Giáo trình Thực hành điện tử công suất - Phan Hữu Tước

ích i G phải tiếp tục duy trì trong suốt thời gian GTO dẫn điện. Hình 7: cấu tạo và nguyên tắt đóng ngắt GTO Hình 8 Đặc tính đóng ngắt Hình 9 Quá trình thay đổi trạng thái đóng ngắt của GTO Để kích ngắt GTO, xung dòng điện âm lớn được đưa vào cổng G – cathode với độ dốc (di GQ /dt) lớn hơn giá trị qui định của linh kiện, nó đẩy các hạt mang điện khỏi cathode, tức ra khỏi emitter của transistor pnp và transistor npn sẽ không thể hoạt động ở chế độ tái sinh. Sau khi transistor npn tắt, transistor pnp còn lại sẽ hoạt động Bài TN số 1: Linh kiện điện tử công suất 7 với cổng kích đóng ở trạng thái mở và linh kiện trở về trạng thái không dẫn điện. Tuy nhiên, dòng điện yêu cầu mạch cổng G để tắt GTO có giá trị khá lớn. Trong khi xung dòng điện cần đưa vào cổng để kích đóng GTO chỉ cần đạt giá trị khoảng 3-5%, tức khoảng 30A với độ rộng xung 10µs đối với loại linh kiện có dòng định mức 1000A thì xung dòng điện kích cổng để ngắt GTO cần đạt đến khoảng 30- 50%, tức khoảng 300A với độ rộng xung khoảng 20-50 s. Mạch cổng phải thiết kế có khả năng tạo xung dòng kích tối thiểu đạt các giá trị yêu cầu trên (I GQM ). Điện áp cung cấp mạch cổng để tạo xung dòng lớn vừa nêu thường có giá trị thấp, khoảng 10-20V với độ rộng xung khoảng 20-50 s, năng lượng tiêu tốn cho việc thực hiện kích ngắt GTO không cao. Quá trình điện áp và dòng điện mạch anode và mạch cổng khi kích đóng GTO và kích ngắt nó được mô tả trên hình hình 8 và hình 9. Năng lượng kích ngắt GTO nhiều gấp 10-20 lần năng lượng cần cho quá trình kích đóng GTO. Điểm bất lợi về mạch kích ngắt là một nhược điểm của GTO khi so sánh nó với IGBT. Hệ quả là thời gian ngắt dòng điện kéo dài, khả năng chịu di/dt, dv/dt kém, mạch bảo vệ khi kích đóng và kích ngắt làm tăng chi phí lắp đặt cũng như làm công suất tổn hao tăng lên. Do khả năng kích ngắt chậm nên GTO được sử dụng trong các bộ nghịch lưu điều chế độ rộng xung (PWM) với tần số đóng ngắt thấp. Tuy nhiên, điều này chấp nhận được trong các ứng dụng công suất lớn. Mạch điều khiển kích ngắt GTO có giá thành tương đương giá thành linh kiện. Độ sụt áp của GTO khi dẫn điện cao hơn khoảng 50% so với thyristor nhưng thấp hơn 50% so với IGBT với cùng định mức. GTO có khả năng chịu tải công suất lớn hơn IGBT và được ứng dụng trong các thiết bị điều khiển hệ thống lưới điện (FACTS Controller) đến công suất vài trăm MW. GTO được chia làm hai loại - loại cho phép chịu áp ngược (symmetrical), và loại “nối tắt anode” (anode short GTO thyristor) chỉ có khả năng khoá áp thuận trị số lớn. Loại thứ nhất có cấu trúc giống như SCR, có khả năng chịu được áp khóa và áp ngược với giá trị lớn gần như nhau. Lọai thứ hai- GTO có anode nối tắt, có một phần lớp J 1 bị nối tắt nhờ lớp n+ hình 6. Do đó, khả năng khóa áp ngược của lọai GTO này kém, bằng khả năng chịu áp ngược của lớp J 3 (khoảng dưới 15V). Tuy nhiên, bù lại, cấu tạo của nó cho phép đạt được khả năng chịu áp khóa và dòng điện lớn cũng như khả năng giảm sụt áp khi dẫn điện và nó thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi tần số đóng ngắt lớn nhưng không cần khả năng chịu áp ngược cao (chẳng hạn các bộ nghịch lưu áp). Để tăng cường hiệu quả sử dụng, các GTO còn được chế tạo với diode ngược tích hợp trong linh kiện (reverse conducting GTO Thyristor hoặc asymmetric GTO). Cấu tạo linh kiện gồm phần GTO có anode đối xứng và phần gọi là diode phục hồi nhanh (fast recovery diode), cho phép linh kiện dẫn dòng điện ngược mà không cần lắp đặt diode ngược ở ngoài linh kiện, làm giảm kích thước và khối lượng mạch điện sử dụng GTO Linh kiện GTO cần phải có mạch bảo vệ. Quá trình ngắt GTO đòi hỏi sử dụng xung dòng kích đủ rộng. Điều này dẫn đến thời gian ngắt dài, khả năng di/dt và dv/dt Bài TN số 1: Linh kiện điện tử công suất 8 của GTO thấp. Vì thế, cần phải giới hạn các trị số hoạt động không vượt quá giá trị an toàn trong quá trình ngắt GTO. 2. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) IGBT là linh kiện kết hợp giữa đặc tính tác động nhanh và công suất lớn của Transistor lưỡng cực với tổng trở ngã vào và chịu điện thế điều khiển lớn ở cực cổng của MOSFET. Cấu tạo , kí hiệu và sơ đồ tương đương có dạng như hình 10 Hình 10 : Cấu tạo, hình dạng và sơ đồ tương đương của IGBT E. Khảo Sát Đặc Tính Của Diode, SCR và TRIAC I. Khảo sát DIODE công suất : 1. Nối nguồn +12V qua tải bóng đèn và diode như hình 11a để mắc phân cực ngược cho diode . Đo sụt áp trên diode và dòng qua diode. 2. Nối nguồn +12V qua tải bóng đèn và diode như hình 11b để mắc phân cực thuận cho diode . Đo sụt áp trên diode và dòng qua diode. Hinh a Hinh b D +12V D +12V Hình 11 : Diode được phân cực bằng nguồn 1 chiều 3. Nối nguồn ~ 24V qua tải bóng đèn và diode như hình 12a . Sử dụng dao động ký để quan sát tín hiệu trên tải bóng đèn . p+ n- p p n n n n C E E G Cách điện C E G D S pn p np n Bài TN số 1: Linh kiện điện tử công suất 9 4. Nối nguồn ~ 24V qua tải motor và diode như hình 12b . Sử dụng dao động ký để quan sát tín hiệu trên tải motor. 5. Trên cơ sở nguyên tắc hoạt động của diode , giải thích nguyên tắc hoạt động của sơ đồ hình 11 và hình 12. Giải thích sự khác nhau giữa 2 dạng tín hiệu trên tải cảm ( motor ) và tải trở ( bóng đèn ) 24 VAC D Hinh a 24 VAC D Hinh b A AB B M Hình 12 : Diode được phân cực bằng nguồn xoay chiều II. Khảo sát Thyristor công suất : 1. Nối nguồn +12V qua tải bóng đèn và thyristor như hình 13 . Cấp nguồn ±12V cho sơ đồ kích một chiều . Nối ngã ra của bộ kích DC với cực Gate của Thyristor. 2. Chỉnh biến trở P1 của bộ kích DC cho đến khi đèn phát sáng ( chú ý chỉnh chậm ). Đo điện thế và dòng điều khiển . Chỉnh ngược biến trở và giải thích tại sao đèn không tắt. 3. Chỉnh biến trở P1 trở về trạng thái ban đầu . Dùng dây dẫn nối tắt 2 đầu Anod và katod , sau đó trả lại trạng thái như cũ . Thực hiện lại các bước vài lần . 4. Thay đổi nguồn phân cực cho bóng đèn và cho Thyristor bằng nguồn ~24V . Lập lại thí nghiệm trên . Quan sát tín hiệu trên tải theo giá trị điện áp ra khi chỉnh biến trở P1. 