Đề cương bài giảng môn: Điện tử công suất (Dùng cho trình độ Cao đẳng, Trung cấp và liên thông) - TRƯỜNG CÁN BỘ QUẢN LÝ GIÁO DỤC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

0
un: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Mã số của mô đun: MĐ 18

Thời gian mô đun: 75 giờ; (Lý thuyết: 15g ; Thực hành:57 g; kiểm tra: 3g).

<b>I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠ ĐUN: </b>

* Vị trí của mơ đun: đây là mơ đun thứ 18 trong chương trình đào tạo ngành
điện tử cơng nghiệp.

* Tính chất của mơ đun: Là mô đun bắt buộc.

<b>II. MỤC TIÊU CỦA MƠ ĐUN: </b>

Sau khi học xong mơ đun này học viên có năng lực

<b>* Về kiến thức: </b>

- Giải thích được nguyên lý hoạt động của các linh kiện điện tử công suất
- Tra cứu được các thông số kỹ thuật của linh kiện

- Phân tích được nguyên lý làm việc của mạch điện tử công suất

<b>* Về kỹ năng: </b>

- Kiểm tra được chất lượng các linh kiện điện tử công suất

- Lắp được các mạch điện tử công suất ứng dụng trong công nghiệp
- Kiểm tra sửa chữa đạt yêu cầu về thời gian với độ chính xác.

- Thay thế các linh kiện, mạch điện tử công suất hư hỏng.
- Nêu được ứng dụng của từng mạch điện vào trong thực tế.

<b>* Năng lực tự chủ và chịu trách nhiệm: </b>

- Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác và an tồn vệ sinh cơng nghiệp

<b>III. NỘI DUNG CHI TIẾT. </b>

<b>BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI </b>
<b>TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ NGHỆ II </b>

<b>KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ </b>

<b>ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG MƠN: </b>

<b>ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT</b>

<i> (Dùng cho trình độ Cao đẳng, Trung cấp và liên thơng) </i>

<b>GVBS: MAI THỊ BÍCH VÂN </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

1

<b>BÀI I: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT </b>
<b>Mục tiêu của bài: </b>

- Nhận dạng được các linh kiện điện tử công suất dùng trong các thiết bị
điện, điện tử.

- Xác định được điện áp, dịng điện, cơng suất của tải.

- Trình bài được nội dung của các thơng số kỹ thuật của các linh kiện điện
tử công suất.

<b>Nội dung chính </b>
<b>Giới thiệu: </b>

<i>Điện tử công suất là một chuyên ngành của điện tử học nghiên cứu và ứng </i>
<i>dụng các phần tử bán dẫn công suất trong sơ đồ các bộ biến đổi nhằm biến đổi </i>
<i>và khống chế nguồn năng lượng điện với các tham số có thể thay đổi được, cung </i>
<i>cấp cho các phụ tải điện. </i>

<b>I.</b> <b>TỔNG QUAN </b>

Nhiệm vụ của điện tử công suất là xử lý và điều khiển dòng năng lượng
điện bằng cách cung cấp điện áp và dịng điện ở dạng thích hợp cho các tải. Tải
sẽ quyết định các thông số về điện áp, dòng điện, tần số, và số pha tại ngõ ra của
bộ biến đổi. Thông thường, một bộ điều khiển có hồi tiếp sẽ theo ngõ ra của bộ
biến đổi và cực tiểu sai lệch giữa giá trị thực của ngõ ra và giá trị mong muốn
(hay giá trị đặt).

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

2

chỉnh, điều khiển trong một thời gian ngắn nhất, với chất lượng phù hợp trong
các hệ thống tự động hoặc tự động hóa. Đây là đặc tính mà các bộ biến đổi có
tiếp điểm hoặc kiểu điện từ khơng thể có được.

<b>Các khái niệm cơ bản </b>

Các thành phần của cơng suất gồm có:
Cơng suất biểu kiến: S = U.I
Công suất thực: P = U.I.cosφ

Công suất phản kháng: Q = U.I.sinφ

Từ các biểu thức trên ta có được mối quan hệ 2 2

.

