đề cương ôn tập điện tử công suất

Câu 1: đặc tuyến vôn-ampe của điôt

Đặc tuyến von-ampe của điot
Đặc tính gồm 2 phần, đặc tính thuận nằm trong góc phần tư thứ I tương ứng với U AK >0, đặc tuyến ngược nằm trong góc
phần tư thứ III tương ứng với UAK >0
+ trên đường đặc tính thuận:
Tăng UAK, 0 < UAK < UDO, dòng qua điot tăng từ từ
Tăng UAK > UDO điện trở qua D giảm nhanh, ID tăng mạnh, đặc tính dốc thẳng đứng => D dẫn điện
+ trên đường đặc tính ngược ( UAK < 0)
Nếu | UAK | < | Ung, max | => RD rất lớn, tiếp giáp p-n phân cực ngược, ID rất nhỏ gọi là dòng rò cỡ mA => D khóa
Nếu | UAK | > | Ung, max | => RD giảm mạnh dòng qua D tăng vọt, nếu giảm UAK dòng qua D không giảm => quá trình không có
tính đảo ngược, ta nói điot đã bị đánh thủng
Câu 2: Vẽ và phân tích đặc tuyến V-A của tiristo.
Trả lời:





Vẽ đặc tuyến V-A:

Phân tích:
Gồm 2 phần:

U
U

AK

> 0 ; I > 0 (đường đặc tính thuận).

AK < 0 ; I < 0 (đường đặc tính nghịch).
Đặc tính thuận: (UAK > 0)

 Xét 2 trường hợp:
- TH1: I = 0;
G

Tăng UAK < Uth max thy khóa
Tăng UAK > Uth max thy bắt đầu dẫn dòng

-

TH2: IG 0 ( trường hợp mở cưỡng bức ).


Khi đưa dòng vào cực điều khiển IG > 0 thì quá trình chuyển điểm làm việc của thy sẽ xảy ra sớm hơn.
Nếu IG càng lớn, thì quá trình chuyển điểm làm việc xảy ra càng sớm.
Đặc tính nghịch: (UAK < 0)

 Trong khoảng |U
 Trong khoảng |U

|<|Ung max|. Nếu tăng UAK thì điện trở thy sẽ nên iT sẽ nhỏ ( thy ở trạng thài khóa).

AK

|>|Ung max|. Điện trở thy sẽ dẫn đến dòng qua thy sẽ tăng . Nếu giảm U AK thì IT không giảm
( không co tính đảo ngược) ta nói thy bị đánh thủng.
Câu 3: Hệ thống pin mặt trời nối với lưới điện

1.

2.

-

Các bộ nghịch lưu không chỉ đảm bảo nối các dàn pin mặt trời với lưới điện mà đảm bảo vận hành đồng bộ với
lưới.

-

Các hệ thống có thể có ăquy hoặc không có bộ ăcquy dự phòng

-

Khi hệ thống pin mặt trời được tích hợp với lưới hình thành dòng công suất 2 chiều giữa dàn pin măt trời và lưới

Khi nối với lưới hệ thống này cho phép hộ tiêu tiêu thụ được cấp điện từ nguồn pin mặt trời và điện năng bổ sung
nhận từ lưới hoặc phát công suât vào lưới qua bộ nghịch lưu

Bộ nghịch lưu đối với các ứng dụng với lưới

-

Bộ nghịch lưu đóng vai trò giao diện giữa nguồn 1 chiều do pin mt tạo nên và lưới điện xoay chiềuphải tạo nên
dòng xoay chiều có dạng hình sin và tần số phù hợp, đảm bảo dàn pin hoạt đọng với công suất cực đại

-

Có 2 loại nghịch lưu tùy theo sơ đồ diều khiển của chúng:

+nghịch lưu nguồn dòng
+nghịch lưu nguồn áp

-

Có thể chuyển đổi 2 bộ nghịch lưu = cách bổ sung một số linh kiện
+ trong NL nguồn áp phía 1 chiều là nguồn áp có tụ điện mắc song song với đầu vào
+trong NL nguồn dòng có điện càm mắc nối tiếp với đầu vào 1 chiều

Các bộ nghịch lưu trong hệ thống nối dàn pin mặt trời với lưới

a.
b.
c.
3.

AK

Bộ nghịch lưu chuyển mạch bằng lưới
Bộ chỉnh lưu tự chuyển mạch
Bộ chỉnh lưu với máy biến áp tần số cao

Điều khiển công suất qua nghịch lưu

-

Để điều khiển dòng công suất từ dàn pin mặt trời đến lưới ta xét sơ đồ thay thế cho trên hình 23.26(ở dưới) nguồn
pin mặt trời sau khi nghịch lưu có điện áp hi nhf sin lệch pha góc theta. Phương trình công suất có thể được biểu
diễn bằng:

-

Khi nghịch lưu nguồn áp
S = P+jQ

-

Khi có nguồn dòng:

Câu 4: Khái niệm góc điều khiển alpha của Tiristo. Thời điểm mở tự nhiên là gì? Phân biệt giữa tia ba pha, cầu
3 pha, 1 pha?
Góc điều khiển α là góc tính từ thời điểm mở tự nhiên đến thời điểm tiristo được phát xung vào cực điều khiển để
mở van.
Thời điểm mở tự nhiên
Thời điểm mở tự nhiên là điểm mà ở đó nếu van là điôt thì nó bắt đầu dẫn.


