Bài giảng Chương 1 Khái niệm cơ bản & các linh kiện bán dẫn công suất

*Chương 1KHÁI NIỆM CƠ BẢN&CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN CÔNG SUẤT*Vài nét về lịch sử phát triển ĐTCS và các ứng dụng*Vài nét về lịch sử phát triển ĐTCS và các ứng dụng*ĐTCS và các lãnh vực liên quan ngày nay*Sơ đồ khối một hệ thống ĐTCS*Sơ đồ khối một hệ thống ĐTCS*Lãnh vực ứng dụng của ĐTCS*Lãnh vực ứng dụng của ĐTCS*Ví dụ ứng dụng: So sánh ổn áp tuyến tính và ổn áp xungTransistor công suất được điều khiển hoạt động tương tự như một điện trở biến đổiMạch có hiệu suất thấp và cồng kềnhBộ ổn áp tuyến tính*Bộ ổn áp xungVí dụ ứng dụng: So sánh ổn áp tuyến tính và ổn áp xung*Transistor hoạt động như một khóa đóng ngắt  hiệu suất caoBiến áp, mạch lọc hoạt động ở tần số cao  kích thước nhỏĐiện áp ngõ ra thay đổi bằng cách điều khiển độ rộng xung (tỉ lệ ton/Ts)Bộ ổn áp xungVí dụ ứng dụng: So sánh ổn áp tuyến tính và ổn áp xung*Ví dụ ứng dụng: điều khiển lưu lượng bơm bằng cách điều khiển tốc độ của bơm Với bơm (quạt) ly tâm, lưu lượng bơm tỉ lệ với tốc độ (Q  ω), và công suất bơm tỉ lệ với lập phương tốc độ (P  ω3 ) Hệ thống bơm kiểu truyền thống: tốc độ động cơ không đổi, điều chỉnh lưu lượng bằng van tiết lưu  tổn hao công suất trên van Hệ thống bơm có điều chỉnh tốc độ: lưu lượng bơm điều chỉnh bằng cách thay đội tốc độ động cơ, không dùng van tiết lưu  tiết kiệm năng lượng*Ví dụ ứng dụng: Tiết kiệm năng lượng với bộ biến tần điều khiển bơm nướcTổn hao trên toàn hệ thống với bơm điều chỉnh lưu lượng dùng van tiết lưu*Ví dụ ứng dụng: Tiết kiệm năng lượng với bộ biến tần điều khiển bơm nước (t-t)Tổn hao trên toàn hệ thống với bơm điều chỉnh lưu lượng dùng biến tần*Phân loại bộ biến đổi công suất*Phân loại bộ biến đổi công suất*Phân loại bộ biến đổi công suất*Các khái niệm cơ bản*Các khái niệm cơ bản*Ví dụ tính toán*Ví dụ tính toán*Ví dụ tính toán*Ví dụ tính toán*Ví dụ tính toán*Ví dụ tính toán*Ví dụ tính toán*Một số trường hợp thường gặp*Một số trường hợp thường gặp*Một số trường hợp thường gặp*Một số trường hợp thường gặp*Một số trường hợp thường gặp*Một số trường hợp thường gặp*Một số trường hợp thường gặp*Mạch một pha với dòng, áp dạng sin*Mạch một pha với dòng, áp dạng sin*Mạch ba pha cân bằng (dòng, áp dạng sin)*Mạch ba pha cân bằng (dòng, áp dạng sin)*Mạch ba pha cân bằng (dòng, áp dạng sin)*Hệ số công suất*Chế độ xác lập với dòng, áp không sinVí dụ: Dạng sóng điện áp ngõ ra và dạng sóng dòng-áp ngõ vào của một bộ biến tần 3-pha kiểu điều rông xung (PWM) điển hình.*Chế độ xác lập với dòng, áp không sin*Phân tích Fourier*Phân tích Fourier*Phân tích Fourier*Phân tích Fourier*Méo dạng do sóng hài*Méo dạng do sóng hài*Méo dạng do sóng hài*Méo dạng do sóng hài*Méo dạng do sóng hài*Méo dạng do sóng hài*Ví dụ: Ảnh hưởng của dòng nguồn không sin Xét mạch chỉnh lưu cầu diode 1 pha với tụ lọc ở ngõ ra*Ví dụ: Ảnh hưởng của dòng nguồn không sinDạng dòng ngõ vào is của cầu chỉnh lưu là không sin  chứa nhiều sóng hàiXét mạch chỉnh lưu cầu diode 1 pha với tụ lọc ở ngõ ra*Ví dụ: Ảnh hưởng của dòng nguồn không sinXét trường hợp cầu chỉnh lưu được cấp nguồn chung với các tải khác và điện kháng nguồn cung cấp Ls1 là đáng kểXét mạch chỉnh lưu cầu diode 1 pha với tụ lọc ở ngõ ra*Thành phần hài trong dòng iS gây ra sụt áp do sóng hài trên Ls1, có thể làm méo dạng áp uPCC tại điểm nối chung với các tải khácVí dụ: Ảnh hưởng của dòng nguồn không sinXét mạch chỉnh lưu cầu diode 1 pha với tụ lọc ở ngõ ra*Các công thức thường dùng*CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN CƠ BẢN*Giới thiệu về bán dẫn công suất*Giới thiệu về bán dẫn công suất*Giới thiệu về bán dẫn công suất*Diode*DiodeDiode luỡng cực*DiodeDiode Schottky*DiodeĐặc tính chuyển mạch của diode*Diode*Diode*Thyristor (SCR)*Thyristor (SCR)*Thyristor (SCR)Lưu ý: áp ngược cần duy trì trong khoảng thời gian > tq để đảm bảo SCR hồi phục tính chất khoáĐặc tính của SCR khi tắt*Thyristor (SCR)*Thyristor (SCR)*Thyristor (SCR)*Triac*TriacĐặc tính Volt-Ampere của Triac*BJT (Bipolar Junction Transistor)*BJT (Bipolar Junction Transistor)*BJT (Bipolar Junction Transistor)*MOSFET*MOSFET*MOSFET*IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)*IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)*IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)*IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)*IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)Cấu trúc thực tế bên trong một module IGBT*GTO (Gate Turn-Off Thyristor)*GTO (Gate Turn-Off Thyristor)*GTO (Gate Turn-Off Thyristor)*GTO (Gate Turn-Off Thyristor)GTO thực tế với dây dẫn để đưa xung kích vào cực G - KGTO với mạch kích tắt điển hình*ICGT / GCTMạch tương đương của IGCT / GCT*ICGT / GCT*MCT (MOS-Controlled Thyristor)*MCT (MOS-Controlled Thyristor)*MCT (MOS-Controlled Thyristor)*Khả năng đóng ngắt của các khóa bán dẫn thông dụng*Sự phát triển của các chất bán dẫn mới