<i>S</i> <i>U I</i>  <i>P</i> <i>Q</i>

Vấn đề chúng ta cần quan tâm ở đây, các ứng dụng của bộ biến đổi thường
cho ra các dáng điệu dòng điện và điện áp khơng sin, thì cần thiết phải đưa thêm
một số định nghĩa.

Thành phần dao động cơ bản đóng góp vào trong công suất thực:
P = U.I1.cosφ1

Do đó, các thành phần cơng suất được mô tả bởi các vector và được biểu
diễn như

hình dưới đây:

Hình 1.1: Các thành phần cơng suất của bộ biến đổi chuyển mạch lưới

<b>II.</b> <b>PHÂN LỌAI LINH KIỆN BÁN DẪN THEO KHẢ NĂNG ĐIỀU </b>

<b>KHIỂN. </b>

Các linh kiện được phân lọai theo hai chức năng cơ bản: đóng và ngắt dịng
điện đi qua nó. Trạng thái linh kiện đóng: có tác dụng như một điện trở bé.

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

3

Do đó, linh kiện bán dẫn họat động với hai chế độ làm việc đóng và ngắt
dịng điện được xem là lý tưởng nếu ở trạng thái dẫn điện nó có độ sụt áp bằng 0
và ở trạng thái không dẫn điện, dịng điện đi qua nó bằng 0.

Các linh kiện có thể tự chuyển đổi trạng thái làm việc của mình, chuyển từ
trạng thái khơng dẫn sang trạng thái dẫn điện và ngược lại thơng qua tác dụng
kích thích của tín hiệu lên cổng điều khiển của linh kiện. Ta gọi đây là linh kiện
có tính điều khiển. Tín hiệu điều khiển có thể tồn tại dưới nhiều dạng: dòng
điện, điện áp, ánh sáng với công suất nhỏ hơn nhiều so với công suất của nguồn
và tải.

Nếu linh kiện khơng chứa cổng điều khiển thì ta gọi là linh kiện không điều
khiển như diode, diac.

Nếu thông qua cổng điều khiển, tín hiệu chỉ tác động đến chức năng đóng
dịng điện mà khơng thể tác động ngắt dòng điện đi qua nó, gọi là linh kiện
khơng có khả năng kích ngắt như: SCR, TRIAC.

Ngòai ra linh kiện có khả năng thay đổi trạng thái từ dẫn điện sang ngắt
điện và ngược lại thông qua tác dụng của tín hiệu điều khiển được gọi là linh
kiện có khả năng kích ngắt(tự chuyển mạch): BJT, MOSFET, IGBT,
GTO,IGCT, MCT, MTO.

Với những nhận xét ở trên , các linh kiện bán dẫn công suất , theo chức

năng đóng ngắt đóng ngắt dịng điện và khả năng điều khiển các chức năng này,
có thể chia làm 3 nhóm chính :

_Nhóm một: gồm các linh kiện không điều khiển như diode, diac

_Nhóm hai : gơm các linh kiện điều khiển kích đóng được như thyristor,
triac .

_Nhóm ba: gồm các linh kiện điều khiển kích ngắt được như transitor
(BJT,MOSFET,IGBT)GTO

Ngòai ra,dạng mạch phức tạp gồm SCR và bộ chuyển mạch có khả năng
đóng ngắt dịng điện qua nó nhờ tác dụng của các tín hiệu điều khiển .Về khía
cạnh điều khiển ,mạch phức hợp này cùng với các linh kiện nhóm ba tạo thành
nhóm cơng tắc tự chuyển mạch

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

4

Hình 1.2 hình dáng diode

<b>Power diodes:</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

5

Hình 1.4 Hình dáng của học diode

<b>Mô Tả Và Chức Năng </b>

Diode được cấu tạo thành bởi mối nối p_n .Lớp p thiếu điện tử và chứa các
phần tử mang điện dạng lỗ trống .Tương tự , lớp n thừa điện tử .Các lớp p_n
trong cấu trúc diode đạt được bằng cách thêm tạp chất vào trong các phiến silic
.Để tạo quá trình dẫn điện đi qua mối nối p_n ,các hạt mang điện được tạo thành
và tham gia quá trình dẫn điện , một điện áp được áp dụng sao cho lớp p mắc
vào cực dương và lớp n vào cực âm .Lực điện trường làm cho lỗ hổng từ lớp p
di chuyển vựơt qua mối nối p_n để vào lớp n vào lớp p.

