Nghiên cứu xây dựng phòng thí nghiệm ảo thực hành điện tử công suất

Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

DANH SÁCH NGƯỜI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
TT

Họ và tên

Đơn vị cơng tác

1

Ths. Đào Xn Phúc

Viện ĐH Mở HN

2

Ths. Hồng Anh Dũng

Viện ĐH Mở HN

3

Ths. Đặng Khánh Hòa

ĐH Bách Khoa Hà Nội

4

TS. Đặng Hồng Hải

ĐH Hàng Hải Việt Nam

5

Th.s Phùng Chí Tài

Trường Sỹ quan lục quân 1

Ghi chú

i


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

MỤC LỤC
DANH SÁCH NGƯỜI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI................................................................. i
MỤC LỤC .......................................................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH VẼ..................................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................... x
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 2
Tổng quan nghiên cứu điện tử công suất .................................................................. 2

I.

Nước ngồi ............................................................................................................................... 2
Trong nước ............................................................................................................................... 4

II.

Tính cấp thiết của việc nghiên cứu đề tài .............................................................. 5

III.

Mục tiêu của đề tài ................................................................................................. 5

IV.

Phương pháp tiếp cận và phương pháp nghiên cứu của đề tài............................... 6

V.

Nội dung nghiên cứu .............................................................................................. 6

Chương 1: Nghiên cứu xây dựng hệ thống thư viện ...................................................... 7
Mở đầu....................................................................................................................... 7

I.
II.

Van điện tử ............................................................................................................. 8

1.2.1

Điốt: ........................................................................................................................... 8

1.2.2 Thyristor ........................................................................................................................11
1.2.3 GTO...............................................................................................................................15
1.2.4 MOSFET .......................................................................................................................19
1.2.5 IGBT..............................................................................................................................22

III.

Các phần tử tải ..................................................................................................... 25

1.3.1 R-L-C ............................................................................................................................25
1.3.2 Động cơ AC...................................................................................................................25
1.3.3 Động cơ DC...................................................................................................................25

IV.

Đo dòng ................................................................................................................ 26

V.

Đo áp .................................................................................................................... 27

Chương 2: Xây dựng tập mẫu sơ đồ mạch điện tử công suất ..................................... 29
I.

Giới thiệu ................................................................................................................. 29
2.1.1 Kiến trúc hệ thống chỉnh lưu .........................................................................................29
2.1.2 Các tham số hệ thống chỉnh lưu ....................................................................................31

II.

Chỉnh lưu 1 pha .................................................................................................... 31
ii

Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

2.2.1 Chỉnh lưu tia đi-ốt 1 pha ...............................................................................................32
2.2.2 Chỉnh lưu tia scr 1 pha ..................................................................................................32
2.2.3 Chỉnh lưu cầu điốt 1 pha ...............................................................................................33
2.2.4 Chỉnh lưu cầu scr 1 pha .................................................................................................34
2.2.5 Chỉnh lưu cầu điốt-scr 1 pha .........................................................................................35

III.

Chỉnh lưu 3 pha .................................................................................................... 36

2.3.1 Chỉnh lưu tia đi-ốt 3 pha ...............................................................................................36
2.3.2 Chỉnh lưu tia scr 3 pha ..................................................................................................37
2.3.3 Chỉnh lưu tia đi-ốt 6 pha ...............................................................................................38
2.3.4 Chỉnh lưu tia SCR 6 pha ...............................................................................................39
2.3.5 Chỉnh lưu cầu điốt 3 pha ...............................................................................................40
2.3.6 Chỉnh lưu cầu scr 3 pha .................................................................................................42
2.3.7 Chỉnh lưu cầu điốt-scr 3 pha .........................................................................................44

IV.

Băm áp DC ........................................................................................................... 45

2.4.1 Giới thiệu.......................................................................................................................45
2.4.2 Hệ thống Buck DC-DC .................................................................................................47
2.4.3 Hệ thống Boost DC-DC ................................................................................................48
2.4.4 Hệ thống Buck-Boost DC-DC ......................................................................................48
2.4.5 Hệ thống mạch cầu H ....................................................................................................49

V.

Điều chỉnh AC ..................................................................................................... 50

2.5.1 Giới thiệu.......................................................................................................................50
2.5.2 Điều khiển điện áp AC 1 pha ........................................................................................52
2.5.3 Điều khiển điện áp AC 3 pha ........................................................................................53

VI.

Biến tần ................................................................................................................ 54

2.6.1 Giới thiệu.......................................................................................................................54
2.6.2

Hệ thống biến tần 1 pha xung vuông .......................................................................55

2.6.3

Hệ thống biến tần 1 pha PWM ................................................................................57

2.6.4 Hệ thống biến tần 3 pha xung vuông.............................................................................57
2.6.5 Hệ thống biến tần 3 pha PWM ......................................................................................60

Chương 3: Xây dựng giao diện điều khiển .................................................................... 61
I.

Xây dựng trên GUI .................................................................................................. 61

II.

Các GUI chỉnh lưu 1 pha ..................................................................................... 69

III.

Các GUI chỉnh lưu 3 pha ..................................................................................... 71

iii


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

IV.

GUI băm áp DC ................................................................................................... 75

V.

GUI điều chỉnh AC ............................................................................................. 77

VI.

Biến tần ................................................................................................................ 78

Kết luận và kiến nghị ...................................................................................................... 80
Tài liệu tham khảo ........................................................................................................... 81

iv

Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.

Ngun tắc thiết kế hiện đại đáng tin cậy trong điện tử cơng suất..................... 3

Hình 2.

Phần tử đi-ốt ....................................................................................................... 8

Hình 3.

Mơ tả đặc tính của phần tử đi-ốt ......................................................................... 9

Hình 4.

Cấu trúc của phần tử đi-ốt .................................................................................. 9

Hình 5.

Phần tử Thyristor .............................................................................................. 12

Hình 6.

Mơ tả đặc tính của phần tử thyristor ................................................................. 12

Hình 7.

Đặc tính của phần tử thyristor .......................................................................... 12

Hình 8.

