Giáo trình Điện tử công suất

18.Gi ản đồ xung theo nguyên tắ c t ạo xung chùm củ a TCA785

Lý thuyế t

1.1 Đặc tính cơ bản của các phần tử bán dẫn công suất

Các phần tử bán dẫn công suất, được gọi là van bán dẫn, hoạt động như các khóa điện tử trong bộ biến đổi, cho phép dẫn dòng khi mở và ngắt dòng khi khóa Khác với các phần tử có tiếp điện, van bán dẫn không tạo ra tia lửa điện và không bị mài mòn theo thời gian Mặc dù có khả năng đóng cắt dòng điện lớn, chúng lại được điều khiển bằng các tín hiệu công suất nhỏ Quy luật nối tải vào nguồn phụ thuộc vào sơ đồ bộ biến đổi và cách thức điều khiển các van trong hệ thống Các van bán dẫn được phân loại thành nhiều loại khác nhau.

- Van không điều khiển, như Diode

- Van có điều khiển, trong đó phân loại ra:

+ Điều khiển không hoàn toàn, như tiritsto, triac

+ Điều khiển hoàn toàn, như BJT, MOSFET, IGBT, GTO

1.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Diode là linh kiện điện tử được hình thành từ lớp tiếp giáp giữa hai loại bán dẫn p và n Nó có hai cực: cực Anode (A) kết nối với lớp bán dẫn P và cực Katode (K) kết nối với lớp bán dẫn N.

Hình 1 1 Diode a Cấu tạo b Ký hiệu c Hình dạng d Phân cực thuận e Phân cực ngược

Do hiệu ứng khuếch tán các phần tử tải điện cơ bản giữa 2 miền, tại lớp tiếp xúc

Phần truyền hình thành hiệu điện thế tiếp xúc, tạo ra từ trường E nhằm ngăn ngừa sự khuếch tán của các phần tử tải điện cơ bản Kết quả là, ở trạng thái cân bằng, vùng nghèo các phần tử tải điện được hình thành tại ranh giới tiếp xúc.

Khi nối điện thế một điện trường ngoài (U) vào Diode, trạng thái cân bằng sẽ bị phá vỡ Nếu điện thế dương (+) được kết nối với Anod và âm (–) với Katod, điện trường ngoài sẽ ngược chiều với điện trường của điện áp tiếp xúc, dẫn đến sự di chuyển của các phần tử tải và tạo ra dòng điện thuận qua Diode Ngược lại, khi điện thế dương (+) kết nối với Katod và âm (–) với Anod, điện trường ngoài sẽ cùng chiều với điện thế tiếp xúc, làm mở rộng vùng nghèo, ngăn cản sự di chuyển của các phần tử tải và chỉ cho phép dòng điện rò chảy qua phần truyền.

Trên hình 1.2 mô tả đặc tuyến Volt-Ampe của Diode, ứng với nhánh phân cực ngược dòng rò là không đáng kể, nó phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ.

Diode công suất hoạt động với dòng thuận lớn, do đó cần có chế độ giảm nhiệt thích hợp Thường có một cực tính được thiết kế thuận lợi để ghép với tản nhiệt Các diode công suất cho thiết bị công nghiệp yêu cầu khả năng chịu đựng điện áp ngược lớn, từ vài trăm đến vài ngàn Volt, với dòng điện định mức đạt vài trăm Ampe Đặc tính của diode bao gồm hai phần: đặc tính thuận ở góc phần tư thứ I (UAK > 0) và đặc tính ngược ở góc phần tư thứ III (UAK < 0).

Đặc tính Volt-Ampe của Diode bao gồm ba phần: đặc tính thực tế, đặc tính tuyến tính hóa và đặc tính lý tưởng Trong chế độ thuận, khi điện áp Anod - Katod tăng từ 0 đến ngưỡng điện áp U D0 khoảng 0,6 - 0,7V, dòng điện ID có thể tăng lên đáng kể, trong khi điện áp rơi trên Diode UAK hầu như không thay đổi Điều này cho thấy đặc tính thuận của Diode có điện trở tương đương nhỏ.

Khi điện áp UAK tăng từ 0 đến giá trị Ung.max trên đường đặc tính ngược, dòng qua Diode vẫn duy trì ở mức nhỏ, được gọi là dòng rò (khoảng vài mA) Diode có khả năng cản trở dòng điện chạy theo chiều ngược cho đến khi đạt đến điện áp ngược lớn nhất Ung.max, tại thời điểm đó, dòng qua Diode sẽ tăng đột ngột.