Trường hợp phân cực ngược lại, các lỗ hổng và điện tử bị kéo ra xa khỏi
mối nối và tạo thành sức điện động bên trong mối nối. Sức điện động này tác
dụng không cho dịng điện tích qua dide diode bị ngắt.

Chiều thuận và chiều nghịch :nếu như diode ở trạng thái dẫn điện thì nó
chịu tác dụng của điện áp thuận và dòng điện thuận nếu đi qua.

Khả năng chịu tải địên áp định mức :được xác định bởi điện thế nghịch cực
đại Urrm khi thiết kế mạch bảo vệ chống lại quá áp nghịch ngẫu nhiên , ta dịnh

mức theo điện thế nghịch không thể lặp lại URSM. Khi diode làm việc , ta không

cho phép xuất hiện áp lớn hơn ursm.

Dòng điện định mức: diode khi hoạt động phát sinh tổn hao .Tổn hao chủ
yếu do dòng điện thuận gây ra .Tổn hao do dòng nghịch gây ra không đáng kể
và công suất tổn hao do q trình ngắt sẽ có độ lớn đáng kể khi tần số đóng ngắt
lớn hơn khoảng 400hz . Công suất tổn hao tổng không được phép làm nóng
mạch diode lên quá nhiệt độ cực đại,nếu không lớn PN sẽ bị phá hỏng .

Khả năng chịu q dịng một thơng số khác ảnh hưởng lên khả năng quá
dòng là năng lượng tiêu hao, xác định bằng tích phân theo thời gian, lượng năng

lượng này tỉ lệ với năng lượng tiêu mà bản bán dẫn có khả năng hấp thụ dưới
dạng nhiệt trong thời gian qui định (khoảng 10ms) mà không bị hỏng.

<b>Các Diode Đặc Biệt </b>

<b>Schottky diode</b>:độ sụt áp theo chiều thuận thấp (khoảng 0,3v). Do đó ,nó

được sử dụng cho các mạch điện áp thấp .Điện áp ngược chịu được khoảng
50-100v. VD: MBR6030L (Uđm max=30v, Iđm tb=60A)

<b>Diode phục hồi nhanh</b>: áp dụng trong các mạch hoạt động tần số cao. Khả

năng chịu áp khoảng vài volt và dòng vài trăm ampere, thời gian phục hồi
khoảng vài nguy giây. VD: 1N3913 (Uđm max=400v, Iđm tb=30A)

<b>Diode tần số công nghiệp</b>: các diode tần số công nghiệp được chế tạo để

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

6

<b>2.</b> <b>TRANSISTOR </b>

<b>Mạch mắc chung cực E </b>

<b>Mạch mắc chung cực C </b>

Hình 1.5 phân cực và hình dáng của trans

Có 2 lớp p_n, dựa theo cấu tạo lớp này ta phân biệt hai loại transistor:
transistor p_n_p và transistor n_p_n . Các lớp p_n giữa từng điện cực được gọi
là lớp emitter và các lớp collector .Mỗi lớp có thể được phân cực theo chiều

thuận, chiều nghịch dưới tác dụng của điện thế ngoài. Sự dịch chuyển của dòng
collector Ic khi qua lớp bị phân cực nghịch chịu ảnh hưởng rất lớn của dònG Ib

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

7

dụng nhiều của transistor và được gọi là hiện tượng điều chế độ dẫn điện của
lớp bị phân cực nghịch.

Trong lãnh vực điện tử công suất, transittor BJT được sử dụng như công tắc
(khố) đóng ngắt các mạch điện và phần lớn được mắc theo dạng mạch có chung
emitter.

