TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 1 LỜI GIỚI THIỆU Điện tử công suất là một trong những mô đun chuyên ngành của nghề Cơ điện tử được biên soạn dựa theo chương trình đào tạo đã xây dựng và ban hành năm 2021 của trường Cao đẳng nghề Cần Thơ phục vụ cho nghề Cơ điện tử hệ Cao đẳng. Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình đã được xây dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu, trong mỗi bài học đều có thí dụ và bài tập tương ứng để áp dụng và làm sáng tỏ phần lý thuyết.
Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã dựa trên kinh nghiệm thực tế giảng dạy, thiết bị thực hành của trường, tham khảo đồng nghiệp, tham khảo các giáo trình hiện có và cập nhật những kiến thức mới có liên quan để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 60 giờ gồm có: Bài 1 MĐ24-01: Linh kiện điện tử công suất Bài 2 MĐ24-02: Chỉnh lưu công suất một pha Bài 3 MĐ24-03: Chỉnh lưu công suất ba pha Bài 4 MĐ24-04: Điều khiển công suất xoay chiều Bài 5 MĐ24-05: Biến tần Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ điều chỉnh hoàn thiện hơn. Cần Thơ, ngày tháng năm 2021 Tham gia biên soạn 1.
Chủ biên: Nguyễn Thanh Nhàn 2 MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN.1 LỜI GIỚI THIỆU.3 BÀI 1: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.Đặc tính đóng cắt.Các thông số cơ bản.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động SCR (Silicon Controlled Rectifier).Các thông số cơ bản. Các linh kiện khác trong họ Thyristor. THYRISTOR khoá được bằng cực điều khiển GTO. Transistor công suất BJT (Bipolar Junction Transistor).
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động. Đặc tính đóng cắt của BJT. Transistor trường MOSFET .Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.Đặc tính đóng cắt của MOSFET. Transistor có cực điều khiển cách ly IGBT .Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.Đặc tính đóng cắt của IGBT.Yêu cầu đối với tín hiệu điều khiển IGBT.
Bảo vệ và làm mát cho các van bán dẫn công suất.Đặc tính nhiệt.Mạch trợ giúp van. Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ và linh kiện. Các bước thực hiện tra cứu linh kiện theo sổ tay ECG. Tra cứu linh kiện trên mạng Internet.23 BÀI 2: CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT MỘT PHA.
Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ. Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ không điều khiển. Nguyên lý hoạt động. Chỉnh lưu một pha một nửa chu kì có điều khiển.
Tải thuần trở. Tải Trở - Cảm. Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ có điểm trung tính không điều khiển. Nguyên lý hoạt động.
Chỉnh lưu cầu một pha. Chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển. Nguyên lý hoạt động. Chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển.
Tải thuần trở. Tải trở cảm (R-L). Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ. Các bước thực hiện lắp đặt mạch trên bộ thực hành.33 BÀI 3: CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT BA PHA.
Chỉnh lưu tia ba pha không điều khiển. Nguyên lý hoạt động. Chỉnh lưu hình cầu ba pha không điều khiển. Nguyên lý hoạt động.
Chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển. Chỉnh lưu hình tia ba pha có điều khiển. Tải thuần trở. Tải trở - Cảm (R-L).
Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ. Các bước thực hiện lắp đặt mạch trên bộ thực hành.44 BÀI 4: ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT XOAY CHIỀU. Khái quát về biến đổi điện áp xoay chiều. Bộ biến đổi xung áp xoay chiều một pha tải thuần trở.
Nguyên lý hoạt động. Bộ biến đổi điện áp xoay chiều một pha tải cảm. Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha. Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ.
Các bước thực hiện lắp đặt mạch trên bộ thực hành.54 BÀI 5: BIẾN TẦN. Khái quát và phân loại. Bộ biến đổi trực tiếp. Biến tần trực tiếp một pha.
Bộ biến tần trực tiếp ba pha. Biến tần nguồn dòng. Biến tần nguồn dòng một pha. Biến tần nguồn dòng ba pha.
Biến tần nguồn áp.Biến tần nguồn áp một pha .Biến tần nguồn áp ba pha. Các bộ biến tần hiện đại. Bộ biến tần chỉnh độ rộng xung (PWM). Cơ sở điều chỉnh độ rộng xung.
Nguyên tắc điều khiển. Bộ biến tần điều chỉnh độ rộng xung ba pha dùng IGBT. Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ. Các bước thực hiện lắp đặt mạch trên bộ thực hành.68 TÀI LIỆU THAM KHẢO.73 5 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Mã mô đun: MĐ24 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun - Vị trí: Mô đun được bố trí dạy sau khi học xong các môn cơ sở như: linh kiện điện tử, mạch điện tử, kỹ thuật số, đo lường điện – điện tử,…và có thể học song song các mô đun: Bài tập tổng hợp Cơ điện tử, Robot công nghiệp, Công nghệ CAD/CAM.
- Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề Cơ điện tử trình độ cao đẳng. - Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Ngày nay, thiết bị điện tử công suất được đề xuất để phục vụ những yêu cầu ngày càng cao của một số lĩnh vực trong cuộc sống. Điện tử công suất đã giúp cho việc vận hành, sử dụng điện năng một cách hiệu quả. Một số loại linh kiện điện tử công suất được sử dụng trong quá trình làm biến đổi cũng như điều khiển công suất, ví dụ như đem lại hiệu quả cao và tổn hao thấp trong lò cao tần, truyền tải điện DC.
