Bài tập và đáp án môn điện tử công suất năm 2024

Dòng hiệu dụng MBA: I 2 =(pi/(2*sqrt(2)))*Id Sử dụng một bảng excel để tính toán những giá trị cần thiết sau:

Show

Các biến tính toán Giá trị units Constants units Ud=0,9U2 sqrt(2) 1. U2=Ud/0,9 53 V Ud 48 V Id=Ud/Rd=Pd/Ud 10 A Pd 500 W ID=Id/2 5 A pi 3. Ung,max=sqrt(2)U2 75 V I2=(pi/2sqrt(2))Id 11 A VF(TO) 0 V kba=U1/U2 4 rt 10 mOHM I1=I2/kba 2 A VFM 1 V Sba=1,23Pd 615 VA Id=Id,m2/pi Id,m=piId/2 16. PD,av=(4/pi)Id,m(2VF(TO)+rtId,m*pi/2)

PD,av 40 W

Những giá trị cần tính toán Những hằng số và giá trị đã biết

  1. Các điôt VS-20ETS12THM3 hoặc VS-20ATS12HM3 có IF = 20 A > ID =5,2 A, VR = 1200 V >> Ung,max = 75,43 V, vì vậy đều có thể dùng tốt cho ứng dụng này.
  2. Thông số của điôt VFM = 1,1 V; rt = 10,4 m; VF(TO) = 0,85 V Thay vào đặc tính tuyến tính hóa

0 VF0 VF

IF

A IF

VAK V

Dòng qua điốt có dạng nửa sin, mỗi lần đi qua 2 điôt. Bỏ qua tổn thất khi khóa, tổn thất khi dẫn trung bình bằng:

( ) ( )

( )

( )

, ( ) 0 2 ( ) 0 0

( ) 0

( )

####### 4 1 sin sin

####### 4 sin sin

####### 4

####### cos

####### 2

####### 4

####### 2

m m D av d F TO t d

m m d F TO t d

m m d F TO t d

m m d F TO t d

####### P I V r I d

####### I V d r I d

####### I V r I

####### I V r I

 

          

#######  

####### =   +  

#######  

#######  

####### =  + 

#######  

####### =  − + 

#######  

####### =  + 

#######  

#######  

 

( 1 )

Đưa biểu thức (1) vào bảng tính excel ở trên tính ra tổn hao công suất trung bình trên 4 điôt trong sơ đồ.

Câu 2:

La = 2,5 mH; R = 1,2 Ω; L = ;

Ed = 300 V,  = 30.

####### A

####### B

####### C

####### Ud

####### R

####### L

####### Ed

####### La

####### La

####### La

####### V1 V3 V

####### V4 V6 V

  1. Hãy tính toán các giá trị Ud, Id, góc chuyển mạch . Phương trình chuyển mạch và phương trình đặc tính ngoài của chỉnh lưu 3 pha (lấy từ slides):

2, cos cos( )

####### 2

m l d a

####### U

####### I

####### X

####### =   −  + 

( 2 )

0 0

####### cos cos 3 a d

d d d

####### U U U U X I

#######  = −  =  − 

( 3 ) Phương trình dòng điện chỉnh lưu trung bình: d d d

####### U E

####### I

####### R

####### =  − ( 4 )

Từ (3) và (4) suy ra (5), tính ra được Id:

U 2 m

ud ua

0

Ung,max

0

uab

ub uc

uac

ud uab uac ubc uba uca ucb uab

0

uV

  U  (ua+ub)/2 (ub+uc)/

(uab+ucb)/

(uab+uac)/

ucb

(uab+uac)/

0 ubc

iV1 Id 

Figure 1 Ví dụ về vẽ dạng dòng điện, điện áp trên các phần tử trong sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha.

