Đang tải... (xem toàn văn)
Điện tử công suất là công nghệ biến đổi điện năng từ dạng này sang dạng khác trong đó các phần tử bán dẫn công suất đóng vai trò trung tâm. Bộ biến đổi điện tử công suất còn được gọi là bộ biến đổi tĩnh (static converter) để phân biệt với các máy điện truyền thống (electric machine) biến đổi điện dựa trên nguyên tắc biến đổi điện từ trường.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BÀI THU HOẠCH THỰC TẬP ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT & ỨNG DỤNG (CT396) GVHD: Nhóm: tối thứ Mục lục Bài A.1: CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN 1.4.1 Mạch chỉnh lưu tia pha không điều khiển 1.4.2 Chỉnh lưu cầu pha không điều khiển .8 1.4.3 Chỉnh lưu tia pha không điều khiển .12 1.4.4 Mạch chỉnh lưu cầu pha không điều khiển 13 Bài A.2: CHỈNH LƯU MỘT PHA ĐIỀU KHIỂN 15 2.4.1 Chỉnh lưu điều khiển tia pha 15 2.4.2 Chỉnh lưu cầu pha điều khiển toàn phần 20 2.4.3 Chỉnh lưu cầu điều khiển pha bán phần đối xứng .24 Bài A.3: CHỈNH LƯU BA PHA ĐIỀU KHIỂN .41 3.4.1 Chỉnh lưu tia pha điều khiển 41 3.4.2 Chỉnh lưu cầu pha điều khiển toàn phần .47 Bài A.4: BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 41 4.4.1 Tải R 41 4.4.2 Tải L 41 4.4.1 Tải RL 41 Bài B.1: CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN 1.1 Mạch chỉnh lưu tia pha tải RL .1 1.2 Chỉnh lưu tia pha tải RL .8 1.3 Chỉnh lưu cầu pha tải RL 12 1.4 Mạch chỉnh lưu cầu pha tải RL 13 Bài B.2: CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN 15 2.1 Chỉnh lưu điều khiển tia pha: .15 2.2 Chỉnh lưu tia pha điều khiển 20 2.3 Chỉnh lưu cầu điều khiển pha bán phần không đối xứng 24 2.4 Chỉnh lưu cầu điều khiển pha bán phần đối xứng: 27 2.5 Chỉnh lưu cầu pha điều khiển hoàn toàn 32 2.5 Chỉnh lưu cầu pha điều khiển hoàn toàn 32 Bài B.3: BỘ CHOPPER & INVERTER 41 3.3.1 Chopper giảm áp 41 3.3.2 Chopper tăng áp 47 3.3.3 Inverter three-phase, six-step 48 3.3.4 Inverter sine-PWM 50 PHẦN A THỰC HÀNH TRÊN MƠ HÌNH BÀI A.1: CHỈNH LƯU KHƠNG ĐIỀU KHIỂN 1.1 1.2 1.3 Mục Đích Kiến Thức Nền Thiết Bị Thí Nghiệm Transformer Load Power Electronic Rectifier B6 Isolation Amplifier Four Channels Oscilloscope MH507 1.4 Thực Hành 1.4.1 Mạch chỉnh lưu tia pha không điều khiển a Tải R Xem dạng sóng us, ud id: Us: Ud: Id: So sánh Us, Ud giải thích: Ta thấy us ud có khác biệt, nguyên nhân mạch có xuất Diode với nhiệm vụ chỉnh lưu bán sóng với tải điện trở thuần, ngõ ud phần âm Xét chu kỳ T = 2𝜋, ta có: Ud_avg = 200mV Ud_TT = 200mV *100/1000 = 20V 𝜋 Ud_LT =1/2 ∫0 𝑈𝑚 ∗ sin(x)dx = 20.545V T = 2𝜋 Um = Us*√2 Nhận xét giải thích dịng Id: Dạng sóng Ud, Id tương tự nhau, pha, Id < Ud mặt biên độ sụt áp điện trở R (thuần) Dòng điện id tỉ lệ với Ud theo công thức: Id = Ud/R So sánh giá trị trung bình dịng điện chỉnh lưu đo với giá trị lý thuyết Id_avg = 150mA Id_TT = 150mA*3/1000 = 0.45A Id_LT = Ud_LT/R = 19/50 = 0.38A So sánh nhận xét kết thực tế với lý thuyết Sai số kết thực tế lý thuyết không đáng kể b Tải RL (R = 50 Ω , L = 100 mH) Hình A.1.2 Mạch chỉnh lưu tia pha khơng điều khiển với