Biểu tượng của phần tử GTO trong matlab ...................................................... 15

Hình 9.

Cấu trúc của phần tử GTO ................................................................................ 16

Hình 10.

Đặc tính của phần tử GTO ............................................................................ 17

Hình 11.

Biểu tượng của phần tử MOSFET trong matlab ........................................... 19

Hình 12.

Cấu trúc phần tử MOSFET ........................................................................... 19

Hình 13.

Đặc tính của phần tử MOSFET ..................................................................... 20

Hình 14.

Biểu tượng của phần tử IGBT trong matlab ................................................. 22

Hình 15.

Cấu trúc phần tử IGBT .................................................................................. 22

Hình 16.

Đặc tính của phần tử IGBT ........................................................................... 23

Hình 17.

Đặc tính khóa của phần tử IGBT .................................................................. 23

Hình 18.

Sơ đồ cấu tạo động cơ địên một chiều .......................................................... 25

Hình 19.

Sơ đồ cấu trúc mạch chỉnh lưu ...................................................................... 29

Hình 20.

(a): Nguồn lưới; (b): Biến áp......................................................................... 29

Hình 21.

(a): Van điốt; (b): Van SCR; (c) Tải ............................................................. 30

Hình 22.

Sơ đồ khối tổng quát chỉnh lưu 1 pha ........................................................... 32

Hình 23.

Hệ thống chỉnh lưu tia đi-ốt 1 pha ................................................................ 32

Hình 24.

Hệ thống chỉnh lưu tia scr 1 pha ................................................................... 33

Hình 25.

Phân hệ phát xung của hệ thống chỉnh lưu tia scr 1 pha ............................... 33

Hình 26.

Hệ thống chỉnh lưu cầu điốt 1 pha ................................................................ 34

Hình 27.

Hệ thống chỉnh lưu cầu scr 1 pha .................................................................. 34

Hình 28.

Phân hệ phát xung của hệ thống chỉnh lưu cầu scr 1 pha ............................. 35

Hình 29.

Hệ thống chỉnh lưu cầu điốt-scr 1 pha .......................................................... 35

Hình 30.

Phân hệ phát xung của hệ thống chỉnh lưu cầu điốt-scr 1 pha ...................... 36
v


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

Hình 31.

Hệ thống chỉnh lưu tia đi-ốt 3 pha ................................................................ 36

Hình 32.

Hệ thống chỉnh lưu tia scr 3 pha ................................................................... 37

Hình 33.

Phân hệ phát xung của hệ thống chỉnh lưu tia scr 3 pha ............................... 37

Hình 34.

Hệ thống chỉnh lưu tia đi-ốt 6 pha ................................................................ 38

Hình 35.

Phân hệ phát xung của hệ thống chỉnh lưu tia đi-ốt 6 pha ............................ 39

Hình 36.

Hệ thống chỉnh lưu tia scr 6 pha ................................................................... 39

Hình 37.

Phân hệ cơng suất của hệ thống chỉnh lưu tia scr 6 pha................................ 39

Hình 38.

Phân hệ phát xung của hệ thống chỉnh lưu tia scr 6 pha ............................... 40

Hình 39.

Hệ thống chỉnh lưu cầu điốt 3 pha ................................................................ 40

Hình 40.

(a) Phân hệ 1 của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha. (b) Phân hệ 2

của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha ............................................................... 41
Hình 41.

(a) Phân hệ 3 của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha. (b) Phân hệ 4

của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha ............................................................... 41
Hình 42.

(a) Phân hệ 5 của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha. (b) Phân hệ 6

của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha ............................................................... 41

Hình 43.

(a) Phân hệ 5 của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha. (b) Phân hệ 6

của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha ............................................................... 42
Hình 44.

(a) Phân hệ 5 của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha. (b) Phân hệ 6

của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha ............................................................... 42
Hình 45.

(a) Phân hệ 5 của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha. (b) Phân hệ 6

của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha ............................................................... 43
Hình 46.

(a) Phân hệ 5 của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha. (b) Phân hệ 6

của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha ............................................................... 43
Hình 47.

Phân hệ phát xung của hệ thống chỉnh lưu cầu scr 3 pha ............................. 43

Hình 48.

Hệ thống chỉnh lưu cầu điốt-scr 3 pha .......................................................... 44

Hình 49.

(a) Phân hệ 5 của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha. (b) Phân hệ 6

của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha ............................................................... 44
Hình 50.

(a) Phân hệ 5 của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha. (b) Phân hệ 6

của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha ............................................................... 45
Hình 51.

(a) Phân hệ 5 của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha. (b) Phân hệ 6

của hệ thống chỉnh lưu chỉnh lưu cầu điốt 3 pha ............................................................... 45
Hình 52.

Phân hệ phát xung của hệ thống chỉnh lưu cầu điốt-scr 3 pha ...................... 45
vi


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

Hình 53.

Hệ thống thí nghiệm băm áp DC................................................................... 46

Hình 54.

(a): Khóa điện tử IGBT; (b): Lọc .................................................................. 46

Hình 55.

(a): Sơ đồ nguyên lý bộ băm áp; (b): Đồ thị điện áp ra ................................ 46

Hình 56.

Hệ thống Buck DC-DC ................................................................................. 47

Hình 57.

Hệ thống Boost DC-DC ................................................................................ 48

Hình 58.

Hệ thống Buck-Boost DC-DC ...................................................................... 48

Hình 59.

Hệ thống mạch cầu H .................................................................................... 49

Hình 60.

Mạch phát xung cho hệ thống mạch cầu H ................................................... 49

Hình 61.

Sơ đồ bộ biến đổi một pha ............................................................................ 50

Hình 62.

Dịng điện và áp trên tải R............................................................................. 50

Hình 63.

Dịng điện và áp trên tải RL .......................................................................... 51

Hình 64.

Điều khiển điện áp AC 1 pha ........................................................................ 52

Hình 65.

Điều khiển điện áp AC 3 pha ........................................................................ 53

Hình 66.

Phân hệ phát xung điều khiển điện áp AC 3 pha .......................................... 53

Hình 67.

