BÁO cáo TIỂU LUẬN điện tử CÔNG SUẤT

Phần 2: Mỗi nhóm tìm một 01 ứng dụng của điện tử công suất trong thực tế... Tính trị hiệu dụng điện áp và dòng điện trên tải... Tính trị hiệu dụng điện áp trên tải.. Hãy mô phỏng dạng đi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TIỀN GIANG

KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

-BÁO CÁO TIỂU LUẬN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Sinh viên thực hiện: (nhóm 3)

Nguyễn Trung Tín MSSV: 021147002 Trần Ngọc Hoài Thương MSSV: 021147017

Võ Trọng Phúc MSSV: 021147007

Lớp: ĐH CNKT ĐK&TĐH 21 Người hướng dẫn: Ths Đặng Ngọc Vân

Tiền Gang, ngày 14 tháng 11 năm 2022

Nội dung tiểu luận

Lớp Điều Khiển và Tự Động Hóa Phần 1: : Bài tập, bài mô phỏng ở các chương.

Phần 2: Mỗi nhóm tìm một (01) ứng dụng của điện tử công suất trong thực tế Trình bày:

Phần 1: Bài Tập Các Chương

Bài 1:

Tải R = 5, L = 10mH E = 50V

Với góc kích  là: 300

1) Vẽ dạng sóng chỉnh lưu Ud

2)Tính VAV.

VAV= 2Vm

π .cos = 2 220 √ 2 π .cos30 = 171,53 (V)

3)Tính Iav.

4)IAV = V AV R −E = 171,53−505 = 24,306 (A)

Tính Pav.

PAV = IAV UAV = 24,306 171,53 = 4169,21 (W)

5) Xác định góc  để V’av = 110V

V’AV = 2Vm π cos' <=> 110 = 2 220 √ 2 π .cos'

=> cos' = 0,555

=> ' = 56017’21,43”

6)Tính chọn SCR

* Dòng trung bình

ISCR = I AV (π−α)

2 π = 24,306 (π−30 π180)

2 π = 10,1275 (A) *Dòng hiệu dụng

ISCR_HD = IAV.√π−α

2π = 24,306.√π−30 π180

2π = 15,689 (A) Bài 2

Bài 2: Cho chỉnh lưu cầu 1 pha như hình U2=220V

Tải R = 10, L = 15mH

Với góc kích  =450

1) Vẽ dạng sóng chỉnh lưu Ud

Trường hợp dòng ra liên tục:

2) Tính Vav.

VAV = Vm π (1+cosα ) = 220 √ 2 π (1+cos 45) = 169,06 (V) 1) Tính Iav.

IAV = V AV

R = 169,0610 = 16,906 (A) 2) Tính Pav.

PAV = VAV IAV = 169,06 16,906 = 2858,178 (W)

3) Tìm  để V’Av = 150V

V’AV = Vm π ¿ ' ) <=> 150 = 220√ 2 π ¿ ' )

=> cos ' = 0,51

=> ' = 59020’10,21”

4) Tính chọn SCR và Diode

* Dòng trung bình:

ISCR = I AV (π−α)

2 π = 16,906 (π−45 π180)

2π = 6,339 (A)

ID = I AV (π+α)

2 π = 16,906 (π+45 π180)

2 π = 10,56 (A)

* Dòng hiệu dụng:

ISCR_HD = IAV √π−α

2π = 16,906 √π−45 π180

2π = 10,35 (A)

ID_HD = IAV √π+α

2π = 16,906 √π+45 π180

2π = 13,36 (A) Bài 3:

Bài 3: Cho chỉnh lưu cầu 1 pha như hình U2=220V

Tải R = 20, L = 100mH, E=30V

Với góc kích  tự chọn là 500

1) Vẽ dạng sóng điện áp chỉnh lưu Ud

Trường hợp dòng ra liên tục:

2) Tính VAV.

