Bài giảng điện tử công suất - Trường ĐH Tôn Đức Thắng

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:47

Thêm vào BST

Báo xấu

244
lượt xem 81
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo dành cho giáo viên, sinh viên cao đẳng, đại học chuyên ngành điện, điện tử - Giáo trình, bải giảng của thầy cô trong trường đại học tôn đức thắng.Các linh kiện điện tử công..uất được sử dụng..rong.. các mạch động..ực – công..uất lớn Sự khác nhau giữa các linh kiện điện tử ứng..ụng..điện tử điều khiển) và điện tử công...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng điện tử công suất - Trường ĐH Tôn Đức Thắng

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT MÃ MÔN HỌC : 403005 GV. ĐINH HOÀNG BÁCH 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 1
TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Điện Tử Công Suất , TS. Nguyễn Văn Nhờ , ĐHBK TP.HCM. [2] Ned Mohan, Tore M. Underland, Robbins: Power Electronics, 1989 [3] M.Rashid: Power Electronics [4] M.Rashid: Spice for Power Electronics and Electric Power, 1993 [5] Matlab Guide: Power System Blockset, 1998 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 2
ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC Thi giữa kì: 20% Kiểm tra trên lớp: 10% Thi cuối kì: 70% 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 3
CHƯƠNG I: Giới thiệu linh kiện điện tử công suất 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 4
Các linh kiện ĐTCS Các linh kiện không điều khiển: DIOD, DIAC  Các linh kiện chỉ điều khiển đóng được: SCR,  TRIAC Các linh kiện điều khiển đóng ngắt được: BJT,  MOSFET, IGBT, GTO Các linh kiện khác (R,L,C)  02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 5
DIOD - Đặc tính Volt-Ampere (đặc tính tĩnh) - Ký hiệu - Cấu trúc p-n Đặc tính đóng-ngắt (đặc tính động) + Khi dòng thuận qua diode giảm nhanh, diode sẽ không ngắt theo đặc tính V-A; + Khi dòng thuận giảm tới 0, diode không ngắt ngay mà dẫn theo chiều ngược lại; + Sau một thời gian ngắn dòng này giảm nhanh về giá trị dòng nghịch. Lúc này điện trở nghịch của diode được phục hồi và diode có khả năng chịu áp nghịch. 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 6
DIAC - Đặc tính Volt-Ampere (đặc tính tĩnh) - Ký hiệu + Khi áp nằm trong khoảng -UBO, +UBO diac không dẫn; + Khi áp lớn hơn +UBO hoặc nhỏ hơn -UBO diac dẫn - Cấu trúc p-n + 2 lớp tiếp giáp p-n; - Đặc điểm + Dẫn dòng theo cả 2 chiều. Khi dẫn điện áp trên Diac nhỏ, dòng qua lớn theo cả 2 chiều thuận nghịch. 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 7
THYRISTOR (SCR) - Cấu trúc p-n - Ký Hiệu - Đặc tính Volt-Ampere (đặc tính tĩnh) + Nhánh thuận: thyristor đóng, điện áp trên thyristor gần bằng 0; + Nhánh nghịch: thyristor ngắt, chịu áp nghịch và dòng gần bằng 0; + Trạng thái khóa: thyristor ngắt và chịu được áp thuận. 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 8
THYRISTOR (SCR) - Đặc điểm + Thyristor đóng khi có 2 điều kiện: I/ Thyristor ở trạng thái khóa; II/ Có xung dòng kích IG>0 đủ lớn. + Quá trình ngắt Thyristor qua 2 giai đoạn: I/ Dòng thuận giảm xuống thấp hơn dòng duy trì (bằng cách thay đổi điện trở hay điện áp trên Thyristor); II/ Thyristor phục hồi khả năng khóa (duy trì áp ngược). Giai đoạn đầu của quá trình ngắt Thyristor tương tự như Diode. Tuy nhiên sau khi phục hồi điện trở nghịch, cần có thêm thời gian để khả năng khóa của Thyristor được phục hồi. 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 9
THYRISTOR (SCR) - Các thông số cơ bản + Điện áp nghịch cực đại lặp lại URRM; + Điện áp khóa cực đại lặp lại UDRM; + Điện áp nghịch cực đại không lặp lại URSM; + Độ tăng điện áp khóa cho phép (du/dt)crit (V/µ s) ; + Độ tăng của dòng điện cho phép (di/dt)crit (A/µ s) ; + Điện áp kích VG; + Dòng kích IG; + Dòng hiệu dụng ITRMS; + Dòng trung bình ITAV; + Độ sụt áp theo chiều thuận VT; + Dòng duy trì IH; + Thời gian ngắt tối thiểu (duy trì áp ngược để phục hồi khả năng khóa) tq. 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 10
