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).
I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN:
* Vị trí của mô đun: đây là mô đun thứ 18 trong chương trình đào tạo ngành
điện tử công nghiệp.
* Tính chất của mô đun: Là mô đun bắt buộc.
II. MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN:
Sau khi học xong mô đun này học viên có năng lực
* Về kiến thức:
- Gii thích đưc nguyên lý hoạt động của các linh kiện điện tử công suất
- Tra cứu đưc các thông số kỹ thuật của linh kiện
- Phân tích đưc nguyên lý làm việc của mạch điện tử công suất
* Về kỹ năng:
- Kiểm tra đưc chất lưng các linh kiện điện tử công suất
- Lắp đưc 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 đưc ứng dụng của từng mạch điện vào trong thực tế.
* Năng lực tự chủ và chịu trách nhiệm:
- Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác và an toàn vệ sinh công nghiệp
III. NỘI DUNG CHI TIẾT.
BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ NGHỆ II
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG MÔN:
ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
(Dùng cho trình độ Cao đẳng, Trung cấp và liên thông)
GVBS: MAI THỊ BÍCH VÂN
TPHCM, tháng 03 năm 2018
1
BÀI I: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Mục tiêu của bài:
- Nhận dạng đưc các linh kiện điện tử công suất dùng trong các thiết bị
điện, điện tử.
- Xác định đưc điện áp, dòng điện, công suất của ti.
- Trình bài đưc nội dung của các thông số kỹ thuật của các linh kiện điện
tử công suất.
Nội dung chính
Giới thiệu:
Điện tử công suất là một chuyên ngành của điện tử học nghiên cứu và ứng
dụng các phần tử bán dẫn công suất trong sơ đồ các bộ biến đổi nhằm biến đổi
và khống chế nguồn năng lượng điện với các tham số có thể thay đổi được, cung
cấp cho các phụ tải điện.
I. TỔNG QUAN
Nhiệm vụ của điện tử công suất là xử lý và điều khiển dòng năng lưng
điện bằng cách cung cấp điện áp và dòng điện ở dạng thích hp cho các ti. Ti
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).
Các bộ biến đổi bán dẫn là đối tưng nghiên cứu cơ bn của điện tử công
suất. Trong các bộ biến đổi các phần tử bán dẫn công suất đưc sử dụng như
những khóa bán dẫn, còn gọi là van bán dẫn, khi mở dẫn dòng thì nối ti vào
nguồn, khi khóa thì không cho dòng điện chạy qua. Khác với các phần tử có tiếp
điểm, các van bán dẫn thực hiện đóng cắt dòng điện mà không gây nên tia lửa
điện, không bị mài mịn theo thời gian.Tuy có thể đóng ngắt các dòng điện lớn
nhưng các phần tử bán dẫn công suất lại đưc điều khiển bởi các tín hiệu điện
công suất nhỏ, tạo bởi các mạch điện tử công suất nhỏ. Quy luật nối ti vào
nguồn phụ thuộc vào các sơ đồ của bộ biến đổi và phụ thuộc vào cách thức điều
khiển các van trong bộ biến đổi. Như vậy quá trình biến đổi năng lưng đưc
thực hiện với hiệu suất cao vì tổn thất trong bộ biến đổi chỉ là tổn thất trên các
khóa điện tử, không đáng kể so với công suất điện cần biến đổi. Không những
đạt đưc hiệu suất cao mà các bộ biến đổi còn có kh năng cung cấp cho phụ ti
nguồn năng lưng với các đặc tính theo yêu cầu, đáp ứng các quá trình điều
2
chỉnh, điều khiển trong một thời gian ngắn nhất, với chất lưng phù hp 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 không thể có đưc.
Các khái niệm cơ bn
Các thành phần của công suất gồm có:
Công suất biểu kiến: S = U.I
Công suất thực: P = U.I.cosφ
Công suất phn kháng: Q = U.I.sinφ
Từ các biểu thức trên ta có đưc mối quan hệ
22
.S U I P Q
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 không sin, thì cần thiết phi đưa thêm
một số định nghĩa.
Thành phần dao động cơ bn đóng góp vào trong công suất thực:
P = U.I
1
.cosφ
1
Do đó, các thành phần công suất đưc mô t bởi các vector và đưc biểu
diễn như
hình dưới đây:
Hình 1.1: Các thành phần công suất của bộ biến đổi chuyển mạch lưới
II. PHÂN LỌAI LINH KIỆN BÁN DẪN THEO KHẢ NĂNG ĐIỀU
KHIỂN.
Các linh kiện đưc phân lọai theo hai chức năng cơ bn: đóng và ngắt dòng
điện đi qua nó. Trạng thái linh kiện đóng: có tác dụng như một điện trở bé.
Trạng thái linh kiện ngắt: có tác dụng như một điện trở rất lớn. Dòng điện
đi qua chúng hầu như không đáng kể. Độ lớn điện áp đặt lên linh kiện phụ thuộc
vào trạng thái họat động của mạch điện bên ngòai.
3
Do đó, linh kiện bán dẫn họat động với hai chế độ làm việc đóng và ngắt
dòng điện đưc xem là lý tưởng nếu ở trạng thái dẫn điện nó có độ sụt áp bằng 0
và ở trạng thái không dẫn điện, dòng điện đi qua nó bằng 0.
Các linh kiện có thể tự chuyển đổi trạng thái làm việc của mình, chuyển từ
trạng thái không dẫn sang trạng thái dẫn điện và ngưc lại thông 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 ti.
Nếu linh kiện không 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
dòng điện mà không thể tác động ngắt dòng điện đi qua nó, gọi là linh kiện
không có kh năng kích ngắt như: SCR, TRIAC.
Ngòai ra linh kiện có kh năng thay đổi trạng thái từ dẫn điện sang ngắt
điện và ngưc lại thông qua tác dụng của tín hiệu điều khiển đưc gọi là linh
kiện có kh 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 dòng điện và kh 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 : gôm các linh kiện điều khiển kích đóng đưc như thyristor,
triac .
_Nhóm ba: gồm các linh kiện điều khiển kích ngắt đưc như transitor
(BJT,MOSFET,IGBT)GTO
Ngòai ra,dạng mạch phức tạp gồm SCR và bộ chuyển mạch có kh năng
đóng ngắt dòng điện qua nó nhờ tác dụng của các tín hiệu điều khiển .Về khía
cạnh điều khiển ,mạch phức hp này cùng với các linh kiện nhóm ba tạo thành
nhóm công tắc tự chuyển mạch
1. DIODE
4
Hình 1.2 hình dáng diode
Power diodes:
Hình 1.3 đặc tuyến của diode