Bài giảng mô đun Lắp mạch điện tử công suất

yristor cực đại. Trị hiệu dụng của dòng điện qua 
thyristor là 
 152 0 2
 I = 10,6 
 2
 Điện áp ngược cực đại của diode chuyển mạch là 
 Ung = Umax = 340 V 
 Khi α = 1800 điode chuyển mạch dẫn điện gần như liên tục với 
 dòng điện 15A 
 51
Bài 3: 
Sơ đồ chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dùng 
 T
MBA có điểm giữa. Điện áp cấp của 1
MBA là 120V. 
 u
a, Tính điện áp trung bình trên tải khi d Rd
 0 0 0 0 u'2
góc α lần lượt là 0 ; 30 ; 60 ; 90 giả u1
thiết dòng điện tải bằng phẳng và 
 u''2
điệna sp rơi trên thyristor là 1,5V. T2
b, Xác định các thông số của thyristor 
biết rằng dòng điện tải I = 15A. 
 Giải 
a, Chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dùng MBA có điểm giữa có 
 2U max
 Utb = cos 
Nếu kể đến điện áp rơi trên thyristor thì 
 2U max 2
 Utb = cos - 1,5 = .120. 2.cos 1,5 
Từ đó suy ra 
 Góc mở α 00 300 600 900 
 Utb (V) 106,5 92,1 52,5 0 
b, Xác định các thông của thyristor 
 Điện áp ngược đặt lên mỗi thyristor 
 Ung = 2Umax =2.120 2 = 340 V 
 Dòng điện hiệu dụng qua thyristor 
 I tai 15
 I = 10,6A 
 2 2
Bài 4: 
Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha có điều 
 iT1 iT3 
khiển. Biết điện áp nguồn U = 120V, R
 i T1 T3 t 
điện áp rơi trên thyristor là 1,5V. 2
 u 
Tính điện áp rơi trên tải khi góc mở d
 0 0 0 u2 
α lần lượt là 0 ; 45 ; 90 và điện áp 
ngược cực đại trên thyristor 
 iT4 iT2 
 T4 T2 id 
 Giải 
Đây là sơ đồ chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ, trị số trung bình của điệna sp chỉnh lưu 
tương tự như trường hợp chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ với MBA có điểm giữa. 
 2U max
 Utb = cos 
 Nếu kể đến điện áp rơi trên 2 thyristor cùng dẫn thì 
 52
 2U max
 Utb = cos - (2 x 1,5) từ đó suy ra 
 Góc mở α 00 450 900 
 Utb (V) 105 73,4 0 
 Vì có 2 thyristor cùng dẫnnên điện áp ngược cực đại trên từng thyristor là 
 Ung = Umax = 120 2 = 169,7 V 
Bài 5: 
Sơ đồ chỉnh lưu 3 pha chỉnh tia có 
điều khiển. Biết điện áp pha của ua
nguồn Uf = 150V. 
 u
a, Tìm dạng sóng đầu ra trên tải. b
 u
b, Xác định điện áp trung bình trên d Rd
 uc
tải khi góc mở α lần lượt là 00; 300; 
 0 0
60 ; 90 . Biết điện áp rơi trên từng 
thyritor là 1,5V và dòng điện tải là 
không đổi. 
 Giải 
a, Dạng sóng điện áp tải được biểu diễn trên hình a. Góc mở α tính từ thời điểm 
giao nhau của các điện áp pha. Các SCR dẫn điện từ T1, T2 đến T3. Các xung 
điều khiển vẽ trên hình b 
 Nét đậm 
 u 
 ub u 
 ua c ud 
 1  2 3 4 t 
 0 Hình a 
 2 
 igA t 
 igB t Hình b 
 igC t 
b, Trị số trung bình của điện áp chỉnh lưu trừ đi điện áp rơi trên 1 SCR. 
 3 3
 Utb = U .cos - 1,5 
 2 max
 Từ đó suy ra 
 53
 Góc mở α 00 300 600 900 
 Utb (V) 173,9 150,4 86,2 0 
Bài 6: 
 Cho mạch chỉnh lưu cầu có tải R+ E biết u2 2.220sin t , f = 50Hz, E = 
110V, R = 2  
 a. Tính trị trung bình của dòng điện tải id? 
 b. Tính giá trị hiệu dụng của dòng điện tải? 
 c. Chọn Diode (Umax,ID) cho hệ số Ku = 1,6, K I = 1,2 
 Giải 
 a. Tính dòng Id theo công thức : 
 2 2U2 cos 1  
 Id sin1 
 RT 
 b. Tính giá trị hiệu dụng của tải : 
 2UE 
 I 2 . 
 d RT
 I
 Dòng điện trung bình qua Diode Mỗi chu kỳ : I d 
 D 2
 c. Choïn Diode : 
 .