3 không có tính đảo ngược, nghĩa là nếu ta lại giảm điện áp trên Anod -Katod thì dòng điện vẫn không giảm Ta nói rằng diode bịđánh thủng

Để đơn giản hóa việc tính toán, người ta thường sử dụng đặc tính tuyến tính hóa của Diode, như thể hiện trong hình 1.2b Tuy nhiên, trong phân tích sơ đồ các bộ biến đổi, đặc tính lý tưởng được sử dụng phổ biến hơn, như trong hình 1.2c Theo đặc tính lý tưởng, Diode cho phép dòng điện lớn chạy qua mà không có sụt áp, và có thể chịu được điện áp ngược lớn mà không có dòng rò Điều này có nghĩa là, trong trạng thái dẫn, Diode có điện trở tương đương bằng 0, và trong trạng thái khóa, điện trở tương đương là vô cực.

Khác với đặc tính Volt-Ampe tĩnh, đặc tính u(t) và i(t) của Diode thể hiện sự biến đổi điện áp và dòng điện theo thời gian, được gọi là đặc tính động hay đặc tính đóng-cắt Đặc tính đóng-cắt của Diode được minh họa rõ ràng trong hình 1.3.

Hình 1 3 Đặc tính đóng cắt của một Diode

Diode hoạt động theo các trạng thái khác nhau, bắt đầu từ trạng thái khóa với điện áp phân cực ngược và dòng điện bằng không Khi diode bắt đầu dẫn dòng, dòng điện ban đầu nạp điện tích cho tụ điện tương đương của tiếp giáp p-n Khi điện tích đủ lớn, độ dẫn điện tăng, điện trở giảm và điện áp ổn định ở mức sụt áp khoảng 1-1,5V Trong quá trình khóa, diode vẫn phân cực thuận cho đến khi các điện tích trong lớp tiếp giáp p-n được di chuyển hoàn toàn ra ngoài Cuối giai đoạn này, tiếp giáp p-n phân cực ngược và diode có khả năng ngăn cản dòng điện Tiếp theo, tụ điện tương đương tiếp tục được nạp đến điện áp phân cực ngược, với diện tích gạch chéo trên đường dòng điện i(t) tương ứng với lượng điện tích phục hồi Qr Thời gian phục hồi, bắt đầu từ đầu giai đoạn này, là một trong những thông số quan trọng của diode.

1.2.4 Các thông số cơ bản

1 Giá trịtrung bình của dòng điện cho phép chạy qua Diode theo chiều thuận (ID) Trong quá trình làm việc Diode chỉ dẫn dòng theo một chiều từ Anod đến Katod, điều này có nghĩa là công suất phát nhiệt sẽ tỷ lệ với giá trị trung bình của dòng điện Vì vậy dòng điện ID là thông số quan trọng để lựa chọn Diode cho một ứng dụng thực tế

2 Giá trịđiện áp ngược lớn nhất mà Diode có thể chịu đựng được (Ung.max)

Theo đặc tính Volt - Ampe, quá trình đánh thủng của Diode là không thể đảo ngược Do đó, trong mọi ứng dụng, cần đảm bảo rằng UAK luôn nhỏ hơn Ung.max.

Quá trình phát nhiệt trên Diode chịu ảnh hưởng bởi tần số đóng cắt, với tổn hao công suất tức thời u(t).i(t) cao hơn khi Diode chuyển trạng thái mở hoặc khóa so với khi đã dẫn dòng hoặc đang bị khóa Do các Diode được thiết kế cho tần số làm việc khác nhau, tần số trở thành yếu tố quan trọng cần xem xét khi lựa chọn Diode.

4 Thời gian phục hồi tr và điện tích phục hồi Qr

Khi các diode bị khóa, dòng ngược sẽ di chuyển lượng điện tích Qr ra khỏi cấu trúc bán dẫn, phục hồi khả năng khóa của chúng Thời gian phục hồi tr kéo dài có thể làm chậm quá trình chuyển mạch ở các van và tăng tổn thất trong quá trình đóng cắt Do đó, cần đặc biệt lưu ý đến ảnh hưởng của tr trong những trường hợp cụ thể.

- Chỉnh lưu không điều khiển

- Bảo vệ các van bán dẫn

1.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động SCR (S ilicon Controlled Rectifier)

SCR là một loại bán dẫn thuộc họ Trisistor, được cấu tạo từ bốn lớp bán dẫn p-n-p-n, tạo ra ba tiếp giáp J1, J2, J3 Thiết bị này có ba cực: Anode (A), Cathode (K) và cực điều khiển (G), như được minh họa trong hình 1.4.

