lu đ c ki n th c cho các năm h c sau và ra ngoài th c , $      
t .
1.4 N i dung c n hoàn thành:ộ ầ
- Lâp kê hoach th c hiên. ) & )  )
­ Gi i thi u m t s ng d ng và đ c đi m c a m ch ngh ch l u m t            
pha.
3
2
Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ
­ Phân tích nguyên lý làm vi c và các thông s trong m ch ngh ch l u    
m t và ba pha.
­ Thi t k , ch t o m ch ngh ch l u m t pha đ m b o yêu c u:          
+ Đi n áp đ u vào m t chi u U = 12V l y t c quy.     , 
+ Đi n áp đ u ra dùng cho các thi t b đi n xoay chi u U = 220V     
- f = 50HZ , P = 300VA.
+ Thí nghi m, ki m tra s n ph m, s n ph m ph i đ m b o yêu      
c u k thu t, m thu t. Quy n thuy t minh.và các b n v A        $
o
, Folie mô t
đ y đ n i dung c a đ tài.    

3

2
Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ
PH N I :C S LÝ THUY TẦ Ơ Ở Ế
I. Gi i thi u v các van bán d n công su t.ớ ệ ề ẫ ấ
Các ph n t bán d n công su t đ u có nh ng đ c tính c b n chung, đó là :       % 
Các van bán d n ch làm vi c trong ch đ khoá, khi m cho dòng ch y qua !    + 
thì có đi n tr t ng đ ng r t nh , khi khoá không cho dòng ch y qua thì có + % %  # 
đi n tr t ng đ ng r t l n. + % %  
Các van bán d n ch d n dòng theo m t chi u khi ph n t đ c đ t d i !        
đi n áp phân c c ng c, dòng qua ph n t ch có giá tr r t nh , c mA, g i là     !   # . 
dòng rò.
1.1. Đi t công su t.ố ấ
Đi t do hai l p v t li u bán d n P – N ghép l i thành. Đi n tích m t ghép có       
khi đ t t i hàng ch c cm  
2
, v i m t đ dòng đi n 10A/mm.   
3
2
Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ
I
rò
0
U
đo
U
ng.max
i
u
H
ình 1 : C u t o và đ ng đ c tính V – A c a đi tấ ạ ườ ặ ủ ố

1.2. Tiristor : ( SCR ).
Tirirtor là m t thi t b g m b n l p bán d n P      
1
,N
1
,P
2
,N
2
t o thành, tirirtor
ph i đ c c p m t xung d ng thì nó m i ho t đ ng. Do đó SCR thi t k ph i    %      
có 3 chân : chân Anot, Katot và chân đi u khi n G. 
PPN N
1
2
2
A
K
G
J
J
123
1
J
a : C u t o c a tiristorấ ạ ủ
A K
G
BT...
AK G
A

K
G
p
n
J
Anot
Katot
3
2
Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ
b : Ký hi u và hình d ng th cệ ạ ự
I
rò
0
U
U
ng.max
i
u
I
U
I I I
th.maxv.th
G2 G1 GO
V
> >
I
G
= 0
c : Đ c tính V – A c a tiristorHình ặ ủ

1.3. Tri c.ắ
Tri c là thi t b bán b n ba c c, b n l p có đ ng đ c tính volt – ampe đ i         
x ng, nh n góc m   +
α
cho c hai chi u. Th c ch t Tri c đ c ch t o gi ng nh         
2 SCR ghép song song v i nhau, dùng đ d n dòng AC c hai chi u khi c c G     
đ c kích xung d ng ho c áp âm. % 
A
A
A
A
G
G
1
1
2
2
Hình 3 : Kí hi u c a tri cệ ủ ắ
3
2
Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ
1.4. Transistor công su t.ấ
1.4.1. Transistor l ng c c ( BJT ).ưỡ ự
Transistor l ng c c là thi t b g m ba l p bán d n NPN ho c PNP, đ c.        
dùng đ đóng c t dòng đi n m t chi u có c ng đ t ng đ i l n.       %  
H s khuy ch đ i dòng, kí hi u là     
β
= 10
→
100. Đi n áp V

be

≈
1V; V
cc
= ( 1
→
1,5 ) V.
N
P
N
I
I
I
c
b
e
V
V
be
ce
B
C
E
B
C
E
a : C u trúc kí hi u c a Transistor công su t NPNấ ệ ủ ấ
I
I