tải RL Dạng sóng ud id: Ud: Id: Có lệch pha dịng Id áp Ud mà ta quan sát máy sóng, giải thích lệch pha Ta thấy dạng sóng ud sớm pha dạng sóng id mạch có thêm cuộn cảm L, làm cho dòng điện bị trễ pha so với điện áp ud So sánh điện áp chỉnh lưu trường hợp tải R tải RL Với tải R: ud (R): bán kỳ dương ud > 0, bán kỳ âm ud = Với tải RL: ud (RL): bán kỳ dương ud > 0, bán kỳ âm ud < tính từ thời điểm bắt đầu bán kỳ âm cuộn cảm xả hết lượng, sau ud = 1.4.2 Mạch chỉnh lưu cầu pha không điều khiển a Tải R Hình A.1.3 Mạch chỉnh lưu cầu pha với tải R Dạng sóng us, is, ud, id: So sánh dòng áp chỉnh lưu cầu với trường hợp chỉnh lưu tia ud, id chỉnh lưu tia có tần số tần số nguồn 50 Hz ud, id chỉnh lưu cầu có tần số lần tần số nguồn 100 Hz Giá trị điện áp dòng điện chỉnh lưu cầu gấp lần chỉnh lưu tia So sánh giá trị trung bình điện áp dịng điện chỉnh lưu đo với giá trị lý thuyết Ud_avg = 385mV Ud_TT = 385mV*100/1000 = 38.5V 𝜋 Ud_LT = 2*1/2π ∫0 Um*sin(x)dx = 40.514V, với Um = Us*√2 Id_avg =220mA Id_TT =220mA*3/1000 = 0.66A Id_LT = 38.5/50 = 0.77A So sánh nhận xét kết lý thuyết thực tế Các giá trị đo thực tế nhỏ giá trị tính tốn lý thuyết có thêm điện trở dây dẫn mạch thực tế, dẫn đến sụt áp (trên Diode) Diode công tắc lý tưởng (R # 0) b Tải RL Hình A.1.4 Mạch chỉnh lưu cầu pha với tải RL Quan sát vẽ lại dạng sóng Ud, Id Có lệch pha dòng Id áp Ud mà ta quan sát Oscilloscope, giải thích lệch pha Dạng sóng ud sớm pha id có xuất cuộn cảm L, làm dòng điện id trễ pha so với ud So sánh sóng điện áp chỉnh lưu hai trường hợp tải R tải RL Dạng sóng biên độ điện áp chỉnh lưu trường hợp tương tự (cùng tần số 100 Hz, biên độ, hình dạng tương tự nhau) So sánh giá trị trung bình điện áp dịng điện chỉnh lưu đo với giá trị lý thuyết Ud_avg = 375mV Ud_TT = 375mV*100/1000 = 37.5V Ud LT = 2*45*√2/ π = 40.51V Dịng điện có liên tục hay khơng? Có, dịng điện liên tục Id_avg = 230mA Id_TT = 230mA*3/1000 = 0.69A Id_LT = 37.5/50 = 0.75A So sánh nhận xét kết lý thuyết thực tế Các giá trị đo mạch thực tế nhỏ giá trị tính tốn lý thuyết có sụt áp dây dẫn diode (do diode công tắc lý tưởng) 1.4.3 Khảo sát mạch chỉnh lưu tia ba pha không điều khiển Hình A.1.5 Sơ đồ mạch chỉnh lưu ba pha hình tia khơng điều khiển với tải R Dạng sóng uL1, uL2, uL3 ud: Hình A.1.6 Sơ đồ mạch chỉnh lưu tia ba pha không điều khiển với tải R Quan sát vẽ lại dạng sóng ud, id, uSL1, iSL1 Dạng sóng ud: 10 Dạng sóng điện áp ngõ vào pha: Dạng sóng Vd: Dạng sóng dịng I(RL): Nhận xét: Dạng sóng Vs dạng sóng hình sin pha lệch 120 độ, dạng sóng Vd dạng sóng hình cưa , dạng sóng IRL dạng gợn sóng thời điểm 0.04 ổn định với hình dạng nửa sin - Ta thấy dòng qua tải liên tục câu a - Điện áp chỉnh lưu câu a câu b giống - 77 - Tăng góc kích lên 600 dịng điện liên tục tải RL có L phần tử có tính cảm Bài BỘ CHOPPER VÀ INVERTER I Chopper giảm áp Nguồn DC 100V, xung kích vng tần số 1kHz, E = 20V, R = 10Ω, L = 0.1H 78 a - - Dạng sóng Vg,V0,IL: Nhận xét: Dạng sóng Vo giống với Vg biên độ Vo lớn biên độ Vg Dịng IL liên tục U=0,5×100=50V Điện áp đo trung bình ngõ 