Giáo trình Điện tử công suất (Nghề: Điện công nghiệp và Điện tử công nghiệp - Cao đẳng): Phần 2 - Trường CĐ nghề Đà Nẵng

Giáo trình Điện tử công suất cung cấp cho người học những kiến thức như: Tổng quan về điện tử công suất; công tắc điện tử (van bán dẫn công suất); chỉnh lưu công suất không điều khiển; chỉnh lưu công suất có điều khiển; điều chỉnh điện áp xoay chiều;... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 2 giáo trình.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Điện tử công suất (Nghề: Điện công nghiệp và Điện tử công nghiệp - Cao đẳng): Phần 2 - Trường CĐ nghề Đà Nẵng BÀI 4: MẠCH CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT CÓ ĐIỀU KHIỂN Mục tiêu : - Trình bày được nguyên lý hoạt động, đặc tính, các phương pháp điều khiển của mạch điều khiển chỉnh lưu - Phân tích được các mạch điều khiển công suất trong sửa chữa được các hư hỏng thông thường - Kiểm tra, sửa chữa được các mạch điều khiển công suất đạt yêu cầu kỹ thuật. - Sử dụng được các mạch điều khiển tương đương trong thay thế, sửa chữa đạt yêu cầu kỹ thuật. - Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp Nội dung chính: 1. Tổng quan mạch điều khiển chỉnh lưu công suất 2. Chỉnh lưu công suất một pha có điều khiển 2.1. Chỉnh lưu công suất một nửa chu kỳ 2.2. Chỉnh lưu công suất hai nửa chu kỳ có điều khiển 2.3. Chỉnh lưu công suất cầu một pha có điều khiển 3. Chỉnh lưu công suất ba pha có điều khiển 3.1. Chỉnh lưu 3 pha hình tia có điều khiển 3.2. Chỉnh lưu 3 pha cầu có điều khiển I. TỔNG QUAN MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT Diode là linh kiện tự dẫn điện (khi UAK > 0) nên điện áp chỉnh lưu (điện áp một chiều) có giá trị không đổi. Đối với một số loại tải có yêu cầu về thay đổi điện áp (ví dụ như điều chỉnh tốc độ động cơ) thì bộ chỉnh lưu dùng diode không đáp ứng được. Do đó, người ta thay diode bằng thyristor (hay còn gọi là SCR) để có thể điều chỉnh giá trị điện áp chỉnh lưu. SCR thuộc nhóm linh kiện chỉ điều khiển kích đóng. Việc ngắt SCR có thể thực hiện nằng cách đặt điện áp ngược hoặc triệt tiêu dòng điện qua nó. Để kích đóng được SCR thì phải thỏa hai điều kiện: + Xuất hiện điện áp khóa trên SCR: UAK > 0 + Có dòng xung kích đủ lớn tác động vào cỗng G. Thời điểm mở tự nhiên là thời điểm mà ở đó diode bắt đầu dẫn điện. Gọi X0 54 là thời điểm mở tự nhiên. Ta có: + Đối với chỉnh lưu 1 pha: X0 = 0 (hình 4.1a) + Đối với chỉnh lưu ba pha:X0 = hay X0 = 300 (hình 4.1b) Gọi X là vị trí đưa xung kích vào cực G của SCR. Ta xác định được góc kích  như sau: α = Xα – X0 ( 4.1) Hình 4.1: Vị trí X0 của diode II. CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT MỘT PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN 1. Chỉnh lưu công