Hình 1 4 Cấu tạovà kýhiệucủa SCR

Hình 1 5 Hình dạngbên ngoài SCR

Thực hành

* Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụvà linh kiện

- Chuẩn bị máy tính có kết nối Internet:

Để chuẩn bị đồng hồ vạn năng, hãy kiểm tra các thang đo điện trở bằng cách chập hai kim của đồng hồ lại với nhau Sau đó, điều chỉnh biến trở trên đồng hồ cho đến khi giá trị đo được hiển thị là 0Ω.

- Chuẩn bịcác linh kiện cần khảo sát.

PHIẾU LÀM VIỆC Họ và tên:

Tên kỹnăng: Khảo sát linh kiện điện tửcông suất cơ bản

Cung cấp: - Tên các linh kiện cần tra cứu và đo kiểm tra, các thiết bị, dụng cụ, vật liệu đi kèm.

- Phiếu hướng dẫn thực hiện

Tín hiệu: Theo yêu cầu của giảng viên hướng dẫn

Ai: SV Cao đẳng nghề Điện công nghiệp có khả năng

Làm gì: Khảo sát linh kiện điện tử công suất

Tốt thế nào: - Xác định được nhóm linh kiện cần kiểm tra

- Tra cứu được các thông số linh kiện

- Đo, kiểm tra xác định được các chân và đánh giá tình trạng linh kiện

- Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp

BÀI GIẢNG KỸNĂNG THỰC HÀNH NGHỀĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Tên kỹ năng : Khảo sát linh kiện điện tửcông suất

PHIẾU THIẾT KẾ HỌC TẬP THEO 4D

LINH KIỆN ĐIỆN TỬCÔNG SUẤT

1 SV phải làm được gì trong công việc?

Bạn có thể tra cứu các thông số cơ bản của linh kiện qua sổ tay và Internet Ngoài ra, việc đo đạc và xác định các chân của linh kiện giúp đánh giá tình trạng của chúng trong vòng 60 phút.

2 Giảng viên làm công việc đó như thếnào?

Theo phiếu hướng dẫn thực hiện

3.Sinh phải làm được gì khi kết thúc huấn luyện?

(Mục tiêu thực hiện cuối cùng)

Cung cấp : Tên các linh kiện cần tra cứu và đo kiểm tra, các thiết bị, dụng cụ, vật liệu đi kèm Phiếu hướng dẫn thực hiện

Tín hiệu : Theo yêu cầu của giảng viên hướng dẫn

Ai: SV Cao đẳng nghề Điện công nghiệp có khả năng:

Làm gì: Khảo sát linh kiện điện tử công suất

Để kiểm tra linh kiện hiệu quả, trước tiên cần xác định nhóm linh kiện cần kiểm tra Tiếp theo, tra cứu các thông số kỹ thuật của linh kiện đó Cuối cùng, tiến hành đo đạc và kiểm tra để xác định các chân của linh kiện cũng như đánh giá tình trạng của chúng.

4 Tổ chức dạy học như thếnào?

A Sinh viên cần có những hoạt động gì?

5 Thực hành lại sau khi giảng viên trình diễn kỹ năng (12 sinh viên)

8 Thực hành có hướng dẫn:

11 Dọn vệ sinh xưởng thực tập

B Cần có những dụng cụ trực quan hay tài liệu học tập gì?

3 Máy chiếu projector, phông chiếu, máy vi tính:

4 Phiếu hướng dẫn thực hiện; Máy chiếu projector, phông chiếu, máy tính, sổ tay tra cứu linh kiện, các linh kiện cần khảo sát

7 Máy chiếu projector, phông chiếu, máy tính.

8 Tài liệu phát tay: Phiếu hướng dẫn thực hiện Phiếu giao bài tập nhóm

9 Phiếu giao bài tập nhóm Phiếu giao báo cáo kết quả đo dạng sóng

C Giảng viên cần có những hoạt động nào khác?

1 Kiểm tra sĩ số, phù hiệu, trang phục bảo hộ lao động

2 Kiểm tra bài cũ và mởđầu bài học mới

4 Trình diễn kỹ năng: Khảo sát linh kiện điện tử công suất

6 Giảng viên nhận xét về thao tác và kỹ năng thực hành của 12 SV trên

7 Liệt kê các dạng hỏng, nguyên nhân, cách khắc phục

10 Tổng kết, đánh giá, rút kinh nghiệm buổi thực tập

D Cần giao những đề án hoặc những vấn đề gì cần giải quyết trong tương lai? Điều kiện thực hiện

Nghiên cứu này trình bày những nhận xét cá nhân về kinh nghiệm thực hiện bài tập, đồng thời nêu rõ các dạng hỏng mà bản thân đã gặp phải trong quá trình thực hành Bài viết cũng liên hệ những trải nghiệm này với thực tế, giúp người đọc hiểu rõ hơn về những khó khăn và cách khắc phục trong quá trình học tập.