 IKIID . 1,2
 IDD 
 UKUU . 1,6. 2
 mnD u mn 2
 KI , Ku là hệ số an toàn 
2. BỘ NGHỊC LƯU 
 2.1. Bộ nghịch lưu một pha 
 2.1.1. Nghịch lưu phụ thuộc: 
 Nghịch lưu phụ thuộc là một chế độ làm việc của các sơ đồ chỉnh lưu, trong đó năng 
lượng từ phía một chiều được đưa trả về lưới điện xoay chiều. Đây là chế độ làm việc rất phổ 
biến của các bộ chỉnh lưu, đặc biệt đối với các hệ thống truyền động điện một chiều. Khi một 
máy điện một chiều được điều khiển bằng một bộ chỉnh lưu, máy điện có thể là động cơ tiêu 
thụ năng lượng điện từ lưới điện đồng thời cũng có thể đóng vai trò là nguồn phát năng lượng, 
ví dụ trong chế độ hãm tái sinh. Trong chế độ hãm tái sinh động năng tích luỹ trong phần 
quay của động cơ được đưa trở về lưới điện. Tuy nhiên vấn đề trả năng lượng từ phía một 
chiều về xoay chiều và cung cấp năng lượng từ phía xoay chiều đến một chiều xảy ra luân 
phiên là chế độ làm việc bình thường trong hệ thống truyền tải điện. 
 Trước hết, các yêu cầu để có thể thực hiện được chế độ nghịch lưu phụ thuộc, trong đó 
năng lượng từ phía một chiều được đưa trả về phía xoay chiều, là: 
 54
 a, Trong mạch một chiều phải có sức điện động một chiều Ed có cực tính tăng cường 
 dòng Id, nghĩa là dòng điện một chiều của bộ biến đổi phải đi vào cực âm và đi ra cực dương 
 của sức điện động một chiều Ed. 
 0
 b, Góc điều khiển á phải lớn hơn 90 . Điều này dẫn đến Ud = Ud0. Cos < 0. Như vậy, 
 đầu ra của bộ chỉnh lưu không thể là nguồn cấp năng lượng vì dòng một chiều Id sẽ đi ra ở cực 
 âm và đi vào cực dương của Udo. 
 c, Điều kiện thứ ba rất quan trọng vì liên quan đến bản chất quá trình khoá của các Điôt 
 nắn điện trong sơ đồ, đó là phải đảm bảo góc khoá  phải lớn hơn hoặc bằng  tr , trong đó 
 tr là thời gian phục hồi tính chất khoá của van. 
 Sơ đồ mạch nghịch lưu một pha được trình bày ở Hình10. 
 La L1 Ud 
 V1 U21 U
 22 
 Ud Rt
 U21 
 U1 0 
 2ï 
 U22 Ud ï 
 La V2 Ed 
 ó 
 U
 Hình 11: Nghịch lưu phụ thuộc một pha V1 
 ă 
 L1 Rt Id 
 Xa/ï I
 d 0 
 - Ed 
Udocos 
 Ud 
 + Hình13:Dạng dòng, điện điện áp 
 Hình 12: Sơ đồ thay thế tương đương 
 Trong sơ đồ nếu tăng dần góc điều khiển cho đến khi thì 
 2
 U d U do cos 0 , có nghĩa là không thể duy trì được dòng Id theo chiều cũ. Tuy nhiên nếu 
 như trong mạch một chiều có sức điện động Ed sao cho Ed U d thì dòng Id có thể đựơc 
 duy trì. 
 Nếu thay thế sơ đồ chỉnh lưu bằng nguồn sức điện động Udá ở sơ đồ Hình1.14 , có thể 
 thấy chiều dòng điện Id đi ra ở cực âm và đi vào ở cực dương. Như vậy Udá đóng vai trò là 
 phụ tải. 
 Đối với Ed dòng Id đi ra ở cực dương và đi vào ở cực âm. Như vậy Ed là máy phát. 
 Về bản chất ở đây phụ tải chính là phía xoay chiều vì trong phần lớn thời gian nửa chu 
 kỳ của điện áp lưới thì dòng điện đi vào đầu có cực tính âm và đi ra ở đầu có cực tính dương. 