(a) Phân hệ nguồn điều khiển điện áp AC 3 pha. (b) Phân hệ tải điều khiển

điện áp AC 3 pha ............................................................................................................... 54
Hình 68.

Phân hệ công suất điều khiển điện áp AC 3 pha ........................................... 54

Hình 69.

Kiến trúc hệ thống biến tần ........................................................................... 54

Hình 70.

Hệ thống biến tần 1 pha xung vng ............................................................ 56

Hình 71.

(a) Phân hệ 1của hệ thống biến tần 1 pha xung vuông. (b) Phân hệ 2 của hệ

thống biến tần 1 pha xung vng ...................................................................................... 56
Hình 72.

(a) Phân hệ 3 của hệ thống biến tần 1 pha xung vuông. (b) Phân hệ 4 của hệ

thống biến tần 1 pha xung vuông. (c) Phân hệ phát xung của hệ thống biến tần 1 pha xung
vng

56

Hình 73.

Hệ thống biến tần 1 pha PWM ...................................................................... 57

Hình 74.

Hệ thống biến tần 3 pha xung vng ............................................................ 57

Hình 75.

Mạch lực của hệ thống biến tần 3 pha xung vng ...................................... 58

Hình 76.

(a) Phân hệ 1 của mạch lực của hệ thống biến tần 3 pha xung vuông. (b)

Phân hệ 2 của mạch lực của hệ thống biến tần 3 pha xung vng .................................... 58
Hình 77.

(a) Phân hệ 3 của mạch lực của hệ thống biến tần 3 pha xung vuông. (b)

Phân hệ 4 của mạch lực của hệ thống biến tần 3 pha xung vuông .................................... 58

vii


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

Hình 78.

(a) Phân hệ 5 của mạch lực của hệ thống biến tần 3 pha xung vuông. (b)

Phân hệ 6 của mạch lực của hệ thống biến tần 3 pha xung vng .................................... 58
Hình 79.

Phân hệ phát xung của hệ thống biến tần 3 pha xung vng ........................ 59

Hình 80.

Phân hệ tải của hệ thống biến tần 3 pha xung vng .................................... 59

Hình 81.

Hệ thống biến tần 3 pha PWM ...................................................................... 60

Hình 82.

Khởi động Matlab ......................................................................................... 61

Hình 83.

Giao diện Matlab R2013a ............................................................................. 61

Hình 84.

Cửa sổ khởi động xây dựng GUI .................................................................. 62

Hình 85.

Giao diện xây dựng GUI trống...................................................................... 63

Hình 86.

Xây dựng các điều khiển cho hệ thống chỉnh lưu tia scr 3 pha .................... 65

Hình 87.

Giao diện thay đổi thuộc tính nút STOP ....................................................... 66

Hình 88.

Chọn hàm để viết lệnh cho điều khiển STOP ............................................... 67

Hình 89.

Giao diện viết hàm callback cho nút điều khiển STOP ................................ 67

Hình 90.

GUI của hệ thống chỉnh lưu tia scr 3 pha...................................................... 68

Hình 91.

GUI chỉnh lưu điốt 1 pha .............................................................................. 69

Hình 92.

GUI chỉnh lưu tia scr 1 pha ........................................................................... 69

Hình 93.

GUI chỉnh lưu cầu điốt 1 pha ........................................................................ 70

Hình 94.

GUI chỉnh lưu cầu scr 1 pha ......................................................................... 70

Hình 95.

GUI chỉnh lưu cầu điốt-scr 1 pha .................................................................. 71

Hình 96.

GUI chỉnh lưu tia đi-ốt 3 pha ....................................................................... 71

Hình 97.

GUI chỉnh lưu tia scr 3 pha ........................................................................... 72

Hình 98.

GUI chỉnh lưu tia đi-ốt 6 pha ........................................................................ 72

Hình 99.

GUI chỉnh lưu tia SCR 6 pha ........................................................................ 73

Hình 100.

GUI chỉnh lưu cầu điốt 3 pha ........................................................................ 73

Hình 101.

GUI chỉnh lưu cầu scr 3 pha ......................................................................... 74

Hình 102.

GUI chỉnh lưu cầu điốt-scr 3 pha .................................................................. 74

Hình 103.

GUI mạch Buck DC-DC ............................................................................... 75

Hình 104.

GUI mạch Boost DC-DC .............................................................................. 75

Hình 105.

GUI mạch Buck-Boost DC-DC .................................................................... 76

Hình 106.

GUI mạch cầu H............................................................................................ 76

Hình 107.

GUI điều khiển điện áp AC 1 pha ................................................................. 77

Hình 108.

GUI điều khiển điện áp AC 3 pha ................................................................. 77
viii


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

Hình 109.

GUI biến tần 1 pha xung vng .................................................................... 78

Hình 110.

GUI biến tần 1 pha PWM.............................................................................. 78

Hình 111.

GUI biến tần 3 pha xung vng .................................................................... 79

Hình 112.

GUI biến tần 3 pha PWM.............................................................................. 79

ix


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.

Danh sách của một số các thiết bị thyristor ........................................................ 8

Bảng 2.

Các đầu vào và đầu ra của điốt ......................................................................... 10

Bảng 3.

Các đầu vào và đầu ra của Thyristor ................................................................ 15

Bảng 4.

Các đầu vào và đầu ra của GTO ....................................................................... 18

Bảng 5.

Các đầu vào và đầu ra của MOSFET ............................................................... 21

Bảng 6.

Các đầu vào và đầu ra của IGBT ...................................................................... 24

Bảng 7.

Các loại chỉnh lưu 1 pha ................................................................................... 30

Bảng 8.

Các loại chỉnh lưu 3 pha ................................................................................... 31

Bảng 9.

Các loại biến đổi xung áp ................................................................................. 47

Bảng 10.

Các loại điều khiển điện áp AC..................................................................... 50

Bảng 11.

