Bài tập lớn Điện tử công suất N6

Bản trình bày PowerPoint YÊU CẦU Phần 1 Đặc tính van bán dẫn, mạch Driver và mạch Snubber Phần 2 Chỉnh lưu Tiristor 1 pha Phần 3 Chỉnh lưu Tiristor 3 pha Phần 1 Đặc tính van bán dẫn, mạch Driver và.

YÊU CẦU

Phần 1: Đặc tính van bán dẫn, mạch Driver và mạch Snubber Phần 2: Chỉnh lưu Tiristor 1 pha Phần 3: Chỉnh lưu Tiristor 3 pha

Phần 1: Đặc tính van bán dẫn, mạch Driver

và mạch Snubber

Phần 1: Đặc tính van bán dẫn, mạch Driver và mạch Snubber

• Yêu cầu: Thiết kế mạch driver, snubber cho

IGBT SGL160N60UFD

Datasheet

Thiết kế mạch driver cho IGBT SGL160N60UFD

Các bước thiết kế thông số driver cho IGBT SGL160N60UFD

1 Các thông số thể hiện khả năng đóng cắt củaIGBT

2 Xác định điện áp điều khiển Vge

3 Tính toán dòng điện peak cực G

4 Chọn điện trở cổng

Thiết kế mạch driver cho IGBT SGL160N60UFD

2 Xác định điện áp điều khiển

Dựa vào đồ thị V-Qg trong datasheet, chọn:

Công suất mạch Driver :Pdrv =VGE, max * QG * fSW

3 Tính toán dòng điên peak cực G

* Từ datasheet, chọn rise/fall time:

tr = 101 (ns), tf = 75 (ns)

* Dòng điện peak cực G:

ION =

IOFF = =

Thiết kế mạch driver cho IGBT SGL160N60UFD

Thiết kế mạch snubber cho IGBT SGL160N60UFD

Tính toán mạch Snubber cho IGBT

- Xác định thời gian đóng mở của van

Điện áp vượt: dV 1 (V)

Phương trình cân bằng năng lượng qua tụ:

Với: V=200 (V); f=100 (kHz); I= 8 (A); L=2 (uH)

Thay số, ta được: C = 319 (nF)

R = 313

P = 6.4 (W)

Thiết kế mạch snubber cho IGBT SGL160N60UFD

Kết quả mô phỏng 

Nhận xét và kết luận

Nhận xét:

• Ton, Toff không thay đổi nhiều

• Giá trị Ipeak cực C tăng nhẹ từ 7.95A lên 8.58A

• Vce không bị tăng vọt khi chuyển mạch

• Hiệu ứng ringing giảm rõ rệt

Kết luận về công dụng của mạch snubber:

• Giảm hoặc triệt tiêu các xung quá áp hoặc quá dòng

• Đưa điểm làm việc của van về vùng làm việc an toàn

• Giảm tổn hao công suất trong quá trình đóng cắt

Phần 2:

Chỉnh lưu Tiristor 1 pha  

Chỉnh lưu Tiristor 1 pha

Yêu cầu chung: Trước khi mô phỏng sơ đồ 1 pha, sinh viên đưa ra nguyên lý mở

các Tiristor cho sơ đồ 1 pha → Sau đó mới tiến hành mô phỏng.

Bài tập:

1 Sơ đồ chỉnh lưu hình tia 1 pha Tiristor hoạt động ở chế độ chỉnh lưu và nghịch lưu phụ thuộc Cả 2 chế độ có hiện tượng trùng dẫn Sinh viên tự cho số liệu để làm bài, sinh viên tham khảo bài tập điện tử công suất đã làm ngày 16/11/2021

2 Mô phỏng kiểm chứng bằng phần mềm Matlab với phương pháp xung chùm So sánh kết quả mô phỏng và tính toán lý thuyết

3 Phân tích phổ dòng điện sơ cấp máy biến áp (i 1) và nhận xét

Chỉnh lưu Tiristor 1 pha

Chỉnh lưu Tiristor 1 pha

• Bài tập: Chọn số liệu: Cho sơ đồ chỉnh lưu 1 pha Tiristor có U2 = 110V, Rd = 10Ω, Ld =

20mH, f = 50Hz

• a) Ở chế độ chỉnh lưu lựa chọn Ed = 50V, α =

30, La=1mH

• b) Ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc chọn Ed = 90V, α = 120, La = 10mH

Nguyên lí mở các tiristor sơ đồ 1 pha:

•Hai van Thyristor được mở lần lượt bằng xung chùm từ hai kênh điều khiển với điện áp đồng pha được lấy từ điện áp dây

•Đặc điểm của nhóm van nối chung K: V1 dẫn thì V2 khóa tương tự thế

•V2 dẫn thì V1 khóa

•Khi đến thời điểm phát xung α của van V1, phát xung mở van V1 Van V1 sẽ dẫn đến thời điểm phát xung α mở van V2 và V1 sẽ khóa lại khi kết thúc quá trình trùng dẫn V2 sẽ dẫn đến thời điểm phát xung mở van V1 và sẽ khóa lại khi kết thúc quá trình trùng dẫn

•Do tồn tại điện cảm trong cuộn dây trong các bộ biến đổi mà tồn tại hiện tượng trùng dẫn Khi phát xung mở van thứ 2 lúc này thì dòng trên van 1: Iv1 chưa thể bằng không luôn mà phải mất một khoảng thời gian nhỏ mới có thể về bằng không, lúc này van 1 mới thật sự khóa lại Khoảng thời gian trùng dẫn thì Ud=0

