Bài giảng Điện tử công suất - Chương 1: Tổng quan điện tử công suất - Lê Minh Phương

1/21/2013 
1 
1 
Ho Chi Minh City University of 
Technology 
PGS.TS Lê Minh Phương 
Khoa Điện –Điện Tử 
Trường Đại Học Bách Khoa 
TP HỒ CHÍ MINH 
Contact info: 
Address: 268 Lý Thường Kiệt, P.14,Q.10, TP Hồ Chí Minh 
Telephone: 84-08-38647256 (5722) 
Mobile: 0988572177 
E-mail: lmphuong@hcmut.edu.vn; ivanphuong@yahoo.com 
2 
Power Electronics 
ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 
PGS.TS Lê Minh Phương 
Khoa Điện –Điện Tử 
Trường ĐHBK TPHCM 
TPHCM 
2012 
1/21/2013 
2 
3 
1. Tổng quan về Điện tử công suất 
2. Các linh kiện bán dẫn 
3. Mô phỏng Matlab-Simulink 
4. Bộ chỉnh lưu 
5. Bộ biến đổi điện áp xoay chiều 
6. Bộ biến đổi điện áp một chiều 
7. Bộ nghịch lưu –biến tần 
 Contents – Nội dung 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
4 
1. MÔ PHỎNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRONG 
MATLAB/SIMULINK - Lê Minh Phương, Phan 
Quốc Dũng – Nhà xuất bản ĐHQG 2011 
2. POWER ELECTRONICS HANDBOOK – 
Muhammad H. Rashid 
3. MATLAB/SIMULINK - Mathworks. 
4. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 1 – Nguyễn Văn Nhờ 
Nhà xuất bản ĐHQG 
 References 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
1/21/2013 
3 
5 
Power Electronics 
Chương 1 
TỔNG QUAN 
ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 
PGS.TS Lê Minh Phương 
Khoa Điện –Điện Tử 
Trường ĐHBK TPHCM 
TPHCM 
2012 
6 
Các đại lượng cơ bản 
Giá trị trung bình (Average) 
Giá trị hiệu dụng (Root Mean Square -RMS) 
Power Electronic Devices 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 

T
d dtti
T
I
0
)(
1

T
d dttu
T
U
0
)(
1

T
rms dtti
T
I
0
2 )(
1

T
rms dttu
T
U
0
2 )(
1
1/21/2013 
4 
7 
Các đại lượng cơ bản 
Công suất trung bình (Average) 
Công suất tức thời 
Công suất trung bình 
Nếu dòng điện không đổi theo thời gian 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
)()()( titutp 
 



2
00
)()()(
2
1
)()(
1
tdtitudttitu
T
P
T
d
ddd IUP 
8 
Quá trình quá độ và chế độ xác lập 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
Chế độ xác lập: là trạng thái 
khi mà khoá công suất đóng 
hoặc ngắt hoàn toàn.Khoảng 
thời gian này lớn hơn so với 
thời gian đóng ngắt khoá 
Quá trình quá độ: là quá 
trình chuyển từ trạng thái xác 
lập này (ví dụ trạng thái 
ngắt)sang trạng thái xác lập 
khác (trạng thái đóng) , quá 
trình này diễn ra trong khoảng 
thời gian ngắn. 
1/21/2013 
5 
9 
Hiện tượng nhiễu trong ĐTCS 
Các khóa bán dẫn đóng ngắt với tần số cao nên có 
thể gây ra: 
 Nhiễu cao tần 
 Bức xạ sóng điện từ 
Biện pháp khắc phục 
lọc sóng hài bằng mạch cộng hưởng LC 
sử dụng tủ kim loại. 
Sử dụng cáp bọc 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
Hậu quả 
 Méo dạng điện áp dòng điện 
 Giảm hệ số công suất 
 Nhiễu tín hiệu điều khiển 
 Phát sinh thành phần hài 
bậc cao 
10 
Ví dụ 
Ví dụ 1: Cho dòng điện có dạng như hình I0=15A; 
T=10ms; T1=7.5ms. Xác định trị trung bình và trị 
hiệu dụng của dòng điện. 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
1/21/2013 
6 
12 
Ví dụ 
Ví dụ 2:Cho điện áp có dạng như hình vẽ. Xác định 
trị trung bình và trị hiệu dụng điện áp 
. 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
tUtu m sin)( 
)(2220 VUm 
15 
Ví dụ 
Ví dụ 3:Cho điện áp có dạng như hình vẽ. Xác định 
trị trung bình và trị hiệu dụng điện áp 
. 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
tUtu m sin)( 
)(2220 VUm 
1/21/2013 
7 
19 
Phân tích Fourier 
 Điện áp, dòng điện của các bộ biến đổi công 
suất thường không phải hình Sin và thành phần 
sóng hài. 
 Để lọc thành phần hài trong các dạng sóng phải 
xác định được các thành phần hài – giải bài toán 
phân tích Fourier 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
20 
Phân tích Fourier 
Giả sử: Cho một hàm số u(x) có chu kỳ là T, tần số 
là f=1/T. Khi đó vận tốc góc =2/T và x=t= 2t/T. 
Theo định luật Fouries ta có thể biểu diễn được viết 
dưới dạng: 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
nxBxBxB
nxAxAxAAxu
n
n
sin...2sinsin
cos..2coscos)(
)()2()1(
)()2()1(0


