Giáo trình điện tử công suất bộ biến đổi : Lý thuyết - Bài tập

PHẠM QUANG HUY ■ LÊ NGUYỄN HUN6 PHUNG

PHẠM QUANG HUY - LÊ NGUYỄN HỔNG PHUNG

GIÁO TRÌNH

HIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Bộ BIẾN ĐỔI

(LÝ THUYẾT - BÀI TẬP)

TRƯỜNG ĐẠI H#c «UY NH«N

________ T H Ư V IỆ N ________

W P- ___ •

NHÀ XUẤT BẢN THANH NIÊN

lừltlừl ÌI1ỆU GIÁO TRINI BIÊN ĩử CÛNG SUẤT- BỘ BIÊN BỐI (LÝ THUYẼT-BÀI TẬP)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. BIỆN T0 CÔNG SUẤT - TỈNH TOÁN, MÓ PHỒNG THựC HÀNH

QUÁCH THANH HẢI - PHẠM QUANG HUY

NHÀ XUẤT BẢN THANH NIÊN - 2017

2. BIỆN TỬ CÔNG S U Ấ T -M Ạ C H BIẾN BỔI BIỆN ÁP

QUÁCH THANH HẦI - PHẠM QUANG HUY - LÊ NGUYỄN HỒNG PHONG

NHÀ XUẤT BẢN THANH NIÊN - 2017

3. BIỆN 10 CỐNG S U Ấ T -M Ạ C H NGHỊCH Ltiu

NGUYỄN ĐÌNH TUYÊN - NGUYỄN DUY TUỒNG - PHẠM QUANG HUY

NHÀ XUẤT BẢN THANH NIÊN - 2017

4. BIỆN ĩừ CÔNG SUẤT - HƯỞNG DẤN S0 DUNG PSIM

LÊ HOÀNG MINH - PHẠM QUANG HUY - LÊ NGUYỄN HỒNG PHONG

NHÀ XUẤT BẢN THANH NIÊN - 2017

5. POWER ELECTRONICS: CONVERTERS AND REGULATORS

BRANKO L DOKIC, BRANKO BLANSA,

SPRINGER INTERNATIONAL PUBLISHING SWITZERLAND - 2015

B. POWER ELECTRONICS 1ST EDITION - SUCER

DANIEL w. HART

McGRAW-HILL- 2011

7. DIGITAL POWER ELECTRONICS AND APPLICATIONS

FANG LIN LUO, HONG YE, MUHAMMAD RASHID,

ELSEVIER ACADEMIC PRESS, 2005.

8. POWER ELECTRONICS - CIRCUITS, DEVICES AND APPLICATIONS

M.H. RASHID

PEARSON EDUCATION INC. PEARSON PRENTICE HALL 2004.

9. POWER ELECTRONICS HANDROOK

MUHAMMAD H. RASHID

ACADEMIC p r e s s - 2001.

GIÁO THÌNH HIỆN TỬ CỒN6 8UẦT-BỘ BIẾN flổl (LÝ TBUYẾT-BÀI TẬP) LỜI GIỚI THIỆU

L0I GIÓI THIỆU

Điện tử công suất là môn học đã và đang được đưa vào

giảng dạy tại các trường Cao đẳng, Đại học chuyên ngành điện.

Môn học Điện tử công suất ngoài việc nghiên cứu bản chất vật lý,

các quá trình diễn ra trong các linh kiện điện tử công suất như

Dlode, Thyristor, GTO, Triac, Mostet công suất, IGBT, SID,

MCT... làm việc ở chế độ chuyển mạch trong quá trình biến đổi

điện năng. Khảo sát các tính năng kỹ thuật và những ứng dụng

của các linh kiện này. Môn học còn tìm hiểu các bộ biến đổi qua

việc liên kết các linh kiện điện tử công suất và các thiết bị điện

khác tạo thành một mạch điện cụ thể bao gồm mạch điều khiển

và mạch động lực và tính toán thiết kế mạch điểu khiển.

Trong năm 2018 tủ sách STK biên soạn bộ sách giáo trình

học Điện tử công suất gồm hai chuyên đề sau:

• GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT-BỘ BIẾN Đổl (LÝ THUYÊT￾THựC HÀNH).

• GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT-BỘ BIÊN Đổl CỘNG

HƯỞNG-BALLAST ĐIỆN TỬ.

Đây là hai quyển sách chuyên đề được biên soạn dùng cho

sinh viên bậc đại học và cao học ngành Điện, Điện tử, Tự động

hóa... Sách cũng thích họp cho các cá nhân quan tâm đến các lĩnh

vực kỹ thuật điện và điện tử. Sách trình bày các khái niệm cơ bản

về các lĩnh vực mới nổi trong điện tử công sũất và một loạt các chủ

đề như các bộ biến đổi DC-DC, DC-AC, AC-AC, các bộ biến đổi

cộng hưởng, phân tích phương pháp, kỹ thùật chuyển đổi và ứng

dụng. Khảo sát bộ biến đổi Cycloconverter, đây là bộ biến đổi

chuyển mạch bằng điện áp lưới được cấu thành từ các linh kiện

chuyển mạch tự nhiên là thyristor. Điện áp chuyển mạch được tạo

ra từ điện áp nguồn (lưới). Ngoài ra, sách còn giới thiệu Bộ biến đổi

ma trận: Các bộ biến đổi này sử dụng các linh kiện có khả năng

điều khiển dóng ngắt đầy đủ (cả kích dẫn lẫn kích ngắt), các linh

kiện thường được sử dụng là IGBT hoặc GTO.

s

LỜIBẩlTMỆB HÁO TBiin BIỆN TỬ COMB SIIẤT- Bệ BIẾU BÓI (LÝ TBUYẼT-BAI TẬP)

Các bộ biến đổi DC-AC (Mạch nghịch lưu) là một trong các

dạng mạch điện tử công suất cơ bản. Chức năng chính của mạch

diện tử công suất là thực hiện việc biến đổi năng lượng điện. Mạch

nghịch lưu được sử dụng để tạo ra điện áp xoay chiều AC một pha

hoặc nhiều pha từ nguồn điện một chiều DC. Trong các mạch

nghịch lưu nhiều pha, mạch nghịch lưu 3 pha chiếm số lượng lớn

nhất. Các mạch nghịch lưu được sử dụng rất phổ biến trong điều

khiển tốc độ động cơ. Các mạch nghịch lưu điển hình dùng trong

ứng dụng này thường được gọi là mạch nghịch lưu nguồn áp đóng

ngắt cứng (hard-switching), có khả năng tạo ra tín hiệu điện áp

dạng xung PWM trong đó chứa một thành phần cơ bản dạng sin.

Bên cạnh đó, mạch nghịch lưu 1 pha được sử dụng chủ yếu trong

các bộ nguồn liên tục (UPS) dùng cho máy tính và các thiết bị

quan trọng. Trong các mạch nghịch lưu 1 pha dạng sóng ngõ ra

có thể là dạng xung vuông hoặc xung gần như hình sin chuẩn.

cdu hi#Bnê:a T o ltp mC v à o ChJ “ U ^ n?ắt cứ" 9' c a c " 9hié"

r ậ, donU g“ , X ĩ on o í : ?f " 5 ? ' ỉ .

mềm có thêm mạch dao dnnn^! ™ ng,hịch lưu đóng ngắt

dẫn và kích ngắt các linh kiên r ~run9 ?'ian d® tạ0 kh^ năn9 kích

zero hoặc dông Z Ó'ểm <“ *? *?

U U u n x u u c t mamch n ? 9 ? 5 5 ?

Hnh kiên ohĩ có .hể U u U lliU d f' X X ®c ", “

SCR duy tri trạng thái dẫn va Irh H-đẵ Sau khi ■ Wch dẫn'

thi SCR mdi chuyển qua hạng thé, „gắ?. qua 8“ X vê 9

Thông thường mạch nghịch lưu sử dụng SCR được ứng

dung làm DC-link giữa các lưới điện, dùng trong truyền tải điện

với khoảng cách rất xa hoặc trong điều khiển các động cơ công

(Jất rất lớn. Tuy nhiên, hiện nay ứng dụng của mạch nghịch lưu

ong điều khiển động cơ công suất lớn đang dần được đảm

hiệ^1 bd' c^c mạch n9hịch lưu đóng ngắt cứng đa bậc.