•Xung chùm được điều chế dùng xung răng cưa sườn lên và bộ tạo xung chùm

Nguyên lí hoạt động

Mô phỏng Matlab

Mạch driver

Tạo xung đơn/ xung chùm

Xung chùm được điều chế dùng xung răng cưa sườn lên

Kết quả mô phỏng mạch driver

Bảng so sánh theo lý thuyết và mô phỏng

85.38 V 82.36 V 3.54 A 3.228A

2 Chỉnh lưu 1 pha Tiristor ở chế độ nghịch lưu.

(*):Phạm Quốc Hải, Phân tích và giải mạch điện tử công suất, Nhà xuất bản

khoa học kĩ thuật

Mô phỏng Matlab

Mạch driver

Bảng so sánh theo lý thuyết và mô phỏng

-53,18V -49.91 V 3,68 A 3.98 A

Phân tích phổ dòng điện máy biến áp

phẳng hoàn toàn là do giá trị của Ld

trên thực tế không thể là vô cùng

• Từ mô phỏng ta thấy: điện áp và dòng điện chưa đạt được giá trị xác lập ngay lập tức vì nó phải trải qua quá trình quá độ.

• Tính toán mô phỏng khác với lý

thuyết vì các linh kiện đều có thành

phần khác kí sinh không phải linh kiện

lý tưởng như trong lý thuyết.

Phần 3:

CHỈNH LƯU TIRISTOR

3 PHA HÌNH TIA

Phần 3: Chỉnh lưu Tiristor 3 pha

Yêu cầu chung: Trước khi mô phỏng sơ đồ 3 pha, sinh

viên đưa ra nguyên lý mở các Tiristor cho sơ đồ 3 pha → Sau đó mới tiến hành mô phỏng.

Bài tập:

1.Sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha Tiristor hoạt động ở chế

độ chỉnh lưu và nghịch lưu phụ thuộc Cả 2 chế độ có hiện tượng trùng dẫn Sinh viên tự cho số liệu để làm bài, sinh viên tham khảo bài tập điện tử công suất đã làm ngày 16/11/2021

2.Mô phỏng kiểm chứng bằng phần mềm Matlab với phương pháp xung chùm So sánh kết quả mô phỏng và tính toán lý thuyết.

xét.

Ba van Thyristor được mở lần lượt bằng xung đơn từ ba kênh điều khiển với điện

áp đồng pha được lấy từ điện áp dây

Góc mở được tính từ thời điểm điện áp dây bằng 0 Khi đến thời điểm phát xung

mở van V1, V1 bắt đầu dẫn dòng cho đến khi thời điểm phát xung mở van V2 và V1 sẽ đóng hẳn khi kết thúc quá trình trùng dẫn Lúc này V2 sẽ dẫn dòng cho đến thời điểm phát xung mở van V3 và V2 cũng sẽ đóng hẳn khi kết thúc quá trình

trùng dẫn Và V3 dẫn dòng cho tới khi mở van V1 và đóng hẳn khi kết thúc quá trình trùng dẫn

Chỉnh lưu Tiristor 3 pha

Sơ đồ chỉnh lưu Mạch điện tương đương

 Bài tập

1 Bài tập:

- Cho sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha:

- Vẽ đồ thị Ud và xác định Ud,Id trong 2 trường hợp:

a.Chỉnh lưu phụ thuộc

Sơ đồ mạch điện

b Nghịch lưu phụ thuộc

Bài tập

(*):Phạm Quốc Hải, Phân tích và giải mạch điện tử công suất, Nhà xuất

bản khoa học kĩ thuật

Mô phỏng matlab

• Sơ đồ mạch lực

Mô phỏng matlab

• Mạch driver

 Mô phỏng matlab

Mạch thyristor 3 pha hình tia

Tạo xung đơn/ xung chùm

Xung chùm được điều chế dùng xung răng cưa sườn lên

Mô phỏng matlab

Đ th Id&Vd ch đ ch nh l u  ồ ị ở ế ộ ỉ ư

Bảng so sánh kết quả giữa lý thuyết và mô phỏng

Giá trị Lý thuyết Mô phỏng

Chế độ chỉnh lưu

Phân tích dòng phổ trên máy biến áp

Ch đ ch nh l uế ộ ỉ ư

Mô phỏng matlab

Đ th Id&Vd ch đ ngh ch l u đ c l pồ ị ở ế ộ ị ư ộ ậ

Bảng so sánh kết quả giữa lý thuyết và mô phỏng

Giá trị Lý thuyết Mô phỏng

V -158,8 V

41,35 A 41,58 A

Chế độ nghịch lưu phụ thuộc

Phân tích phổ dòng điện sơ cấp máy biến áp

Ch đ ngh ch l u ph thu cế ộ ị ư ụ ộ

phẳng hoàn toàn là do giá trị của Ld

trên thực tế không thể là vô cùng

• Từ mô phỏng ta thấy: điện áp và dòng điện chưa đạt được giá trị xác lập ngay lập tức vì nó phải trải qua quá trình quá độ.

• Tính toán mô phỏng khác với lý

thuyết vì các linh kiện đều có thành

phần khác kí sinh không phải linh kiện

lý tưởng như trong lý thuyết.

Tài liệu tham khảo

1, Điện tử công suất; Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh; NXB KH&KT Hà nội, 2009.

2,

https://www.daycounter.com/Calculators/Snubbers/Snubber-Design-

Calculator.phtml?fbclid=IwAR3UdXTjhz6h1BWlwXjXREWN172apd8-FMTxbB1Uips4PawTxCKzsVQoDko

59THANK

YOU !