BÀI GIẢNG điện tử CÔNG SUẤT

5 1.1 Tên gọi của môn học  Điện tử công suất – Power electronics: Điện tử công suất lớn – Kỹ thuật biến đổi điện năng  ĐTCS là một bộ phận của Điện tử ứng dụng hay Điện tử công nghi

Trang 1

Điện thoại: 0985.93.55.69

Trang 3

3

NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

& MỘT VÀI ƯD ĐTCS

CHƯƠNG 1

Trang 4

4

1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

CHƯƠNG 1

Trang 5

5

1.1 Tên gọi của môn học

 Điện tử công suất – Power electronics:

Điện tử công suất lớn – Kỹ thuật biến đổi điện năng

 ĐTCS là một bộ phận của Điện tử ứng dụng hay Điện

tử công nghiệp

 Các linh kiện điện tử sử dụng trong mạch động lực- công suất lớn

Trang 7

7

1.3 Phân loại bộ biến đổi (BBĐ) - Converter

Chỉnh lưu (rectifier)

Nghịch lưu (inverter)

Trang 8

8

• Mạch ĐTCS giới hạn ở các sơ đồ sử dụng linh kiện

điện tử làm việc ở chế độ đóng ngắt, gọi là Ngắt Điện

Điện Tử (NĐBD) hay Bán Dẫn dùng cho biến đổi năng

lượng điện

Bộ Biến Đổi = Mạch ĐTCS + bộ ĐIỀU KHIỂN

Trang 9

9

Bộ ĐIỀU KHIỂN = Mạch điều khiển vòng kín (nếu có) + Mạch phát xung

• Mạch phát xung cung cấp dòng, áp điều khiển các NĐBD

để chúng có thể đóng ngắt theo trình tự mong muốn Ví

dụ Ngắt Điện Bán Dẫn: Diod, Transistor, SCR

• BBĐ còn có thể phân loại theo phương thức hoạt động của NĐBD

Trang 10

0

Trang 11

11

1.4 Giá trị trung bình của một đại lượng

Giá trị trung bình của đại lượng i:

Trang 12

12

1.4 Giá trị trung bình của một đại lượng

Công suất tức thời:

Trang 14

14

1.6 Hệ số công suất (Power factor)

P: Công suất tác dụng (W)

S: Công suất biểu kiến (KVAr)

Trong trường hợp đặc biệt: nguồn áp dạng sin và tải tuyến tính

chứa các phần tử như R,L,C không đổi và sức điện động dạng

sin, dòng điện qua tải sẽ có dạng sin cùng tần số của nguồn áp

với góc lệch pha có độ lớn bằng ᵩ

U,I giá trị hiệu dụng m: tổng số pha

Trang 15

15

Các bộ biến đổi công suất là những thiết bị có tính phi tuyến Giả sử nguồn điện áp cung cấp có dạng sin và dòng điện qua

nó có dạng tuần hoàn không sin

Phân tích Fourier cho dòng điện i

Ta có thể tách dòng điện thành các thành phần sóng hài cơ bản I (1) cùng tần số với nguồn áp và các sóng hài bậc cao I (2) ,

Trang 16

16

Các sóng hài bậc cao còn lại tạo nên công suất ảo

- Công suất tác dụng của tải

-Công suất phản kháng (công suất ảo do sóng hài cơ bản của dòng điện tạo nên)

-Công suất biến dạng (công suất ảo do sóng hài bậc cao của dòng điện tạo nên)

Trang 17

17

Khái niệm biến dạng (deformative):

Xuất hiện từ ý nghĩa tác dụng gây ra biến dạng điện áp nguồn của các thành phần dòng điện này

Vì khi đi vào lưới điện chúng tạo nên sụt áp tổng không sin trên trở kháng trong của nguồn

 từ đó sóng điện áp thực tế cấp cho tải bị méo dạng

Trang 18

18

+ Giảm Q 1 : bù công suất phản kháng

Biện pháp bù: bằng tụ, bằng máy điện đồng bộ kích từ

dư, thiết bị hiện đại bù bán dẫn SVC – Static VAr Compensator

+ Giảm D : tùy thuộc vào dãy tần sóng hài bậc cao

•Lọc sóng hài

•Khử nhiễu

Trang 19

19

1.7 Phân tích Fourier đại lượng tuần hoàn không sin

Đại lượng f(t) tuần hoàn, không sin, biến thiên có chu kỳ

có thể triển khai thành tổng các đại lượng sin theo hệ thức:

0 2

0

1

( ) ( ) 2

Trang 20

20

1.7 Phân tích Fourier đại lượng tuần hoàn không sin

Thành phần sóng hài bậc n: f tn( )  An sin( n t  )  Bn cos( n t  )

Sóng hài bậc n có thể biểu diễn qua giá trị hiệu dụng và dưới dạng:

2 2

2 arctan

n

j n

n

n n

Trang 21

21

1.8 Hệ số méo dạng (Distortion Factor – DF)

Tỉ số trị hiệu dụng thành phần hài cơ bản và trị hiệu dụng đại lượng dòng điện

Dòng và áp ngõ vào của bộ chỉnh lưu một pha có tụ lọc ở ngõ ra

n

i



Trang 22

22

1.9 Độ méo dạng tổng do sóng hài

Total Harmonic Distortion – THD)

Đánh giá tác dụng của sóng hài bậc cao xuất hiện trong

nguồn điện

𝐓𝐇𝐃 𝟏 =

𝐈 (𝐣) 𝟐

∞ 𝐣≠𝟏

𝐈 (𝟏)

𝐈 (𝐣) 𝟐

∞ 𝐣=𝟐

𝐈 (𝟏)

Quan hệ DF&THD:

𝟏 + (𝑻𝑯𝑫) 𝟐

Trang 23

23

SÓNG HÀI

Trang 24

24

SÓNG HÀI

Trang 25

25

2 MỘT VÀI ỨNG DỤNG CỦA

ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

CHƯƠNG 1

Trang 26

26

2.1 Truyền tải điện và phân phối

(Transmission & Distribution)

Trang 27

27

High-power electronic devices will play an important role in improving grid reliability,including use in energy storage systems, FACTS applications, distributed energy (DE), and

HVDC

Trang 28

28

An HVDC thyristor valve tower 16.8 m tall in a hall at Baltic Cable AB in Sweden

HVDC TRANSMISSION

(High Voltage DC)

Trang 29

29

Trang 30

30

Trang 31

31

Trang 32

32

Trang 33

33

FACTS (FLEXIBLE ALTERNATING CURRENT TRANSMISSION SYSTEM)

Trang 34

34

SVC

(Static Var Compensator)

SVC là thiết bị bù ngang dùng để tiêu thụ công suất phản kháng có thể điều chỉnh bằng cách tăng hay giảm góc mở của thyristor

Trang 35

35

Trang 36

36

STATCOM

STATIC SYNCHRONOUS COMPENSATOR

STATCOM là sự hoàn thiện của SVC, bao gồm các bộ

tụ điện được điều chỉnh bằng các thiết bị điện tử như

điểm là kết cấu gọn nhẹ hơn, không đòi hỏi diện tích lớn như SVC và đặc biệt là nó điều khiển linh hoạt và hiệu quả hơn

Trang 37

37

UPFC

UNIFIED POWER FLOW CONTROLLER

UPFC là một khái niệm mới ứng dụng các thiết bị bù đa chức năng để

điều khiển điện áp tại các thanh cái độc lập, dòng công suất tác dụng P

và phản kháng Q trên các đường dây truyền tải, đặc biệt là trên các

đường dây siêu cao áp nối giữa các HTĐ nhỏ UPFC là thiết bị làm cho

lưới điện vận hành rất linh hoạt và hiệu quả

Trang 38

38

THYRISTOR CONTROLLED PHASE ANGLE REGULATOR

Thiết bị TCPAR là một khái niệm mới ứng dụng thyristor để điều chỉnh

khiển công suất truyền tải trên đường dây

Trang 39

39

2.2 Các ứng dụng khác

1 Các thiết bị gia dụng

tính, các thiết bị nghe nhìn, giải trí…)

2 Trang thiết bị cho cao ốc

4 Giao thông vận tải

5 Hệ thống điện

lượng tái sinh (renewable energy):

năng lượng mặt trời, năng lượng gió…

(energy storage systems)

6 Hàng không

7 Viễn thông

Trang 40

40

2.2 Các ứng dụng khác

Tiết kiệm năng lượng tiêu thụ của hệ thống bơm khi điều chỉnh lưu lượng bằng

bộ điều khiển tốc độ động cơ thay cho van tiết lưu

Nguồn

lưới

Nguồn lưới

Động cơ

Bơm

Van tiết lưu

Bộ điều khiển tốc độ + Động cơ

Trang 41

41

Tổng quan về ứng dụng

Trang 42

42

BÀI TẬP LỚN

BÀI 1: SÓNG HÀI

+Khái niệm sóng hài

+ Ảnh hưởng của sóng hài

+ Nguồn tạo sóng hài

+ Mạch lọc tích cực

+ Mô phỏng mạch lọc tích cực (sử dụng bộ biến đổi công suất) mà

em biết

Tiêu đề	Điện Tử Công Suất
Người hướng dẫn	ThS. Phạm Hữu Thái
Trường học	Hcmute
Chuyên ngành	Điện Tử Công Suất
Năm xuất bản	2014
Thành phố	Tp.Hcm

Định dạng
Số trang	42
Dung lượng	1,51 MB