 2.1.2. Nghịch lưu độc lập: 
 a, Định nghĩa: Nghịch lưu độc lập là những bộ biến đổi nguồn điện một chiều thành 
 nguồn điện xoay chiều, cung cấp cho phụ tải xoay chiều, làm việc độc lập. Làm việc độc lập 
 55
có nghĩa là phụ tải không có liên hệ trực tiếp với lưới điện. Như vậy, bộ nghịch lưu có chức 
năng ngược lại với chỉnh lưu. Khái niệm độc lập nhằm để phân biệt với các bộ biến đổi phụ 
thuộc như chỉnh lưu hoặc các bộ biến đổi xung áp xoay chiều, trong đó các van chuyển mạch 
dưới tác dụng của điện áp lưới xoay chiều. 
 b, Phân loại: Tuỳ vào chế độ làm việc của nguồn một chiều cung cấp mà nghịch lưu 
độc lập được phân loại là nghịch lưu độc lập nguồn áp, nghịch lưu độc lập nguồn dòng. 
 Phụ tải của nghịch lưu độc lập có thể là một tải xoay chiều bất kỳ. Tuy nhiên có một 
dạng phụ tải đặc biệt cấu tạo từ một vòng dao động, trong đó điện áp hoặc dòng điện có dạng 
Hình sin yêu cầu một dạng nghịch lưu riêng, gọi là nghịch lưu cộng hưởng. Nghịch lưu cộng 
hưởng có thể là loại nguồn áp và cũng có thể là nguồn dòng. 
2.2. Mạch nghịch lưu ba pha: 
 Tương tự như mạch nghịch lưu một pha, mạch nghịch lưu ba pha cũng được chia làm 
hai loại nghịch lưu phụ thuộc và nghịch lưu độc lập. Sau đây lần lượt nghiên cứu các loại 
nghịch lưu ba pha. 
 2.2.1. Nghịch lưu phụ thuộc . 
 Tương tự như nghịch lưu một pha, nghịch lưu phụ thuộc ba pha cũng được phát sinh 
trong quá trình làm việc của mạch điện có tải dùng nguồn dòng một chiều trả về nguồn và 
chúng cũng có các điều kiện tương tự như các mạch điện một pha. 
 Sơ đồ nghịch lưu phụ thuộc sơ đồ cầu ba pha được trình bày ở Hình16 
 La V1 V3 V5
 L= ∞ 
 Ua La
 Ub 
 La Rt
 -
 Uc 
 Ed
 V4 V6 V2 +
 Hình14: Mạch nghịch lưu phụ thuộc ba pha 
 2.2.2. Nghịch lưu độc lập ba pha: 
 Cũng giống như nghịch lưu phụ thuộc, nghịch lưu độc lập ba pha có hai loại đó là 
nghịch lưu độc lập ba pha nguồn dòng và nghịch lưu độc lập ba pha nguồn áp. 
 Mạch nghịch lưu độc lập nguồn dòng ba pha:(hình15) 
 56
 +
 L V1 V3 V5
 Za
 Zb
 E C1
 C2
 A Zc
 C3 B
 C
 - V4 V6 V2
 Hình15: Mạch nghịch lưu nguồn dòng ba pha 
 Dạng cơ bản của nghịch lưu nguồn dòng ba pha được thể hiện ở sơ đồ Hình17. Trên 
 0
sơ đồ các SCR từ V1 đến V6 được điều khiển để dẫn dòng trong khoảng 120 , mỗi van cách 
nhau 600 như trên Hình18. 
 600 1200 1800 2400 3000 3600 
 V1 
 V2 
 V3 
 θ 
 V4 θ 
 V
 5 
 V6 
 
Hình16: Dạng tín 0 hiệu điều khiển 
 Mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha: 
 Sơ đồ mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha được trình bày ở Hình19. Sơ đồ gồm 
06 van điều khiển hoàn toàn gồm V1, V2, V3, V4, V5, V6 và các điôt ngược D1, D2, D3, D4, D5, 
D6. Các điốt ngược giúp cho quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa tải với nguồn. Đầu 
vào một chiều là một nguồn áp đặc trưng với tụ C có giá trị đủ lớn. Phụ tải ba pha đối xứng Za 
= Zb, = Zc. có thể đấu hình sao hay tam giác. 
 57
 + D1 D3 D5
 V1 V3 V5
 E C
 D6 D2
 D4
 _
 V6 V2 V4
 IC 
 IA IB 
 Za Zb Zc
 Hình17: Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu ba pha độc lập 
 Để tạo ra hệ thống điện áp xoay chiều ba pha có cùng biên độ nhưng lệch nhau một góc 
1200 về pha, các van được điều khiển theo thứ tự cách nhau 600. Khoảng điều khiển dẫn của 
mỗi van có thể trong khoảng 1200 đến 1800. Để thuân tiện cho việc xây dựng hệ thông điều 
khiển góc điều khiển thường được chon các giá trị 1200, 1500, hay 1800. 