Trên điện cực BE là điện áp điều khiển UBE. Các điện cực CE được sử dụng

làm cơng tắc đóng mở mạch công suất . Điện thế điều khiển phải tác dụng tạo ra
dòng Ib đủ lớn để điện áp giữa cổng CE đạt giá trị bằng đặc tính ngõ ra của

transistor mắc chung cực emetter.

<i><b>Các tính chất động </b></i>

Khảo sát cac hiện tượng quá độ khi đóng và ngắt transistor có ý nghĩa quan
trọng .Q trình dịng collecotor Ic khi kích đóng có dạng xung vng.Thời gian

đóng Ton kéo dài khoảng vài nguy giây,thời gian ngắt toff vượt quá 10 nguy

giây.

Một hệ quả bất lợi trong các hiện tượng quá độ là việc tạo nên công suất
tổn hao do đóng và ngắt transistor. Cơng suất tổn hao làm giới hạn dảy tần số

hoạt động của transistor . Gía trị tức thời của cơng tổn hao trong q trình đóng
ngắt tương đối lớn, vì dịng điện đi qua transistor lớn và điện áp trên transistor ở
trạng thái cao . Để theo dõi một cách đơn giản , ta có thể hình dung q trình
đóng ngắt như sự chuyển đổi điểm làm việc từ vị trí ngắt đến vị trí đóng.

<i><b>Khả năng chịu tải </b></i>

Công suất hao tổn :công suất tổn hao tạo nên trong hoạt động của transistor
không được phép làm nóng bán dẫn vượt quá giá trị nhiệt độ cho phép 150o_{c .Vì}

thế ,cần làm mát transistor và tồn bộ cơng suất hao tổn phải nhỏ.Cơng suất tổn
hao chủ yếu do công suất tổn hao trên collector ,Pc =Uce.I

<b>3.</b> <b>MOSFET </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

8

<i><b>* Ký hiệu </b></i>

<i><b>* Đặc tính V-A </b></i>

Hình 1.6 cấu tạo, ký hiệu và đặc tuyến của diode

<b> </b>Loại transistor có khả năng đóng ngắt nhanh và tổn hao do đóng ngắt thấp

được gọi là metal-oxede-semiconductor field emffect transistor với công điều
khiển bằng điện trường (điện áp). MOSFET được sử dụng nhiều trong các ứng
dụng cơng suất nhỏ (vài kw) và khơng thích hợp để sử dụng cho các công suất
lớn. Tuy nhiên, linh kiện MOTFET khi kết hợp với công nghệ linh kiện GTO lại
phát huy hiệu quả cao và chúng kết hợp với nhau tạo nên linh kiện MTO có ứng

dụng cho các tải công suất lớn

Linh kiện MOSFETcó thể cấu trúc pnp và npn. Giữa các kim loại mạch
cổng và các mối nối n và p có lớp điện mơi silicon oxid SiO. Điểm thuận lợi cơ
bản của MOSFET là khả năng điều khiển kích đóng ngắt linh kiện bằng xung
điện áp ở mạch cổng. Khi điện áp dương áp đặt lên giữa cổng G và Source
(emitter ) tác dụng của điện trường(FET) sẽ kéo các electron từ lớp n+và lớp p
tạo điều kiện hình thành mơt kênh nối gần cổng nhất ,cho phép dòng điện dẫn từ
cực drain (collector) tới cực Source (emiter).

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

9

Với tốc độ đóng ngắt nhanh, tổn hao thấp vì vậy với mức điện áp từ 300v
400v, f = vài chục hz thì Mosfet có nhiều ưu điểm hơn BJT.

Thông số kỹ thuật của mosfet:
Điện áp cực đại: 1000v.

Dòng điện cực đại vài chục ampere.
Điện áp điều khiển tối đa 20v.