5. Lập lại các bước trên vài lần .Giải thích nguyên tắt hoạt động của Thyristor. OUT 741 V V R1 3K3 R2 3K3 VR 10K R3 3K3 C1 0.22 R4 330 TIP 122 TAÛI Hình 13 : Sơ đồ khảo sát Thyristor Bài TN số 1: Linh kiện điện tử công suất 10 III. Khảo sát TRIAC : 1. Lối nguồn +12V qua tải bóng đèn và TRIAC như hình 14 . Cấp nguồn ±12V cho sơ đồ kích một chiều . Nối ngã ra của bộ kích DC với cực Gate của TRIAC. 2. Chỉnh biến trở P1 của bộ kích DC cho đến khi đèn phát sáng ( chú ý chỉnh chậm ). Đo điện thế và dòng điều khiển . Chỉnh ngược biến trở và giải thích tại sao đèn không tắt. 3. Chỉnh biến trở P1 trở về trạng thái ban đầu . Dùng dây dẫn nối tắt 2 đầu T2 và T1 , sau đó trả lại trạng thái như cũ . Thực hiện lại các bước vài lần . 4. Thay đổi nguồn phân cực cho bóng đèn và cho TRIAC bằng nguồn ~24V . Lập lại thí nghiệm trên . Quan sát tín hiệu trên tải theo giá trị điện áp ra khi chỉnh biến trở P1. 5. Lập lại các bước trên vài lần .Giải thích nguyên tắt hoạt động của TRIAC. OUT 741 V V R1 3K3 R2 3K3 VR 10K R3 3K3 C1 0.22 R4 330 TIP 122 6. So sánh nguyên tắt hoạt động của Thyristor và TRIAC. Bài TN số 2: Các phương pháp điều khiển 11 BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 2 CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN A. THIẾT BỊ SỬ DỤNG 1. Thiết bị thực tập cho điện tử công suất PE-501 , PE-502 và PE-503 và các bảng chức năng : _ Bảng nguồn , cầu dao tự động , cầu chì, đèn báo nguồn , tải đèn , tải motor _ Bảng chúa linh kiện công suất . _ Bảng chứa bộ liên kết quang , bộ liên kết biến thế xung , nguồn kích DC. _ Bảng chứa mạch phát UJT, mạch phát xung 555. mách dao động đa hài . _ Bảng mạch tạo xung đồng bộ điều khiển SCR, Triac. _ Bảng chứa mạch điều khiển bằn IC 785. 2. Dao động ký 2 tia ( Oscilloscope ), đồng hồ VOM . 3. Phụ tùng là dây cắm 2 đầu. B. CÁC BÀI THỰC TẬP PHẦN I : Phƣơng Pháp Điều Khiển Toàn Pha *** Nhiệm vụ Phương pháp điều khiển toàn pha thực chất là điều khiển on-off, điều náy có nghĩa là các linh kiện công suất phải được điều khiển hoạt động giống như 1 khóa đóng ngắt. Trong phương pháp này nhiệm vụ chủ yếu của nguồn kích là phải đãm bảo đủ điện áp kích hay dòng kích . Biến trở là nguồn kích đơn giản nất , tuy nhiên đây là nguuồn có tổng trở ra biến đổi theo theo điện thế . Để kích SCR, Triac cần nguồn kích có tin hiệu ra ổn định và tổng trỏ nhỏ, vì vậy ta cần sử dụng các bộ khuếch đại thuật toán . Sơ đồ hồi tiếp 100% giữa lối vào và ra , trở kháng ra của sơ đồ khá nhỏ. Khi vặn biến trở P1 thì điện áp ra thay đổi tuy nhiên tổng trở ra không thay đổi *** Các bƣớc thực hiện I . Sơ đồ kích điều khiển toàn pha. 1. Cấp nguồn ± 12V cho sơ đồ kích Hình I.1 , nối mass cho sơ đồ. Bài TN số 2: Các phương pháp điều khiển 12 OUT 741 V V R1 3K3 R2 3K3 VR 10K R3 3K3 C1 0.22 R4 330 TIP 122 V V OUT Hình I.1 Sơ đồ kích điều khiển toàn pha 2. Sử dụng đồng hồ , hoặc dao động ký để xac định điện áp ngã ra. 3. Chỉnh biến trở P1 theo các giá trị trên Bảng nhận xét , ghi nhận giá trị điện thế ngã ra . Thế ra P1 -4 V -3V -2 V -1 V 0 V 1 V 2 V 3 V 4 V Thế tại lối ra 4. Nhận