Giáo trình Điện tử công suất (Dùng cho các trường đại học kỹ thuật): Phần 1

Giáo trình Điện tử công suất gồm 5 chương theo chương trình môn học của ngành Kỹ thuật điện, Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa, Kỹ thuật điện tử. Phần 1 cuốn sách giới thiệu nội dung 2 chương đầu bao gồm các phần tử bán dẫn công suất cơ bản, chỉnh lưu điều khiển. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Điện tử công suất (Dùng cho các trường đại học kỹ thuật): Phần 1 PGS. TS. TRẨN XUÂN M IN H (Chủ biên) TS. Đ Ỗ TRUNG HẢI Diện tử cống suất DÙNG CHO CÁ C TRƯỜNG DẠI HỌC K Ỹ THUẬT A B C 'A ị ÌbĨ ic 1 ThuVienDHKTCN-TN ■ L , sos122s NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỶ THUẬT PGS. TS. TRÀN XUÂN MINH (Chủ biên) TS. ĐỖ TRUNG HÀI ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT DÙNG CHO CÁC TRƯ Ờ NG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THU ẬT H à N ộ i -2 0 1 6 LỜI N Ó I ĐÁU Điện từ công suất là một môn học giới thiệu vê nguyên lý hoạt động và tính toán các bộ biến đổi điện năng sứ dụng các dụng cụ bán dẫn công suất lớn. Đây là một môn học cơ sờ ngành cho hầu hết các chuyên ngành thuộc lĩnh vực điện - điện tử. Trong nhiều năm qua, đã có rất nhiều tài liệu trong và ngoài nước đề cập đến các kiến thức thuộc lĩnh vực này, mỗi tài liệu có một cấu trúc riêng. Trải qua kinh nghiệm nhiều năm giáng dạy môn học này cho các hệ đào tạo đại học và sau đại học, chúng tôi thay rằng cần biên tập lại cấu trúc cùa môn học này để đàm bào sinh viên khi nghiên cứu xong moi một chương sẽ nắm được khá đầy đủ về mặt lý thuyết cũng như thực hành cùa loại bộ biến đổi được giới thiệu trong chương đó. Với mục tiêu trên, một số cán bộ cùa Bộ môn Tự động hóa - Khoa Điện - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp tiến hành biên soạn giáo trình môn học Điện tứ công suất này. Giáo trình là tài liệu học tập của sinh viên tất cả các chuyên ngành thuộc các ngành Kỹ thuật điện - điện tử, K ỹ thuật điều khiến và lự động hóa. Giáo trình có thể dùng làm tài liệu tham khảo quan trọng cho sinh viên một số chuyên ngành khác và các học viên cao học các chuyên ngành Kỹ thuật điện, Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa, Kỹ thuật điện tử. Giáo trình gồm 5 chương theo chương trình môn học của ngành Chương 1: Các phần tứ bán dẫn công suất cơ bản Chương 2: Chinh lưu điều khiển Chương 3: B ộ btén đỏi điện áp xoay chiều - xoay chiều Chưcmg 4: Bộ biến đỏi một chiểu - một chiểu Chương 5: Nghịch lưu và bộ biến đoi tần số Do cà điều kiện khách quan và chủ quan nên giáo trình này chắc chắn còn nhiều thiếu sót, mong các bạn đọc và các đồng nghiệp thông cám và cho ý kiến đóng góp để giúp chúng tôi hoàn thiện được nội dung giáo trình này. Mọi ỷ kiến đóng góp xin gửi về Bộ môn Tự động hóa, Khoa Điện, Trường Đại học K ỹ thuật Công nghiệp, Thái Nguyên. Xin chân thành cảm ơn. C á c tá c giả 3 Chương 1 CÁ C PH ẨN T ử B ÁN DẨN C Ò N G SU Ấ T c ơ BẢN 1.1. Đ IO T CÔNG SUÂT 1.1.1. CÀU TẠO VÀ Đ Ặ C TÍN H V - A CỦA Đ IO T Cấu tạo của điot (Diode) được mô tà như hình 1.1 a, điot được tạo thành bằng việc ghép hai phiến bán dẫn khác loại nhau và tạo nên một vùng chuyển tiếp (một tiếp giáp) p - n, ký hiệu là J. Điot có 2 điện cực, một điện cực nối ra từ bán dẫn loại p được gọi là anot (Anode), ký hiệu là A, điện còn lại nối ra từ bán dẫn n được gọi là katot (Kathode hay Cathode) và ký hiệu là K. Ký hiệu biểu diễn điot được minh họa trên hình 1.lb. D J ?--------- ° — ---- ° K lD Ud Anot Katot ĨẼ K © © © io(A) Nhánh thuận -Uc, UD Nhánh ngược © Hình 1.1: c á u tạo (a), ký hiệu (b), s ơ đổ mạch điện để xây dựng đặc tinh V - A (c), đặc tinh V - A (d) và đặc tinh V - A lý tưởng hóa cùa điot (e) 5 Hình l.l c là sơ đồ mạch điện dùng để xây dựng đặc tính V - A cùa điot, ừong sơ đồ ngoài điot còn có nguồn điện áp u (có thể thay đổi giá trị và cực tính) và điện trờ mạch ngoài R (điện trờ tải). Điện áp trên điot được quy ước với chiều dương hướng từ A sang K và ký hiệu là UD, khi UD > 0 ta nói điện áp trên điot là thuận, ngược lại khi UD < 0 ta nói điện áp trên điot là ngược (hay: điot chịu điện áp ngược). Dòng điện qua điot được quy ước cùng chiều với điện áp và ký hiệu là Ìd . Khi cho u > 0 (chiều cúa u đã quy ước rõ trên sơ đồ), khi đó cực tính dương của nguồn u đặt vào A của điot, còn cực tính âm của nguồn qua điện trở R đặt và K của điot, khi đó tiếp giáp J được phân cực thuận và cho dòng điện đi qua, tăng dần u thì dòng qua điot tàng dần còn điện áp trên điot cũng có tăng nhưng rất không đáng kể, có thể xem điện áp trên điot là không đổi và có giá trị cỡ từ 0,2 V đến 0,7 V, tùy thuộc loại vật liệu bán dẫn dùng để chế tạo điot, như vậy, dòng qua điot gần như chì phụ thuộc vào nguồn u và điện trờ mạch ngoài R (điot mờ), đoạn đặc tính V - A ưong trường hợp này là phần nhánh thuận (hình l.ld ). Khi cho u < 0, lúc này cực tính âm của nguồn đặt vào A của điot, cực tính dương của nguồn qua điện trở R đặt vào K của điot, khi đó tiếp giáp J phân cực ngược, gần như không cho dòng điện đi qua, thực tế lúc này qua điot cũng có một dồng điện ngược ...