Loại Điện áp định mức

cực đại

Dòng điện trung
bình định mức

IRFZ48
IRF510

60
100

50
5.6

IRF540 100 28

IRF740 400 10

APT 5025BN 500 23

<b>4.</b> <b>IGBT </b>

Ký hiệu

Hình 1.7 cấu tạo của IGBT

IGBT là transistor cơng suất hiện đại, nó có khả chịu đựng được điện áp và
dòng điện cao và độ sụt áp vừa phải khi dẫn điện.

Việc kích dẫn IGBT được thực hiện bằng xung điện áp đưa vào cực kích G.
Ưu điểm của loại linh kiện này là khả năng đóng ngắt nhanh, nó được sử
dụng trong các bộ biến đổi điều chế độ rộng xung có tần số cao. IGBT được ứng
dụng nhiều trong công nghiệp với cơng suất lên đến 10MW.

So với SCR thì thời gian đóng ngắt của IGBT rất nhanh, khoảng vài nguy
giây và khả năng chịu tải lên đến 4,5kv, 2000A. IGBT có khả năng hoạt động tốt
khơng cần mạch bảo vệ. Mạch kích cho IGBT tương tự như mạch kích cho

MOSFET.

Các thơng số kỹ thuật:

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

10

mức cực đại bình định mức nguy giây)
HGT 32 N60

E2

600 32 0.62

CM400HA-12E

600 400 0.3

<b>5.</b> <b>SCR </b>

<b>Thyristors</b> (SCRs - Silicon Controlled Rectifiers)

Hình 1.8 ký hiệu và đặc tuyến của SCR

Về mặt cấu tạo linh kiện SCR đã được học ở môn linh kiện điện tử. Trong
phần này chỉ nói trọng tâm vào một số tính chất quan trọng của SCR.

Các tính chất và trạng thái cơ bản:

Hiện tượng đóng SCR có thể được thực hiện nếu thỏa cả hai điều kiện sau:

SCR ở trạng thái khóa. Có xung dịng kích vào cực g dương.

Hiện tượng ngắt SCR bao gồm hai giai đoạn:

Giai đoạn làm dòng điện thuận bị triệt tiêu thực hiện bằng cách thay đổi
điện trở hoặc điện áp giữa a not và katot.

Giai đoạn khơi phục khả năng khóa của SCR. Sau khi dịng thuận bị triệt
tiêu thì cần phải có một thời gian để chuyển SCR vào trạng thái khóa.

Để đóng SCR khỏang đầu xung dịng kích phải có giá trị đủ lớn. Các xung
điều khiển được cung cấp từ biến áp xung có nhiệm vụ là tách mạch công suất
khỏi nguồn tạo xung kích.

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

11

<i><b>Các Tính Chất Động </b></i>

Tác dụng điện áp khố <i>uv</i>(hoặc <i>uD</i>): về bản chất đó là tác dụng điện áp

nghịch lên lớp bán dẫn. Lúc đó, nó hoạt động như một tụ điện, điện dung của nó
phụ thuộc vào độ lớn của điện áp đăt vào.

Việc đóng thyristor khơng xảy ra ngay khi xung dịng <i>iG</i> vào cổng. Thoạt

tiên dòng dẫn <i>iv</i>đi qua một phần nhỏ của tiết diện của thyristor ở chỗ nối của

cổng G. Sau đó, điện tích dẫn tăng dần lên của tiết diện phiến bán dẫn ,điện áp
khoá giảm dần. Đối với thyristor, thơng thường thời gian đóng điện <i>tgt</i>ở trong

khoảng 3 10<i>s</i>. Khi dòng <i>iv</i> tăng nhanh quá, chỉ có một phần nhỏ tiết diện

chung quanh mạch cổng G dẫn điện và dẫn đến quá tải, có thể làm tăng nhiệt độ
lên đến giá trị làm hổng linh kiện

<i><b>Mạch kích thyristor </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

12

Hình 1.9 các mạch kích SCR

Mạch kích dùng biến áp xung, được vẽ trên. Sau khi tác dụng áp lên
mạch b của transistor <i>Q</i>₁. Transistor <i>Q</i>₁ dẫn bảo hoà làm điện áp <i>Vcc</i>xuất hiện

trên cuộn sơ cấp của biến áp xung và từ đó xung điện áp cảm ứng xuất hiện ở
phía thứ cấp biến áp. Xung tác dụng lên cổng G của thyristor. Khi khố xung
kích, transistor <i>Q</i>₁bị ngắt, dòng qua cuộn sơ cấp biến áp xung duy trì qua mạch
cuộn sơ cấp và diode <i>Dm</i>.

Việc đưa xung kích dài vào cổng G làm tăng thêm tổn hao mạch cổng, do
đó có thể thay thế nó bằng chuổi xung. Muốn vậy, xung điêu khiển kết hợp với
tính hiệu ra của bộ điều khiển xung vuông qua mạch cổng logic AND trước khi
đưa vào cổng B của transistor <i>Q</i>₁ (xem hình b).

Mạch kích chứa phần tử photocouplercó thể là phototransistor hoặc
photothyristor. Xung kích ngắn phát ra từ diode quang ILED (Infrared Light
Emiting Diode ) kích dẫn photothyristor và từ đó kích dẫn thyristor cơng suất .
Mach kích địi hỏi có nguồn DC cung cấp riêng vì thế tăng thêm giá thành và
kích cở của mạch điều khiển .

Trong nhiều trường hợp ứng dụng, mạch kích đơn giản sử dụng cấu trúc
có chứa diac , độ lớn góc kích phụ thuộc vào thời gian nạp điện tích cho tụ (xác
định bởi hằng số thời gian ) và điện áp tác dụng của dia. Mạch sử dụng trực tiếp
sử dụng nguồn điện cơng suất làm nguồn điện kíc. Phạm vi điều khiển góc kích
bị hạn chế.

</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

13

áp trên linh kiện hoặc để cho đơn giản có thể sử dụng bảng tra cứu cung cấp bới
nhà sản xuất .

<b>III.</b> <b>SO SÁNH KHẢ NĂNG HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LINH KIỆN: </b>

Khả năng hoạt động của các linh kiện bán dẫn công suất được so sánh theo
hai khía cạnh cơng suất mang tải và tốc độ đóng ngắt.

GTO cơng suất lớn được sản suất với khả năng chịu đựng được dòng/ áp
lớn từ 1-6kA/ 2.5-6KV và còn được chế tạo chứa diode ngược với tổn hao thấp.

Các diode cho nhu cầu thông thường được chế tạo với khả năng chịu được
điện áp từ 500v đến 4kv/ 60A – 3,5Ka. Đối với nhu cầu đóng ngắt nhanh khả
năng dòng đạt đến 800-1700A/2800-6000V.

Các SCR cho nhu cầu thông thường được chế tạo với khả năng chịu được
điện áp từ 400v đến 12kv/ 1000A – 5Ka. Đối với nhu cầu đóng ngắt nhanh khả
năng dòng đạt đến 800-1500A/1200-2500V.

Các IGBT dạng mudule được chế tạo với khả năng chịu được điện áp từ
1,7v đến 3.3kv/ 400A – 1200A. Khả năng chịu đựng điện áp cao lên đến 6Kv.

<b>IV.</b> <b>BÀI TẬP </b>

<i><b>Câu 1:Trình bầy cấu tạo đi ốt, đặc tuyến V-A và phương pháp phân loại </b></i>

<i>đi ốt. </i>

<i><b>Câu 2:Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động, đặc tuyến và các cách </b></i>

<i>kích của Triac? </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

14

<b>BÀI 02: MẠCH CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN </b>
<b>Mục tiêu của bài: </b>

- Giải thích được nguyên lý hoạt động của mạch chỉnh lưu không điều khiển.
- Lắp ráp, kiểm tra, sửa chữa được những hư hỏng trong quá trình thực hiện

theo đúng yêu cầu kỹ thuật.

- Tính tốn được các thơng số kỹ thuật của mạch chỉnh lưu. Nêu được ứng
dụng của mạch vào thực tế.

- Thực hiện an tồn, tác phong cơng nghiệp trong qui trình thực hiện.

