giao trinh thi nghiem dien tu cong suat ttcn dien 7841

V0121

Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất

TTCN Điện

1. Giới thiệu
Điện tử công suất là một ngành mới của Điện tử. Trong một thời gian dài, thuật ngữ “điện tử” được
nói đến chỉ về khía cạnh điều khiển hệ thống. Lý do của vấn đề nầy là vì các đèn điện tử ban đầu giá
thành thấp không có khả năng cấp đủ dòng cho tải hoạt động. Điều nầy có nghĩa là về phương diện
điều khiển hệ thống đã giảm được giá thành và tiết kiệm được khoảng không gian chiếm chỗ nhưng về
phương diện dòng tải vẫn phải được thiết lập dựa trên sự”biến đổi về điện”.
Đến năm 1949, chuyển tiếp PN mới của bán dẫn được phát minh. Điều nầy đã giúp hoàn tất khả năng
tạo được dòng tải lớn về phương diện điện.
Từ đây nó đã cho ra đời một lĩnh vực mới : Điện tử công suất.Tuy nhiên điều nầy không chỉ khẳng
định về mặt năng lượng mà còn cả về mặt điện tử điều khiển tương ứng. Một cách cơ bản có thể nói
rằng Điện tử công suất là những gì dùng để biến đổi, hòa trộn và phân phối năng lượng điện bằng công
cụ điện tử.
Những bộ phân phối hoặc chuyển tải năng lượng có thể được sắp xếp phân chia như sau:

Hình 1.1.1 Hình trình bày dòng năng lượng qua sự chuyển đổi của các bộ chuyển đổi năng lượng điện
( S = nguồn , L = tải )

- 58 -


V0121

Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất

TTCN Điện

Nếu bạn muốn một tải DC hoạt động trên nguồn AC chính của chúng tôi bạn cần một tầng giữa nguồn
năng lượng và tải, nó đã chuyển đổi dòng xoay chiều nghĩa là chỉnh lưu. Chúng ta gọi tầng nầy là bộ
chỉnh lưu.
Trường hợp ngược lại khi bạn muốn một tải AC hoạt động( ví dụ như motor ) từ nguồn cung cấp là
DC. Điều nầy có nghĩa là bạn phải chuyển đổi thành dòng điện AC.Hệ thống bạn mong muốn để thực
hiện việc nầy được gọi là Inverter ( bộ nghịch lưu ).Bộ inverter nầy có thể thay đổi được cả biên độ và
tần số. Đối với một động cơ không động bộ, điều nầy sẽ dẫn đến việc có thể thay đổi được cả dòng
điện ( ngẩu lực) và tốc độ.
Đối với nguồn AC, ta có thể thay đổi biên độ và tần số từ nguồn AC này sang nguồn AC khác
bằng bộ chuyển đổi AC ( AC converter). Trong trường hợp tần số vào f1 bằng tần số ra f2 gọi là bộ
biến đổi AC trực tiếp.
Đối với nguồn DC, ta có thể thay đổi biên độ và cực tính của nguồn DC bằng bộ chuyển đổi DC

(

DC converter). Trong trường hợp nếu chuyển đổi trực tiếp từ điện áp DC U1 thành điện áp DC U2 mà
không qua hệ thống điện áp AC thì được xem là bộ chuyển đổi trực tiếp DC.

Những chú ý cho phần kỹ thuật đo lường
Chiều của dòng điện và điện áp:
Chiều của dòng điện và điện áp trong các mạch đo luôn thì luôn luôn được vẽ từ một điểm đến điểm
tham chiếu. Điểm tham chiếu thường được ký hiệu là điểm nối đất.

Đo dòng:
Dòng điện được đo gián tiếp thông qua điện áp rơi trên điện trở. Thang đo dòng điện cần phải tính
toán tương ứng với thang đo của điện áp. Tất cả các điện trở được đo có giá trị 0,5Ω với dung sai ±
10%.
Thang đo thời gian của máy hiện sóng:
Trong việc hiển thị sự liên quan AC, trục thời gian được xác định theo một góc đo. Máy hiện sóng có

thể được điều chỉnh tương ứng với các góc đo dựa vào trục toạ độ gốc.

