Bài giảng Điện tử công suất - Chương 4: Bộ điến đổi điện áp xoay chiều - 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 cơ bản 
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 4 
BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
AC-AC CONVERTER 
PGS.TS Lê Minh Phương 
Khoa Điện –Điện Tử 
Trường ĐHBK TPHCM 
TPHCM 
2012 
6 
1. Tổng quan về bộ biến đổi điện áp xoay chiều 
2. Bộ biến đổi điện áp xoay chiều 1 pha 
3. Bộ biến đổi điện áp xoay chiều 3 pha 
4. Điều khiển bộ biến đổi điện áp xoay chiều
 Contents – Nội dung 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
1/21/2013 
4 
7 
Chức năng 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
Chức năng: biến đổi điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng không đổi 
thành điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng thay đổi được 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 

AC input AC output
U1rms=const,I1,f1 U2rms=var,I2,f2
f1=50-60Hz

f2=50-60Hz
8 
Ứng dụng 
Điều khiển động cơ AC 
Khởi động động cơ không đồng bộ 
Bù nhuyễn công suất phản kháng 
Điều khiển các lò nhiệt điện 
Điều khiển hệ thống chiếu sáng. 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
1/21/2013 
5 
9 
Phân loại 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
1. Theo số pha 
1 pha 
3 pha 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
10 
Phân loại 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
2. Theo dạng mạch 
 Dạng đầy đủ: các linh kiện là SCR 
 Dạng tiết kiệm: linh kiện là SCR và Diode 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
1/21/2013 
6 
11 
Phân loại 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
12 
Phân loại 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
1/21/2013 
7 
13 
BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 1 PHA 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
14 
1. Tải là thuần trở 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
UZ
iT1
iT2
T1
UT1
U=Umsinwt
T2
R
iz
UT2
Nguồn xoay chiều 1 pha, tần số 50Hz có trị hiệu dụng U 
tUu wsinmax
1/21/2013 
8 
15 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
Góc điều khiển có thể thay 
đổi từ 0 đến 1800. 
-Trị hiệu dụng điện áp tải 
luôn nhỏ hơn trị hiệu dụng 
điện áp nguồn 
- Dòng điện tải gián đoạn 
Vs
T1
 
T20

T1
wt
023
wt
023
wt
023
VO
iO
wt
023
VT1
wt
023
iT1
16 
Hệ quả 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
21 sin 2 sin 2( sin ) 1 1
2 22
m
Z m
U
V U t d t U


   
w w
    
      
Trị hiệu dụng điện áp tải 
Trị hiệu dụng dòng điện tải 
R
U
I ZZ 





2
2sin
1 
Hệ số công suất 
1/21/2013 
9 
17 
Hệ quả 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
Công suất tiêu thụ của tải 
Trị hiệu dụng dòng điện trên SCR 
Trị trung bình dòng điện trên SCR 
2
z
z
V
P
R

1
sin . (1 cos )
2 2
m m
VAV
V V
I t d t
R R


 w w   
 
sin 2
1
22 2
m z
VRMS
V I
I
R
 
   
 
18 
Bài tập 1 
Cho bộ biến đổi điện áp xoay chiều một pha tải R=10(). Áp 
nguồn xoay chiều ngõ vào có thông số 220V, f=50Hz. Góc điều 
khiển SCR của bộ biến đổi là =75o 
1. Vẽ giản đồ áp tải uz và dòng tải iz; 
2. Tính trị hiệu dụng điện áp tải, dòng tải 
3. Vẽ giản đồ điện áp, dòng điện trên các linh kiện 
4. Tính công suất tiêu thụ trên tải 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
1/21/2013 
10 
19 
1. Tải là thuần cảm 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
Nguồn xoay chiều 1 pha, tần số 50Hz có trị hiệu dụng U 
m sinu U twUZ
iT1
iT2
T1
UT1
U=Umsinwt
T2
L
iz
UT2
L=0.2
20 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
Góc điều khiển có thể thay 
đổi từ 900 đến 1800. 
-Trị hiệu dụng điện áp tải 
luôn nhỏ hơn trị hiệu dụng 
điện áp nguồn 
- Dòng điện tải gián đoạn 
1/21/2013 
11 
21 
Hệ quả 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
Dòng điện tải trong trạng thái T1 
Dòng điện tải trong trạng thái T2 
Cực trị của dòng điện tải 
]cos[cos t
L
U
I mZ w
w

]cos)[cos( t
L
U
I mZ w
w

]1)[cos(min  
wL
U
I mZ]1[cosmax  
wL
U
I mZ
(Um*cos(w))/(L*w) - (Um*cos(t*w))/(L*w) 
22 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
Điện 
1/21/2013 
12 
23 
Hệ quả 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
Trị hiệu dụng điện áp tải 
Trị hiệu dụng dòng điện tải 
)
2
2sin
1(2
2
2sin
1)sin(
2 2
2








ww



 

UUtdtUU mmZ





w
w



2sin3
)cos21)(1(2
1 2
2
2  

L
U
tdiI zZ
24 
Bài tập 2 
Cho bộ biến đổi điện áp xoay chiều một pha tải L=20(mH). Áp 
nguồn xoay chiều ngõ vào có thông số 220V, f=50Hz. Góc điều 
khiển SCR của bộ biến đổi là =135o 
1. Vẽ giản đồ áp tải uz và dòng tải iz; 
2. Tính trị hiệu dụng điện áp tải, dòng tải 
3. Vẽ giản đồ điện áp, dòng điện trên các linh kiện 
4. Tính Izmax, Izmin 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
1/21/2013 
13 
25 
1. Tải tổng quát 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
Nguồn xoay chiều 1 pha, tần số 50Hz có trị hiệu dụng U 
m sinu U twiT1
iT2
T1
UT1
U=Umsinwt
T2
R
iz
L
UT2
R=10;L=0.05 f57.5
Góc tới hạn là góc điều 
khiển mà dòng điện tải ở 
ranh giới giữa chế độ dòng 
điện gián đoạn và dòng liên 
tục. 
Góc điều khiển có thể thay 
đổi từ góc tới hạn đến 1800. 
-Trị hiệu dụng điện áp tải 
luôn nhỏ hơn trị hiệu dụng 
điện áp nguồn 
- Dòng điện tải gián đoạn 
)(
R
L
arctg
w
 
26 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
1/21/2013 
14 
27 
Hệ quả 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
Dòng điện tải trong trạng thái T1 
Dòng điện tải trong trạng thái T2 
2 2
[sin( ) sin( ) ]
( )
t
m
Z
U
i t e
R L
 w
ww f  f
w

   

])))sin()[sin(
)(
)(
22
w
w
w
w
t
m
Z et
LR
U
I




(Um*exp((R*alpha)/L)*(cos(alpha) - (R*sin(alpha))/L))/(L*exp((R*t)/L)*(R^2/L^2 + 1)) - (Um*(cos(t) - (R*sin(t))/L))/(L*(R^2/L^2 + 1)) 
28 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
1/21/2013 
15 
29 
PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 
 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
30 
Power Electronics 
 For Building 
THANK YOU 
FOR YOUR ATTENTION 
 
1/21/2013