Bài tập điện tử công suất đại học bách khoa hà nội

Phần 5: Điều áp xoay chiều Bộ biến đổi xung áp AC/AC Phạm Quốc Hải, Phân tích và giải mạch điện tử công suất, Nhà xuất bản khoa học kĩ thuật Bài 1: 1.. Vẽ dạng điện áp và dòng điện củ

Trang 1

BÀI TẬP ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Phần 1: Đặc tính van bán dẫn, mạch Driver và mạch Snubber

Bài 1: Thiết kế mạch khuếch đại xung cho Tiristor SKKT 106/16E, nguồn sơ cấp biến áp

xung 24VDC, tỷ số biến áp xung 3:1 Kết quả thiết kế được kiểm nghiệm bằng phần mềm mô phỏng PSIM

Bài 2: Thiết kế mạch driver cho MOSFET IRFP4468 sử dụng IC IR2110

Bài 3: Thiết kế mạch driver cho IGBT GT50J325 sử dụng IC HCPL316J hoặc HCPL3120 Bài 4: Phân tích quá trình chuyển mạch cho van bán dẫn MOSFET IRFP4468, IGBT

GT50J325

Quá trình phân tích được được kiểm nghiệm bằng phần mềm mô phỏng LTSPICE

Phần 2: Chỉnh lưu Tiristor 1 pha (Phạm Quốc Hải, Phân tích và giải mạch điện tử

công suất, Nhà xuất bản khoa học kĩ thuật)

Bài 1:

1 Yêu cầu tính toán theo Thí dụ 2.3, trang 38; Bài tập 2.3a, Bài tập 2.3b, trang 40

2 Mô phỏng kiểm chứng bằng phần mềm Matlab hoặc PSIM

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

Bài 2:

Bài 3:

Bài 4:

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

Bài 5:

cuu duong than cong com

Trang 2

Bài 6:

1 Yêu cầu tính toán theo Thí dụ 2.8, trang 48; Bài tập 2.8, trang 50

Bài 7:

Bài 8:

Phần 3: Chỉnh lưu Tiristor 3 pha (Phạm Quốc Hải, Phân tích và giải mạch điện tử

công suất, Nhà xuất bản khoa học kĩ thuật)

Bài 1:

1 Yêu cầu tính toán theo Thí dụ 2.11, trang 56; Bài tập 2.11a ÷ Bài tập 2.11b, trang

56-57

Bài 2:

1 Yêu cầu tính toán theo Thí dụ 2.13, trang 59; Bài tập 2.13a ÷ Bài tập 2.13d, trang

59-60

Bài 3:

Bài 4:

Bài 5:

Trang 3

Bài 6:

1 Yêu cầu tính toán theo Thí dụ 2.21, trang 68; Bài tập 2.21a ÷ Bài tập 2.13f , trang 70

Phần 4: Thiết kế sơ đồ chỉnh lưu cho một số ứng dụng

1 Trần Trọng Minh, Giáo trình điện tử công suất, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam

2 Phạm Quốc Hải, Phân tích và giải mạch điện tử công suất, Nhà xuất bản khoa học kĩ

thuật

3 Phạm Quốc Hải, Hướng dẫn thiết kế mạch điện tử công suất, Nhà xuất bản khoa học

kĩ thuật

Bài 1: Chỉnh lưu tia 3 pha Ví dụ tham khảo thí dụ 2.14 và 2.15 (trang 60 ÷ 61, Phạm Quốc

Hải, Phân tích và giải mạch điện tử công suất, Nhà xuất bản khoa học kĩ thuật)

Sinh viên làm các bài tập 2.15a ÷ 2.15e trang 62 và 63 Trong đó cần phải bổ sung tính chọn

các van bán dẫn trong sơ đồ mạch lực

Bài 2: Thiết kế sơ đồ đồ chỉnh lưu cho các ứng dụng cụ thể

1 Điều khiển động cơ 1 chiều (Ví dụ 5.3, trang 150, Trần Trọng Minh, Giáo trình điện

tử công suất, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam)

Bổ sung tính chọn được van bán dẫn Tiristor và mạch khuếch đại xung

2 Tính toán cho nguồn hàn 1 chiều (Ví dụ 5.4, trang 159, Trần Trọng Minh, Giáo trình

điện tử công suất, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam)