- 59 -


V0121

Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất

TTCN Điện

Những chú ý khi làm việc với Power Board
Nguồn cung cấp cho Power Board
Bộ nguồn 3 pha ngõ ra được cách ly với
nguồn cung cấp
thí dụ dây N từ nguồn cung cấp 12VAC
không có nối với dây N của nguồn cung cấp
chính ( vì lý do an toàn ) và cũng không có
nối với đất của nguồn ± 15V.Cả hai đều
không nối đất của nguồn ± 15V có vài kết nối
về điện với nguồn cung cấp chính. Điều nầy
dẫn đến việc tạo cho nó có khả năng đo lường
với một máy hiện sóng tiêu chuẩn mà không
cần dùng một biến thế cách ly. Trong các bài
tập khác nhau GND của ± 15V được minh
hoạ là điểm nối đến N hoặc được nối với cực
âm của bộ chuyển đổi dòng điện .
Nguồn 3 pha là nguồn cung cấp mà trong đó
pha L2 và L3 được tạo ra mang tính giả lập(
hệ thống lấy nguồn chính là một pha để tạo

nguồn 3 pha). Bộ nguồn ba pha hoạt động
được thông qua mạch cầu.
Để phân biệt giữa các nguồn cung cấp riêng
biệt và để tăng cường cách điện giữa dòng 3
pha và nguồn cung cấp AC, các đường dây
được đặt tên là L1’, L2’, L3’ và N’.

Thí dụ khi L1 và N nối dây không đúng, sẽ xảy ra ngắn mạch, cầu chì F2 hoặc cầu chì F3 của nguồn 3 pha
sẽ đứt, các cầu chì nầy có thể được thay thế mà không cần mở mạch. Các cầu chì bảo vệ mạch điện trong
Power Board, ví dụ F1, được đặt bên trong mạch và chỉ có thể thay thế bằng cách mở nắp đậy phía sau.
Tuy nhiên, những cầu chì nầy chỉ đứt nếu có một lỗi trong mạch nầy và sẽ không đứt khi nối dây sai.

- 60 -


V0121

Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất

TTCN Điện

Sự phân phối dòng trên Power Board
Tên gọi Power Board có thể được sử dụng
trong bản vẽ kỹ thuật.
Chiều mũi tên chỉ sự phân phối các tín hiệu
thí dụ chiều mũi tên L1 chỉ rằng tín hiệu L1 đã
được nối dây tại những điểm
kh ác nhau trên Power Board.
Nếu một giắc cắm được nối với L1 sẽ được
biểu diễn bởi một mũi tên đến ( xem hình

1.1.4 bên phải). Tương tự đối với N và +15V.
Nối đất (GND) được ký hiệu là ┴ như hình
H 1.1.4 bên phải.
Điểm cài đặt của chiết áp
Nếu điện áp cài đặt được yêu cầu cho một số
thí nghiệm, thí dụ như các bộ chuyển đổi điều
chỉnh được, những điện áp nầy được lấy từ
các chiết áp cài đặt. các chiết áp phải được
gắn chặt vào các điểm phụ thuộc khác nhau
vào dãy điện áp cài đặt.

Kết nối các đầu nối từ 2mm đến 4mm.
Đầu nối 2mm được dùng trên board công suất
phải được kết nối đến các đầu nối 4mm được
dùng phổ biến trong các thiết bị đo, để có thể
nối với các thiết bị đo bên ngoài.Các đầu
chuyển đổi nầy đã được gắn trên board công
suất.
Các panel chuyển đổi này có hiệu lực cho tay trái hay tay phải.Các panel bao gồm một cặp
cả 2 loại chuyển đổi từ 2mm sang 4mm và một đầu nối đất tiếp nhận cả 2 đế cắm. Đầu nối
đất nầy đã được nối đất bên trong.