<i><b>Nội dung chính </b></i>

<b>TỔNG QUAN </b>

Bộ chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng

điện một chiều, chúng được áp dụng làm nguồn điện áp một chiều, nguồn điện
áp một chiều có điều khiển để cung cấp cho các thiết bị mạ, hàn một chiều. Bộ
chỉnh lưu dùng làm nguồn điện cho các truyền động động cơ một chiều, truyền
tải (HVDC), dùng trong truyền động động cơ xoay chiều. Cơng suất của bộ
chỉnh lưu có thể lên đến hàng chục MW. Bộ chỉnh lưu được chia làm hai loại:
chỉnh lưu có điều khiển và chỉnh lưu không điều khiển một hoặc ba pha.

<b>I.</b> <b>CHỈNH LƯU MỘT PHA NỬA CHU KỲ TẢI RL. </b>

<b>1.Lý Thuyết </b>

Xét sơ đồ chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ hình 2.1 trong trường hợp trở
kháng nhỏ sau:

Hình 2.1 sơ đồ chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ
Với Vac= Vm sin t. Vm: biên độ điện áp cực đại. = 2pif.

</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

15

Hình 2.2 Dạng sóng vào, ra

<b>Khi tải là R </b>

Uac = U2

Ta có: <i>U</i>2 <i>U</i>2<i>m</i>sin<i>t</i> 2<i>U</i>2sin

Trong khoảng từ

0

 

 

<i>U</i>₂dương Diode mở cho dòng đi qua

2

2 sin
<i>d</i>

<i>U</i>  <i>iR</i> <i>U</i>   <i>_i</i> 2<i>U</i>2 _sin

<i>R</i> 

 đồng pha với <i>U</i>2

Trong khoảng từ  2, <i>U</i>2 âm Diode phân cực nghịch không dẫn  <i>i</i> =

0, <i>Ud</i> = 0

* Điện áp ngược trên Diode

<i>U</i>

max



2

<i>U</i>

2

* Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu
2

2 2

2
1

2 sin . 0, 45
2

<i>d</i>

<i>U</i>

<i>U</i> <i>U</i>  <i>d</i> <i>U</i>

 





 

* Giá trị trung bình của dòng tải: <i>d</i> 2 2
<i>d</i>

<i>U</i> <i>U</i>

<i>I</i>

<i>R</i> <i>R</i>

 

* Giá trị trung bình của dịng thứ cấp biến áp :
2

2 2 2

2
0
2 sin
1
0, 7
2 2

<i>U</i> <i>U</i> <i>U</i>

<i>I</i> <i>I</i> <i>d</i>

<i>R</i> <i>R</i> <i>R</i>

 _


 
  __ __  
 



<b>Khi tải là R+L </b>

Cuộn cảm sinh ra suất điện động tự cảm : <i>L</i>

<i>di</i>

<i>e</i> <i>L</i>

<i>dt</i>
 

Theo định luật Ohm có thể viết phương trình của mạch điện

2 <i>L</i>

<i>U</i>



<i>e</i>



<i>Ri</i>

Hoặc : <i>Ldi</i> <i>Ri U_d</i> 2<i>U</i>₂sin <i>t</i>
<i>dt</i>    

Đặt : <i>X</i> <i>L</i><i>Z</i>sin <i>R</i><i>Z</i>.cos_; 2 2

<i>Z</i>  <i>R</i> <i>X</i>

Trong thực tế với mạch tải R+L người ta thường dùng một diode hoàn năng
lượng đấu song song ngược với tải R+L để bảo vệ Diode và duy trì dòng tải
trong nữa chu kỳ âm của điện áp nguồn. Khi khơng có D điện áp chỉnh lưu <i>Ud</i>

mất đoạn mang giá trị âm.

</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

16

Hình 2.3 Khi trở kháng lớn:10H.