VAV = Vm

π .(1+cos) = 220 √ 2

π .¿50) = 162,70(V)

3) Tính dòng trung bình qua tải.

IAV =V R= 162,7020 = 8,135 (A)

4) Tính công suất trung bình trên tải

PAV = VAV∙ IAV = 162,70 ∙ 8,135 = 1323,56 W

5) Tính góc kích  để V’av=120

V,

AV = V M

π ∙ (1+cos α ,)

120 = 220√2

π ∙ (1+cos α¿¿,)¿

cos α , = 0,2117

α , = 77° 46 ,40,82,,

6)Tính chọn SCR

Dòng trung bình

ISCR = I AV (π −α)

2 π = 3,163 A Dòng hiệu dụng

ISCR_HD = IAV ∙ √π−α

2π = 8,135 ∙ √π−50∙ π180

Bài 4: Cho chỉnh lưu hình tia 3 pha có nguồn Tải R = 20, L = 30mH E = 50V Với góc kích  = 540

1) Mô phỏng xem dạng sóng điện áp chỉnh lưu Ud

2) Giả sử ở chế độ xác lập, Tính VAV.

VAV = 3√3

2π ∙ cos α = 3√3

2π ∙380√2∙cos54°

= 261,22 (V) 3) Tính dòng trung bình qua tải

IAV = V AV −E

4) Tính công suất trung bình trên tải

PAV = VAV ∙IAV = 261,22 ∙10,561 = 2758,74 (W)

5) Xác định góc kích  để điện áp ngõ trên tải bằng 220V

V ,

AV = 3√3

2π ∙V m ∙cosα ,

 220 = 3√3

2π ∙380√2∙ cos α ,

 cos α , ≈ 0,495

 α ' ≈ 60°19'48,9' '

6) Tính chọn SCR

Dòng cực đại trên 1 SCR

Im_SCR = Im-tải = V m−tải

R =380√2

20 = 26,87 A

- Hiệu điện thế ngược cực đại trên 1 SCR

VRM_ SCR = √3∙380√2 = 930,81 V

- Dòng trung bình trên 1SCR.

IAV_SCR = I AV −tải

Bài 5: Cho chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển toàn phần có điện áp nguồn ba pha

U=380V Tải R = 30, L = 20mH E = 50V Với góc kích  =45

1) Mô phỏng xem dạng sóng điện áp chỉnh lưu Ud

2) Giả sử ở chế độ xác lập, tính trị trung bình áp chỉnh lưu VAV.

Tính VAV:

VAV = 3√3

π ∙ Vm∙ cos α = 3√3

π ∙380√2∙cos45 ° = 628,5 (V) 3) Tính IAV

IAV = V AV −E

4) Công suất trung bình trên tải: VAV

PAV = VAV ∙ IAV = 628,5 ∙ 19,283 = 12119,625 (W)

5) Xác định góc kích  để V’AV = 400V

V’AV = 3√3

π ∙ Vm ∙ cos α '

 400 = 3√3

π ∙ 380√2∙ cos α '

=> cos α ' ≈ 0,45

=> α ' ≈ 63°15’22,74’’

6) Tính chọn SCR.

*Mỗi SCR dẫn điện trong 1/3 chu kì nên dòng trung bình trên 1 SCR :

IAV_ SCR = I AV −tải

3 = 19,2833 = 6,427 (A)

* Điện áp khóa và ngược cực đại trên SCR:

VDRM = √3∙ Vm = √3 ∙380√2 = 930,81 (V)

*Dòng điện hiệu dụng trung bình

IRMS = √2

3 ∙ IAV

IRMS = √2

3 ∙ 19,283

= 15,744 (A)

Bài 6: Cho chỉnh lưu cầu 3 pha bán điều khiển có điện áp nguồn ba pha U=380V

Tải R = 10, L = 100mH E = 80V Với góc kích =60°

1) Mô phỏng xem dạng sóng điện áp chỉnh lưu Ud

2) Giả sử ở chế độ xác lập, tính VAV.:

VAV = 3√3

2π ∙ Vm ∙ (1+ cos α ) = 3√3

2π ∙ 380√2∙ (1+cos60 °¿

= 666,640 (V) 2) Tính dòng trung bình qua tải

Tính IAV:

IAV = V AV −E

5) Tính công suất trung bình trên tải

Công suất trung bình trên tải PAV

PAV = VAV∙ IAV = 666,640 ∙58,664 = 39107,768(W)

6) Xác định góc kích  để V’AV = 600V

V’AV = 3√3

2π ∙ Vm ∙ (1+cos α '¿

 600 = 3√3

2π ∙ Vm ∙ (1+cos α '¿¿

 cos α ' ≈ 0,35

 α ' ≈ 69°30’45,67’’

Bài 7: Bộ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển toàn phần mắc vào nguồn xoay chiều ba

pha với trị hiệu dụng áp pha U = 380 V , ω = 314 rad/s Góc điều khiển α xác định trên cơ sở áp răng cưa và áp điều khiển Cho biết áp răng cưa thay đổi trong phạm

vi (-24;+24)V Giả thiết dòng điện qua tải liên tục

1) Tính độ lớn áp chỉnh lưu trên tải khi áp điều khiển udk = 9V

Ta có:

a = π ∙ (V¿¿2∙U pmưU đk)

pm ¿ = π ∙ (24ư9) 2∙24 = 5π16

 VAV = 3√3

2π ∙ Vm ∙ (1+cos α¿

= 3√3

2 π ∙ 380√2∙ cos 5 π

16

=246,9 V

2) Tính độ lớn áp điều khiển khi điện áp chỉnh lưu bằng 500V

Tìm Uđk để VAV bằng 500 V

Ta có :

VAV = 3√3

2π ∙ Vm ∙ cos α

 500 = 3√3

2π ∙ 380√2∙ cos α

Bài 8: Bộ biến đổi áp xoay chiều một pha dùng SCR, cấp nguồn cho tải thuần trở

R=15Ω Nguồn xoay chiều có trị hiệu dụng bằng 220V, 50Hz Góc điều khiển  = 60

1) Vẽ dạng sóng điện áp ra

Tính trị hiệu dụng điện áp và dòng điện trên tải

Ut = U ∙ √1− α

π + sin 2α 2π

= 220 ∙ √1−60∙ π180

sin(2∙60∙ π180)

2π

= 197,326 (V)

Dòng điện qua tải It:

It = U t

R = 197,32615 = 13,250 (A)

2) Tính công suất tiêu thụ của tải

Công suất tiêu thụ Pt :

Pt = Ut∙ It ∙ cos φ

= 197,326 ∙13,250 ∙ cos60

= 1307,284 (W)

3) Tính chọn SCR cho bộ biến đổi áp xoay chiều

*Dòng trung bình qua SCR

IAV = U m

2π ∙R ∙ (1+cos α¿¿= 220√2

2π ∙15 ∙ (1+cos60 ¿¿ = 4,951 (A)

*Dòng hiệu dụng qua SCR :

Ihd = I t

√2 =13,250√2 = 9,36 (A)

*Dòng cực đạị cho 1 SCR

IM_SCR = V M

R = 220√2

15 = 20,74 A Hiệu điện thế ngược cực đại đặt lên 1 SCR :

VM_SCR = 2 ∙ VM = 220√2∙ 2 = 622,25 V

Bài 9: Bộ biến đổi áp xoay chiều một pha dùng SCR, cấp nguồn cho tải L=0,1mH.