Các loại biến tần ............................................................................................ 55

x


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

MỞ ĐẦU
Các lĩnh vực điện tử công suất là tương đối mới và là một ngành riêng biệt, mặc dù
các ứng dụng và cơ sở của lĩnh vự này có một lịch sử lâu dài. Đặc biệt, về mảng thực
hành kỹ thuật, nó hình thành ngay từ khoảng thời gian linh kiện SCR được giới thiệu,
khoảng năm 1970. Các kỹ sư hoạt động trong ngành điện tử điện thường được tham gia
vào một trong năm lĩnh vực:
 Nguồn điện nói chung, hoặc cho các nhu cầu nguồn công suất cụ thể trong máy tính,
dụng cụ điện tử, viễn thơng, thiết bị di động, hoặc các mạch điện tử khác.
 Các thiết bị bán dẫn điện.
 Điều khiển động cơ điện.
 Hỗ trợ chuyển đổi năng lượng và kiểm soát trong các hệ thống điện năng lớn; bao
gồm kiểm soát mạng lưới điện, hệ thống DC cao áp, lưu trữ năng lượng từ tính siêu
dẫn, chuyển đổi năng lượng thay thế, và bộ điều khiển cho máy phát điện.
 Công suất cho xe chạy điện và thoại di động, bao gồm cả xe điện, đường sắt, hệ
thống điện máy bay, và hệ thống điện tàu vũ trụ.
I.

Tổng quan nghiên cứu điện tử cơng suất

Nước ngồi

[1] [2] Lĩnh vực điện tử cơng suất đang bước vào thời kỳ bùng nổ ứng dụng khi thế
giới đang trở thành phụ thuộc vào điện hơn. Chúng ta thấy thiết bị điện tử công suất là
một công nghệ quan trọng cho sản xuất năng lượng tái tạo và truyền tải điện khoảng cách
dài, cũng như cho hàng ngàn các ứng dụng khác trong một loạt các ngành công nghiệp.

Phi cơ, ôtô, tàu, và các hệ thống năng lượng tự trị khác cũng đang được trang bị điện tử
công suất nhiều hơn. Để làm chủ công nghệ, rõ ràng rằng nhiều năm trước nó đã được
xác định điều cần thiết là sự kết hợp của điều khiển, năng lượng và ngành điện tử. minh
họa và bao gồm phân tích vật lý; thiết kế và kiểm tra cho việc mô phỏng tốt hơn; và điều
khiển và giám sát, trong đó đưa nhiều hơn đặc tính thơng minh vào trong một sản phẩm
khi nó đang hoạt động.
[3] Ngành điện tử công suất đã chứng kiến sự tăng trưởng mạnh mẽ đổi mới trong
những năm gần đây, đặc biệt là trong lĩnh vực ứng dụng hệ thống mới nổi chẳng hạn như
các thiết bị khoảng trống băng rộng, ánh sáng trạng thái rắn, điện cung cấp trên chip, thu
2


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

hoạch năng lượng, truyền năng lượng không dây, năng lượng bền vững, vi mô và / hoặc
nano lưới, truyền tải cao áp một chiều, điện khí giao thơng vận tải, và nhiều ứng dụng
khác liên quan máy móc / điều khiển.

Hình 1.

Nguyên tắc thiết kế hiện đại đáng tin cậy trong điện tử công suất

[4] Trên thê giới đang thiết lập và phát triển mạnh các trung tâm đẳng cấp thế giới để
nghiên cứu điện tử công suất, thiết bị bán dẫn công suất và ứng dụng trong các hệ
thống điện và chuyển đổi năng lượng. Ví dụ như Nhóm Ứng dụng điện tử và công nghệ
trong nghiên cứu năng lượng (PEATER), School of Engineering, University of Warwick,
Coventry, CV4 7AL Anh quốc được thành lập vào năm 2005 bởi Giáo sư Philip Mawby.
Chúng tôi thực hiện công việc chuyển đổi năng lượng điện, từ cấp năng lượng rất nhỏ
(mW) đến mức năng lượng rất cao (MW). Công nghệ này tập trung vào sự phát triển
trong các thiết bị chuyển mạch bán dẫn. Những phát triển trong công nghệ MOSFET và

IGBT đã mở đường cho các ứng dụng mới như xe hybrid, Điện máy bay, điện tàu đẩy,
tuabin gió cũng như cuộc cách mạng trong các thiết bị điện thoại di động và máy tính, nơi
quản lý năng lượng là rất quan trọng cho tất cả các ứng dụng này.
Diện tích chuyển đổi năng lượng điện hiệu quả đã trở nên quan trọng trong sự phát
triển trong hệ thống năng lượng. Các nguồn năng lượng tái tạo sẽ được nối vào mạng lưới
năng lượng điện sử dụng năng lượng điện tử và truyền tải điện và phân phối sẽ trở nên
phụ thuộc nhiều hơn vào năng lượng điện tử để kiểm soát hiệu quả và điều tiết năng
lượng điện trong một mạng lưới điện đã bị ách tắc. Tất cả các hình thức giao thơng đang
trở nên phụ thuộc vào năng lượng điện tử để cung cấp phương tiện bền vững hơn.

3


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

Ở nước ngồi, các chương trình đào tạo của các nước tiên tiến đã được xây dựng theo
định hướng ứng dụng. Nội dung khung của một môn học công nghệ ln đã và đang
được xây dựng theo mơ hình case-study - tức là sinh viên ngoài việc nắm chắc lý thuyết
cơ bản của mơn học thì họ cịn phải thực hành tốt các tình huống giải quyết vấn đề cụ thể
thường gặp trong mảng kiến thức của môn học.
Trong nước