TRIAC - Ký hiệu : - Đặc tính Volt-Ampere (đặc tính tĩnh) + Dẫn dòng theo cả 2 chiều; + Có 2 trạng thái: đóng và khóa. - Đặc điểm + Khi trên Triac có điện áp khác 0, đóng Triac được thực hiện bằng xung IG có chiều bất kỳ. Tuy nhiên độ nhạy sẽ cao hơn khi kích thuận (dòng kích dương khi dòng qua Triac dương và ngược lại); + Không điều khiển ngắt Triac. Triac ngắt theo nguyên tắc của Thyristor 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 11
TRIAC - Các thông số cơ bản + Điện áp nghịch cực đại lặp lại URRM; + Điện áp khóa cực đại lặp lại UDRM; + Độ tăng điện áp khóa cho phép (du/dt)crit (V/µ s) ; + Độ tăng của dòng điện cho phép (di/dt)crit (A/µ s); + Điện áp kích cực đại VGM; + Dòng kích cực đại IGM; + Dòng hiệu dụng ITRMS; + Độ sụt áp khi dẫn VT; + Dòng duy trì IH. 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 12
BJT - Cấu trúc p-n - Ký hiệu + Có 2 lớp tiếp giáp p-n; + Trong ĐTCS thường sử dụng BJT mắc cực E chung làm việc như công tắc CE được điều khiển bằng dòng iB. - Đặc tính Volt-Ampere (đặc tính tĩnh) + Trong ĐTCS BJT làm việc ở chế độ đóng ngắt, nên điểm làm việc không nằm trong vùng khuếch đại. + Cần hạn chế điện áp âm trên BE vì khả năng chịu áp ngược của BJT khá thấp. 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 13
BJT - Các thông số cơ bản + Hệ số khuếch đại tĩnh của dòng hFE = IC / IB khi UCE = const, hệ số khi bão hòa hFE SAT; + Định mức điện áp: phụ thuộc vào khả năng chịu áp của các lớp bán dẫn uCEOM - là điện áp cực đại trên lớp CE khi IB= 0, uEBOM - là điện áp cực đại trên lớp EB khi IC = 0; + Định mức dòng điện: IBM, ICM, IEM; + Công suất giới hạn cho phép: chủ yếu do tổn hao công suất ở ngõ ra PC = UCE*IC; + Thời gian trễ đóng, ngắt ton, toff. 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 14
MOSFET - Ký hiệu - Cấu trúc p-n - Đặc tính Volt-Ampere (đặc tính tĩnh) - Đặc điểm + Là transistor hiệu ứng trường, dẫn điện chỉ bằng 1 loại hạt dẫn; + Đóng ngắt nhanh, tổn hao đóng ngắt thấp; + Điện trở khi dẫn điện lớn nên tổn hao công suất khi dẫn lớn; + Điều khiển bằng điện áp cổng uGS, để MOSFET dẫn điện 02 Janáp này phải tác động liênĐiện tử công suất 403005 – tục. 2011 15
IGBT - Ký hiệu - Cấu trúc p-n - Đặc tính Volt-Ampere (đặc tính tĩnh) - Đặc điểm + Là transistor được điều khiển bởi MOSFET ở ngõ vào, đóng ngắt bằng điện áp uGE; + Có điện áp và dòng định mức lớn; + Đóng ngắt nhanh, tổn hao đóng ngắt thấp; + Có thể làm việc ở tần số cao; + Sụt áp khi dẫn thấp. 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 16
GTO - Ký hiệu - Cấu trúc p-n - Đặc tính Volt-Ampere (đặc tính tĩnh) - Đặc điểm + Tương tự như thyristor nhưng có thể điều khiển ngắt; + Kích đóng bằng xung dòng, cần duy trì dòng kích khi GTO dẫn; + Kích ngắt bằng xung dòng âm có giá trị lớn. Năng lượng cần cho việc kích ngắt lớn hơn lúc kích đóng gấp nhiều lần, quá trình kích ngắt chậm; + Ứng dụng trong các mạch công suất lớn. 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 17
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU BỘ CHỈNH LƯU 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 18
Phân loại 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 19
Phân loại (tt) Góc α Mạch Pha Điều khiển Ud IV1 I1 Id (0,π ) Tia 1 Id/2 (1) 2 2 . cos α U 2 π (0,π ) 2 2 . cos α Cầu 1 Id/2 Id (1) U π (0,π ) 2 .(1 + cos α ) Cầu 1 Id/2 π −α (2) U Id π π (0,π ) Cầu 1 π −α 2 .(1 + cos α ) π − α I (3) Id U d 2π π π (1) - điều khiển hoàn toàn; (2) - điều khiển bán phần đối xứng; (3) - điều khiển bán phần không đối xứng 02 Jan 2011 403005 – Điện tử công suất 20