GIÁO TRÌNH BIỆN TỬ CỖH6 8UẨT-BỘ BIẾN flổl (LÝ THUYẾT-BÀI TẬP) LƠI 6IƠI THIỆU

Các mạch nghịch lưu hiện đại sử dụng linh kiện đóng ngắt

là IGBT. Bên cạnh đó, các loại MOSFET công suất cũng được sử

dụng, đặc biệt trong phạm vi công suất và điện áp thấp nhưng

cần hiệu suất cao và tần số hoạt động cao. Trong những năm

gần đây các loại IGBT, MOSFET và các mạch điều khiển, mạch

bảo vệ đi kèm các linh kiện này đã có sự phát triển vượt bậc. Các

IGBT hiện đại có thể hoạt động với điện áp lên đến 3300 (V) và

dòng điện lên đến 1200 (A). Các loại MOSFET có thể đạt đến

trạng thái dẫn chỉ mà điện trở khi dẫn chỉ vài mQ. Bên cạnh sự

phát triển của các linh kiện, các nhà sản xuất còn cung cấp nhiều

mạch điều khiển có chức năng cách ly tốt, có thể bảo vệ linh kiện

dưới nhiều sự cố khác nhau. Hiện nay, một số lượng lớn các dạng

mạch nghịch lưu khác cũng đang được nghiên cứu, phát triển.

Một trong những tiêu chí quan trọng khi đánh giá các mạch

điện tử công suất, như mạch nghịch lưu, chính là hiệu suất biến đổi

năng lượng. Để mạch nghịch lưu hoạt động với hiệu suất cao nhất,

cần phải hạn chế đến mức thấp nhất các tổn hao năng lượng trong

mạch, mà chủ yếu là ở nhiệt lượng tỏa ra trên các linh kiện bán

dẫn. Bên cạnh đó, việc sử dụng hiệu quả năng lượng cũng là một

vấn đề quan trọng, đặc biệt trong trường hợp mạch nghịch lưu

được cấp nguồn từ ắc quy (ví dụ như trong xe hơi). Năng lượng tổn

hao tức thời trên linh kiện khi thực hiện việc đóng ngắt được xác

định bằng tích số giữa giá trị tức thời của dòng điện qua linh kiện

và điện áp hai đầu linh kiện.

Việc giảm thiểu tổn hao đóng ngắt trong các linh kiện bán

dẫn là một mục tiêu quan trọng khi thiết kế các mạch điện tử

công suất. Hiện tượng tổn hao ỏ trạng thái dẫn xuất hiện khi điện

áp hai đầu một linh kiện có giá trị khác 0. Các tổn hao chuyển

mạch xảy ra là do trên thực tế các linh kiện bán dẫn không thê'

chuyển đổi ngay tức thì từ trạng thái này sang trạng thái khác, và

trong nhiều mạch biến đổi với công suất lớn thì tổn hao chuyển

mạch có thể lớn hơn tổn hao ở trạng thái dẫn.

LỜI6IỠI mậu GIAO TBlm BIỆH Tử C0N6 SUẤT- Bệ BIÊU BỔI (LỶ THUYẾTBAITẦP)

Mặc dầu CÓ khả'năng làm giảm tổn hao chuyền mạch bằng

cách tận dụng đặc điểm của quá trình dao động tự nhiên của

dòng điện và/hoặc điện áp và thực hiện đóng ngắt linh kiện khi

dòng điện qua linh kiện hoặc áp hai đầu linh kiện có giá trị bằng

0. Đối với các mạch này thì tổn hao chuyển mạch có thể được

hạn chế bằng cách sử dụng các mạch lái có khả năng điều khiển

đóng ngắt nhanh. Nói chung công suất tổn hao trong các khóa

bán dẫn sẽ làm phát sinh nhiệt lượng, và việc hạn chế nhiệt độ

của các linh kiện khi hoạt động là một vấn đề quan trọng trong

thiết kế các mạch biến đổi công suất. Việc tìm hiểu các mạch

Snubber được thiết kế để hiệu chỉnh dạng sóng khi chuyển mạch

nhằm làm giảm công suất tổn hao và bảo vệ cho khóa bán dẫn

cũng như việc tính toán các tấm tản nhiệt sẽ được trình bày trong

mọt chương ma cac nha thiet kê mạch điện tử công suất không

thể bỏ qua.