Nguồn xoay chiều có trị hiệu dụng bằng 220V, 50Hz Góc điều khiển  =

1 Vẽ dạng sóng điện áp ra

2 Tính trị hiệu dụng điện áp trên tải

Vt = Um∙ √1− α π + sin 2α 2π

= 220√2∙ √1−120∙ π π180+sin ¿¿¿

= 149,545 V

1 Tính chọn SCR cho bộ biến đổi áp xoay chiều

It = ω∙L U ∙ [2 ∙ (1-α π )∙ (1+2 cos 2α +3π ∙ sin 2α)]1/2

 It = 2π ∙50∙0,1220 ∙ √2∙(1− 120180)∙¿¿

= 2,912 (A)

Dòng hiệu dụng qua SCR

Ihd = I t

√2 = 2,912√2 = 2,059 (A) Hiệu điện thế ngược cực đại đặt lên 1SCR

VRM _SCR = 2 ∙ Vm

= 2 ∙ 220√2

= 622,25 V

Bài 10: Cho bộ biến đổi áp xoay chiều ba pha Biết nguồn xoay chiều có U=380V,

tần số f=50Hz Mỗi nhóm tự chọn góc điều khiển phù hợp

1) Trường hợp tải R=10 Hãy mô phỏng dạng điện áp dây và dòng điện của tải

2) Trường hợp tải L=0,01H Hãy mô phỏng dạng điện áp dây và dòng điện của tải.

3) Trường hợp tải R=10, L=0,01H Hãy mô phỏng dạng điện áp dây và dòng điện của tải

Bài 11: Một bộ giảm áp dùng để cấp nguồn cho phần ứng của động cơ một chiều

kích từ độc lập như hình 3

Nguồn điện một chiều U = 220[V] Tải là động cơ một chiều có Rư = 0,2[]

Lư=0,02[H] và sức điện động E = 0,6.ω [V;rad/s] (ω: tốc độ góc của động cơ) Dòng điện của động cơ luôn bằng định mức Iđm= 12[A]

1) Xác định tỷ số điều chế ở chế độ xác lập, khi vận tốc động cơ là 2000[vòng/phút]

Ta có:

ω = 2π ∙n60 = 2π ∙200060 = 209,44 rad/s

E = 0,6 ∙ 209,44 = 125,66 V

Ut = Iđm∙ Rư + E = 12 ∙ 0,2 +125,66 = 128,06

Y = T1

T = U t

U =128,06220 = 0,58 2) Bộ giảm áp được điều khiển theo tần số đóng cắt không đổi f=500[Hz] Sóng mang răng cưa thay đổi trong khoảng (0,3) Sóng điều khiển có độ lớn

Uđk=2 Hãy vẽ xung kích cho công tắc S và đồ thị điện áp Ut

3) Tính Ut và thời gian đóng của công tắc S

U’t = U ∙ U U đk

pm = 220∙ 23 = 146,67 V

Y’ = U ' t

U = 146,67220 = 0,667

mà T= 1f = 5001 = 0,002 (s)

 T’1 = Y’ ∙ T

= 0,667 ∙ 0,002

= 1,334∙10-3 (s)

Bài 12: Cho bộ nghịch lưu áp ba pha, nguồn một chiều có giá trị Ud = 220[V] Bộ nghịch lưu áp được điều khiển theo kỹ thuật điều chế độ rộng xung sin (sin

PWM) Sóng mang tam giác up thay đổi giữa giá trị (0,3), sóng điều khiển pha tương ứng là: uđk1=2,5; uđk2=1; uđk3= 1,5

1)Vẽ xung kích cho 3 linh kiện S1, S3 và S5

2) Vẽ điện áp common mode uN0

3) Vẽ điện áp pha tải ut1, ut2, ut3.

4) Xác định điện áp trung bình của tải Ut1, Ut2 và Ut3

U10 = Uđk1 ∙ U = 2,5 ∙ 220 = 550V

U20 = Uđk2 ∙ U = 1 ∙ 220 = 220 V

U30 = Uđk3 ∙ U = 1,5 ∙ 220 = 330 V

Ut1 = 2U10−U20−U30

= 183,33 V

Ut2 = 2U20−U10−U30

= -146.67 V

Ut3 = 2U30−U10−U20

= -36,66 V 5) Xác định điện áp trung bình của tải U12, U23 và U31

U12 = U10 –U20 = 550-220 = 330 V

U23 = U20 –U30 = 220-330 = -110 V

U31= U30 –U10 = 330-550 = -220 V

Phần 2: Mỗi nhóm tìm một (01) ứng dụng của điện tử công suất trong thực tế.