Các linh kiện điện tử công suất cần khảo sát, sổ tay tra cứu, Internet

PHIẾU CHI TIẾT HỌC TẬP THEO 4D

Bản vẽ 4B là sơ đồ nguyên lý của mạch điện, giúp khảo sát linh kiện điện tử công suất Nó cung cấp thông số kỹ thuật của thiết bị và nêu rõ các yêu cầu cần thiết cho mạch điện.

Thời gian dự kiến: Số: 1

- Thực hiện ởbước 4 của bài giảng

- Nêu rõ các yêu cầu kỹ thuật để SV nắm được và thực hiện tốt

1.9 Phiếu hướng dẫn thực hiện 4B: Tra cứu linh kiện theo sổ tay ECG

Khóa học Cao đẳng nghề: Điện công nghiệp

Công việc Tra cứu các thông số linh kiện theo sổ tay ECG

TT Các bước Có Không

1 Xác định tên linh kiện cần tra cứu hoặc thay thế

2 Tìm kiếm, định vị một linh kiện

3 Tra cứu thông tin tóm tắt của linh kiện

4 Tra cứu các thông số kỹ thuật kiểu dáng về hình dạng và sơ đồ chân

5 Tra cứu thông số kỹ thuật về điện áp định mức

6 Tra cứu thông số kỹ thuật vềdòng điện định mức

7 Tra cứu thông số kỹ thuật vềcông suất định mức

8 Tra cứu thông số kỹ thuật về tần sốlàm việc định mức

9 Tra cứu thông số kỹ thuật về dải nhiệt độ định mức

10 Tra cứu các linh kiện khác có thông số tương đương

1.10 Phiếu hướng dẫn thực hiện 4B: Tra cứu linh kiện trênmạng Internet

Công việc Tra cứu các thông số linh kiện trên Internet

1 Xác định tên linh kiện cần tra cứu hoặc thay thế

2 Tìm kiếm, định vị một linh kiện

3 Kiểm tra máy tính cài đặt phần mềm Acrobat reader

4 Xác định địa chỉ Web cần tra cứu

5 Nhập tên linh kiện trong trang chủ của địa chỉ web cần tra cứu

6 Lựa chọn kết quả sau khi tìm kiếm

7 Lựa chọn tên linh kiện của trang web với linh kiện cần tra cứu

8 Đọc thông tin được cung cấp của trang web tập trung vào nội dung các thông số kỹ thuật của linh kiện

9 Tra cứu các thông số kỹ thuật kiểu dáng về hình dạng và sơ đồ chân

10 Tra cứu thông số kỹ thuật về điện áp định mức

11 Tra cứu thông số kỹ thuật về dòng điện định mức

12 Tra cứu thông số kỹ thuật về công suất định mức

13 Tra cứu thông số kỹ thuật về tần sốlàm việc định mức

14 Tra cứu thông số kỹ thuật về dải nhiệt độđịnh mức

15 Tra cứu các linh kiện khác có thông sốtương đương

1.11 Phiếu hướng dẫn thực hiện 4B: Đo, kiểm tra Diode

Công việc Xác định chân và kiểm tra tình trạng của Diode

1 Xác định tên linh kiện

2 Kiểm tra tình trạng đồng hồ vạn năng

3 Đo xác định các chân và tình trạng của Diode

4 Đặt que đỏvào chân bất kỳque đen vào chân còn lại

5 Xác định giá trị đo được trên đồng hồ

6 Đảo vị trí hai đầu que đo

8 So sánh hai giá trị đo được và kết luận

1.12 Phiếu hướng dẫn thực hiện 4B: Đo, kiểm tra SCR

Công việc Xác định chân và kiểm tra tình trạng của SCR

3 Đo xác định chân G, A, K của SCR

4 - Đặt que đen vào chân bất kỳ, que đỏ vào chân còn lại

5 - Xác định giá trị đo được trên đồng hồ

6 - Đảo vị trí hai đầu que đo (có 6 phép đo)

8 - So sánh 6 giá trị đo được và kết luận có 1 phép đo có giá trị điện trở khoảng 10 