•

Thời điểm mở tự nhiên của mạch chỉnh lưu 1 pha là các điểm qua 0 của nguồn xoay chiều.

•

Thời điểm mở tự nhiên của mạch chỉnh lưu nhiều pha: thường là điểm giao nhau của điện áp pha nguồn xoay

chiều.
Phân biệt giữa tia ba pha, cầu 3 pha, 1 pha.



Tia 3 pha

-Van D1 là θ1, giao nhau của Ua và Uc.
-Van D2 là θ2, giao nhau của Ua và Ub
-Van D3 là θ3, giao nhau của Ub và Uc.



Cầu 3 pha

-Van Đ1, Đ3, Đ5 tương tự mạch chỉnh lưu hình tia 3 pha.
-Van Đ2 mở tự nhiên ở thời điểm θ2
-Van Đ4 mở tự nhiên ở thời điểm θ4
-Van Đ6 mở tự nhiên ở thời điểm θ6

Câu 5: Hệ pin mặt trời làm việc cùng với tổ máy phát điezen

-

Hệ pin mặt trời làm việc cùng với tổ máy phát điezen cóe thể làm việc luân phiên hoặc song song với các cấu hình
khác nhau.

1

Cấu hình nối tiếp

-

Hình vẽ

-

Để đảnm bảo hệ thống làm việc chắc chắn, cả máy phát điezen và bộ nghịch lưu phải có công suất thỏa mãn công
suất đỉnh của tải. cả máy phát và dàn pin mặt trờicung cấp năng lượng qua thanh cái 1 chiều chung, từ đó điện
năng 1 chiều nghịch lưu để cấp cho tải
Ưu điểm của hệ thống là:

-

Tổ máy phát có thể vận hành tối ưu để cấp cho tải và nạp cho ăcquy đến 70 đến 80%

-

Bộ nghịch lưu phải có kích cỡ đủ lớn để cung cấp cho phụ tải đỉnh của hệ thống

Không có chuyển mạch phía nguồn xoay chiều làm cho mạch đầu ra đơn giản hơn
Công suất cấp cho tải không bị gián đoạn khi tổ máy phát khởi động
Bộ nghịch lưu có thể tạo song hình sin, chữ nhật tùy theo yêu cầu
Nhược điểm
Bộ ăcquy làm việc chu kỳ, tuổi thọ giảm
Cần bộ ăcquy lớn để hnaj chế phóng sâu
Hiệu suất hệ thống thấp
Hư hỏng bộ nghịch lưu dẫn đến mất điện hoàn toàn


2
-

-

Cấu hình song song

Hình vẽ

Cấu hình song song cho phép các nguồn cung cấp cho tải một cách riêng rẽ ở mức công suất nhỏ hoặc trung bình
cũng như phối hợp cả 2 nguồn ở phụ tải đỉnh.
Sơ đồ có2 hệ thống thanh cái 1 chiều và xoay chiều.
Bộ biến đổi 2 chiều làm việc ở chế độ chỉnh lưu để nạp cho ăcquy và nghịch lưu để cấp điện cho tải xoay chiều
Ưu điểm

-

Dung lượng chung của hệ thống tăng lên. Bộ nghịch lưu vận hành đồng bộ với tổ máy phát điezen cho phép hệ
thống vận hành linh hoạt, hiệu quả

-

Sử dụng cùng 2 bộ biến đổi DTCS làm nhiệm vụ chính là chỉnh lưu và nghịch lưu sẽ giảm thiểu số lượng linh kiện
trong hệ thống
Nhươc điểm

-

Yêu cầu cao về tự động hóa điều khiển hệ thống
Bộ nghịch lưu phải có dạng sóng hình sin để có thê làn việc đồng bộ với hệ thống xoay chiều

Câu 6: các kiểu máy phát điện sức gió
Thường sử dụng 3 loại MFD sức gió:

-

MFD 1 chiều
MFD đồng bộ tự kích hoặc MFD nam châm vĩnh cửu
MFD không đồng bộ ( các MFD công suât lớn )

Câu 7: cấu tạo , nguyên lý làm việc của pin mặt trời, ứng dụng

1

Cấu tạo

-

Phần tử cơ bản của pin quang điện gồm chuyển tiếp p-n bán dẫn(hình vẽ)

-

Khi ánh sang chiếu vào pin quang điện, năng lượng ánh sáng tạo nên các điện tích tự do được điện trường phân
tíchtạo nên nguồn điện 1 chiều, khi nối mạch ngoài sẽ tạo nên dòng quang điện

Mặt cắt của pin quang điện ta thấy gồm màng mỏng đơn tinh thể hoặc đa tinh thể đầy silic dày khoảng 0,2 đến
0,3mm, được kích tạp với mât độ tạp chất(B, P) khác nhau.

