Giáo trình Điện tử công suất - CĐ Công nghiệp Hải Phòng

(NB) Giáo trình Điện tử công suất cung cấp cho người học các kiến thức: Tổng quan về điện tử công suất; Chỉnh lưu; Biến đổi DC-DC (DC - DC CONVERTER); Bộ biến tần; Bộ nghịch lưu;....Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Điện tử công suất - CĐ Công nghiệp Hải Phòng UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH HẢI PHONG TRƯỜNG CĐCN HẢI PHÒNG GIÁO TRÌNHTên môn học: Điện tử công suất Hải Phòng 1 Bài 1. TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 1. Giới thiệu chung về điện tử công suất Điện tử công suất là lĩnh vực áp dụng khá rộng trong sản xuất, trong công nghiệp, mà nódựa trên nền tảng của các môn học mạch điện tử, kỹ thuật xung số… Trong đó đối tượng đượcđiều khiển để truyền năng lượng điện có kiểm soát từ nguồn đến tải. Công suất này có trị số từvài chục watt đến vài gigawatt. Yêu cầu quan trọng trong điện tử công suất là hiệu suất và giá trịkinh tế do đó phải sử dụng kỹ thuật giao hoán nhằm giảm thiểu tổn thất trong quá trình chuyểnđổi và điều khiển. Lĩnh vực áp dụng điện tử công suất được mô tả như hình vẽ Hình vẽ bao gồm 4 kỹ thuật biến đổi cốt lõi nhất của điện tử công suất đó là • AC biến đổi thành DC: chỉnh lưu • DC biến đổi thành DC: biến đổi điện một chiều • DC biến đổi thành AC: nghịch lưu • AC biến đổi thành AC: biến đổi điện xoay chiều Trong công nghiệp, ngoài tải riêng phần lớn mạch điện tử công suất là điều khiển động cơđể thực hiện các yêu cầu của tải Trong chương này chúng ta khảo sát các nội dung sau • Các đại lượng đặc trưng về điện: trị trung bình, trị hiệu dụng, công suất… • Các linh kiện công suất giao hoán có những đặc tính sau • Các linh kiện công suất giao hoán thông dụng là: Diode,Transistor, Mosfet,SCR, TRIAC,GTO, SCS, IGBT, MCT… 2 2. Các linh kiện chuyển mạch dùng trong điện tử công suất (Diode, SCR, DIAC, TRIAC, IGBT, GTO) 2.1. Diode công suất 2.1.1.Chất bán dẫn Về phương diện dẫn điện, các chất được chia thành hai loại: chất dẫn điện (có điện trở suấtnhỏ) và chất không dẫn điện (có điện trở suất lớn). Chất không dẫn điện còn gọi là chất cách điệnhay là chất điện môi. Giữa hai loại chất này có một chất trung gian mà điện trở suất của nó thay đổi trong mộtgiới hạn rộng và giảm mạnh khi nhiệt độ tăng (theo quy luật hàm mũ). Nói cách khác, chất nàydẫn điện tốt ở nhiệt độ cao và dẫn điện kém hoặc không dẫn điện ở nhiệt độ thấp. Đó là chất bándẫn (hay chất nửa dẫn điện) Trong bảng tuần hoàn (Mendeleev)các nguyên tố bán dẫn chiếm vị trí trung III IV V VI VIIgian (Hình 1.1) giữa các kim loại và á kim. 5 6 B CĐiển hình là Ge, Si… Vì ở phân nhóm IV, 16 14 15lớp ngoài cùng của Ge, Si có 4 điện tử Si P S(electron) và chúng liên kết đồng hoá trị với 32 33 34 Ge As Senhau tạo thành một mạng bền vững (Hình 50 51 52 531.2a). Sn Sb Sb I Hình 1.1 Các nguyên tố bán dẫn Khi có một tâm không thuần khiết (nguyên tử lạ, nguyên tử thừa không liên kết trong bándẫn, những khuyết tật có thể của mạng tinh thể: nút chân không, nguyên tử hay ion giữa các nútmạng, sự phá vỡ tinh thể, rạn vỡ…) thì trường điện tuần hoàn của tinh thể bị biến đổ và chuyểnđộng của các điện tử bị ảnh hưởng, tính dẫn điện của bán dẫn cũng thay đổi. Nếu trộn vào Ge một ít đơn chất thuộc phân nhóm III chẳng hạn như In, thì do lớp điện tửngoài cùng của In chỉ có ba điện tử nên thiếu 1 điện tử để tạo cặp điện tử đồng hoá trị. Nguyên tửIn có thể sẽ lấy 1 diện tử của nguyên tử Ge lân cận và làm xuất hiện một lỗ trống (hole) dương(Hình 1.2b). Ion Ge lỗ trống này lại có thể lấy 1 điện tử của nguyên tử Ge khác để trung hoà vàbiến nguyên tử Ge sau thành một lỗ trống mới. Quá trình cứ thế tiếp diễn và bán dẫn Ge được gọilà bán dẫn lỗ trống hay bán dẫn dương (bán dẫn loại P – Positive). Tương tự, nếu trộn vào Ge một ít đơn chất thuộc phân nhóm V, chẳng hạn như As, thì dolớp điện tử ngoài cùng của As có 5 điện tử nên sau khi tạo 4 cặp điện tử đồng hoá trị với 4nguyên tử Ge xung quanh, thì As thừa ra 1 điện tử. Điện tử này dễ dàng rời khỏi nguyên tử Asvà trở thành điện tử tự do. Bán dẫn Ge trở thành bán dẫn điện tử hay bán dẫn âm (bán dẫn loại N– Negative). 3 Khi nhiệt độ chât bán dẫn tăng hay bị ánh sáng chiếu vào nhiều thì chuyển động của cácphần tử mang điện mạnh lên nên chất bán dẫn sẽ dẫn điện tốt hơn. Ge Ge Ge ...