9 - Kết luận phép đo có giá trị điện trở khoảng 10 , que đen chính là chân G, que đỏ chân K, chân còn lại là chân K

10 Đo xác định chất lượng của SCR

11 - Chuyển thang đo về vịtrí thang X10

12 - Tay nắm chặt que đen và đặt vào chân A

13 - Không để tay chạm vào que đỏvà đặt que đỏvào chân K

14 - Xác định giá trị điện trở đo được (có nội trở )

15 - Dùng ngón tay kích vào chân G

16 - Quan sát kim đồng hồ và xác định giá trị điện trở đo được ( khoảng

17 - Kết luận về tình trạng chất lượng SCR

1.13 Phiếu hướng dẫn thực hiện 4B: Đo, kiểm tra Triac

Công việc Xác định chân và kiểm tra tình trạng của Triac

3 Đo xác định chân T2 của Triac

4 - Đặt que đen vào chân bất kỳ, que đỏvào chân còn lại

8 - So sánh giá trị điện trở trong 6 phép đo và kết luận có 2 phép đo có giá trị điện trở gần bằng nhau

9 - Kết luận phép đo có có 2 phép đo có giá trị điện trở gần bằng nhau, chính là chân G và chân T1, chân còn lại là chân T2

10 Đo xác định chân G, T1 và kiểm tra chất lượng của Triac

11 - Chuyển thang đo về vịtrí thang X100 và chuẩn bị1 điện trở 1K

12 - Tay nắm chặt que đen và một đầu điện trở đặt vào một trong 2 chân T1 hoặc G

13 - Không để tay chạm vào que đỏ và đặt que đỏ vào chân T2

14 - Đầu điện trở 1K còn lại kích vào chân T1 hoặc G còn lại

15 - Xác định giá trị điện trở đo được (có nội trở khoảng 50 đến 70 )

16 - Đảo vịtrí que đỏvà que đen lặp lại thao tác kích mở Triac

17 - Xác định giá trị điện trở đo được (có nội trở khoảng 50 đến 70 )

18 - Trong hai phép đo kích mở Triac, có một phép đo có giá trị điện trở nhỏ hơn => Que đen được đặt vào chân T1

19 - Kết luận về tình trạng chất lượng Triac

1.14 Phiếu hướng dẫn thực hiện 4B: Đo, kiểm tra BJT

Công việc Xác định chân và kiểm tra tình trạng của BJT

3 Đo xác định chân B của BJT (loại NPN)

6 - Đảo vịtrí hai đầu que đo (có 6 phép đo)

7 - Xác định giá trịđo được trên đồng hồ

8 - So sánh giá trịđiện trởtrong 6 phép đo và kết luận có 2 phép đo có giá trịđiện trở gần bằng nhau

9 - Kết luận phép đo có 2 phép đo có giá trị điện trở gần bằng nhau, chính là chân B được đặt vào que đen, chân còn lại là chân C và E.

10 Đoxác định chân C, E và kiểm tra chất lượng của BJT

11 - Chuyển thang đo về vịtrí thang X1K

12 - Tay nắm chặt que đen và đặt vào một trong 2 chân C hoặc E

13 - Không để tay chạm vào que đỏ và đặt que đỏ vào chân C hoặc E còn lại

14 - Dùng taykích vào chân B (kích xung dương vào B).

15 - Xác định giá trị điện trở đo được

16 - Đảo vị trí que đỏ và que đen lặp lại thao tác kích mở BJT

17 - Xác định giá trị điện trở đo được

Khi đo kích mở của Triac, có hai phép đo cần thực hiện: một phép đo có giá trị điện trở từ 10KΩ đến 50KΩ, trong khi phép đo còn lại có giá trị vô cùng (∞) Để thực hiện phép đo này, que đen được kết nối vào chân C, và que còn lại sẽ được kết nối vào chân E.

19 - Kết luận về tình trạng chất lượng BJT

Để xác định các chân B, C, E của transistor PNP, chúng ta thực hiện các bước tương tự như đối với loại NPN Sự khác biệt là cần nắm chặt que đỏ và thực hiện kích xung âm.

1.15 Phiếu hướng dẫn thực hiện 4B: Đo, kiểm tra MOSFET

Công việc Xác định chân và kiểm tra tình trạng của MOSFET

3 Đo xác định chân B của Mosfet (kênh N)

7 - Xác định giá trịđo được trên đồng hồ

8 - So sánh giá trịđiện trởtrong 6 phép đo và kết luận có 1 phép đo có giá trịđiện trở nhỏ

- Kết luận phép đo có 1 phép đo có giá trịđiện trở nhỏ, chính là chân

S được đặt vào que đen, chân D được đặt vào que đỏ, chân còn lại là chân G

10 Đo, kiểm tra chất lượng của Mosfet

11 - Chuyển thang đo về vịtrí thang X10K

12 - Tay nắm chặt que đen và đặt vào chân D

13 - Không để tay chạm vào que đỏvà đặt que đỏvào chân S.