Bổ sung tính chọn được van bán dẫn Tiristor và mạch khuếch đại xung

3 Tính toán cho ứng dụng nạp acquy, mạ điện, lọc bụi tĩnh điện…(trang 160 ÷ 180,

Trần Trọng Minh, Giáo trình điện tử công suất, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam)

Phần 5: Điều áp xoay chiều (Bộ biến đổi xung áp AC/AC)

(Phạm Quốc Hải, Phân tích và giải mạch điện tử công suất, Nhà xuất bản khoa học kĩ thuật)

Bài 1:

1 Yêu cầu tính toán theo Thí dụ 3.1, trang 84; Bài tập 3.1a ÷ Bài tập 3.1c, trang 88-89

Bài 2:

1 Yêu cầu tính toán theo Thí dụ 3.2, trang 89; Bài tập 3.1a ÷ Bài tập 3.2b, trang 90

Bài 3:

1 Yêu cầu tính toán theo Thí dụ 3.2, trang 94; Bài tập 3.4a ÷ Bài tập 3.4c, trang 98

Trang 4

Bài 4:

1 Yêu cầu tính toán theo Thí dụ 3.7, trang 102; Bài tập 3.7a ÷ Bài tập 3.7c, trang 106

Bài 5:

Phần 5: Thiết kế bộ biến đổi DC/DC

Bài 1: Tính chọn mạch cho bộ biến đổi Buck có các tham số sau

Điện áp đầu vào bộ biến đổi 15VDC Điện áp đầu ra bộ biến đổi 5VDC

Tần số chuyển mạch van MOSFET 100kHz

Độ đập mạch dòng điện cho phép 20%

Độ đập mạch điện áp đầu ra phép 1%

1 Vẽ dạng điện áp và dòng điện của các phần tử trên sơ đồ mạch lực

2 Tính toán tham số mạch lực (Giá trị cuộn cảm, Giá trị tụ điện, Van bán dẫn MOSFET

và DIODE cụ thể)

3 Mô phỏng kiểm chứng kết quả thiết kế bằng phần mềm Matlab hoặc PSIM

Bài 2: Tính chọn mạch cho bộ biến đổi Boost có các tham số sau

Điện áp đầu vào bộ biến đổi 10VDC Điện áp đầu ra bộ biến đổi 15VDC

Tần số chuyển mạch van MOSFET 100kHz

Bài 2: Tính chọn mạch cho bộ biến đổi Buck - Boost có các tham số sau

Điện áp đầu vào bộ biến đổi 10VDC Điện áp đầu ra bộ biến đổi 5 ÷ 15VDC

Tần số chuyển mạch van MOSFET 100kHz cuu duong than cong com

chia đ ôi đ en ta iL t ừ đầ u thay vào cthuc slide t.anh

Trang 5

Bài 4: Tính chọn tham số cho bộ biến đổi PFC có các tham số sau

Sơ đồ mạch lực bộ biến đổi PFC

Điện áp đầu vào xoay chiều 85 – 265VAC/50Hz

Điện áp đầu ra bộ PFC 400V

Tần số mạch van MOSFET fs = 100 kHz

Đập mạch điện áp đầu ra tại 120Hz 10% điện áp đỉnh – đỉnh

Thời gian giữ điện áp 16,6ms tại điện áp 340VDC

Đập mạch dòng điện 25% tại điện áp thấp và đầy

tải

2 Tính toán tham số mạch lực

a Cầu chỉnh lưu diode 1 pha

b Tụ DC

c Điện cảm

d Van bán dẫn MOSFET và Diode

Bài 5: Tính chọn mạch cho bộ biến đổi Flyback có các tham số sau

Trang 6

Điện áp đầu vào xoay chiều 85 – 265VAC/50Hz

Điện áp đầu ra bộ PFC 45V

Tần số mạch van MOSFET fs = 50 kHz

Hệ số điều chế tại dòng điện vào

lớn nhất

0,6

4 Tính toán tham số mạch lực

e Cầu chỉnh lưu diode 1 pha

f Tụ DC (Cin, Co)

g Biến áp xung T

h Van bán dẫn MOSFET (Q) và Diode (Do)

i Mạch snubber

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Design Guideline of Single-Stage Flyback AC-DC Converter Using FAN7530 for