Điện tử công suất có nhiệm vụ là xử lý và điều khiển dòng năng lượng điện bằng cách đưa vào đó điện áp và dòng điện ở dạng thích hợp cho các tải. Các tải sẽ quyết định các thông số về điện áp, tần số, dòng điện và số pha tại đầu ra của bộ biến đổi. Mục tiêu của Mô đun: Sau khi học xong mô đun này học viên có năng lực - Về kiến thức: + Nhận biết chính xác các hệ thống điều khiển sử dụng điện tử công suất; + Trình bày đúng cấu trúc, ứng dụng của điện tử công suất trong công nghiệp; + Phân tích chuẩn đoán đúng các hiện tượng hư hỏng có liên quan đến mạch điện tử công suất; - Về kỹ năng: + Vận hành đúng các thiết bị và dây chuyền sản xuất dùng điện tử công suất; + Xác định đúng các nguyên nhân hư hỏng và biện pháp xử lý hư hỏng xảy ra trong thực tế; + Thực hiện thiết kế các ứng dụng điều của điện tử công suất vào thực tiễn sản xuất; + Kiểm tra, vận hành và sửa chữa các mạch điện tử công suất đúng kỹ thuật - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Cẩn thận, chủ động và sáng tạo trong học tập, an toàn cho người và thiết bị; + Tổ chức nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp và đúng các biện pháp an toàn; Nội dung của mô đun Thời gian (giờ) Thực hành, Số Tên các bài trong mô đun Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm TT số thuyết thảo luận, tra bài tập Bài 1: Linh kiện điện tử công 1 8 4 4 suất 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 1.
Đặc tính đóng cắ 1. Các thông số cơ bản 6 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động SCR 2. Các thông số cơ bản 2.
Các linh kiện khác trong họ 1 1 THYRISTOR 3. Thyristor khoá được bằng cực điều khiển GTO 3. Transistor công suất BJT 0. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 4.
Đặc tính đóng cắt của BJT 5. Transistor trường MOSFET 0. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 5. Đặc tính đóng cắt của MOSFET 6.
Transistor có cực điều khiển 0.5 cách ly IGBT 6. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 6. Đặc tính đóng cắt của IGBT 6. Yêu cầu đối với tín hiệu điều khiển IGBT 7.
Bảo vệ và làm mát cho các van 0.5 bán dẫn công suất 7. Đặc tính nhiệt 7. Mạch trợ giúp van 8. Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ và linh kiện 8.
Các bước thực hiện tra cứu linh kiện theo sổ tay ECG 8. Tra cứu linh kiện trên mạng Internet Bài 2: Chỉnh lưu công suất một 2 8 4 4 pha 1. Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ 1 1 1. Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ không điều khiển 1.
Nguyên lý hoạt động 1. Chỉnh lưu một pha một nửa 7 chu kì có điều khiển 1. Tải thuần trở 1. Tải Trở - Cảm 2.
Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ có điểm trung tính không điều 1 1 khiển 2. Nguyên lý hoạt động 3. Chỉnh lưu cầu một pha 2 2 3. Chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển 3.
Nguyên lý hoạt động 3. Chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển 3. Tải thuần trở 3. Tải trở cảm 4.
Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ 4. Các bước thực hiện lắp đặt mạch trên bộ thực hành Bài 3: Chỉnh lưu công suất ba 3 12 6 5 1 pha 1. Chỉnh lưu tia ba pha không điều 1 1 khiển 1. Nguyên lý hoạt động 2.
Chỉnh lưu hình cầu ba pha 1 1 không điều khiển 2. Nguyên lý hoạt động 3. Chỉnh lưu cầu ba pha có điều 2 2 khiển 4. Chỉnh lưu hình tia ba pha có 2 2 điều khiển 4.
Tải thuần trở 4. Tải trở - Cảm 5. Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ 5. Các bước thực hiện lắp đặt mạch trên bộ thực hành Kiểm tra 1 1 Bài 4: Điều khiển công suất xoay 4 16 8 7 1 chiều 1.
Khái quát về biến đổi điện áp 1 1 8 xoay chiều 2. Bộ biến đổi xung áp xoay chiều 2 2 một pha tải thuần trở 2. Nguyên lý hoạt động 3. Bộ biến đổi điện áp xoay chiều 2 2 một pha tải cảm 3.
Bộ biến đổi điện áp xoay chiều 2 2 ba pha 5. Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ 5. Các bước thực hiện lắp đặt mạch trên bộ thực hành Kiểm tra 1 1 5 Bài 5: Biến tần 16 8 7 1 1. Khái quát và phân loại 1 1 2.
Bộ biến đổi trực tiếp 1 1 2. Biến tần trực tiếp một pha 2. Bộ biến tần trực tiếp ba pha 3. Biến tần nguồn dòng 2 2 3.
Biến tần nguồn dòng một pha 3. Biến tần nguồn dòng ba pha 4. Biến tần nguồn áp 2 2 4.