  1. Khi Ed = - 300 V, năng lượng được đưa trả về lưới với dòng Id = 25 A. Hãy xác định góc điều khiển , góc chuyển mạch  và công suất đưa trả về lưới điện trong trường hợp này. Dùng phương trình (5) ở trên:

0

0

####### 1 3

####### cos

####### 3 cos

d d a d d d d

d a d d

####### U E X I

####### I U E

####### R R

####### I R X U E

 

####### −  

####### = =  − − 

#######  

#######   + = −

#######  

Trước hết phải tính ra góc alpha, lưu ý rằng trong chế độ nghịch lưu phụ thuộc Ed có dấu âm:

0

0

####### 3 cos

####### 3

####### cos

d a d d

a d d d

####### I R X U E

####### X

####### I R E U



#######  + = −

#######  

#######   + + =

#######  

#######  

( 7 )

Sử dụng công thức (6) để tính góc chuyển mạch gamma:

( )

2,

####### 2

####### cos cos ma d

l

####### X

####### I

####### U

 +  = − (6)

Công suất đưa trả về lưới:

P =U d  I d( kW) ( 8 )

Sử dụng bảng tính excel giống như trên đây:

Các biến tính toán Giá trị units Constants Giá trị units Xa=2pifLa 0 ohm La 2 mH cos(alpha) 0 R 1 ohm R+3Xa/pi 1 ohm U2=U1 220 Ud0=2,34U2 514 V pi 3. U2,lm=sqrt(6)U2 538 V Ed -300 V Id(R+3Xa/pi)= 48 V alpha 30 degree Ud0cos(alpha)=Id*(R+3Xa/pi)+Ed f 50 Hz (lưu ý Ed âm) alpha(rad) 0 rad Ud0cos(alpha)= -251 V Id 25 A cos(alpha)= -0. alpha=acos(B12) 2 rad alpha(deg) 119 deg cos(alpha+gamma)= -0. alpha+gamma= 2. gamma= 0 rad gamma(deg)= 4 deg Id,const 20 A Tính công suất đưa trả về lưới: delta,min 9 degree Ud(alpha)=RId+Ed - Pd=abs(UdId) 6750 W Tính góc alpha,max delta(rad)= 0 rad cos(delta)= 0. cos(alpha,max)=2Xa*Id,th/U2,lm-cos(delta) -0. alpha,max= 2 rad alpha,max(deg)= 158 degree

Tính ra được alpha = 119,2o (degree). Tính được gamma=4,9o (degree). Công suất đưa trả về lưới bằng: Pd=6,750 kW. 2. Khi chuyển sang chế độ nghịch lưu phụ thuộc sơ đồ sẽ làm việc với dòng không đổi Id = 20 A và góc khóa của van ít nhất là min = 9 (ứng với trr = 500s). Hãy xác định góc αmax.

Các biến tính toán Giá trị units Constants Giá trị units RG=Rgint+Rgext 1 ohm tr 1-10 s Igon=(Vdr-Vplat)/RG 2 A tf 6-11 s Igoff=Vplat/RG 3 A Udd 400 V pi 3. Tính toán các thời gian tfu, tru: IL 20 A tfu1=CGD1/Igon 2-07 s fsw 5+04 kHz tfu2=CGD2/Igon 3-09 s Rgint 0 ohm tfu=(tfu1+tfu2)/2 1-07 s Rgext 1 ohm tru1=CGD1/Igoff 3-07 s CGD1 3-09 F tru2=CGD2/Igoff 4-09 s CGD2 4-11 F tru=(tru1+tru2)/2 1-07 s Vplat 6 V ErrM=VddQrr 1-02 Ws Vdr 10 V EonM=UddIL*(tr+tfu)/2 5-04 Ws Udd2 200 V Qrr 2-05 C Eon=ErrM+EonM 1-02 Ws Eoff=UddIL(tf+tru)/2 7-04 Ws Psw1=(Eon+Eoff)*fsw 5+02 W Psw=(EonM+Eoff)*fsw 6+01 W

Những giá trị cần tính toán Những hằng số và giá trị đã biết

3 (1,5 điểm) Tính toán công suất cho mạch Driver cho MOSFET với giả thiết RG = 1,85  (RG=Rgint+Rgext), VGS = 0 – 10 V, Các thông số khác liên quan đến điều khiển hãy tùy chọn cho phù hợp. Tính toán theo slides.  Từ đồ thị đặc tính, để đưa điện áp UGS từ 0 lên 10 V, cần QG = 210 nC. Năng lượng cần thiết E = (10 – 0)21010- 9 = 2,110- 6 J=2,1μJ. Công suất PD = Efsw = 2,110- 6 5010 3 = 0,11 W. Dòng đầu ra trung bình: IG = 21010- 9 5010 3 = 0,011 A = 11 mA. Giả sử RG = 1 Ω, Rgint=0,85 Ω (Từ tài liệu kỹ thuật). Dòng đầu ra lớn nhất bằng: IG,max = 10/1,85 ==5,4 1 A.