14 - Xác định giá trị điện trở đo được ( có giá trị )

15 - Dùng tay kích vào chân G (kích xung dương vào G)

16 - Xác định giá trịđiện trởđo được (khoảng 50 đến 70 )

17 - Kết luận về tình trạng, chất lượng Mosfet

Để xác định các chân của Mosfet kênh P, chúng ta thực hiện các bước tương tự như với kênh N, chỉ khác là cần nắm chặt que đỏ và kích xung âm.

1.16 Phiếu hướng dẫn thực hiện 4B: Đo, kiểm tra IGBT

Công việc Xác định chân và kiểm tra tình trạng của IGBT

3 Chuyển thang đo về vị trí thang X1

4 Chập 2 que đo đồng hồ

5 Xác đinh giá trị trên đồng hồ đo

6 Điều chỉnh biến trở sao cho kim đồng hồ về vị trí 0

7 Nắm chặt hai tay vào hai đầu que đo của đồng hồ

8 Xác định giá trị trên đồng hồ đo

9 Đo xác định các chân và tình trạng của IGBT

10 Đặt que đỏ vào chân bất kỳ que đen vào chân còn lại

12 Đảo vị trí hai đầu que đo

14 So sánh hai giá trịđo được và kết luận

1.17 Phiếu hướng dẫn thực hiện 8A: Giao bài tập nhóm

Kỹnăng: Khảo sát linh kiện điện tửcông suất

2 Mục tiêu của hoạt động

- Rèn luyện kỹ năng cho sinh viên

- Thực hành độc lập kỹnăng theo nhóm không có sựhướng dẫn của giảng viên.

+ Đọc được đúng tên linh kiện và tra cứu các thông số cơ bản của linh kiện

+ Đo xác định được các cực của linh kiện và kiểm tra được tình trạng của linh kiện điện tử công suất

- Trình tự thực hiện kỹ năng:

+ Đo xác định được các cực của linh kiện và kiểm tra được tình trạng của linh kiện điện tửcông suất

Làm việc thực sự của nhóm

Báo cáo Rút kinh nghiệm Tổng cộng

10 ’ TGLV của 1 SV số SV

Nhóm 1 thực hiện công việc tại khung thực tập số 1, tập trung vào việc tra cứu thông số cơ bản của linh kiện điện tử Sinh viên sẽ kiểm tra tình trạng của linh kiện điện tử công suất và thực hiện toàn bộ quy trình theo phiếu hướng dẫn.

SV còn lại trong nhóm ngồi quan sát và đưa ra nhận xét cá nhân Giáo viên sẽ tham gia hướng dẫn

Nhóm 2: (Làm ở khung thực tập số 2) Thực hành kỹnăng: Tra cứu các thông số cơ bản của linh kiện Kiểm tra được tình trạng của linh kiện điện tử công suất Mỗi SV thực hiện toàn bộ quy trình theo phiếu hướng dẫn thực hiện Các

1.18 Phiếu hướng dẫn thực hiện 8B: Giao bài tập nhóm

Kỹnăng: Khảo sát linh kiện điện tửcông suất

2 Mục tiêu của hoạt động

- Rèn luyện kỹ năng cho sinh viên

- Thực hành độc lập kỹnăng theo nhóm không có sựhướng dẫn của giảng viên.

+ Đo xác định được các cực của linh kiện và kiểm tra được tình trạng của linh kiện điện tử công suất

- Trình tự thực hiện kỹ năng:

+ Đo xác định được các cực của linh kiện và kiểm tra được tình trạng của linh kiện điện tửcông suất

Làm việc thực sự của nhóm

Báo cáo Rút kinh nghiệm Tổng cộng

10 ’ TGLV của 1 SV số SV

Trong công việc Nhóm 1, sinh viên sẽ thực hành kỹ năng tra cứu thông số cơ bản của linh kiện điện tử Họ sẽ kiểm tra tình trạng của linh kiện điện tử công suất và thực hiện toàn bộ quy trình theo phiếu hướng dẫn Mỗi sinh viên cần tuân thủ đúng các bước để đảm bảo hiệu quả trong quá trình thực tập.