tnBtBtB
tnAtAtAAtu
n
n


sin...2sinsin
cos..2coscos)(
)()2()1(
)()2()1(0


Trong đó: 
 A0 – Thành phần một chiều 
 A(1)..A( n) – thành phần COS của hài bậc 1n 
 B(1)B(n) – thành phần SIN của hài bậc 1n 
1/21/2013 
8 
21 
Phân tích Fourier 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 



2
00
0 )()(
2
1
)(
1
tdtfdxxf
T
A
T
 



2
00
)( )()cos()(
1
)cos()(
2
tdtntfdxnxxf
T
A
T
n
 



2
00
)( )()sin()(
1
)sin()(
2
tdtntfdxnxxf
T
B
T
n
Khi n=1 ta có thành phần hài cơ bản 
Khi n>=2 ta có thành phần hài bậc cao 
22 
Phân tích Fourier 
Nếu: 
Um(n) - Biên độ thành phần sóng hài bậc n 
(n) – Góc lệch pha hài bậc n 
Khi đó 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
2
)(
2
)()( nnnm BAU  )arctan(
)(
)(
n
n
n
A
B









1
)(0
1
)(0
)sin()(
)sin()(
n
nnm
n
nnm
tnUAtu
nxUAxu


1/21/2013 
9 
23 
Phân tích Fourier 
Trị hiệu dụng thành phần hài bậc n 
Trị hiệu dụng 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
22
2
)(
2
)()(
)(
nnnm
n
BAU
U






1
2
)(2
0
2
)(
2
)2(
2
)1(
2
0
2
...
n
nm
nrms
U
UUUUUU
U0 – Thành phần DC 
24 
Phân tích Fourier 
Công suất trung bình 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 








1
__
)()(
00
1
__)()(00
)cos(
2
)cos(
n
InUn
nmnm
d
n
InUnnnd
IU
IUP
IUIUP


1/21/2013 
10 
25 
Thông số đánh giá 
Chất lượng các bộ biến đổi được đánh giá bởi các 
thông số của điện áp và dòng điện ngõ ra 
Hệ số hài bậc n (n>1) 
U1 - trị hiệu dụng thành phần hài cơ bản, 
Un - trị hiệu dụng thành phần hài bậc n. 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
( )
(1)
n
n
U
HF
U

26 
Hệ số méo dạng toàn phần - Total Harmonic 
Distortion (THD) 
Hệ số méo dạng - Distortion Factor (DF) 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
2 2
(1)2
( )
2,3,...(1) (1)
1 rms
n
n
U U
THD U
U U



 
2
( )
2
2,3,...(1)
1 n
n
U
DF
U n


 
  
 

1/21/2013 
11 
27 
Hệ số méo dạng của thành phần bậc n (n>1) 
Thành phần hài bậc thấp - Lowest order harmonic 
(LOH) là thành phần hài có tần số gần với tần số cơ bản 
và biên độ lớn hơn hoặc bằng 3% thành phần cơ bản. 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
( )
2
(1)
n
n
V
DF
V n

28 
Ví dụ 
Ví dụ 4: Hãy phân tích Fouries dòng điện có dạng 
đồ thị như hình vẽ. Tìm trị hiệu dụng hài cơ bản, trị 
hiệu dụng dòng điện, và độ méo dạng toàn phần 
THD dòng điện này. 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
i(t)
wt 2 3
Ia
-Ia
1/21/2013 
12 
32 
Ví dụ 
Ví dụ 5: Hãy phân tích Fouries điện áp có dạng đồ 
thị như hình vẽ. Tìm trị hiệu dụng hài cơ bản, trị hiệu 
dụng và độ méo dạng toàn phần THD điện áp này. 
Xác định công suất tiêu thụ trên tải nếu tải là thuần 
trở 
 Introduction 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
)(2220 VUm 
tUtu m sin)( 
Hzf 50
38 
Power Electronics 
 For Building 
THANK YOU 
FOR YOUR ATTENTION 
 
1/21/2013