Một ứng dụng bộ biến đổi điện tử công suất được sử dụng

trong các loại đèn phóng điện có tên là Ballast điện tử Các loại

ballast diện tử hiện đại dược đánh dấu bằng sự xuất hiện của các

BJT công suất với thời gian lưu trữ ngắn, cho phép cung cấp

năng lượng cho các loại đèn huỳnh quang tại các tần số lên đến

vai kHz va lam tang hiệu suât chiếu sáng thông qua việc vận

hành ở tần số lớn. Tiếp theo đó, các loại MOSFET công suất giá

rẻ đã được sản xuất ra thị trường, nhờ đó mà các ballast diện tử

được sử dụng ngày càng phổ biến vì những Ưu điểm 'của

MOSFET trong ballast diện tử. Những Ưu điểm chính của ballast

điện tử là: Làm tăng hiệu suất cho bộ đèn chiếu sáng (cả cho đèn

lẫn cho ballast), tăng tuổi thọ đèn, làm giảm thiểu đáng kể kích

thước của ballast (so với các loại ballast diện từ truyền thông) va

còn làm tăng chất lượng chiếu sáng. Hiện chưa thay cac sách

tiếng Việt trình bày về lĩnh vực này. Nộl dung về Ballast diện tử

sẽ được trình bày qua việc giới thiệu một số kiến thức lý thuyốt

quan trọng về ballast điện tử - một ứng dụng thực tế của các bộ

biến đổi công suất sử dụng linh kiện bán dẫn.

I

6IẮ0 TBÌHH BIỆN TỬ CÙNG SUẤT-BỆ BIẾN ĐỔI (LÝ TBBYÍT BÀI TẬP) LỜI Blứl THIỆU

Việc điều khiển các bộ biến đổi là nhiệm vụ không thể

thiếu với các nhà thiết kế cũng như các học viên khi làm các đề

tài ra trường, nếu các mạch điều khiển trước đây sử dụng mạch

rời (mạch số và Op-Amp) thì nay sử dụng vi xử lý và vi điều

khiển. Việc ứng dụng vi điều khiển trong điều khiển các mạch

điện tử công suất sẽ được trình bày trong chuyên âề tiếp theo.

Chuyên đề “GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT-BỘ BIỂN

ĐỔI (LÝ THUYẾT-THỰC HÀNH)” là tập 1 trong bộ sách gồm 11

chương (xem mục lục) trình bày qua 384 trang khổ 16 X 24 cm.

Một số điểm cẩn lưu ỷ khi sử dụng sách

Đây là tập 1 trong bộ sách học Điện tử công suất với các

hướng dẫn cụ thể và thực tế (hướng dẫn từng bước) để tính toán

thiết kế các bộ biến đổi. Một tài liệu rất thực dụng giúp việc học điện

tử công suất nhanh chóng và dễ dàng giúp người học kiểm tra, củng

cố các kiến thức lý thuyết cho môn học. Bạn đọc nên tham khảo tiếp

tập 2 “ GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT-BỘ BIỂN Đổl CỘNG

HƯỞNG VÀ BALLAST ĐIỆN TỬ” với các nội dung sau:

o CÁC KHÁI NIỆM Cơ BẢN.

o LINH KIỆN-SỬ DỤNG MẠCH TỪ VÀ TỤ.

o MẠCH LÁI (DRIVER)-SNUBBER-TẢN NHIỆT,

o BỘ BIẾN ĐỔI AC-AC.

o BỘ BIỂN ĐỔI CỘNG HƯỞNG.

- GIỔI THIỆU BỘ BIỂN ĐỔI CỘNG HƯỞNG.

■ BỘ BIẾN ĐỔI CỘNG HƯỞNG DC-DC.

• BỘ BIẾN ĐỔI CỘNG HƯỞNG DC-AC.

o BALLAST ĐIỆN TỬ

Sách phục vụ cho những người tự học môn điện tử công suất,

thiết kê bộ biến đổi và ứng dụng chúng vào công việc thực tê của

mình một cách hiệu quả nhất.

