ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ ỨNG DỤNG NGÀNH/ NGHỀ : CN KTĐK VÀ TĐH TRÌNH ĐỘ : Cao đẳng (Ban hành theo Quyết định số:630/QĐ-CĐN, ngày 05 tháng 04 năm 2022 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề An Giang) An Giang, Năm ban hành: 2022 1 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 Mô đun Điện tử công suất và ứng dụng là một trong những môn chuyên ngành của ngành tự động hóa. Nhằm cung cấp cho người học những kiến thức chuyên sâu về lĩnh vực điều khiển công suất.
Môn học Điện tử công suất và ứng dụng là một trong những môn chủ yếu đào tạo cho sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa nói riêng và ngành kỹ thuật nói chung. Nội dung giáo trình chủ yếu danh cho soạn theo hướng thức hành, nhằm nâng cao kỹ năng thực hành cho các sinh viên ngành kỹ thuật. Với mục tiêu trên, nội dung môn học được chia thành 9 bài như sau: - Bài 1: Tổng quan về điện tử công suất. - Bài 3: Biến đổi DC - DC (DC - DC converter) - Bài 4: Phương thức điều rộng xung (PWM) - Bài 5: Bộ nghịch lưu - Bài 6: Bộ biến tần (cycle-converter).
- Bài 7: Nguồn DC đóng ngắt và cộng hưởng. Các bài học trên được sắp xếp theo trình tự phù hợp với nhận thức và phát triển nhận thức của người học nghề. Tuy nhiên để đạt được hiệu quả cao hơn khi đọc giáo trình này, người học cần nắm vững các kiến thức cơ bản của các môn học cơ sở khác như: kỹ thuật điện, linh kiện điện tử, mạch số… Giáo trình cung cấp kiến thức cơ bản làm cơ sở để phát triển nhận thức của người học. Tuy nhiên trong các bài giảng cần tăng cường liên hệ, so sánh với các hệ thống sản xuất, các hệ thống công suất trong công nghiệp để người học có cái nhìn tổng thể hơn.
Trong quá trình biên soạn, mặc dù đã cố gắng tham khảo nhiều tài liệu và giáo trình khác nhưng tác giả không khỏi tránh được những thiếu sót và hạn chế. Tác giả chân thành mong đợi những nhận xét, đánh giá và góp ý để cuốn giáo trình ngày một hoàn thiện hơn. An Giang, ngày 20 tháng 05 năm 2021 Tham gia biên Soạn 1. Nguyễn Trường Sanh 2.
Lý Đa Tạo 2 MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU. 3 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN. TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT. Giới thiệu chung về điện tử công suất.
Các linh kiện chuyển mạch dùng trong điện tử công suất: (Diode, SCR, DIAC, TRIAC, IGBT, GTO). Mạch chỉnh lưu không điều khiển (theo từng loại tải). Mạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ. Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ dùng biến áp có điểm giữa.
Mạch chỉnh lưu toàn kỳ hình cầu. Mạch chỉnh lưu 3 pha hình tia (M3). Mạch chỉnh lưu 3 pha hình cầu. Chỉnh lưu có điều khiển, chỉnh lưu điều độ rộng xung.
46 1/ Mạch chỉnh lưu công suất một nửa chu kỳ. 46 2/ Khảo sát về dòng điện. 47 3/ Khảo sát về điện áp. Mạch chỉnh lưu công suất hai nửa chu kỳ có điều khiển.
Mạch chỉnh lưu hình cầu một pha có điều khiển. Mạch chỉnh lưu 3 pha hình tia có điều khiển. Điện áp ngõ vào, ngõ ra mạch chỉnh lưu, sóng hài ngõ ra mạch chỉnh lưu. Mạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ.
Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ dùng biến áp có điểm giữa. Mạch chỉnh lưu toàn kỳ hình cầu. Mạch chỉnh lưu công suất một nửa chu kỳ. Mạch chỉnh lưu công suất hai nửa chu kỳ có điều khiển.