suất một nửa chu kỳ 1.1. Sơ đồ mạch, dạng sóng và nguyên lý hoạt động Sơ đồ mạch chỉnh lưu điều khiển bán kỳ một pha tải thuần trở như trên hình 4.2. Hình 4.2: Sơ đồ chỉnh lưu bán kỳ một pha có điều khiển Đồ thị dạng sóng ở ngõ ra của bộ chỉnh lưu như trên hình 4.3 55 Hình 4.3a: Dạng sóng ứng với hình 4.2a Hình 4.3b: Dạng sóng ứng với hình4.2b Điện áp chỉnh lưu có một xung, chu kỳ áp chỉnh lưu bằng với chu kỳ của nguồn áp xoay chiều. Ở hình 4.3a, do tải thuần trở nên khi điện áp nguồn U bằng không thì điện áp chỉnh lưu Ud bằng không và dòng điện qua tải Id cũng bằng không. Ngược lại, hình 4.3b, do tải có khả năng lưu trữ năng lượng (tải R-L-E ) nên khi điện áp nguồn bằng không, linh kiện không ngắt mà tiếp tục dẫn do dòng điện tải Id>0. Khi Id=0 thì linh kiện ngưng dẫn và điện áp chỉnh lưu Ud = E. Trong hai trường hợp trên, dòng điện tải luôn có đoạn bằng không nên được gọi là dòng tải gián đoạn. Giả sử điện áp nguồn xoay chiều có dạng: u(t) = Umsin(ωt) Trị trung bình của điện áp chỉnh lưu: √ Udα = ∫ sin(ωt)d(ωt) = U( ) = 0,45 U( ) (4.2) Với: U là trị hiệu dụng của điện áp nguồn. α là góc kích. SCR dẫn điện trong khoảng thời gian nữa chu kỳ điện áp nguồn. Do đó, trị trung bình dòng điện qua linh kiện: ISCR = (4.3) Điện áp ngược lớn nhất đặt lên linh kiện: Un-max = Um (4.4) Phạm vi góc điều khiển: 0 ≤ α ≤ 1800 1.2. Thực hành 1.2.1. Lập bảng thống kê dụng cụ, vật tư, thiết bị TT THIẾT BỊ, DỤNG CỤ SỐ LƯỢNG GHI CHÚ 1 Textboard 1 cái 2 Kèm cắt 1 cái 3 SCR 1 con 4 Điện trở 1 con 5 Led màu 1 con 6 Biến thế 1 cái 7 Dây đồng chỉ 0.01 lạng 1.2.2. Vẽ sơ đồ mạch điện 56 Vẽ sơ đồ mạch chỉnh lưu bán kỳ theo tham số : Nguồn AC 24V, tải gồm điện trở mắc nối tiếp với led. 1.2.3.Chuẩn bị dụng cụ, vật tư, thiết bị Dựa vào bảng vật tư ở trên chuẩn bị cho mỗi nhóm một bộ. 1.2.4. Kiểm tra dụng cụ, phôi liệu Dùng đồng hồ đo Vom kiểm tra thông mạch biến thế và kiểm tra linh kiện. 1.2.5. Lắp mạch Lắp mạch theo sơ đồ hình vẽ 1.2.6. Cấp nguồn cho mạch hoạt động Trước khi cấp nguồn phải kiểm tra thông mạch theo sơ đồ Cấp nguồn cho mạch hoạt động Dùng osillocopes đo và vẽ các tham số của mạch : Điện áp ngõ vào, điện áp ngõ ra. 1.2.7. Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập Mục Nội dung Điểm tiêu Kiến - Thuyết minh được nguyên lý làm việc của mạch điện 3 thức - Trình bày quy trình lắp mạch điện theo sơ đồ nguyên lý Kỹ năng - Lắp đặt được mạch điện đúng quy trình, đảm bảo yêu 5 cầu kỹ thuật, thời gian - Thao tác mạch điện đúng trình tự Thái độ - Cẩn thận, lắng nghe, ghi chép, từ tốn, thực hiện tốt vệ sinh 2 công nghi ệp, an toàn lao động. Tổng 10 2. Chỉnh lưu công suất hai nửa chu kỳ có điều khiển 2.1. Sơ đồ mạch, dạng sóng và nguyên lý hoạt động 57 Hình 4.4. Sơ đồ mạc ...