Cần lưu ý:

7

LừỉHđl TIIỆU CIÂO TIÌM ỊỊIỆII Ti CÙH6 »BẤT- lệ BIẾU BỐI (LÝ TBUYẼT-BAI TẬP)

• Các mạch chỉnh lưu cơ bản dùng Diode và SCR một pha

cũng như ba pha (bộ biến đổi AC/DC) cũng như phần hướng

dẫn sử dụng PSIM để mô phòng trên máy tính trước khi lắp

ráp mạch thật không được trình bày trong sách vì đã được

trình bày rất chi tiết trong các chuyên đề Điện tử công suất

biên soạn trong năm 2017. Bạn dọc nên tham khảo 4

chuyên đề biên soạn về Điện tử công suất trong năm 2017

trước khi học hai chuyên đề chuyên sâu được biên soạn

trong năm 2018 sau sẽ tiếp thu tốt hơn.

1. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT-HƯỚNG DAN sử d ụ n g PSIM.

2. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT-TÍNH TOÁN MỔ PHỎNG THỰC HÀNH.

3. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT-MẠCH NGHỊCH Lưu.

4. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT-MẠCH BIẾN Đổl ĐIỆN ÁP.

1. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT-HƯỚNG DẪN s ử d ụ n g PSIM.

NỘI DUNG SÁCH

Sách gổm 376 trang khổ 16 X 24 cm được tổ chức thành 4

phần qua 13 chương và 1 phụ lục.

p h ầ n 1: GỒM 6 CHƯƠNG 1, 2, 3, 4, 5, 6

6 chương đầu trong sách giới thiệu những phần cơ bản nhất

mà bất kỳ người nào mới làm quen với PSIM cần tìm hiểu.

CHƯƠNG 1: CÀI ĐẶT PSIM

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PSIM

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU SIMVIEW

Giới thiệu SIMVIEW, dây là chương trình xử lý dạng sóng

sau khi mô phỏng của PSIM, giới thiệu các chức năng chính trong

mỗi trình đơn của SIMVIEVV giúp người học khai thác và sử dụng

chương trình này trong mô phỏng mạch điện tử công suất.

CHƯƠNG 4: CÁC THÔNG BÁO Lỗl TRONG PSIM

Khi làm việc với PSIM người dùng sẽ gặp các thông báo lỗi.

Chương 4 giới thiệu tới người dùng những lỗi xảy ra trong PSIM

và các biện pháp khắc phục.

I

GIẤO THÌN! BIỆN TỬ CỒHG SUÃT BỘ BIẾN 8ỔI (LỶ TMUVẾT-BÀI TẬP) ù n 6101 TBIỆII

CHƯƠNG 5: CÁC LINH KIỆN BÁN DAN

Chương 5 giới thiệu tới bạn đọc các linh kiện bán dẫn có sẵn

trong chương trình cùng các giải thích từng thông số trong mỗi

linh kiện để người học khai báo chính xác trước khi mô phỏng.

CHƯƠNG 6: MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN c ơ BẢN TRONG PSIM.

PHẦN 2: MẠCH CHỈNH LƯU GỒM 2 CHƯƠNG 7, 8 1

Giới thiệu vẽ và mô phỏng mạch chỉnh lưu không điều khiển

một pha và ba pha, chỉnh lưu điều khiển toàn phần một pha và ba

pha trong PSIM.

CHƯƠNG 7: MẠCH CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỂU KHIÊN

• Mạch chỉnh lưu Diode một pha.

> Mạch chỉnh lưu Diode hình tia bán kỳ một pha tải R .

> Mạch chỉnh lưu Diode hình tia hai pha tải R và RE.

> Mạch chỉnh lưu Dlode cầu một pha tải R.

• Mạch chỉnh lưu Diode ba pha.

> Mạch chỉnh lưu Diode hình tia ba pha tải RE.

> Mạch chỉnh lưu Diode cầu ba pha tải R.

CHƯƠNG 8: MẠCH CHỈNH LƯU SCR (THYRISTOR)

• Mạch chỉnh lưu SCR hình tia bán kỳ tải RL.

• Mạch chỉnh lưu SCR cầu một pha tải R.

• Mạch chỉnh lưu SCR hình tia ba pha tải R.