Nhóm 2: (Làm ở khung thực tập số 2) Thực hành kỹnăng: Tra cứu các thông số cơ bản của linh kiện Kiểm tra được tình trạng của linh kiện điện tử công suất Mỗi SV thực hiện toàn bộ quy trình theo phiếu hướng dẫn thực hiện Các

SV còn lại trong nhóm ngồi quan sát và đưa ra nhận xét cá nhân Giáo viên không tham gia hướng dẫn

1.19 Phiếu 9B: Phiếu báo cáo kết quả.

1.19.1 Phiếu báo cáo tra cứu linh kiện a Nhóm Diode

Các tham số kỹ thuật

(V) Qr ft (Hz) dV/dt V/usec Kiểu chân b Nhóm BJT

Kiểu chân c Nhóm SCR, Triac, GTO

VDS VGS IDS IGS ICE TON TOFF RDS

VCE VGE IC PC ICE TON TOFF VF

1.19.2 Phiếu báo cáo đo kiểm tra linh kiện.

Các thông số đo Kết luận tình trạng linh kiện

MD – 12 –02: CHỈNH LƯU MỘT PHA MỘT NỬA CHU KỲ

Sau khi học xong bài học nàyngười học sẽ có khả năng:

- Hiểu được khái niệm, sơ đồ khối và nhiệm vụ các khối của mạch chỉnh lưu.

Mạch chỉnh lưu một pha một nửa chu kỳ là một thiết bị quan trọng trong điện tử, có nguyên lý hoạt động đơn giản nhưng hiệu quả Bài viết sẽ trình bày sơ đồ nguyên lý của mạch, phân tích các thông số kỹ thuật liên quan và hướng dẫn giải các bài tập cơ bản về mạch này Việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động sẽ giúp người đọc nắm bắt được cách thức hoạt động của mạch chỉnh lưu, từ đó áp dụng vào thực tiễn một cách hiệu quả.

- Hiểu được qui trình lắp ráp mạch điện và lắp ráp thành thạo mạch chỉnh lưu một pha một nửa chu kỳ theo yêu cầu kỹ thuật

- Đo, vẽ đúng dạng sóng và tính đúng các thông số tại các điểm yêu cầu.

- Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp.

Lý thuyết

Chỉnh lưu là quá trình chuyển đổi điện xoay chiều thành điện một chiều, phục vụ cho các tải điện một chiều như động cơ một chiều, mạch kích từ máy điện, cuộn dây nam châm điện, bể mạ điện và bể điện phân.

2.1.2 Sơ đồ khối mạch chỉnh lưu

Chỉnh lưu là một thiết bị điện tử công suất phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong thực tế Sơ đồ cấu trúc mạch chỉnh lưu thường thấy được minh họa trong hình 2.1.

Mạch chỉnh lưu biến áp Máy Mạch lọc tích phân

Nguồn điện lưới Tải một chiều

Mạch điều khiển Mạch phản hồi

Hình 2 1 Sơđồ khốimạch chỉnh lưu

- Máy biến áp làm hai nhiệm vụ chính là:

Máy biến áp chuyển đổi điện áp lưới điện xoay chiều từ U1 với công suất P1 sang điện áp U2 và công suất P2 phù hợp với yêu cầu của tải Tùy thuộc vào loại tải, máy biến áp có thể hoạt động như một thiết bị tăng áp hoặc giảm áp.

Biến đổi số pha từ nguồn lưới sang số pha theo yêu cầu của mạch van là một quá trình quan trọng Thông thường, số pha tối đa của lưới là 3, nhưng mạch van có thể yêu cầu số pha lên đến 6, 12 hoặc nhiều hơn.

Trong trường hợp tải yêu cầu mức điện áp phù hợp với lưới điện và mạch van cần số pha tương ứng, có thể không cần sử dụng máy biến áp.

Mạch chỉnh lưu bao gồm các van bán dẫn được kết nối với nhau để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành nguồn một chiều Ud và dòng điện Id, với hệ số đập mạch của nguồn.

Kđm.Tuỳ theo yêu cầu ta có thể phân loại mạch van như sau:

+ Phân loại theo số pha nguồn cấp cho mạch van: 1 pha, 3 pha, 6 pha vv…

Trong mạch van bán dẫn, có hai loại chính được sử dụng là diode và tiristo Sự kết hợp của hai loại van này tạo ra sơ đồ phân loại tổng quát cho mạch chỉnh lưu.

Không điều khiển Điều khiển hoàn toàn Bán điều khiển

Hình 2 2 Sơ đồ phân loại của mạch chỉnh lưu.