Lọc điện cảm, lọc điện dung. 56 1 Lọc điện dung. 57 2 Lọc điện cảm. 57 IV Tính toán mạch chỉnh lưu.
Tính toán thiết kế mạch chỉnh lưu bán kỳ. 58 2 Tính toán thiết kế tương tự cho các mạch chỉnh lưu còn lại. Thực hành khảo sát Board mạch tạo xung kích:. BIẾN ĐỔI DC-DC (DC-DC converter).
Đại cương về biến đổi DC - DC. Khái quát về điều áp một chiều. Điều khiển bằng cách mắc nối tiếp với tải một điện trở. Điều khiển bằng cách mắc nối tiếp với tải một transistor.
Điều khiển bằng băm áp (băm xung). Nguồn cấp trong băm xung 1 chiều. Sơ lược về lý thuyết ổn áp. Ổn áp tuyến tính.
Ổn áp tuyến tính dùng zenner transistor. Ổn áp ngắt mở. Nguồn ổn áp đóng cắt. Nguồn Push – pull.
Nguồn Buck - Boost. Nguyên tắc tạo tín hiệu điều khiển cho bộ biến đổi DC - DC. PHƯƠNG THỨC ĐIỀU RỘNG XUNG (PWM). Chiến lược cực tiểu hóa tổn hao công suất ở nguồn đóng cắt.
Các thành phần chính của nguồn switching: Cuộn cảm, biến áp và PWM. Một số loại nguồn switching thông dụng. Loại bỏ, giảm thiểu tổn hao do hài gây ra: .Kỹ thuật lập trình cho bộ điều rộng xung (PWM) .Thiết kế, tối ưu dựa theo những mục tiêu sử dụng nguồn. Các khái niệm và phân loại.
Mạch nghịch lưu một pha:. Nghịch lưu phụ thuộc:. Nghịch lưu độc lập. 103 1/ Nghịch lưu 3 pha phụ thuộc.
103 2/ Nghịch lưu độc lập ba pha:. 104 3/ Mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha:. Thực hành lắp bộ nghịch lưu. BỘ BIẾN TẦN ( CYCLO-CONVERTER).
Khái niệm về bộ biến tần. Biến tần trực tiếp. Biến tần gián tiếp. Biến tần nguồn lưới 1 pha và 3 pha có điều khiển.
Biến tần dùng dao động nghẹt .Các loại biến đổi AC - AC dùng cộng hưởng. Thiết lập kết nối, cài đặt bộ biến tần điều khiển động cơ AC. Giới thiệu chung. Cài đặt biến tần.
NGUỒN DC ĐÓNG NGẮT VÀ CỘNG HƯỞNG. Buck – boost converter ( Bộ đổi Buck – boost). 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 131 6 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên Môđun: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ ỨNG DỤNG Mã số mô đun: MĐ24 Thời gian môn học: 120h; (Lý thuyết: 30h; Thực hành, bài tập: 84h; kiểm tra6h:) I.
VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔN HỌC: Trước khi học Môn học này cần hoàn thành các Môn học cơ sở, đặc biệt là các Môn học: Mạch tương tự; Điện tử cơ bản. MỤC TIÊU MÔN HỌC : Sau khi hoàn tất môn học này học viên có năng lực: 1. Kiến thức : - Mô tả đặc trưng và những ứng dụng chủ yếu của các linh kiện Diode, Mosfet, DIAC, TRIAC, IGBT, SCR, GTO. - Giải thích dạng sóng vào, ra ở bộ biến đổi AC-AC.
- Giải thích nguyên lý làm việc và tính toán những bộ biến đổi DC-DC. Kỹ năng: - Vận dụng được các kiến thức về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mạch tạo xung và biến đổi dạng xung. Vận dụng được các loại mạch điện tử công suất trong thiết bị điện công nghiệp 3. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Tổ chức được nơi thực hành khoa học và an toàn.
Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Tổ chức được nơi thực hành khoa học và an toàn. NỘI DUNG MÔN HỌC 1. Nội dung tổng quát và phân bố thời gian: Số Tên các bài trong Môn học Thời gian 7 TT Tổng Lý Thực Kiểm số thuyết hành tra* 1 Tổng quan về điện tử công suất. 20 4 14 2 3 Biến đổi DC - DC (DC - DC 20 4 16 converter) 4 Phương thức điều rộng xung 20 4 14 2 (PWM).
20 4 16 6 Bộ biến tần (cycle-converter). 26 6 18 2 7 Nguồn DC đóng ngắt và cộng 8 8 hưởng Cộng: 120 30 84 6 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành và được tính vào giờ thực hành. Nội dung chi tiết: Bài 1: Tổng quan về diện tử công suất Mục tiêu của bài: - Phát biểu các khái niệm về điện tử công suất. - Nhận dạng được các linh kiện điện tử công suất dùng trong các thiết bị điện điện tử.
- Xác định được điện áp, dòng điện vào, ra của bộ biến đổi công suất. - Trình bày được nội dung các thông số kỹ thuật của mạch điện tử công suất. Nội dung của bài: Thời gian: 8h (LT:8h; TH: 0h;KT:0h) 1. Giới thiệu chung về điện tử công suất.
Các linh kiện chuyển mạch dùng trong điện tử công Thời gian: (4h) suất : (Diode, SCR, DIAC, TRIAC, IGBT, GTO). Các tổn hao trong mạch điện tử công suất. Phân tích các hệ thống điện tử công suất dùng trong Thời gian: (1h) công nghiệp. Bài 2: Chỉnh lưu Mục tiêu của bài: - Xác định nhiệm vụ và chức năng của từng khối của bộ chỉnh lưu không điều khiển và có điều khiển.
- Kiểm tra, sửa chữa được những hư hỏng trong mạch chỉnh lưu AC - DC 1 pha và 3 pha theo đúng yêu cầu kỹ thuật. - Trình bày được mục tiêu tính toán các thông số kỹ thuật của mạch chỉnh lưu. - Thiết kế được biến áp cung cấp mạch chỉnh lưu. Nội dung của bài: Thời gian: 20h (LT: 4h; TH: 14h;KT:2h) 1.
Mạch chỉnh lưu không điều khiển (theo từng loại Thời gian: (4h) tải). Chỉnh lưu có điều khiển, chỉnh lưu điều rộng xung Thời gian: (6h) 3. Điện áp ngõ vào, ngõ ra mạch chỉnh lưu, sóng hài Thời gian: (3h) ngõ ra mạch chỉnh lưu 4. Lọc điện cảm, lọc điện dung Thời gian: (2h) 5.Tính toán mạch chỉnh lưu Thời gian: (3h) Bài 3: Biến đổi DC-DC (DC - dc converter) Mục tiêu của bài: - Trình bày được nhiệm vụ và chức năng từng khối của bộ biến đổi DC - DC.
- Lắp ráp được bộ biến đổi DC - DC không cách ly. - Lắp ráp được bộ ổn áp tuyến tính khả điều chỉnh. - Kiểm tra, sửa chữa được những hư hỏng trong mạch biến đổi DC - DC theo đúng yêu cầu kỹ thuật. 9 - Sử dụng đúng chức năng các loại mạch biến đổi DC - DC đáp ứng từng thiết bị điện điện tử thực tế Nội dung của bài: Thời gian: 20h (LT: 4h; TH: 16h;KT:0h) 1.
Đại cương về biến đổi DC - DC. Thời gian: - Bộ băm giảm áp (buck). Nguồn ổn áp đóng cắt. Nguyên tắc tạo tín hiệu điều khiển cho bộ biến đổi Thời gian: (4h) DC - DC.
Bài 4: Phương thức điều rộng xung (pwm) Mục tiêu của bài: - Tối ưu hóa bộ nguồn đóng cắt dùng phương thức điều chế độ rộng xung.