<b>2.</b> <b>Áp dụng. </b>

<i>Hãy dùng nguồn AC 1 pha ( Ui = 94v ) kết nối với mạch chỉnh lưu bán kỳ </i>

<i>1 pha không điều khiển để tạo ra nguồn DC cung cấp cho tải R=270 Ω, và thực </i>
<i>hiện các yêu cầu sau: </i>

<i>a. Tính P, Ud, Id theo công thức. </i>

<i>b. Dùng VOM để đo Ud, Ui. </i>

<i>c. Dùng gói phần mềm PHACON để hiển thị P, Ud, Ui, Id </i>

<b>Danh mục thiết bị thực hành </b>

Các bộ phận lắp ráp của hệ thống được cung cấp thành từng khối panel
riêng biệt, dễ hiểu và đồng thời cho phép các panel được kết nối với dây nối
ngắn nhất.

Bảng dưới đây liệt kê toàn bộ các panel được sử dụng trong bài thực hành,
đồng thời với thiết bị kiểm tra, dây nối, v.v..

</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

17

<i><b>Bảng1 : thiết bị đo và thành phần của hệ thống</b></i>

Tên số lượng số

hiệu

Khối điều khiển đa năng 1 SO3636-1A

Khối van/bộ biến đổi dòng 1 SO3636-1F

Tải RLC 1 SO3636-2A

Bộ khuyếch đại sai lệch 1 SO3636-1V

Cấp nguồn DC 1 SO3538-8D

Biến áp ba pha cách ly 1 SO3636-2G

Đồng hồ RMS 1 SO5127-1L

Đồng hồ Watt 1 SO5157-1R

Khối bàn phím (keypad) 1 LM8921

Oscilloscope số 1 LM6205

Ổ cắm điện an toàn 19/4 mm, màu trắng 30 SO5126-9X
Ổ cắm điện an toàn 19/4 mm, có khố 5 SO126-9Z
Dây nối an toàn, 4mm, 25cm, trắng 4 SO5126-8F
Dây nối an toàn, 4mm, 50cm, trắng 4 SO5126-8Q
Dây nối an toàn, 4mm, 100cm, xanh 4 SO5126-9A
Dây nối an toàn, 4mm, 100cm, đỏ 4 SO5126-8U

Dây kiểm tra, BNC/BNC 2 LM9034

Phần mềm: Power Electronic 1 SO6006-1A

- Đối với khối điều khiển SO3636-1A

Cáp nối nối tiếp 9/9 chân 1 LM9040

Cáp nối LM6119 1

- Bài thực hành phân tích:

Phần mềm :Fourier analysis SO6006-1H 1

<b>Quy trình thực hiện: </b>

<b>Bước 1:</b> Đọc và phân tích sao cho chọn đúng các thiết bị để kết nối thành

sơ đồ mạch.

<b>Bước 2: </b>Kết nối sơ đồ mạch. .

<b>Bước 3:</b> Kiểm tra các kết nối.

<b>Bước 4:</b> Mở nguồn 3 pha, dùng VOM đo P,Ud, Ui. So sánh với kết quả tính

toán.

<b>Bước 5:</b> Sử dụng phần mềm PHACON để hiển thị các dạng sóng Ud, Ui, Id

trên máy tính.

</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

18

<b>Chú ý:</b>

Bài thực hành cũng có thể được hồn tất mà khơng có PC. Chế độ hoạt
động phải được đặt ở “Mode 1 PHASE CONTROL”. Ở trong chế độ hoạt
động này, thì khơng thể hiển thị được cơng suất, các giá trị trung bình và các
thành phần của hài cơ bản.

Chọn vị trí các cơng tắc chuyển ở trên khối khuếch đại sai lệch (the
differential amplifier ) như sau:

Vị trí Tham số được đo Dải

A Điện áp đầu ra 150V

B Điện áp đầu vào 150V

C Dòng điện đầu vào 2.5V

</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20>

19
Sơ đồ mạch kết nối hình 2.4

Hinh 2.4 : sơ đồ mạch chỉnh lưu bán kỳ

</div>

<!--links-->
Đề cương tổng kết 5 năm thực hiện đề án Xây dựng, nâng cao chất lượng đội ngũ nhà giáo và cán bộ quản lý giáo dục

• 2
• 3
• 15