 Ngày nay, nghịch lưu áp ba pha thường được dùng chủ yếu với phương pháp biến điệu 
độ rộng xung, đảm bảo điện áp ra có dạng hình sin. Để dạng điện áp ra không phụ thuộc tải 
người ta thường dùng biến điệu bề rộng xung hai cực tính, như vậy mỗi pha của mạch điện ba 
pha có thể điều khiển độc lập nhau. 
Vấn đề chính của biến điệu bề rộng xung ba pha là phải có ba sóng sin chủ đạo 
có biên độ bằng nhau chính xác và lệch pha nhau chính xác 1200 trong toàn bộ 
giải điều chỉnh. Điều này rất khó thực hiện bằng các mạch tương tự. Ngày nay 
người ta đã chế tạo các mạch biến điệu bề rộng xung ba pha dùng mạch số bởi 
các bộ vi xử lý, đặc biệt nhờ đó dạng xung điều khiển ra sẽ tuyệt đối đối xứng 
và khoảng dẫn của mỗi van sẽ được xác định chính xác, kể cả thời gian trễ của 
các van trong cùng một pha để tránh dòng xuyên giao giữa hai van. 
 58
 Bài 3. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 
 1. Điều chỉnh điện áp xoay chiều dùng SCR 
 1.1. Điều chỉnh điện áp xoay chiều một pha nửa bán kỳ 
 Sơ đồ nguyên lý 
 D 
 P 
 D2 
 R2 
 SCR 
 R3 
 VR
 C
 R4 
 N 
 Do SCR chỉ dẫn ở bán kỳ dương của điện áp AC ngõ vào nên diode D1 dùng 
để chỉnh lưu bán kỳ dương lấy điện áp cấp cho cực G của SCR. Độ lớn của điện 
áp và dòng điện kích cho cực G phụ thuộc vào VR. Khi VR thay đổi thì dòng 
kích cho cực G thay đổi: nếu dòng kích tăng thì SCR dẫn mạnh và ngược lại. 
Khi SCR dẫn mạnh thì dòng điện qua bóng đèn tăng, bóng đèn sáng mạnh và 
ngược lại. 
 1.2. Điều chỉnh điện áp xoay chiều một pha 2 nửa bán kỳ 
+ Để thay đổi tốc độ của động cơ người ta thay đổi điện áp từ biến áp xung đưa vào 
chân G của SCR, dẫn đến thay đổi độ rộng xung kich vào cực G của SCR, từ đó thay 
đổi điện áp trung bình đặt lên tải. 
 59
 + Khi thay đổi độ rộng của xung kích hay chính là thay đổi độ dẫn dòng của 
SCR hay chính là thay đổi điện áp trung bình đặt lên động cơ và từ đó thay đổi tốc độ 
của động cơ Đ. 
 1.2. Điều chỉnh điện áp xoay chiều ba pha 
 Sơ đồ nguyên lý 
 +12V A B C
 +12V
 D1 D2
 VR VR1 R7
 R3
 +12V
 TR1-A OUT1-A
 T1
 C3 R4
 16 13 6 11
 24V~ scr1 scr2 scr3
 15 
 R1
 a2 5 IC TCA785
 14 
 +12V
 1 9 10 12 D3 D4 R8
 R2 C1 C2 R5
 0V~ scr4 scr5 scr6
 TR2-A OUT2-A
 C4 T2
 R6
 +12V
 +12V
 VR2
 +12V D1 D2 R7
 TR1-b OUT1-b
 24V~
 IC TCA785
 B2 +12V
 D3 D4 R8
 0V~
 TR2-b OUT2-b
 +12V
 +12V
 VR3
 +12V D1 D2 R7
 TR1-c OUT1-c A B C
 24V~
 c2 IC TCA785 +12V
 D3 D4 R8
 0V~ M
 TR2-C OUT2-C
 motor 3 pha 
 2. Điều chỉnh điện áp xoay chiều dùng Triac 
 2.1. Điều chỉnh điện áp xoay chiều một pha 
Sơ đồ nguyên lý 
 +12V
 +12V
 D1 D2 a
 VR VR1 R7
 R3
 +12V
 TR1-A OUT1-A
 T1 m
 C3 R4
 16 13 6 11
 24V~ 1
 15 T
 R1 triac 220V~
a2 5 IC TCA785
 14 
 +12V G
 1 9 10 12 D3 D4 R8
 T2
 R2 C1 C2 R5
 0V~
 TR2-A OUT2-A
 B
 C4 T2
 R6
 60
 Sơ đồ nguyên lý mạch dùng Triac diode 
 - Nguyên lý hoạt động: 
 Xét nửa chu kỳ đầu của dòng điện xoay chiều giả sử dương P âm N, có dòng điện đi 
từ P qua ĐC qua VR nạp cho tụ C về N. Lúc này tụ C được nạp để tạo thời gian trễ cho 
góc mở của Triac. Sau khi tụ nạp đầy đến một giá trị điện áp thì có dòng qua D1 dẫn 
xung dương kích vào cực G của Triac. Triac dẫn dòng từ P qua ĐC qua T1 qua T2 
của Triac về N nên động cơ ĐC quay. 