• Mạch chỉnh lưu SCR cầu ba pha.

PHẦN 3: MẠCH BIẾN Đổl ĐIỆN ÁP GỒM 2 CHƯƠNG 9, 10

Giói thiệu vẽ và mô phỏng mạch biến đổi điện áp xoay chiều

một pha và ba pha, mạch biến đổi điện áp một chiều tăng áp và

giảm áp.

CHƯƠNG 9: MẠCH BIẾN Đổl ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU

• Mạch biến đổi điện áp xoay chiều một pha tải R.

• Mạch biến đổi điện áp xoay chiều ba pha tải R.

LỪI afll TIIỆB 8IẤ8 ĩliw i BIỆỊI Tử CÙH6 SBẨT- »ệ BIẾU BỔI (ỊỶ TIBYẾT-BÀ1 TẬP)

CHƯƠNG 10: MẠCH BIẾN Đổl ĐIỆN ÁP MỘT CHÍỀU

• Mạch biến đổi điện áp một chiều - Bộ giảm áp.

PHẦN 4: MẠCH NGHỊCH Lưu ÁP

CHƯƠNG 11: MẠCH NGHỊCH Lưu

• Mạch nghịch lưu áp một pha.

• Mạch nghịch lưu áp một pha hai khóa và bốn khóa.

• Mạch nghịch lưu áp ba pha hai bậc.

Chương trình dùng để mô phỏng mạch điện tử công suất

trong cả bốn tập đều là PSIM với những lý do sau:

• PSIM là giải pháp rất tốt cho việc mô phỏng các mạch điện

tử công suất. Với thiết kế giao diện rất trực quan, các thiết

lập thông số, tạo và hiệu chỉnh đối tượng rất trực quan và dễ

dàng. PSIM rất linh hoạt, giao diện rất thân thiện gần gũi với

người sử dụng. Chương trình đã và được đưa vào giảng dạy

tại hầu hết các trường Đại học, Cao đẳng chuyên ngành

Điện - Điện Tử. Chương trình dễ cài đặt và sử dụng, PSIM

Không yêu cầu cấu hình máy tính cao và cho phép chạy trên

nhiều hệ điều hành khác nhau.

• PSIM cho phép người dùng kiểm tra các kết quả theo bảng

biểu cũng như các dạng sóng trên màn hình đồ họa máy

tính. Với PSIM, người dùng có thể kiểm tra, tính toán nhiều

thông số của mạch điều khiển diện tử công suất hiển thị trên

màn hình máy tính mà không cần phải dùng thiết bị thật.

2. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT-TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG THựC HÀNH.

Như tên gọi của sách, nếu tên tập 1, 3, 4 rõ ràng thì tên tập

2 còn quá chung do đối tượng nghiên cứu môn Điện tử công suất

rất rộng không thể trình bày hết trong 1 quyển sách chỉ 400 trang.

Tập 2 giới thiệu tới bạn dọc nguyên lý làm việc, cách do thử ...

qqc linh kiện điện tử công suất, tính toán, vẽ, và mô phỏng mạch

Jjịên tử công suất chủ yếu là mạch chỉnh lưu không diều khiển

dùng Diode và mạch chỉnh lưu điều khiển dùng SCR.

II

L Ờ ia ỡ lT IIỆ U

Sách gồm 400 trang khổ 16 X 24 cm được tổ chức qua hai

phần: Phần 1: Các linh kiện bán dần-Tính toán mạch chỉnh lưu và

Phần 2: Mô phỏng mạch chỉnh lưu Diode và SCR với Psim trình

bày qua 5 chương. Chương trình dùng để mô phỏng mạch điện tử

công suất trong tập 2 cũng như tập 1 là PSIM.

3. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT-MẠCH NGHỊCH LƯU.

Bạn đọc thực hành tính toán, vẽ và mô phỏng các mạch điện

nghịch lưu cơ bản nhất trong điện tử công suất. Sách gồm 392

trang khổ 16 X 24 cm được tổ chức qua 11 chương gồm cả lý

thuyết và bài tập thực hành giúp người học củng cố phần lý

thuyết.

. CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM cơ BẢN-BÀI TẬP.