- 61 -


V0121

Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất

TTCN Điện

2. Chỉnh lưu không điều khiển

2.1 Mạch chỉnh lưu bán kỳ 1 pha không điều khiển M1U

2.1.1 Tổng quát
Cách đơn giản nhất của việc đổi dòng xoay chiều thành dòng một chiều là sử dụng trạng thái mở và
trạng thái tắt của diode. Hình 2.1.1 minh họa cho 1 mạch như vậy.
Diode V1 chuyển sang trạng thái dẫn khi điện áp chính Us vượt điện áp ngưỡng của diode. Trong
khoảng thời gian dẫn nầy, dòng một chiều Id chảy qua điện trở RL .Diode V1 khóa lại khi điện áp
chính Us rơi xuống dưới ngưỡng điện áp của diode.
Như vậy diode chỉ cho phép dòng điện chạy qua trong khoảng thời gian ứng với bán kỳ dương của
điện áp chính. Biên độ của dòng điện được xác định bởi giá trị của điện trở tải RL. Dạng sóng của nó
đồng dạng với bán kỳ dương của điện áp chính đặt vào.

Hình 2.1.1.1 Mạch chỉnh lưu bán kỳ một pha không điều khiển M1U

- 62 -


Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất

V0121

TTCN Điện

Hình 2.1.1.2 Dạng sóng dòng và áp trong mạch chỉnh lưu bán kỳ 1 pha không điều khiển M1U đối
với tải thuần trở
2.1.2 Phần thí nghiệm
□ Thí nghiệm 1

Đo dòng và áp mạch chỉnh lưu bán kỳ không điều khiển M1U đối với tải thuần trở
Tiến trình thực hiện

• Thiết lập mạch điện như trình bày ở hình
2.1.2.2 với boar công suất.
• Chuyển Trigger của máy hiện sóng sang (
Line/ ˜ )
• Đo dạng sóng các giá trị thay đổi sau :
- Điện áp chính Us
- Điện áp ngõ ra chỉnh lưu Ud
- Dòng điện ngõ ra Id ( khi điện áp rơi
trên Rm )
• Vẽ các dạng sóng trên các biểu đồ đã cho ở hình 2.1.2.3 và 2.1.2.4

- 63 -


V0121

Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất

TTCN Điện

- 64 -


V0121

Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất

TTCN Điện

Câu hỏi :
Hãy so sánh Us và Ud . Bằng cách nào đã làm cho 2 điện áp nầy có sự khác nhau và sự khác nhau nầy
xuất phát từ đâu ?

Trả lời :
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
........

- 65 -


V0121

Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất

TTCN Điện

Sử dụng máy hiện sóng tính toán để đo dòng

Một dòng điện có giá trị 0,2A/div được yêu cầu thể hiện trong biểu đồ hình 2.1.2.4. Hãy tính toán
những giá trị thiết lập cần thiết trên máy hiện sóng.
- Yêu cầu : 0,2A/div
- Cho biết : Rm = 0,5Ω
U=R.I → ……………………..
= ……………………………..
→ 0,2A/div ≈ ................V/div

- 66 -


Giáo Trình Thí nghiệm Điện Tử Công Suất

V0121

TTCN Điện

□ Thí nghiệm 2
Đo dòng và áp mạch chỉnh lưu bán kỳ không điều khiển M1U đối với tải hổn hợp RL

Tiến trình thực hiện
• Thiết lập mạch thí nghiệm như trình bày ở hình 2.1.2.5
• Chỉ kết nối tải thứ nhất ( mạch điện có cuộn dây nối tiếp với điện trở )
• Đo dạng sóng các đại lượng thay đổi sau :

-Điện áp ngõ ra Ud
- Dòng điện ngõ ra Id ( khi điện áp rơi trên Rm )
• Vẽ dạng sóng được chỉ rõ trên biểu đồ ở hình 2.1.2.6

- 67 -