bài giảng môn học điện tử công suất

M«n häc

®iÖn tö c«ng suÊt

TS. NguyÔn TiÕn Ban

1


Tµi liÖu tham kh¶o
[1]. PGS.TSKH Thân Ngọc Hoàn ( 2004)
Điện tử công suất
Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội.

[2]. Nguyễn Bính ( 1999)
Điện tử công suất
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội
[3]. PGS.TS Lê Văn Doanh - Cyril w. lander ( 1994)

Điện tử công suất và điều khiển động cơ điện
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

[4]. PGS.TS Lê Văn Doanh ( 2004
Điện tử công suất
Nhà xuất bản KH và KT, Hà Nội

[5]. Phạm Quốc Hải , Dương Văn Nghi ( 1999)
Phân tích và giải mạch điện tử công suất
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội

[6]. Võ Minh Chính , Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh ( 2004).

Điện tử công suất
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội

[7]. Bimal K. Bose (1998)
Power electronics and Variable Frequency Driver
The institute Electrical and Electronics Engineers, Inc,New York

2


Nội dung môn học
Chương 1. Các linh kiện bán dẫn
Chương 2. Chỉnh lưu
Chương 3. Bộ biến đổi điện áp xoay chiều
Chương 4. Bộ biến đổi điện áp một chiều
Chương 5.Nghịch lưu và biến tần.
Chng 6. Thit b iu khin in t
cụng sut.
3


Chương 1

CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN

4


Mét sè lÜnh vùc øng dông cña
®iÖn tö c«ng suÊt( § T C S)

5


Mét vµi vÝ dô øng dông ®iÖn tö c«ng suÊt

• Ứng dụng các bộ biến đổi ĐTCS giúp tiết kiệm năng
lượng, nâng cao chất lượng đáp ứng của thiết bị.

6


S¬ ®å chøc n¨ng bé biÕn ®æi

7


bé æn ¸p tuyÕn tÝnh

8


bé æn ¸p xung

9


bé æn ¸p xung

10

ChÕ ®é ho¹t ®éng cña bé biÕn ®æi

11


C¸c linh kiÖn ®iÖn tö c«ng suÊt
th«ng dông

12


Diode - ®i èt

13


Các thông số cơ bản của một diode
1. Dòng điện thuận I D : Giá trị trung bình của dòng điện
cho phép chạy qua diode theo chiều thuận I D Đây là
giá trị lựa chọn diode cho ứng dụng thực tế
2. Điện áp ngược U Ng.max: Giá trị điện áp ngược lớn nhất
mà diode có thể chịu dựng được. Luôn lựa chọn:
UAK < U Nguoc max
3. Thời gian phục hồi tr : thời gian chuyển mạch để phân
chia diode thường, cắt nhanh và cực nhanh ( micro
giây) và điện tích phục hồi Qr cần đưa ra khỏi cấu trúc
14
để diode khoá

Thyristor (SCR)

15


Thyristor (SCR)

16


Thyristor ( T ) có 3 lớp tiếp giáp J1, J2 và J3 và 3 cực A,
K và cực điều khiển G
Đặc tính V A của T có 2 phần : Thuận nằm tại góc
1/4 I với U AK > 0 còn ngược nằm tại III có U AK < 0.
Khi không có dòng điều khiển I G = 0 thì phải tăng U AK
đến một giá trị lớn T mới mở. Lúc đó T coi như bị đánh
thủng.
Khi có dòng điều khiển I G >0 lúc đó T sẽ chuyển mạch.
Tuỳ thuộc vào độ lớn của I G mà T sẽ mở sớm hay
muộn.
17


Mở và khoá thyristor
T được mở với hai điều kiện:
+ U AK > 0,
+ Xung dòng điện đưa vào cực G
Khi T đã mở, nếu tồn tại I DT duy trì thì T tiếp tục dẫn, không cần

tác động dòng điều khiển : Có thể đ/k mở T bằng xung dòng có độ
rộng xung nhất định.
T khoá:
I < I DT duy trì.
T chỉ khoá hoàn toàn khi có U AK < 0
18


M¹ch kÝch cho t

19


20


Các thông số cơ bản của thyristor
1. Dòng I V: Dòng trung bình cho phép chạy qua T
Khi lựa chọn chú ý:
+ Làm mát tự nhiên: Dòng sử dụng cho phép:

I = 1/3 I V
+ Làm mát cưỡng bức bằng quạt gió: Dòng sử dụng cho phép:

I = 2/3 I V
+ Làm mát cưỡng bức bằng nước : Dòng sử dụng cho phép:

I=IV
21

2. Điện áp ngược cho phép lớn nhất, U Ng.max
Lựa chọn U Ng.max = (1,2 đến 1,5) U sử dụng thực tế trong mạch
3. Thời gian phục hồi:
Thời gian dành cho quá trình khoá t = (1,5 đến 2) t r
4. Tốc độ tăng điện áp cho phép dU/dt ( V/ micro giây)
+ Với T tần số thấp dU/dt = 50 đến 200 V/ micro giây
+ Với T tần số cao dU/dt = 500 đến 2000 V/ micro giây
5. Độ tăng dòng cho phép dI/ dt ( A/ micro giây)
+ Với T tần số thấp dI/dt = 50 đến 200 A/ micro giây
+ Với T tần số cao dI/dt = 500 đến 2000 A/ micro giây
22


Transistor công suất BJT
(Bipolar Junction Transistor)

23


24


Cấu trúc gồm 3 lớp bán dẫn npn hoặc pnp tạo nên 2 tiếp
giáp pn, vì dòng chạy trong 2 lớp tiếp giáp gồm cả hai
loại điện tích âm và dương nên mới được gọi là bipolar
( hai cực tính)
Thực chất đây là phần tử khuếch đại

I C = β .I B

song trong điện tử công suất chỉ sử dụng như một phần
tử khoá. Khi mở phải thoả mãn đ/k:
IC
IB >
β
IC
Hay:
Trong đó:

k bh = 1,2 ÷ 1,5

I B = k bh

β

Khi đó transistor sẽ ở chế độ bão hoà, điện áp:
U EC = 1 – 1,5 V
25