50V, gần với giá trị tính tốn Dịng tải trung bình đo 2.29A, gần với giá trị tính toán 79 b - Tăng E = 60V, chạy lại mô phỏng: Nhận xét: Điện áp Vo khác với câu a), tăng giá trị E lên Dịng điện IL khơng liên tục, tính chất nạp xả dịng điện L phần tử tích trữ lượng Điện áp trung bình khơng tính theo cơng thức câu a).Vì E tăng làm thay đổi tỷ lệ điều khiển biên độ mạch khác so với lần thực trước 80 c Các thông số ban đầu, mơ trường hợp khơng có D0: Dạng sóng Vg,Vo,I(RL): - Nhận xét: Dạng sóng Vo dạng sóng vng giá trị nhỏ 20V Do khơng có diode nên SCR ngắt L khơng xả lượng nên giá trị nhỏ 20V 81 - - c Dòng tải IL bị gián đoạn, diode D0 mạch đóng vai trị hồn lượng nên khơng có diode dịng tải bị gián đoạn Trong trường hợp tăng L lên dòng bị gián đoạn Nếu mạch có R: Nhận xét: Điện áp Vo dạng sóng vng gián đoạn khơng có diode nên cuộn dây L không xả lượng bù lại Dịng qua tải IL gián đoạn khơng có diode hồn lượng Cơng thức tính điện áp trung bình trường hợp là: 𝑡2 𝑇1 Ut=γ.U+E(1- ) ;Mà ta có γ= 𝑇 𝑇 Ứng dụng Chopper giảm áp điều khiển vịng kín động DC: 82 Dạng sóng ngõ Chopper Vdc Dạng sóng S (tốc độ động cơ) S_dat (tốc độ đặt) 83 Thay đổi tham số Π_controller: Dạng sóng ngõ Chopper Vdc Dạng sóng S (tốc độ động cơ) S_dat (tốc độ đặt) Nhận xét: Sau thay đổi khối Π_controller tín hiệu thu không thay đổi so với ban đầu II Chopper tăng áp: a Nguồn nhận lượng từ tải: Nguồn 120V, R = 10Ω, L = 0.1H, E = 100V, xung kích 1kHz, Duty cycle 0.8: 84 Dạng sóng Vi: Dịng qua D1: Dịng qua tải: 85 ViDC: Nhận xét: - Có dịng qua D1 Điện áp tải cao nguồn - Dòng qua tải liên tục - Điện áp trung bình tải ViDC=2.37V Giá trị đo gần giống với giá trị tính tốn theo lý thuyết Giảm Duty cycle xuống 0.6, chạy lại mô Dạng sóng Vi,dịng qua D1,dịng qua tải,áp trung bình ViDC - *Nhận xét: Dòng qua tải liên tục Điện áp trung bình tải ViDC = 4.785V Điện áp trung bình tăng lên b Mạch tạo cao áp: Nguồn 100V, cuộn dây L = 0.1H, R = 10Ω, tải R = 100ꭥ, C = 10µF, xung kích 1kHz, Duty cycle 0.8: 86 Dạng sóng Vi , ViDC, Dịng tải IRL: 87 *Nhận xét: - Điện áp tải thấp điện áp nguồn - Dòng qua tải liên tục - Điện áp trung bình tải: 3.3.3 Inverter three – phase, six – step: 88 a Chạy mô xem dạng sóng: *Nhận xét: -V1,V2,V3 sóng vng Lệch pha góc 120 độ -Nguồn sin pha định phải có để L hoạt động tính chất -Vp Vline dạng bậc thang gấp khúc -I(RL1), I(RL2) ,I(RL3) dạng sóng có hình gấp khúc gần giống sin b Giảm L = 0.01H, chạy lại mô phỏng: Dạng sóng dịng tải IRL: Nhận xét: - Dạng sóng tải gần giống hình sin Vì giảm L nên dòng qua tải gấp khúc biến dạng nhiều cịn L nên tính chất nạp xả L cịn nên dịng qua tải gần giống sóng hình sin 89 3.3.4 Inverter sine – PWM: a Chạy mơ xem dạng sóng: Nhận xét: - Dạng sóng khơng giống với dạng sóng câu 3a) - Điện áp pha tải có dạng bậc thang gấp khúc dễ thấy thời gian mơ ngắn 90 - b Dịng qua tải có dạng nhìn giống với hình sin dạng sóng tăng giảm khơng theo quy luật Điều xấu so với câu 3b/ Tăng L = 0.01, chạy lại mô phỏng: Nhận xét: - Dạng sóng dịng tải gần giống với sóng hình sin Giống hình sin 91