Bài tập lớn Điện tử công suất N2

PowerPoint Presentation BÀI TẬP ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT NHÓM THỰC HIỆN NHÓM 2 Mã lớp 129028 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN T S Vũ Hoàng Phương 3 Yêu cầu Thiết kế mạch driver , snubber cho MOSFET STW56N60M2 Phần 1 Thiế.

BÀI TẬP ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

NHÓM THỰC HIỆN:NHÓM 2

Mã lớp: 129028

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: T.S Vũ Hoàng Phương

Yêu cầu: Thiết kế mạch driver ,

snubber cho MOSFET

STW56N60M2

Phần 1:Thiết kế mạch Driver và Snubber cho Mosfet

Các bước cơ bản để thiết kế

• Xác định các thông số thể hiện khả năng đóng cắt của MOSFET

• Xác định điện áp điều khiển Vgs

• Tính toán dòng điện peak cực G

• Chọn điện trở cổng

Thông số kĩ thuật trên datasheet

MOSFET STW56N60M2

1 Các thông số thể hiện khả năng đóng cắt của MOSFET

-Công suất của driver :

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

max.Q f

=

drv GS G sw

2 Xác định điện áp điều khiển

- Dựa vào đồ thị Vgs-Qg trong

3 Tính toán dòng điện peak cực G

• Rise/fall time là thời gian để van bán dẫn chuyển từ trạngthái khóa sang trạng thái dẫn và ngược lại

Tính toán dòng điện peak cực G

- Dựa vào datasheet, chọn rise/fall time:

- Công suất tiêu tán trên Rg :

Mạch Driver (Ltspice)

Kết quả mô phỏng LTspice

Vgs

Kết quả mô phỏng LTspice

Vds

Kết quả mô phỏng LTspice

Id

Kết quả định lượng mô phỏng

Theo tính toán dòng điện peak cực G

Ion =1.21A

Mô phỏng đo được Theo tính toán dòng điện peak cực G

Ioff = 1.52A

Kết quả mô phỏng định lượng

Ton=76ns

Toff=480ns

Thiết kế mạch Snubber cho Mosfet

• Ta thiết kế mạch snubber loại RCD

• Giá trị điện dung của tụ và điện trở của mạch được tình theo công thức:

• Với Ts là thời gian khóa van, Ton là khoảng thời gian mởvan

• Ta có các giá trị Id = 10 A, Vds = 200V, Chọn Ts = 400 ns, Ton = 100 ns

 C = 10nC

 R = 10Ω

Nguồn: Giáo trình Điện tử công suất Trần Trọng Minh

Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam

Mạch Driver-Snubber

So sánh kết quả mô phỏng trước và sau khi có Snubber

Vgs

Không có snubber Có snubber RCD

So sánh kết quả mô phỏng trước và sau khi có Snubber

Vds

Không có snubber Có snubber RCD

So sánh kết quả mô phỏng trước và sau khi có Snubber

Điện áp đỉnh Vd đặt lên van giảm

từ 645V xuống 200V

So sánh kết quả mô phỏng trước và sau khi có Snubber

Id

Không có snubber Có snubber RCD

So sánh kết quả mô phỏng trước và sau khi có Snubber

Dòng điện ngược chạy qua van giảm từ 5A

về 0A

So sánh kết quả mô phỏng trước và sau khi có Snubber

Ton (snubber)= 79ns

Toff (snubber)= 490ns

V Kết luận

Snubber

Thông qua quá trình mô phỏng, chúng ta thấy rõ được các công dụng của mạch Snubber, cụ thể

Giảm hoặc triệt tiêu các xung quá áp hoặc quá dòng

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

Truyền năng lượng phát nhiệt của van sang điện trở ngoài

Giảm tổn hao công suất trong quá trình đóng cắt

Nguyên lý mở Thyristor

• Trong khoảng thời gian từ 0≤𝜽≤𝝅 điện áp

u21>0 còn u22<0 thyristor V1 được

phân cực thuận tín hiệu điều khiển

được đưa tới V1 tại thời điểm 𝜽= α (α

gọi là góc điều khiển) điện áp trên Ud có dạng

của u21.