Một số trung tâm nghiên cứu và ứng dụng điện tử công suất ra đời với nhiệm vụ
nghiên cứu phát triển và ứng dụng các thiết bị biến đổi và điều khiển điện năng
(TBĐTCS) ứng dụng trong các lĩnh vực cụ thể như: kỹ thuật điện và điện tử; công nghệ
tự động hóa và các hệ thống điều khiển, giám sát, điều khiển số bằng máy tính; kỹ thuật,
cơng nghệ viễn thơng. Trong lĩnh vực cơng nghệ tự động hóa và các hệ thống điều khiển,
giám sát, điều khiển số bằng máy tính, các trung tâm tập trung vào nghiên cứu phát triển
các TBĐTCS tương thích với các loại động cơ điện truyền thống hoặc động cơ điện mới
nhằm nâng cao chất lượng điều khiển, hiệu suất hệ thống, hoặc giảm giá thành, kích thức

sản phẩm.
Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng và Sáng tạo Công nghệ, Trường Đại học Bách khoa
Hà Nội được vận hành theo mơ hình mở cùng làm việc và cộng tác trong các “Nhóm
nghiên cứu mạnh” trong việc thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu tiên tiến, đổi mới sáng
tạo và địi hỏi tính liên ngành. Các nghiên cứu hiện nay của Trung tâm tập trung vào các
lĩnh vực: Ơ tơ điện, Tiết kiệm năng lượng điện và Khai thác các nguồn năng lượng mới,
Các thiết bị Điện tử - Viễn thông cho Giao thông và Nông – Lâm – Ngư nghiệp.
Sau đây là một số trung tâm nghiên cứu ở Việt Nam
1. Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng và Sáng tạo Công nghệ (Center for Technology
Innovation – CTI), Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Web:
2. PTN Hệ thống năng lượng, Khoa điện- Điện tử, 107B3, Trường Đại học Bách
Khoa

TP.HCM,

268

L

Thường

Kiệt,

P.14,

Q.10,

TP.HCM.

Web:

/>
4


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

3. Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa (VIELINA) là cơ quan nghiên
cứu, triển khai khoa học và công nghệ đầu ngành trong lĩnh vực điện tử, tin học, tự động
hóa trực thuộc Bộ Cơng Thương. Email:
4. Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng điện tử công suất (Power Electronics Research
and Application Centre - PERAC). Email:
Các trường đại học lớn, có uy tín cao đã và đang hồn thiện đề cương mơn học theo
định hướng tăng cường phần thực hành dưới dạng bài tập lớn và đặc biệt là thực hành, thí
nghiệm. Đây là đơn vị kiến thức cơ sở bắt buộc sinh viên phải vượt qua. Việc đào tạo
sinh viên đại học theo định hướng điện tử công suất nhằm giải quyết sự thiếu hụt trầm
trọng nguồn nhân lực quản trị năng lượng.
II.

Tính cấp thiết của việc nghiên cứu đề tài
Từ những l do trên, việc xây dựng phịng thí nghiệm thực hành ảo điện tử cơng suất

giải quyết tính cấp thiết sau:
 Đẩy mạnh hiện thực hóa chủ trương gắn liền giảng dạy l thuyết với thực hành. Mỗi
mơn học phải có phần thực hành để giúp sinh viên củng cố và nắm bắt sâu sắc hơn
nữa phần l thuyết của môn học
 Nâng cao chất lượng đào tạo đại học, cao đẳng, và khắc phục các yếu kém cố điển xa
rời thực tiễn của kỹ sư khi mới ra trường. Đó là các tân kỹ sư thường không thể bắt
tay ngay vào cơng việc trong các nhà máy xí nghiệp hay cơng trường. Các doanh
nghiệp hoặc công ty phải mất một thời gian và một khoản chi phí lớn cho việc đào

tạo mới hoặc đào tạo lại các kỹ sư, cử nhân để đáp ứng cơng việc.
 Đổi mới chương trình dạy học theo hướng gắn liền với ứng dụng; từ đó nâng cao uy
tín đào tạo cho các trường đại học; tạo sức hút sinh viên đăng k học tập theo mục
tiêu đầu ra cụ thể.
 Giải quyết sự thiếu hụt nhân lực trong lĩnh vực điều khiển năng lượng bằng công
nghệ điện tử bằng cách cung cấp nguồn nhân lực kỹ sư, cử nhân trình độ chun mơn
vững vàng.
III.

Mục tiêu của đề tài

 Khai thác hiệu quả công cụ mô phỏng mạnh Matlab trong lĩnh vực điện tử công suất.
 Bổ sung phần thực hành còn thiếu và yếu cho môn học Điện tử công suất
5


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

 Xây dựng thành công phần mềm mô phỏng Điện tử công suất được xây dựng từ
MATLAB & SIMULINK
 Hướng dẫn thực hành…
Phương pháp tiếp cận và phương pháp nghiên cứu của đề tài

IV.

 Dựa trên cơ sở đề cương giảng dạy môn học Điện tử công suất
 Sử dụng cơng cụ mơ phỏng mạnh, hiệu quả, có thể triển khai nhanh chóng, dễ dàng
thay đổi kịch bản thực hành, thí nghiệm mơ phỏng.
Nội dung nghiên cứu

V.

Bao gồm ba nội dung chủ yếu:
 Chương 1: Nghiên cứu, xây dựng hệ thống thư viện gồm Đồng pha-kích xung,
Nguồn điện, Van điện tử: SCR, TRIAC, ĐIỐT, MOSFET,

IGBT; Các phần tử

tải: R-L-C, Động cơ AC, Động cơ DC.
 Chương 2: Xây dựng tập mẫu sơ đồ mạch điện tử công suất gồm
I.

Sơ đồ chỉnh lưu 1 pha gồm: Chỉnh lưu tia Điốt 1 pha, Chỉnh lưu tia SCR 1 pha,
Chỉnh lưu cầu Điốt 1 pha, Chỉnh lưu cầu SCR 1 pha,

Chỉnh lưu cầu Điốt-

SCR 1 pha,
II.

Chỉnh lưu 3 pha gồm: Chỉnh lưu tia Điốt 3 pha, Chỉnh lưu tia SCR 3 pha,
Chỉnh lưu tia Điốt 6 pha,
Điốt,

III.

Chỉnh lưu tia SCR 6 pha, Chỉnh lưu cầu 3 pha

Chỉnh lưu cầu 3 pha SCR, Chỉnh lưu cầu 3 pha Điốt-SCR,

Sơ đồ băm áp DC gồm Mạch Buck DC-DC, Mạch Boost DC-DC, Mạch BuckBoost DC-DC, Mạch cầu H.

IV.