2
-

Nguyên lý
Sơ đồ: 1 nguồn dòng nối song song với điot, 1 biến trở nối song song với nguồn dòng đóng vai trò là tải

Công nghệ pin qd thực chất là biến đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng

Dòng quang điện Iph tỷ lệ với cường độ bức xạ của ánh sang tới
Khi các đầu ra ngắn mạch, điện áp ra và điện áp trên điot =0, I ph đạt max
Nếu điện trở tải tăng thì điện áp trên chuyển tiếp p-n tỷ lệ nghịch với dòng quang điện chạy qua điot. Quan hệ giữa
dòng và áp như sau:


Trong đó: q=1,602.10-19C
k- hằng số Boltzmann
Iph- dòng quang điện
Id- dòng qua điot

-

Đặc tính dòng áp của pin quang điện như hình 23.2
Điểm làm việc có thể là điểm bất kỳ. có 2 điểm đặc biệt:
+ điện áp hở mạch Vvô cùng ( thường =0,6 đến 0,7 V)là điện max khi I=0
+dòng ngắn mạch Isc ( thường =20 đến 40 mA trên 1 centimet vuông)-là I max khi U=0
Trên hình 23.2 còn vẽ đường cong công suất theo điện áp: ta thấy có một điểm tại đó cong suất cực đại (V mp, Imp). Để cho
công suất cực đại thường dựa vào 3 yếu tố:
+ điện áp hở mạch Voc
+đòng ngắn mạch Isc
+ hệ số lấp đầy FF=(Vmp.Imp)/(Voc. Isc). Pin mặt trời silic thường là 0,6 đến 0,8
Vì đa số pin mặt trời nguyên tố chỉ tạo nên điện áp 0,5V do đó các dàn pin mặt tròi thường có cấu trúc như hình 23.3
ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính năng của modul pin mặt trời trên hình 23.4. ta thấy I sc hơi tăng 1 cách tuyến tính theo nhiệt
độ nhưng công suất cực đại Pm giảm theo nhiệt độ

Hình 23.5 biểu diễn sự biến thiên của dòng và áp theo mức chiếu sang khac snhau

3
-

ứng dụng

dùng trong chiếu sang, bơm nước, làm lạnh, hệ thống viễn thông, điện tử nghe nhìn…

câu 8: Các kiểu làm ăcquy trong hệ thống pin mặt trời
các loại ăquy thường được sử dụng:

-

ăcquy chì-axit
ăcquy Ni-Cd
ăcquy kiềm…
các thông số chọn ăcquy:


-

phóng điện sâu: 70 đến 80%
dòng nạp/ dòng phóng thấp
chu trình nạp và phóng dài
tự phóng thấp
ít yêu cầu bảo dưỡng
hiệu suất nạp cao
giá thành hạ

Câu 9: Hãy nêu các đặc tính cơ bản chung của các phần tử bán dẫn công suất
Đặc điểm cơ bản chung của các phần tử bán dẫn công suất, đó là:

-

Các van bán dẫn chỉ làm việc trong chế độ khóa, khi mở cho dòng chảy qua thì có điện trở tương đương rất nhỏ,
khi khóa không cho dòng chảy qua thì điện trở tương đương rất lớn. Nhờ đó tổn hao công suất trong quá trình làm
việc bằng tích của dòng điện chạy qua với điện áp rơi trên phần tử sẽ có giá trị rất nhỏ.

-

Các van bán dẫn chỉ dẫn dòng theo một chiều khi phần tử được đặt dưới điện áp phân cực thuận. Khi điện áp đặt
lên phần tử phân cực ngược, dòng qua phần tử chỉ có giá trị rất nhỏ, cỡ mA được gọi là dòng rò.
Câu 10: Biến tần là gì? Vẽ sơ đồ cấu trúc và phân tích ưu nhược điểm của 2 loại biến tần ( biến tần trực tiếp và biến
tần gián tiếp)
Biến tần: là bộ biến đổi công suất dùng để biến đổi dòng xoay chiều tần số lưới thành dòng xoay chiều tần số khác

Ưu nhược điểm của biến tần trực tiếp:

Ưu điểm:

-

Biến đổi trực tiếp hiệu suất cao

Nhược điểm:

-

Chỉ điều chỉnh được tần số fra < flưới
Rất khó điều chỉnh fra do điều khiển chỉnh lưu CL1 CL2 phụ thuộc vào flưới

Ưu nhược điểm của biến tần gián tiếp:
Ưu điểm:

-

Điều chỉnh tần số ra tùy ý
Ứng dụng rộng rãi trong thực tế
Công suất của bộ biến tần lớn

Nhược điểm:

-

Tổn hao năng lượng qua nhiều khâu trung gian
Cấu trúc bộ biến đổi cồng kềnh, phúc tạp