I
I
I
b2 b1
b2
b1
b
= 0
V
I
c
0
>
b : Đ c tính vôn – ampe c a Transistor công su t NPNặ ủ ấ
Hình 4 : C u t o và đ c tính V – A c a Transistor công su t NPNấ ạ ặ ủ ấ
3
2
Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ
Công su t t n th t trong Tr khi làm vi c v i t i xác đ nh nh h n nhi u l n       # %  
so v i công su t t n th t khi transistor chuy n tr ng thái. Tích công su t chuy n       
tr ng thái p
c
v i th i gian chuy n tr ng thái t   
c
là năng l ng t n th t trong quá  
trình chuy n tr ng thái. Năng l ng t n th t t l thu n v i t n s ho t đ ng c a     !        
transistor, khi đó nhi t đ bên trong Tr không đ c v t quá 200   
o
C.
Đ gi m nh năng l ng t n th t do Tr chuy n tr ng thái gây nên ng i ta  #      

dùng các m ch tr giúp. Vi c s d ng các m ch tr giúp đ c xem là b t bu c         
khi Tr làm vi c các đi u ki n sau : +  
f > 5 kHz ho c V
C
∞

≥

60V, I
C
> 5A.
1.4.2. Transistor MOS công su t ( MOSFET ).ấ
Transistor MOS có ba c c :
D - c c máng ( drain ) : các đi n tích đa s t thanh bán d n ch y ra máng.   ,  
S - c c ngu n ( source ) : các đi n tích đa s t c c ngu n ch y vào thanh bán    ,   
d n.
G - c c c ng ( gate ) : c c đi u khi n.    
T ng đ ng v thu t ng gi a Transistor MOS và Transistor l ng c c.% %     . 
Transistor MOS Transistor l ng c c. 
D Colect C%
S Emit E%
G Baz B%
V
DD
: ngu n đi n máng. V 
CC

V
GG
: ngu n đi n c ng. V  

BB
3
2
Đ i h c s ph m kĩ thu t H ng Yênạ ọ ư ạ ậ ư         Đ án môn h cồ ọ
I
D
: dòng đi n máng. I
C

2. T ng quan v ngh ch l u và m t s m ch ng d ng .ổ ề ị ư ộ ố ạ ứ ụ
2.1.T ng quan v ngh ch l uổ ề ị ư
Trong công ngh , ta th ng g p v n đ bi n đ i đi n áp m t chi u thành đi n          
xoay chi u và ng c l i b ng các thi t b n n đi n. Các thi t b đó đ c g i là ngh ch            
l u.
Khái ni mệ : Ngh ch l u là quá trình bi n đ i năng l ng m t chi u thành năng      
l ng xoay chi u.  
Phân lo iạ : Các s đ ngh ch l u đ c chia làm hai lo i.%     
- S đ ngh ch l u làm vi c ch đ ph thu c vào l i xoay chi u.%     +      
- S đ ngh ch l u làm vi c ch đ đ c l p (v i các ngu n đ c l p nh ác quy,%     +         
máy phát m t chi u ....) 
Ngh ch l u ph thu c    có s đ nguyên lý gi ng nh ch nh l u có đi u khi n.%    !   
M ch ngh ch l u ph thu c là m ch ch nh l u trong đó có ngu n m t chi u đ c      !     
đ i d u so v i ch nh l u và góc m    !  + α c a các tiristo tho mãn đi u ki n (    π/2 < α
<π ) lúc đó công xu t c a máy phát đi n m t chi u tr v l i xoay. T n s và         
đi n áp ngh ch l u này ph thu c vào t n s đi n áp l i xoay chi u.         
Ngh ch l u đ c l p    làm nhi m v bi n đ i đi n áp m t chi u t các ngu n       , 
đ c l p (không ph thu c vào l i xoay chi u) thành xoay chi u v i t n s pha         
tuỳ ý. T n s và đi n áp ngh ch l u. Nói chung có th đi u ch nh tuỳ ý. Có hai d ng       ! 
s đ ngh ch l u đ c l p là m ch c u và m ch dùng bi n áp có trung tính.%         
S đ ngh ch l u l p đ c chia là ba lo i c b n:%       % 

- Ngh ch l u đ c l p đi n áp .    
- Ngh ch l u đ c l p dòng đi n.    