 Ở nửa chu kỳ sau của dòng điện xoay chiều khi dương N âm P, có dòng kích mở đi 
từ N qua C qua VR qua ĐC về P. Lúc này tục C được nạp với chiều ngược lại . Sau khi 
tụ nạp đầy đến một giá trị điện áp thì có dòng qua D2 dẫn xung âm kích vào cực G của 
Triac. Triac dẫn dòng từ N qua T2 qua T1 qua ĐC về N nên động cơ ĐC quay. 
 Tốc độ của động cơ ĐC phụ thuộc vào điện áp đặt lên cực G của Triac hay 
 phụ thuộc vào việc điều chỉnh VR. Do đó khi điều chỉnh triết áp VR sẽ làm thay đổi 
 tốc độ của động cơ ĐC. 
 61
 Sơ đồ nguyên lý 
- Nguyên lý hoạt động: 
 Xét nửa chu kỳ đầu của dòng điện xoay chiều giả sử dương P âm N, có dòng điện đi 
từ P qua động cơ ĐC qua R1 qua VR nạp cho tụ C về N. Lúc này tụ C được nạp với cực 
tính dương ở trên âm ở dưới . Khi tụ nạp đầy đến một giá trị điện áp lớn hơn ngưỡng mở 
của Diac thì Diac dẫn xung dương kích vào cực G của Triac. Triac dẫn dòng từ P qua 
ĐC qua T1 qua T2 của Triac về N nên động cơ ĐC quay. 
 Ở nửa chu kỳ sau của dòng điện xoay chiều khi dương N âm P, có dòng kích mở đi 
từ N qua C qua VR qua R2 qua D về P. Lúc này tụ C được nạp với chiều ngược lại . 
Lúc này xung kích vào chân G của Triac là xung âm nên Triac dẫn dòng từ N qua T2 
qua T1 qua ĐC về N nên động cơ ĐC quay 
 Tốc độ của động cơ ĐC phụ thuộc vào điện áp đặt lên cực G của Triac hay 
 phụ thuộc vào việc điều chỉnh VR. Do đó khi điều chỉnh triết áp VR sẽ làm thay đổi 
 tốc độ của động cơ ĐC. 
 2.2. Điều chỉnh điện áp xoay chiều ba pha 
 Sơ đồ nguyên lý 
 62
 +12V
 +12V A B C
 D1 D2
 VR VR1 R7
 R3
 +12V
 TR1-A OUT1-A
 T1
 C3 R4
 16 13 6 11
 24V~
 15 
 R1 triac1 T1 triac2 T1 triac3 T1
 a2 5 IC TCA785
 14 
 +12V
 1 9 10 12 D3 D4 R8 T2 T2 T2
 R2 C1 C2 R5
 0V~
 TR2-A OUT2-A
 C4 T2
 R6
 +12V
 +12V
 VR1
 +12V D1 D2 R7
 TR1-b OUT1-b
 24V~
B2 IC TCA785 +12V
 D3 D4 R8
 0V~
 TR2-b OUT2-b
 +12V
 +12V
 VR1
 +12V D1 D2 R7
 TR1-c OUT1-c
 24V~
c2 IC TCA785 +12V
 D3 D4 R8
 0V~ M
 TR2-C OUT2-C
 motor 3 pha 
 63
 XÁC NHẬN KHOA 
 Bài giảng mô đun “Lắp mạch điện tử công suất” đã bám sát các nội dung trong 
chương trình môn học, mô đun. Đáp ứng đầy đủ các nội dung về kiến thức, kỹ năng, năng lực 
tự chủ trong chương trình môn học, mô đun. 
Đồng ý đưa vào làm Bài giảng cho mô đun Lắp mạch điện tử công suất thay thế cho giáo 
trình. 
 Người biên soạn Lãnh đạo Khoa 
 ( Ký, ghi rõ họ tên) ( Ký, ghi rõ họ tên) 
 Phạm Thị Huê 
 64