[2] Buck Converter Design, Published by Infineon Technologies North America

[3] Sam Abdel-Rahman, Franz Stückler , Ken Siu, PFC Boost Converter Design Guide,

Application Note

[4] Brigitte Hauke, Basic Calculation of a Boost Converter's Power Stage, SLVA372C

[5] http://www.poweresim.com/index.jsp

[6] http://www.smps.com/PSpice/simulation.shtml

Trang 7

Phần 5: Thiết kế bộ biến đổi DC/AC (Tài liệu tham khảo Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh “Điện tử công suất”)

Bài tập 1: Hãy tính toán sơ đồ nghịch lưu nguồn áp một pha điều khiển theo phương pháp

điều chế độ rộng xung PWM với các thông số sau:

a) Giá trị điện áp hình sin ra mong muốn U o = 220 VAC và tần số sóng cơ bản f 1

= 50 Hz

b) Công suất đầu ra P o = 1000 W, hệ số công suất của tải trở cảm cos = 0,85

c) Tần số đóng cắt của PWM f s = 5 kHz

d) Dự phòng điện áp một chiều cung cấp UDC cóthể dao động trong phạm vi +/- 10% Cho phép sụt áp tại tần số sóng cơ bản trên cuộn cảm của mạch lọc LC không lớn hơn 10% điện áp đầu ra định mức Uo

Hãy xác định:

1 Điện áp một chiều yêu cầu: U

DC (V)

2 Tính toán biên độ dòng đầu ra yêu cầu: I

om (A)

3 Tính toán dòng trung bình qua van và điôt: I

V , I

D (A)

4 Xác định dòng đỉnh lớn nhất qua van IGBT và điôt

5 Điện áp ngược lớn nhất qua van IGBT và điôt

6 Xác định tụ lọc C phía xoay chiều từ hai điều kiện:

1 Tần số cắt của mạch lọc f LC = 0,1 f s

2 Bù hết công suất phản kháng của tải

7 Tính toán giá trị tụ lọc C phía một chiều để đảm bảo độ đập mạch UDC = 5%UDC

8 Kiểm chứng bằng phần mềm mô phỏng Matlab

Bài tập 2: Hãy tính toán sơ đồ nghịch lưu nguồn áp ba pha điều khiển theo phương pháp điều

chế độ rộng xung PWM với các thông số sau:

e) Giá trị điện áp hình sin ra mong muốn U o = 380 VAC và tần số sóng cơ bản f 1

= 50 Hz

f) Công suất đầu ra P o = 5000 W, hệ số công suất của tải trở cảm cos = 0,85

g) Tần số đóng cắt của PWM f s = 5 kHz

h) Dự phòng điện áp một chiều cung cấp UDC cóthể dao động trong phạm vi +/- 10% Cho phép sụt áp tại tần số sóng cơ bản trên cuộn cảm của mạch lọc LC không lớn hơn 10% điện áp đầu ra định mức Uo

Hãy xác định:

1 Điện áp một chiều yêu cầu: U

DC (V)

2 Tính toán biên độ dòng đầu ra yêu cầu: I

om (A)

3 Tính toán dòng trung bình qua van và điôt: I

V , I

D (A)

4 Xác định dòng đỉnh lớn nhất qua van IGBT và điôt

5 Điện áp ngược lớn nhất qua van IGBT và điôt

6 Xác định tụ lọc C phía xoay chiều từ hai điều kiện:

1 Tần số cắt của mạch lọc f LC = 0,1 f s

2 Bù hết công suất phản kháng của tải

7 Tính toán giá trị tụ lọc C phía một chiều để đảm bảo độ đập mạch UDC = 5%UDC

Trang 8

Bài tập 3: Cho sơ đồ nghịch lưu nguồn áp cầu ba pha, UDC = 450 V, tải ba pha đối xứng ZA =

ZB = ZC nối sao Sơ đồ được điều khiển theo kiểu cơ bản, điện áp ra dạng 6 xung, mỗi van được điều khiển dẫn  = 180