xét về sự phụ thuộc giữa điện thế vào và ra. Tính độ lệch giữa chúng. II. Sơ đồ điều khiển toàn pha 1SCR không cách ly 1. Cấp nguồn ± 12V cho sơ đồ kích DC , nối mass cho sơ đồ. GND 741 V V R1 R2 VR R3 C1 R4 TIP 24 V ac OUT Hình I.2 Sơ đồ điều khiển toàn pha 1SCR không cách ly 2. Tạo sơ đồ công suất như hình I.2 . Cấp nguồn 24Vac cho sơ đồ. 3. Ngã ra OUT nối với cực Gate của SCR, cực Katod nối GND . Bài TN số 2: Các phương pháp điều khiển 13 4. Sử dụng đồng hồ đo xác định điện áp ngã ra OUT so với GND . Chỉnh biến trở P1 sao cho đèn ( tải ) vừa sáng . Ghi nhận lại giá trị điện áp ngã ra tại thời điểm đó . 5. Sử dụng dao động ký xác định dạng sóng trên 2 đầu tải . 6. Chỉnh biến trở P1 để giảm điện áp ngã ra OUT . 7. Quan sát hoạt động của tải , điện áp ra OUT . Nhận xét kết quả và nguyên tắt điều khiển toàn pha.Vẽ dạng sóng tải. III. Sơ đồ điều khiển toàn pha có cách ly: 1. Cấp nguồn + 12V cho sơ đồ liên kết quang , nối mass cho sơ đồ. 2. Tạo sơ đồ công suất như hình I.3 . Cấp nguồn 24Vac cho sơ đồ. 3. Các ngã ra OUT –PUT nối theo yêu cầu sao . _ OUT 1 nối với cực Anod của SCR. _ OUT 2 nối với cực Gate của SCR. _ OUT 3 nối với cực Katod của SCR. GND 24 V ac R1 D R2 OUT 3 OUT 2VR 12Vdc OUT 1 Hình I.3 Sơ đồ điều khiển toàn pha có cách ly Bài TN số 2: Các phương pháp điều khiển 14 4. Chỉnh biến trở P1 sao cho đèn ( tải ) vừa sáng . Ghi nhận lại giá trị điện áp ngã ra tại thời điểm đó . 5. Sử dụng dao động ký xác định dạng sóng trên 2 đầu tải . 6. Sử dụng dao động ký xác định dạng sóng trên 2 đầu ra của OP-TO 7. Quan sát hoạt động của tải , điện áp ra OUT . Nhận xét kết quả và nguyên tắt điều khiển toàn pha.Vẽ dạng sóng tải. PHẦN II : Điều Khiển Không Đồng Bộ SCR và Triac **** Nhiệm vụ Khảo sát nguyên tắt kích SCR , Triac bằng xung . Tín hiệu xung có nhiều dạng , tuy nhiên ở đây ta chỉ xét 2 dạng xung cơ bản nhất dùng để kích SCR va Triac là xung vuông và xung nhọn . Quan sát và nhận xét hiện tượng lệch tần số giữa xung kích và tần số tín hiệu điện phân cực cho SCR và Triac. Đối với sơ đồ tạo xung vuông ta thường sử dụng la mạch dao động bằng IC 555, đồng thời sử dụng biến trở để thay đổi tần số xung ở ngã ra. Đối với sơ đồ tao xung nhọn ta sử dụng mạch dao động tích thoát ( mạch tao xung bằng UJT ) có sử dụng biến trở để thay đổi tần số. **** Các bƣớc thực hiện I. Mạch kích không đồng bộ bằng xung vuông. 1. Tạo sơ đồ như hình II.1 12 R1 R2 VR-P1 C1 C2 OUT TP1 555 4 8 7 6 2 5 1 IC R 1 D 1 R 2 OUT 3COM OUT 2 INPUT 24 V ac OUT 1 Hình II.1 Mạch kích không đồng bộ bằng xung vuông. Bài TN số 2: Các phương pháp điều khiển 15 _ Cấp nguồn và mass cho mạch dao động 555. _ Tạo sơ đồ công suất như hình. _ Ngã ra của mach 555 nối với ngả vào của bộ liên kết quang ( OUT nối với IN , GND nối với COM ). _ Các ngã ra OUT của bộ liên kết quang nối theo yêu cầu sao . * OUT 1 nối với cực Anod của SCR. * OUT 2 nối với cực Gate của SCR. * OUT 3 nối với cực Katod của SCR. 2. Chỉnh biến trở P1 để thay đổi tần số ngã ra của mạch dao động 555. Sử dụng dao động ký để quan sát sự thay đổi đó tại ngả ra OUT của mạch 555. Vẽ dạng sóng ngã ra OUT. 3. Sử dụng dao động ký xác định dạng sóng trên 2 đầu ra của OP-TO ( OUT 2 và OUT 3 ). Vẽ dạng sóng . 