• Trong khoảng thời gian từ 𝝅≤𝜽≤2𝝅 điện

áp u21<0 còn u22>0 thyristor V2 được

phân cực thuận tín hiệu điều khiển

được đưa tới V2 tại thời điểm 𝜽= 𝝅+α

điện áp trên Ud có dạng của u22.

Ud𝛼 = 0.9U2 cos 𝛼

1+ xa𝜋Rd

Tính toán lý thuyết

Dạng điện áp và dòng điện theo lý thuyết

Sơ đồ mô phỏng Matlab

Tính toán điện áp Udk với góc mở 𝛼=30°

Mạch Driver

Kết quả mô phỏng mạch Driver

Đồ thị Id và Ud sau chỉnh lưu

Mô phỏng và lý thuyết

Đồ thị Id và Vd sau chỉnh lưu

Dòng và áp trung bình mô phỏng đo được

Bảng so sánh Id, Vd theo lý thuyết và mô phỏng

Giá trị Lý thuyết Mô phỏng

Phân tích phổ dòng điện máy biến áp

Chế độ nghịch lưu phụ thuộc

Sơ đồ thay thế khi tính toán

Ud𝛼 = 0.9U2 cos 𝛼−Ed∗

Xa 𝜋Rd 1+ Xa

𝜋Rd

= 0.9∗110∗cos 120° −100∗

1,5𝜋 𝜋∗10 1+𝜋∗101.5𝜋

Tính toán lý thuyết

Dạng điện áp và dòng điện theo lý thuyết

Mạch mô phỏng Matlab

Tính toán Udk ứng với góc mở 𝛼 =120°

Đồ thị mạch Driver

Đồ thị Ud, Id

Đồ thị điện áp, dòng điện mô phỏng và lý thuyết

Đồ thị Vd, Id

Dòng và áp trung bình

mô phỏng đo được

Bảng so sánh lý thuyết và mô phỏng

Giá trị Lý thuyết Mô phỏng

Phân tích phổ dòng điện máy biến áp

Phần 3: Thyristor 3 pha

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 dẫnMô phỏng

kiểm chứng bằng phần mềm Matlab với phương pháp xung chùm So

sánh kết quả mô phỏng và tính toán lý thuyết.

2 Phân tích phổ dòng điện đi xoay chiều đi vào bộ biến đổi và nhận xét.

Bài toán:Cho sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha: U2 = 220V, Rd= 2Ω, Ld

= ∞, La =3mH, f = 50 Hz Vẽ đồ thị Ud và xác định Ud, Id trong 2

trường hợp:

a.Ed = 50V, α = 45 0

b.Ed = -200V, α = 130 0

Nguyên lý mở Thyristor

𝑈𝑑𝛼 = 1.17 ∗ 220 𝑐𝑜𝑠45° +

32𝜋 ∗ 2 ∗ 0.3𝜋 ∗ 50

Tính toán lý thuyết

Dạng điện áp và dòng điện theo lý thuyết

Mô phỏng Matlab

Tính toán Udk ứng với góc mở 𝛼=45°

Mạch Driver

Kết quả mô phỏng Driver

Sơ đồ mạch lực

Kết quả mô phỏng

Mô phỏng và lý thuyết

Kết quả mô phỏng

Dòng và áp trung bình

mô phỏng đo được

Bảng so sánh giá trị lý thuyết và mô phỏng

Giá trị Lý thuyết Mô phỏng

Phân tích phổ dòng điện máy biến áp

Tính toán lý thuyết

Dạng điện áp và dòng điện theo lý thuyết

Kết quả mô phỏng Driver

Đồ thị điện áp và dòng điện

Mô phỏng và lý thuyết

Kết quả mô phỏng

Giá trị điện áp và dòng

điện trung bình mô phỏng

đo được

Bảng so sánh giá trị lý thuyết và mô phỏng

Giá trị Lý thuyết Mô phỏng

Nhận xét

• Dạng đồ thị điện áp và dòng điện mô phỏng

có dạng gần giống với lý thuyết.

• Dạng đồ thị các dòng điện không 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.

Phân tích phổ dòng điện máy biến áp

THANK YOU !