Mạch lọc có vai trò quan trọng trong việc duy trì điện áp một chiều ổn định cho tải, đồng thời giảm thiểu thành phần đập mạch và cải thiện hệ số Kđm của điện áp chỉnh lưu Trong các ứng dụng công suất lớn, mạch lọc thường được cấu tạo từ cuộn cảm L và tụ C, được kết nối theo các hình dạng như , , T Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, tải một chiều đã có khả năng lọc tự nhiên, do đó mạch lọc không phải lúc nào cũng cần thiết.

Mạch phản hồi bao gồm các khối đo tín hiệu dòng điện và điện áp, thực hiện chức năng điều khiển và bảo vệ Chúng bao gồm các mạch bảo vệ quá dòng, quá áp và hệ thống cảnh báo khi xảy ra sự cố.

Mạch điều khiển là phần thiết yếu trong mạch chỉnh lưu có điều khiển, đóng vai trò quan trọng nhất Nhiệm vụ chính của mạch điều khiển là thực hiện các chức năng cần thiết để đảm bảo hoạt động hiệu quả của mạch chỉnh lưu.

Để điều khiển tiristo hiệu quả, cần tạo ra các xung điều khiển đồng pha với điện áp lưới điện xoay chiều Các xung này phải được đưa đến cực điều khiển của tiristo đúng thời điểm khi điện áp phân cực thuận Mạch điều khiển cần có khả năng điều chỉnh góc điều khiển α trong toàn bộ giải điều chỉnh.

+ Nhận tín hiệu từ khối phản hồi thay đổi góc điều khiển  tạo điện áp, dòng điện trên tải luôn ổn định

+ Khi có sự cố phải ngắt xung điều khiển cấp cho van và có các tín hiệu thông báo về sự cố

2.1.3 Các thông số cơ bản của mạch chỉnh lưu

Các thông số này được sử dụng để đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật trong phân tích và thiết kế mạch chỉnh lưu Việc xác định các thông số này là một phần quan trọng trong nghiên cứu điện tử công suất Thông thường, sơ đồ chỉnh lưu được phân tích dựa trên ba nhóm thông số chính, đặc biệt là ở phía tải.

- Ud giá trị trung bình của điện áp nhận được ngay sau mạch van chỉnh lưu :

Việc tính giá trị trung bình của điện áp sau mạch van chỉnh lưu theo biểu thức 2.1 tương đương với việc xác định diện tích hình phẳng trên hai trục ud(θ) và θ trong một chu kỳ nguồn điện T = 2π (rad) Diện tích này được giới hạn bởi đường cong ud = u2(θ) (với u2(θ) ≥ 0) và các đường thẳng θ = 0, θ = 2π Do đó, khi khai triển và biến đổi biểu thức 2.1, chúng ta sẽ tuân theo các quy tắc và tính chất của tích phân xác định.

- Id giá trị trung bình của dòng điện từ mạch van cấp ra:

Xét một cách gần đúng Id được tính theo công thức:

Công suât nguồn sau chỉnh lưu Pd là công suất một chiều mà tải nhận được từ mạch chỉnh lưu

- Itbv : giá trịtrung bình của dòng điện chảy qua 1 van của mạch chỉnh lưu.

Ungmax là điện áp ngược cực đại mà van phải chịu khi hoạt động, và đây là một trong những thông số quan trọng giúp lựa chọn van phù hợp Việc chọn van đúng sẽ giúp ngăn ngừa hỏng hóc trong quá trình mạch chỉnh lưu hoạt động.

Góc điều khiển  được xác định từ thời điểm mở tự nhiên cho đến khi tiristo nhận tín hiệu phát xung vào cực điều khiển để mở van Thời điểm mở tự nhiên là lúc mà van, nếu được coi như diode, bắt đầu dẫn điện.

07: B Ộ BI ẾN ĐỔI XUNG ÁP XOAY CHIỀ U M Ộ T PHA

08: MẠCH ĐIỀU KHIỂN CÁC BỘ BIẾN ĐỔI PHỤ THUỘC

10: MẠCH ĐIỀU KHIỂN BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

11: NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP NGUỒN DÒNG

12: NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP NGUỒN ÁP

Tiêu đề	Giáo trình Module Điện tử công suất
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Ngọc Hùng
Trường học	Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định
Chuyên ngành	Điện tử công nghiệp
Thể loại	giáo trình
Năm xuất bản	2011
Thành phố	Nam Định

Định dạng
Số trang	279
Dung lượng	3,72 MB