4. Sử dụng dao động ký xác định dạng sóng trên 2 đầu tải . Vẽ dạng sóng tải. 5. Quan sát hoạt động của tải , dạng sóng các ngã ra . Nhận xét kết quả , so sánh các dạng sóng và tìm hiểu nguyên tắt điều khiển không đồng bộ. 6. Tương tự thay thế SCR bằng Triac và thực hiện các bước tương tự. Bài TN số 2: Các phương pháp điều khiển 16 II. Mạch Kích Không Đồng Bộ Bằng Xung Nhọn : R2 R 3 VR-P1 R4C Dz 12 V OUT-PUT 12 V IN 2 R1 C1 R2 C2 D1 T1 T2 D2 R3 R4 D3 OUT 1 OUT 2 IN 1 24 V ac A 1 B 1 Hình II.2 : Sơ đồ Kích Không Đồng Bộ Bằng Xung Nhọn Kích SCR 1. Sử dụng các sơ đồ như hình II.2 _ Cấp nguồn + 12 V và mass cho mạch tạo xung UJT. Lúc này mạch làm việc ở chế độ không đồng bộ _ Tạo sơ đồ công suất như hình. _ Ngã ra của mạch UJT nối với ngả vào IN 2 của bộ liên kết biến thế xung ( OUT- PUT nối với IN 2 ). IN 1 của mạch liên kết biến thế xung nối với nguồn +12V. _ Các ngã ra OUT của bộ liên kết biến thế xung nối theo yêu cầu sao . * A1 nối với cực Gate của SCR. * B1 nối với cực Katod của SCR. 2. Chỉnh biến trở P1 để thay đổi tần số ngã ra của mạch tạo xung UJT. Sử dụng dao động ký để quan sát sự thay đổi đó tại ngả ra OUT-PUT của mạch tạo xung UJT. Vẽ dạng sóng OUT-PUT. Bài TN số 2: Các phương pháp điều khiển 17 3. Sử dụng dao động ký xác định dạng sóng trên 2 đầu ra A1 và B1 . Vẽ dạng sóng . 4. Sử dụng dao động ký xác định dạng sóng trên 2 đầu tải . Vẽ dạng sóng tải. 5. Quan sát hoạt động của tải , dạng sóng các ngã ra . Nhận xét kết quả , so sánh các dạng sóng và tìm hiểu nguyên tắt điều khiển không đồng bộ. 6. Tương tự thay thế SCR bằng Triac và thực hiện các bước tương tự tạo sơ đồ như hình II.3 R2 R 3 VR-P1 R4C Dz 12 V OUT-PUT 12 V IN 2 R1 C1 R2 C2 D1 T1 T2 D2 R3 R4 D3 OUT 1 OUT 2 IN 1 24 V ac Hình II.3 : Sơ đồ Kích Không Đồng Bộ Bằng Xung Nhọn Kích Triac Bài TN số 2: Các phương pháp điều khiển 18 PHẦN III: Điều Khiển Đồng Bộ Theo Kỹ Thuật Dịch Pha **** Nhiệm vụ Khảo sát các nguyên tắt kích đồng bộ, các yêu cầu của 1 mạch kích đồng bộ.Tìm hiểu nguyên lí 1 sơ đồ kích đồng bộ và dạng sóng ra trên tải . Khảo sát dạng sơ đồ kích đồng bộ đơn giản và sơ đồ kích đồng bộ thực tế dùng phương pháp điều khiển tuyến tính. **** Các bƣớc thực hiện I. Mạch kích đơn giản sử dụng UJT : 1. Tạo sơ đồ như hình III.1 R2 R 3 VR-P1 C D2 R3 R4 D3 OUT 1 OUT 2 24 V acD1 24 V ac A1 B1 R1 Hình III.1 Mạch kích đơn giản sử dụng UJT _ Cấp nguồn xoay chiều ~ 24 Vac cho ngã vào bộ phát xung UJT. Khi đó điện thế cấp cho mạch dao động có dạng xung đồng bộ với tín hiệu xoay chiều do điện thế ngã ra của mạch chỉnh lưu không có bộ lọc. _ Tạo sơ đồ mạch công suất như hình . Nguồn cung cấp cho mach công suất đồng thời là nguồn cung cấp cho cầu chỉnh lưu. 2. Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu ra của mạch cầu và tín hiệu ra của mạch tạo xung . Vẽ lại dạng sóng và so sánh đặc điểm của 2 dạng sóng này. Nhận xét. 3. Thay đổi biến trở P1 quan sát tín hiệu ra của mạch UJT . So sánh với tín hiệu ban đầu và tín hiệu xoay chiều. Bài TN số 2: Các phương pháp điều khiển 19 4. Tác động tín hiệu kích cho mạch công suất bằng cách kết nối theo yêu cầu : _ A1 nối với cực Gate. _ B1 nối với Katod. 5. Thay đổi biến trở P1 , sử dụng dao động ký quan sát dạng sóng trên tải nhiều chu kỳ liên tiếp. Giải thích nguyên tắt hoạt động của chế độ đồng bộ. II. Điều khiển đồng bộ bằng phƣơng pháp điều khiển tuyến tính : 1. Cấp nguồn +12V và mass cho sơ đồ hình III.2 . Cấp tín hiệu ~ 24 Vac cho ngã vào của mạch kích. 2. Sử dụng dao động ký xác định dạng sóng tại các điểm đo TP1, TP2, TP3, TP4, CT1, CT2 . Vẽ lại dạng sóng va nhận xét nguyên tắt hoạt động của mạch. 3. Diều chỉnh biến trở P1 .Xác định dạng sóng tại 2 ngã ra OUT1 và OUT2 bắng cách sử dụng 2 tia của dao động ký .Nhận xét dạng sóng của 2 ngã ra. 4. Tạo mạch công suất đơn giản như hình III.3a . Tác động xung kích từ mạch kích đồng bộ theo các bước sau : _ Lấy tín hiệu từ 1 ngã ra tác động vào SCR. _ Điểm A nối với cực Gate của SCR. _ Điểm B nối với cực Katod của SCR. 5. Thay đổi biến trở P1 , sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu trên tải . vẽ lại dạng sóng tại 1 thời điểm bất kỳ. Bài TN số 2: Các phương pháp điều khiển 20 24 V ac 24 V ac a) b) Hình III.3 : Sơ đồ mạch công suất 6. Tạo mạch công suất đơn giản như hình III.3b . Tác động xung kích từ mạch kích đồng bộ theo các bước sau : _ Lấy tín hiệu từ 1 ngã ra tác động vào TRIAC. _ Điểm A nối với cực Gate của TRIAC. _ Điểm B nối với cực T1 của TRIAC. 7. Thay đổi biến trở P1 , sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu trên tải . vẽ lại dạng sóng tại 1 thời điểm bất kỳ. 8. Ghép 2 tín hiệu kích và thực hiện các bước tương tự để quan sát dạng sóng tải ở chế độ điều khiển toàn kỳ Bài TN số 2: Các phương pháp điều khiển 21 R 1 -2 K 2 D 1 4 0 0 7 4 N 3 5 O P T O R 2 1 0 0 K R 3 -1 0 K C 1 -2 2 0 p L E D 1 R 4 5 K 6 T 1 A 1 0 1 5 T 2 C 1 8 1 5 R 1 6 -2 K 2 D 2 4 0 0 7 4 N 3 5 O P T O R 1 5 1 0 0 K R 7 -1 0 K C 3 -2 2 0 p L E D 2 R 8 5 K 6 T 3 A 1 0 1 5 T 4 C 1 8 1 5 P 2 1 0 0 K C 5 -1 0 4 C 6 -1 0 4 P 3 1 0 0 K 4 1 2 1 2 5 3 1 1 1 3 1 6 1 4 1 5 IC 3 C D 4 5 2 8 3 2 1 5 6 7 2 A T L 0 8 2 2 B T L 0 8 2 R11-10K C7-220p R12-10K C8-220p 2 4 V A C T F 1 T P 1 T P 4 T P 3 T P 2 C T 1 C T 2O U T 1 O U T 2 A B R13-10K D 3 D6 T 5 T IP 1 2 2 T 6 T IP 1 2 2 A B D6 D 7 D5 D4 R14-10K P 1 1 0 K R9-560 R9-560 R 6 5 K 6 R 1 0 -5 K 6 1 2 V 1 2 V 1 2 V 1 2 V C9-474 C10-474 6 1 0 Hình III.2 : Sơ đồ kích xung đồng bộ bằng phƣơng pháp tuyến tính Bài TN số 2: Các phương pháp điều khiển 22 PHẦN IV: ĐIỀU KHIỂN ĐỒNG BỘ SỬ DỤNG TCA785 **** Nhiệm vụ Khảo sát mạch kích sự dụng IC chuyên dụng TCA785. Quan sát và nhận xét nhiệm vụ của từng chân linh kiện . **** Các bƣớc thực hiện 1. Cấp nguồn +12V và mass cho sơ đồ hình IV.1 . Cấp tín hiệu ~ 24 Vac cho ngã vào của mạch kích. 2. Sử dụng dao động ký xác định dạng sóng tại các điểm đo ngã vào , ngã ra của IC, tín hiệu tại chân 9 và 10 để xem đồng bộ. Vẽ lại dạng sóng và nhận xét nguyên tắt hoạt động của mạch. 3. Điều chỉnh biến trở P1 .Xác định dạng sóng tại 2 ngã ra OUT1 và OUT2 bắng cách sử dụng 2 tia của dao động ký .Nhận xét dạng sóng của 2 ngã ra. 4. Tạo mạch công suất đơn giản như hình IV.2a . Tác động xung kích từ mạch kích đồng bộ theo các bước sau : _ Lấy tín hiệu từ 1 ngã ra tác động vào SCR. _ Điểm A nối với cực Gate của SCR. _ Điểm B nối với cực Katod của SCR. 5. Thay đổi biến trở P1 , sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu trên tải . vẽ lại dạng sóng tại 1 thời điểm bất kỳ. 6. Tạo mạch công suất đơn giản như hình III.3b . Tác động xung kích từ mạch kích đồng bộ theo các bước sau : _ Lấy tín hiệu từ 1 ngã ra tác động vào TRIAC. _ Điểm A nối với cực Gate của TRIAC. _ Điểm B nối với cực T1 của TRIAC. R1 12V Dz VR Vref 12V R2 R 3 C 1 C 2 16 13 6 5 1 9 10 12 14 15 IC TCA 785 OUT1 OUT2 24V AC A B A B Hình IV.1: Sơ đồ TCA785 7. Thay đổi biến trở P1 , sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu trên tải . vẽ lại dạng sóng tại 1 thời điểm bất kỳ. 8. Ghép 2 tín hiệu kích và thực hiện các bước tương tự để quan sát dạng sóng tải ở chế độ điều khiển toàn kỳ Bài TN số 2: Các phương pháp điều khiển 23 24 V ac 24 V ac a) b) Hình IV.2 Sơ đồ mạch công suất PHẦN V: ĐIỀU KHIỂN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PWM **** Nhiệm vụ Tìm hiểu phương pháp kích không đổng bộ, bằng phương pháp PWM, thường được sử dụng trong các bộ Inverter 1pha-3pha. **** Các bƣớc thực hiện 1. Cấp nguồn +12V và mass cho sơ đồ hình V.1 . Cấp tín hiệu ~ 24 Vac cho ngã vào của mạch kích. 2. Sử dụng dao động ký xác định dạng sóng tại các điểm đo ngã vào , ngã ra của IC, tại các điểm đo TP1, TP 2 , TP 3. Vẽ lại dạng sóng và nhận xét nguyên tắt hoạt động của mạch. 3. Điều chỉnh biến trở VR1 và VR2 .Xác định dạng sóng tại 2 ngã ra OUT1 và OUT2 bắng cách sử dụng 2 tia của dao động ký .Nhận xét dạng sóng của 2 ngã ra. R3 VR1 R2 TP2 + - VR2 R4 12Vdc R1 12 V R8 C1 D1 T1 D2 R6 R7 D3 OUT 1 OUT 2 A 1 B 1 IN COM TP1 R5 TP3 Hình V.1 : Sơ đồ Kích bằng phƣơng pháp PWM Bài TN số 3: Chỉnh lưu công suất 24 BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 3 CHỈNH LƢU CÔNG SUẤT A. THIẾT BỊ SỬ DỤNG 1. Thiết bị thực tập cho điện tử công suất PE-501 và PE-502 , Mô hình Điện Tử Công Suất và các bảng chức năng : _ Bảng nguồn , cầu dao tự động , cầu chì, đèn báo nguồn , tải đèn , tải motor _ Bảng chứa linh kiện công suất . _ Bảng mạch tạo xung đồng bộ điều khiển SCR chứa 3 kênh CH - A, CH - B, CH - C _ Các module chỉnh lưu 1pha, chỉnh lưu 3 pha 2. Dao động ký 2 tia ( Oscilloscope ), đồng hồ VOM . 3. Phụ tùng la dây cắm 2 đầu. B. CÁC BÀI THỰC TẬP Phần I : CHỈNH LƢU 1 PHA I . Chỉnh lƣu bán kỳ 1. Mắc sơ đồ như hình I.1a . Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu trên tải đèn . Vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải trở ( đèn ) theo điện áp vào . 2. Thay thế tải trở ( đèn ) bằng tải có tính cảm nhu hình I.1b ( motor ) . Vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải có tính cảm ( motor ) theo điện áp vào . 