Sơ đồ điều chỉnh AC gồm Điều khiển điện áp AC 1 pha, Điều khiển điện áp
AC 3 pha.

V.

Sơ đồ biến tần gồm Biến tần 1 pha xung vuông, Biến tần 1 pha SVPWM, Biến
tần 3 pha xung vuông, Biến tần 3 pha SVPWM.

 Chương 3: Xây dựng giao diện điều khiển gồm xây dựng trên GUI của
MATLAB/SIMULINK

6


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

Chương 1: Nghiên cứu xây dựng hệ thống thư viện
I.

Mở đầu

Các công nghệ điện tử công suất đã trải qua quá trình phát triển mãnh liệt trong suốt
30 năm qua, mặc dù lịch sử của nó trải dài trong gần một thế kỷ. Nhiều phát minh trong
các thiết bị, linh kiện, mạch, điều khiển và hệ thống đã làm cho điện tử công suất nổi lên
như một công nghệ lớn trong những năm gần đây.
Xu hướng quan trọng phát triển của hầu hết thiết bị vào thời điểm này bao gồm những

điều sau đây.
-

Tiếp tục tăng trưởng về số lượng chuyển mạch bán điện với một sự kết hợp của
điện áp cao và cường độ dòng điện. Điều này gây ra một sự gia tăng trong mức giá
mà tại đó thiết bị bán dẫn điện là một lợi thế để thyristor phần cứng.

-

Trong nhiều năm qua, đã có hoạt động đáng kể vào sự phát triển của cổng năng
lượng cao thiết bị turn-off với các đặc tính được cải thiện. Các thành phần này có
thể có tiềm năng ứng dụng tuyệt vời. Hiện nay, ít nhất bốn cơng ty Nhật Bản sản
xuất GTOs với xếp hạng lên đến 2500V, 1000A - Hitachi, Mitsubishi, Toshiba, và
IR-Nhật Bản.

-

Thứ ba là mối quan tâm là các hoạt động về cải tiến kỹ thuật làm mát cho chất bán
dẫn điện. Loại mới của bộ tản nhiệt tích hợp với các thiết bị (module cơng st) có
tiềm năng đáng kể cho việc giảm kích thước và chi phí cho mỗi đơn vị giá thiết bị.

Bảng 1 là một danh sách của một số các thiết bị thyristor hiện nay có sẵn. Một loạt
các transistor chuyển mạch điện cũng có sẵn, với cường độ dịng điện lên đến vài trăm
ampe và độ lớn điện áp hơn 1000V. Tuy nhiên, sự kết hợp các đánh giá dòng điện và
điện áp cao nhất không thể thực hiện trên một thiết bị duy nhất. Một trong những thiết bị
điện cao nhất hiện nay có sẵn là Westinghouse D60T / D62T. Đây là bóng bán dẫn điện
NPN, chuyển đổi với mức tối đa thu thập hiện tại của 200A, tối đa là VCEO (sus) của
500V và với mức khuếch đại 10 với dịng điện colectơ 50A.
Có thêm rất nhiều thyristor và bóng bán dẫn thiết bị đặc biệt. Chúng bao gồm nhiều
transistor lưỡng cực chế tạo trong một gói duy nhất, chip loại (khơng đóng gói) thyristors,

FET điện và điốt Schottky. Ngoài ra, sự phát triển tiếp tục của các thành phần vi mạch và
7


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

vi xử lý có ảnh hưởng quan trọng nhất trên mạch điều khiển cho các hệ thống điện tử
công suất.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.

Asymmetrical silicon bilateral switch (ASBS)
Asymmetrical silicon-controlled rectifier (ASCR)
Bidirectional diode thyrisitor (DIAC)

Bidirectional triode thyrisitor (TRIAC)
Gate-assisted turn-off thyristor (DIAC)
Gate turn-off thyristor (GTO)
Light-activated programmable unijunction transistor (LAPUT)
Light re-activated verse-blocking diode thyrisitor (LAS-lightactivated switch)
Light-activated reverse-blocking tetrode thyrisitor (LASCS)
Light-activated reverse-blocking triode thyrisitor (LASCR)
Programmable unijuction transistor (PUT)
Reverse-blocking diode thyristor (RBDT)
Reverse-blocking tetrode thyristor (SCSsilicon-controlled switch)
Reverse-blocking triode thyristor (SCR)
Reverse-conducting diode thyristor (RCDT)
Reverse-conducting triode thyristor (RCTT)
Silicon bilateral switch (SBS)
Silicon unilateral switch (SUS)
Bảng 1.

II.

Danh sách của một số các thiết bị thyristor

Van điện tử

1.2.1

Điốt:

1. Thư viện:

Power Electronics

2. Mơ tả:

Hình 2.

Phần tử đi-ốt
8


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

Điốt là một thiết bị bán dẫn mà được điều khiển bằng chính điện áp Vak và dịng Iak
của chính nó. Khi một điốt được phân cự c thuận (Vak > 0), nó sẽ bắt đầu d ẫn dịng vớ i
một điện áp thuân Vf nhỏ đi qua nó. Nó khóa khi dịng chảy qua thiết bị trở thành 0. Khi
điốt bị phân cực ngược (Vak < 0), nó bắt đầu trạng thái off.

Hình 3.

Mơ tả đặc tính của phần tử đi-ốt

Khối Điốt được mô phỏng bằng một điện trở, một điện cảm và một nguồn áp một
chiều mắc nối tiếp với khóa Điốt. Hoạt động của khóa này được điều khiển bởi điện áp
Vak và dòng Iak. Khối Điốt cũng chứa với mạch nối tiếp Rs-Cs mà có thể được nối song
song với điốt (Giữa các cực A và K).

Hình 4.

Cấu trúc của phần tử đi-ốt

3. Thơng số và hộp hôi thoại:

+

Resistance Ron - Điện trở thông Ron. Điện trở thông Ron không thể được đặt về 0

khi mà thông số điện cảm thông Lon được đặt về 0.
+

Inductance Lon - Điện cảm thông Lon (H). Điện cảm thông Lon không thể được

đặt về 0 khi mà điện trở Ron được đặt về 0.
+

Forward voltage Vf - Điệp áp thuận điốt device (V).