1 Hãy vẽ ra sơ đồ bộ biến đổi

2 Hãy vẽ dạng xung dòng điện, điện áp ra của sơ đồ

3 Hãy tính giá trị biên độ, hiệu dụng của thành phần sóng hài bậc nhất điện áp ra trên tải, điện áp pha và điện áp dây

ZB = ZC = 10 + 10j, nối sao Sơ đồ được điều khiển theo kiểu theo quy luật điều chế PWM, xung răng cưa tam giác đối xứng, biên độ răng cưa +/- 1 V Tần số đóng cắt mạch điều chế fs

= 500 Hz Tần số fs cố ý cho thấp, bằng 10 lần tần số ra để có thể vẽ được các đồ thị dạng xung của bộ điều chế và dạng xung điện áp ra Tần số điện áp ra định mức f1 = 50 Hz

1 Hãy vẽ ra sơ đồ bộ biến đổi và nguyên lý mạch điều chế PWM

2 Sử dụng quy luật điều chế sin tuyến tính SPWM, hệ số điều chế m = 1

1.2.1 Hãy vẽ dạng xung dòng điện (một cách tương đối), điện áp ra của sơ

đồ, cho nửa chu kỳ điện áp ra của pha A Đặc biệt lưu ý dạng của dòng một chiều đầu vào Id

1.2.2 Hãy tính giá trị biên độ, hiệu dụng của thành phần sóng hài bậc nhất điện áp ra trên tải, điện áp pha và điện áp dây

2 Kiểm chứng mô phỏng Matlab

ZB = ZC = 10 + 10j, nối sao Sơ đồ được điều khiển theo kiểu theo quy luật điều chế PWM, xung răng cưa tam giác đối xứng, biên độ răng cưa +/- 1 V Tần số đóng cắt mạch điều chế fs

= 500 Hz Tần số fs cố ý cho thấp, bằng 10 lần tần số ra để có thể vẽ được các đồ thị dạng xung của bộ điều chế và dạng xung điện áp ra Tần số điện áp ra định mức f1 = 50 Hz

Sử dụng quy luật điều chế có thành phần thứ tự 0 dạng sin bậc ba, biên độ 1/6 sóng sin cơ

bản, ZSS-PWM, hệ số điều chế m = 1,154

1 Hãy vẽ dạng tín hiệu ra của bộ điều chế ZSS – PWM

2 Hãy vẽ dạng xung dòng điện (một cách tương đối), điện áp ra của sơ đồ, cho nửa chu

kỳ điện áp ra của pha A Đặc biệt lưu ý dạng của dòng một chiều đầu vào Id

3 Hãy tính giá trị biên độ, hiệu dụng của thành phần sóng hài bậc nhất điện áp ra trên tải, điện áp pha và điện áp dây

ZB = ZC = 10 + 10j, nối sao Sơ đồ được điều khiển theo kiểu theo quy luật điều chế vector không gian SVM.Tần số đóng cắt mạch điều chế (tần số xung răng cưa tâm giác cân của khối PWM), fs = 5000 Hz Tần số điện áp ra định mức f1 = 50 Hz

1 Hãy xác định:

+ Các trạng thái van được phép (State Switches)

+ Các vector trạng thái (State Vector)

+ Thể hiện các vector không gian trên mặt phẳng tọa độ 0

Trang 9

2 Vector điện áp ra mong muốn cho dưới dạng hệ tọa độ cực Uo = 250e , góc pha điện

áp ra o = 2*50*t (rad)

+ Vector điện áp ra đang trong sector I, o = 35, hãy tính toán các hệ số biến điệu

và thời gian sử dụng các vector chuẩn

+ Hãy vẽ đồ thị mẫu xung điều khiển trong trường hợp này

+ Hãy cho biết hệ số điều chế lớn nhất trong chế độ điều chế tuyến tính

3 Vector điện áp ra mong muốn cho dưới dạng tọa độ thành phần

, T 150, 80T

o

U u u  

; o = 2*50*t (rad)

+ Hãy xác định vector điện áp ra thuộc sector nào Hãy tính toán các hệ số biến điệu và thời gian sử dụng các vector chuẩn

+ Hãy vẽ đồ thị mẫu xung điều khiển trong trường hợp này (5.3.1)

Định dạng
Số trang	9
Dung lượng	331,3 KB