3. So sánh dạng sóng trên 2 dạng tải trở và tải có tính cảm . Giải thích sự khác nhau giữa chúng . L LOAD D1 R LOAD D1 M ~24Vac ~24Vac a) Với tải trở b) Với tải cảm Hình I.1 Sơ đồ chỉnh lƣu bán kỳ dùng diode Bài TN số 3: Chỉnh lưu công suất 25 4. Thay thế diode bằng các SCR như hình I.2a . Đồng thời tác động tín hiệu kích từ ngã ra của mạch kích đồng bộ. 5. Thay thế tải trở ( đèn ) bằng tải có tính cảm nhu hình I.2b ( motor ) . Vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải có tính cảm ( motor ) theo điện áp vào . 6. So sánh dạng sóng trên 2 dạng tải trở và tải có tính cảm . Giải thích sự khác nhau giữa chúng . 7. Giải thích điểm khác biệt giữa chính lưu dùng diode với chỉnh lưu dùng SCR. L LOAD T1 R LOAD T1 M ~24Vac ~24Vac a) Với tải trở b) Với tải cảm Hình I.2 : Sơ đồ chỉnh lƣu bán kỳ dùng SCR II . Chỉnh lƣu cầu 1 pha 1. Chỉnh lƣu cầu 1 pha dùng diode a. Mắc sơ đồ như hình II.1 . Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu trên tải đèn . Vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải trở ( đèn ) theo điện áp vào . b. Thay thế tải trở ( đèn ) bằng tải có tính cảm nhu hình I.1b ( motor ) . Vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải có tính cảm ( motor ) theo điện áp vào . c. So sánh dạng sóng trên 2 dạng tải trở và tải có tính cảm . Giải thích sự khác nhau giữa chúng . 24V AC D1 D2 R LOAD D4 D3 Hình II.1 : Sơ đồ cầu chỉnh lƣu bằng diode tải trở Bài TN số 3: Chỉnh lưu công suất 26 2. Chỉnh lƣu Cầu bán điều khiển a. Mắc sơ đồ như hình II.2a . Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu trên tải đèn . Vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải trở ( đèn ) theo điện áp vào . b. Thay thế tải trở ( đèn ) bằng tải có tính cảm nhu hình II.2b ( motor ) . Vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải có tính cảm ( motor ) theo điện áp vào . c. So sánh dạng sóng trên 2 dạng tải trở và tải có tính cảm . Giải thích sự khác nhau giữa chúng . 24V AC D1 D2 SCR2 R LOAD SCR1 24V AC TP1A TP2A CT1A OUT1 A B A TP3A TP4A CT3A A OUT2 B 12V 12V 12V12V Hình IÌ.2a : Chỉnh lƣu cầu bán điều khiển tải trở ( đèn ) 24V AC D1 D2 SCR2 L LOAD SCR1 24V AC TP1A TP2A CT1A OUT1 A B A TP3A TP4A CT3A A OUT2 B 12V 12V 12V12V M Hình II.2b: Chỉnh lƣu cầu bán điều khiển tải có tính cảm ( motor ) 3. Chỉnh lƣu Cầu điều khiển đối xứng : a. Mắc sơ đồ như hình II.3 . Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu trên tải đèn . Vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải trở ( đèn ) theo điện áp vào . b. Thay thế tải trở ( đèn ) bằng tải có tính cảm ( motor ) . Vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải có tính cảm ( motor ) theo điện áp vào . c. So sánh dạng sóng trên 2 dạng tải trở và tải có tính cảm . Giải thích sự khác nhau giữa chúng . Bài TN số 3: Chỉnh lưu công suất 27 d. Quan sát hiện tượng trùng dẫn đối với tải có tính cảm . 24V AC T1 T2 T3 R LOAD T4 TP1A TP2A CT1A OUT1 A B A TP3A TP4A CT3A A OUT2 B 12V 12V 12V12V TP1A TP2A CT1A OUT1 A B A TP3A TP4A CT3A A