+

Initial current Ic - Đặt dòng khởi điểm chảy bên trong device. Nó thường được đặt

về 0 cốt để bắt đầu mô phỏng với khối Điốt này. Nếu như dòng khởi điểm IC được đặt
bằng giá trị lớn hơn 0, tính tốn về trạng thái steady-state của SimPowerSystems đề cập
9


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

tới trạng thái khởi điểm của Điốt khi đóng. Khởi tạo tất cả các trạng thái của bộ biến
đổi công suất là một công việc rất phức tạp. Cho nên lựa chọn này chỉ với các mạch
đơn giản.

+

Snubber resistance Rs - Điện trở xung. Đặt điện trở xung bằng vô cùng để loại trừ

xung khỏi khối mô phỏng.
+

Snubber capacitance Cs - Điện cảm xung (F). Đặt điện trở xung bằng 0 để loại trừ

xung khởi khỏi mô phỏng.
+

Show measurement port - Nếu được lựa chọn, sẽ thêm vào đầu ra của khối mơ

phỏng để trả về giá trị dịng và áp của điốt.
4. Các đầu vào và đầu ra:

Tín hiệu

Chức năng

Đơn vị

1

Dòng Điốt

A

2

Điện áp Điốt

V

Bảng 2.

Các đầu vào và đầu ra của điốt

10


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

- m : Là một vector chứa 2 tín hiệu. Ta có thể phân kênh các tín hiệu này bằng cách sử
dụng một Bus Selector block được cung cấp trong thư viện the Simulink library”
5. Cho phép và giới hạn:

Khối Điốt thực hiện một macro mơ hình của thiết bị Điốt.Nó khơng được lấy vào
trong đặc tính hình học hay thủ tục vật l phức tạp của thiết bị nằm dưới các thay đổi
trạng thái. Dòng rò (leakage current) trong trạng thái khóa và dịng hồi phục ngược
(reverse-recovery) (âm) khơng được đề cập. Trong phần lớn các mạch, dịng ngược
khơng ảnh hưởng tới đặc tính của bộ biến đổi hay các thiết bị khác.
Phụ thuộc vào giá trị của điện cảm thơng Lon, điốt được mơ hình hoặc như một
nguồn dòng (Lon > 0), hoặc như một mạch topology circuit thích hợp (Lon = 0). Khối
Điốt khơng thể nối tiếp v ới một điện cảm, một nguồn dòng hay một mạch hở trừ khi số
mạch snubber của nó được sử dụng. xem phần Improving Simulation Performance để
biết thêm chi tiết về vấn đề này.
Ta phải sử dụng thuật tốn tích phân cứng để mơ phỏng các mạch có chức các điốts.
ode23tb hoặc ode15s với các thông số mặc định thường cho ta tốc độ mô phỏng tốt nhất.
Điện cảm Lon thường được ép về 0 nếu ta lựa chọn để không tạo ra (discretize) mạch.

1.2.2 Thyristor

Thyristor là thiết bị điện bốn lớp bán dẫn p-n-p-n. Các thiết bị chuyển đổi giữa trạng
thái dẫn và không dẫn điện để đáp ứng với một tín hiệu điều khiển. Thyristors được sử
dụng trong mạch thời gian, kiểm soát tốc độ động cơ AC, điều chỉnh ánh sáng đèn, và các
mạch chuyển đổi. Thyristor nhỏ cũng được sử dụng như là nguồn xung cho thyristor lớn.
Họ thyristor gồm:
 Chỉnh lưu silic điều khiển (SCR)
 DIAC
 Triac
 SCS (silicon-controlled switch)
 GTO (gate turn-off thyristor)
1. Thư viện:

Power Electronics
11


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03
2. Mơ tả:

Hình 5.

Phần tử Thyristor

Thyristor là một thiết bị bán dẫn mà có thể thơng nhờ một tín hiệu vào ở cổng gate.
Mơ hình Thyristor được mơ tả bao gồm một điện trở thông Ron, điện cảm thông Lon, và
một nguồn áp một chiều Vf, mắc nối tiếp với một khóa. Khóa này được điều khiển bởi
một tín hiệu logical phụ thuộc vào điện áp Vak, dòng Iak, và tín hiệu cổng gate g.

Hình 6.

Mơ tả đặc tính của phần tử thyristor

Khối Thyristor cũng chứa một mạch nối tiếp Rs-Cs snubber mà có thể nối song song
với thiết bị thyristor. Đặc tính dịng – áp tĩnh VI của mơ hình này được trình bày như sau:

Hình 7.

Đặc tính của phần tử thyristor

Thyristor thông khi điện áp anode-cathode Vak lớ n hơn điện áp Vf và một tín hiệu
xung dương được đưa vào chân gate (g > 0). Độ cao xung phải lớn hơn 0 và đủ dài để
cho phép dòng anode Thyristor lớn hơn dòng chốt (dòng giữ) Il.
Thyristor khoa khi dịng trên nó vể 0 (Iak = 0) và điện áp âm xuất hiện giữa cực
anode và cathode trong thời gian ít nhất b ằng thời gian khóa Thyristor Tq. Nếu như điện
áp này dương trong kho ảng thời gian thấp h ơn Tq, thì Thyristor sẽ tự động thơng trở lại
ngay cả khi tín hiệu gate là thấp (g = 0) và dòng anode thấp hơn dòng chốt (dòng giữ).
12


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

Hơn nữa, nếu như trong suốt thời gian chuẩn bị thơng, biên độ dịng của thiết bị nhỏ dướ
i mức dịng chốt đượ c đặt trong hộp hội thoại thì Thyristor sẽ khóa sau khi tín hiệu gate
trở về thấp (g = 0).
Thời gian khóa Tq đặc trưng cho thời gian hồ i phục hạt mang: Nó chính là khoảng
thời gian giữa dòng anode tức thời đã giảm về 0 và ngay lập tức khi mà Thyristor có thể
chịu được điện áp dương Vak mà không xảy ra hiện tượng mở trở lại.
3. Hộp hội thoại và các thơng số.