. CHƯƠNG 2: LÝ THUYÊT-TÍNH TOÁN MẠCH NGHỊCH LƯU.

. CHƯƠNG 3: MẠCH NGHỊCH LƯU MỘT PHA.

> MẠCH NGHỊCH LƯU XUNG VUÔNG TẢI R + L.

> PHÂN TÍCH THD MẠCH NGHỊCH LƯU XUNG VUÔNG TẢI R + L.

• CHƯƠNG 4: MẠCH NGHỊCH LƯU PWM.

• CHƯƠNG 5: MẠCH NGHỊCH LƯU ÁP MỘT PHA.

> MẠCH NGHỊCH LƯU ÁP MỘT PHA HAI KHÓA.

> MẠCH NGHỊCH LƯU ÁP MỘT PHA BỐN KHÓA.

• CHƯƠNG 6: MẠCH NGHỊCH LƯU ÁP BA PHA.

. CHƯƠNG 7: MẠCH NGHỊCH LƯU ÁP BA PHA HAI BẬC PVVM.

• CHƯƠNG 8: MẠCH NGHỊCH LƯU NPC 3 PHA 3 BẬC.

• CHƯƠNG 9: MẠCH NGHỊCH LƯU CẦU H 5 BẬC.

• CHƯƠNG 10: ĐIỀU CHẾ PWM CHO BỘ NGHỊCH LƯU BA BẬC NPC

. CHƯƠNG 11: MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM BỘ NGHỊCH LƯU NPC.

4. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT-MẠCH BIẾN Đổl ĐIỆN ÁP.

Đây là tập 4 trong bộ sách học Điện tử công suất biên soạn

trong năm 2017 trình bày qua 352 trang khổ 16 X 24 cm. Sách

dược tổ chức qua 16 bài tập thực hành, gồm các nội dung sau:

6IÁỮ TBÌHIĐIỆH Tử CÒNG SUẢT-BỘ BIẾN BỔI (LÝ THUYẾT-BÀI TẬP)

11

lift till ĨIIỆ I filAO HĨM BIỆH TỬ cam SBẨT- Bệ BIẾM BỔI (ỊỶ TIBYẾT-BÀI TẬP)

• BÀI TẬP 1: MẠCH BIẾN Đổl ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU.

• BÀI TẬP 2: MẠCH BIẾN Đổl ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU.

• BÀI TẬP 3: MẠCH NGUỒN DC CHUYỂN MẠCH.

• BÀI TẬP 4: MẠCH BIẾN Đổl ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA TẢI R.

. BÀI TẬP 5: MẠCH BIẾN Đổl ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU BỘ TĂNG ÁP.

. BÀI TẬP 6: MẠCH GIẢM ÁP MỘT CHIỀU.

• BÀI TẬP 7: MẠCH BUCK VỚI DÒNG ĐIỆN GIÁN ĐOẠN.

• BÀI TẬP 8: MẠCH TĂNG ÁP MỘT CHIỂU BOOST.

• BÀI TẬP 9: MẠQH BUCK CHỈNH LUU ĐỒNG BỘ.

• BÀI TẬP 10: MẠCH TĂNG GIẢM ÁP MỘT CHIỀU BUCK-BOOST.

• BÀI TẬP 11: MẠCH TĂNG GIẢM ÁP MỘT CHIỀU CUK.

• BÀI TẬP 12: MẠCH TĂNG GIẢM ÁP MỘT CHIỀU SEPIC.

• BÀI TẬP 13: MẠCH BIẾN Đổl ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 1 PHA TẢI R.

• BÀI TẬP 14: MẠCH BIỂN Đổl ĐIỆN ÁP XOAY CHIẾU MỘT PHA TẢI R+L

• BÀI TẬP 15: MẠCH FLYBACK - CHẾ ĐỘ DÒNG ĐIỆN LIÊN TỤC

• BÀI TẬP 16: MẠCH FLYBACK - CHẾ ĐỘ DÒNG ĐIỆN GIÁN ĐOẠN

Trong quá trình biên soạn không thể tránh khỏi thiếu sót,

chúng tôi mong được các bạn đọc góp ý, trao đổi để nội dung biên

soạn ngày càng tốt hdn.