Trình bày:

1) Hình vẽ mạch.

2) Chức năng của các linh kiện:

C1: Dẫn tín hiệu vào

C6: Tụ lọc nguồn chính giá trị của C6 phụ thuộc vào dòng tải

R5-C3: Hợp thành mạch lọc RC ổn định nguồn cấp và chống tự kích cho tầng k/đ 2,1

R3-C2: Mạch lọc RC ổn định nguồn, chống tự kích cho k/đ 1 (k/đ cửa vào).

R1-R2: Định thiên, phân áp để ổn định phân cực tĩnh cho Q1, để Q1 ko gây méo

tuyến tính khi k/d thì R1 phải được chỉnh để Q1 làm việc ở chế độ A (tương ứng Ube Q1 ~ 0.8V đối với BTJ gốc silic)

R4: Tải Q1, định thiên cho Q2 Trong mạch này Q1 và Q2 được ghép trực tiếp để

tăng hệ số k/đ dòng điện trước khi công suất (Q2 đóng vai trò tiền k/đ công suất)

R7-C4: Hợp thành mạch hồi tiếp âm dòng điện có tác dụng ổn định hệ số k/đ dòng

điện cho Q1, giảm nhỏ hiện tượng méo biên độ Khi đ/chỉnh giá trị của C4 sẽ thay đổi hệ số k/đ của Q1, nói cách khác đ/c C4 sẽ làm mạch kêu to_kêu nhỏ

Q1: Khuyếch đại tín hiệu vào, được mắc theo kiểu E chung.

Q2: Đóng vai trò k/đ tiền công suất được mắc kiểu C chung Tín hiệu ra ở chân E

cấp cho 2 BJT công suất

Q3, Q3: Cặp BJT công suất được mắc theo kiểu “đẩy kéo nối tiếp” Hai BJT này

thay nhau đóng/mở ở từng nửa chu kỳ của tín hiệu đặt vào

R9, R10: Điện trở cầu chì, bảo vệ Q3, Q4 khỏi bị chết khi có 1 trong 2 BJT bị

chập

D1, D2: Ổn định nhiệt, bảo vệ tránh cho Q3, Q4 bị nóng.

PR1 : Điều chỉnh phân cực Q4

3) Nguyên Lý Hoạt Động:

Âm thanh như giọng nói, giọng hát sẽ có những sóng âm khác nhau được gửi qua micro Màng ngăn của micro chuyển đổi nó thành tín hiệu điện Trong đó, tín hiệu điện dao động đại diện cho độ loãng và áp suất của âm thanh gốc Nhờ đĩa CD, đầu ghi, tín hiệu điện sẽ được mã hóa.Một bộ phát tín hiệu được ghi sẽ giải mã tín hiệu điện và được đưa ra cho loa Sự thay đổi áp suất tương tự sẽ được loa tái tạo như lúc ban đầu Nguyên lý mạch khuếch đại âm thanh tổng hợp giống như một bộ trộn âm thanh đa kênh cho một số kênh âm thanh Sẽ không bị nhiễu âm vì mỗi tín hiệu sẽ được đưa đến một điện trở, còn đầu kia sẽ được kết nối với cực “GND” 4) Ứng dụng thực tế:

Mạch khuếch đại âm thanh đa số dùng trong sản xuất loa, guitar điện, bộ gõ điện,

… Ngoài ra các thiết bị khuếch đại âm thanh còn dùng để tái tao âm thanh cho raph hát, rạp phim, sân khấu,…