Có hai mơ hình là mơ hình Thyristor và mơ hình Thyristor chi tiết. Để tối ưu hóa tốc
độ mơ phỏng, hai mơ hình Thyristor loại này đều phù hợp. Đối với mơ hình Thyristor,
dịng chốt Il và thời gian hồi phục Tq được cho bằng 0.
+

Điện trở Ron: Điện trở thông Ron, không thể đặt bằng 0 khi điện cảm Lon được

đặt bằng 0.
+

Điện cảm Lon: Điện cảm thông Lon không thể đặt bằng 0 khi điện trở thông được

đặt bằng 0.
+

Dịng khởi điểm Ic: Khi thơng số điện cảm thơng Lon lớn hơn 0, ta có thể xác định

một dịng khởi điểm chảy trong thyristor. Nó thường được đặt bằng 0 cốt để bắt đầu mô
phỏng với khối Thyristor. Ta có thể xác định giá trị dịng khỏi điểm Ic tương ứng với
13


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

trạng thái cụ thể của mạch. Trong trường hợp này, tất cả các trạng thái của mạch tuyến
tính phải được đặt theo. Khởi tạo tất cả các trạng thái của bộ biến đổi điện tử công suất
là một nhiệm vụ phức tạp. Cho nên chỉ hữu ích với các mạch đơn giản.
+

Điện trở Snubber Rs: Đặt điện trở snubber thành vơ cùng để loại bỏ snubber khỏi

mơ hình.
+

Snubber capacitance Cs: Đặt điện cảm Snubber Cs thành 0 để loại bỏ snubber,

hoặc vơ cùng để tìm một điện trở resistive snubber.
+

Show measurement port: Nếu được lựa chọn, sẽ thêm đầu ra mơ phỏng để trả vè

dịng và áp Thyristor.
+

Latching current Il: Dịng điện chốt của mơ hình Thyristor cụ thể.

+

Turn-off time Tq: Thời gian khóa Tq của mơ hình Thyristor cụ thể.

4. Các đầu vào và đầu ra:

- g: Tín hiệu điều khiển Thyristor.
- m: Là một vector chứa 2 tín hiệu. Ta có thể phân kênh các tín hiệu này bằng cách sử
dụng một Bus Selector block được cung cấp trong thư viện the Simulink library”

14

Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

Tín hiệu

Chức năng

Đơn vị

1

Dịng Thyristor

A

2

Điện áp Thyristor

V

Bảng 3.

Các đầu vào và đầu ra của Thyristor

5. Cho phép và giới hạn:

Khối Thyristor thực hiện một macro mơ hình của thiết bị Thyristor thực tế. Nó khơng
được lấy vào trong đặc tính hình học hay xử l vật l phức tạp của thiết bị mà mô phỏng
hành vi của thiết bị [1, 2]. Điện áp đánh thủng và giá trị giới hạn của điện áp anodecathode không được đề cập trong mô hình.
Phụ thuộc vào điện cảm thơng Lon, khối Thyristor được mơ tả như một nguồn dịng

(Lon > 0) hoặc như một mạch điện topology thích hợp (Lon = 0). Xem Improving
Simulation Performance để biết thêm chi tiết.
Khi khối Thyristor được mơ hình như một nguồn dịng, nó khơng thể được nối tiếp
với một điện cảm, một nguồn dòng hoặc một mạch hở trừ khi mạch snubber được sử
dụng.
Khi mô phỏng một mơ hình liên tục, ta phải dùng một thuật tốn tích phân cứng để
mơ phỏng mạch có chứa Thyristor. ode23tb hoặc ode15s với các thông số mặc định luôn
cho tốc độ mô phỏng tốt nhất. Điện cảm thông Lon bị ép về 0 nếu như ta chọn để
discretize mạch.
1.2.3 GTO
1. Thư viện

Power Electronics
2. Mơ tả

Hình 8.

Biểu tượng của phần tử GTO trong matlab
15


Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học mã số V2016-03

Thyristor GTO là một thiết bị bán dẫn mà có thể khóa/thơng nhờ tín hiệu điều khiển
ở chân cực gate. Giống như thyristor thơng thường, Thyristor GTO có thể thơng bằng
một xung dương (g > 0). Tuy nhiên không giống như Thyristor thường mà chỉ có thể
khóa khi dịng về 0, Thyristor GTO có thể khóa tại bất kỳ thời điểm nào bằng cách đưa
tín hiệu xung cực gate bằng 0.
Thyristor GTO tương đương với một điện trở Ron, điểm cảm Lon, và một nguồn áp
Vf mắc nối tiếp. Van cơng suất được điều khiển bởi tín hiệu logic phụ thuộc vào điện áp

Vak, dịng Iak, và tín hiệu xung g.

Hình 9.

Cấu trúc của phần tử GTO

Vf, Ron, và Lon là các thông điện áp thuận khi dẫn, điện trở thông và điện cảm
thông. GTO cũng chưc cặp nối tiếp Rs-Cs có thể được nối song song với GTO (giữa cực
A và K).
Thyristor GTO có thể thơng khi điện áp anode-cathode lớn hơn điện áp Vf và một
xung dương được đặt vào chân gate (g > 0). Khi tín hiệu gate đặt về 0, Thyristor GTO bắt
đầu khóa nhưng dịng nó khơng về 0 ngay lập tức.
Bởi vì dịng q trình triệt tiêu dịng của GTO ảnh hưởng đáng kế tới tổn thất khóa,
cho nên đặc tính khóa được xây dựng vào mơ hình này. Dịng suy giảm có thể chia làm 2
phần. Khi tín hiệu gate về 0, trước tiên dòng Iak giảm từ giá trị Imax (Giá trị của Iak khi
GTO bắt đầu thông) tới Imax/10, trong suốt thời gian giảm(Tf), và sau đó từ Imax/10 về
0 trong suốt thời gian cuối (Tt). GTO khóa khi dịng Iak về 0. Dòng điện chốt (latching)
và dòng điện giữ (holding) không được đề cập.

16