Mọi thắc mắc, góp ý xin gửi về hộp thư hay điện thoại:

Phạm Quang Huy

(028)38334168 - 0903728344

Email: [email protected]

Rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp, nhất là ý kiến

của các thây, cô có nhiều kinh nghiệm giảng dạy Điện tử công

guất--- để sách được hoàn thiện hơn trong lần tái bản sau.

TP.HCM Tháng 12 - 2018

Các tác giả

ư

GIÁO TBÌNIBIỆH TỬ CỠHG 8UẲT-BỆ BIẾN BỔI (LỸ TBUYÊT-BÀI TẬP) CHƯƠNG 1: Bộ BIỂN BÍIDC-DG

CHƯƠNG 1

Bộ BIẾN ĐỔI DC-DC

1.1 TỔNG QUAN

Bộ biến đổi DC/DC được dùng để tạo ra một*điện áp DC

ngõ ra với giá trị cố định từ một nguồn điện áp DC ngõ vào thay

đổi. Điện áp ngõ ra dùng để cung cấp cho một tải thay đổi. Trong

nhiều trường hợp, điện áp DC ngõ vào được tạo ra từ mạch chỉnh

lưu điện áp lưới, do vậy điện áp DC thu được vẫn có độ nhấp nhô.

Các bộ biến đổi DC/DC được sử dụng phổ biến trong các ứng

dụng yêu cầu nguồn điện DC không đổi, ví dụ như trong máy tính,

các thiết bị đo lường y khoa, các thiết bị thông tin liên lạc, mạch thu

vô tuyến, mạch nạp ắc quy... Các bộ biến đổi DC/DC còn được sử

dụng để tạo ra điện áp DC thay đổi để điều khiển tốc độ động cỡ

DC. Điện áp ngõ ra trong bộ biến đổi DC/DC thường được điều

khiển bằng kỹ thuật đóng ngắt, kỹ thuật này được thể hiện bằng

một bộ biến đổi DC/DC cơ bản như hình 1.1.

s

o'N>

Hình 1.1: Bộ biến đổi DC/DC cơ bản.

Các bộ biến đổi DC/DC ban đầu được gọi là các mạch

chopper (mạch băm áp) và sử dụng linh kiện đóng ngắt là các

SCR. Các bộ biến đổi DC-DC hiện đại được phân vào nhóm các

bộ nguồn kiểu chuyển mạch (SMPS) trong đó sử dụng các linh

kiện đóng ngắt là IGBT hoặc MOSFET. Một bộ nguồn chuyển

mạch thường thực hiện một trong các chức năng như sau:

Cilíơnt 1: gệ liến BỔI IC-BC • 6IẤ0 Him BIỆH TỬ CỒH6 SUẤT-IỘ BIẾU BỔI (LÝ T8UYẾT-BÀI TẬP)

• Làm giảm giá trị điện áp của một nguồn áp DC ngõ vào chưa

ổn định để tạo nên một điện áp DC ngõ ra ổn định, bằng

cách sử dụng bộ biến đổi Buck (còn gọi là mạch hạ áp).

• Làm tăng giá trị điện áp của một nguồn áp DC ngõ vào

chưa ổn định để tạo nên một điện áp DC ngõ ra ổn định,

bằng cách sử dụng bộ biến đổi Boost (còn gọi là mạch

tăng áp).

• Trước tiên làm giảm điện áp, sau dó làm tăng điện áp của

nguồn DC ngõ vào chưa ổn định dể tạo nên điện áp DC

ngõ ra ổn định bằng cách sử dụng bộ biến đổi Buck-Boost.

• Đảo ngược điện áp DC ngõ vào bằng bộ biến đổi Cúk.

• Tạo ra nhiều điện áp DC ngõ ra bằng cách sử dụng kết

hợp các sơ đồ SMPS.

Quá trình điều chỉnh điện áp trung bình ở ngõ ra trong một

bộ biến đổi DC/DC là một hàm số theo thời gian dẫn ton của khóa

đóng ngắt, theo độ rộng xung, và theo tần số đóng ngắt fs như

minh họa ở hình 1.2.

V i 0,i

i

1ì

Vi

1

Vo

1

^on foff t

T *

Hình 1.2: Dạng sóng điện áp trong bộ biến đổi DC/DC.