SVTH :nguyễn văn bạo– 06Đ2 GVHD:LÂM TĂNG ĐỨC
Chương I:
Tổng quan về động cơ không đồng bộ.
I Khái niệm chung :
Động cơ không đồng bộ là máy điện xoay chiều , làm việc
theo nguyên lý cảm ứng điện từ , có tốc độ n của rotor khác với
tốc độ từ trường quay trong động cơ
n
1
. Động cơ đồng bộ được sử
dụng rộng rãi trong sản xuất và trong sinh hoạt vì chể tạo đơn
giản , giá thành rẻ , độ tin cậy cao , vận hành đơn giản , hiệu suất
cao và hầu như không bảo trì . Gần đây do kỹ thuật điện tử phát
triển , nên động cơ không đồng bộ đã đáp ứng được yêu cầu điều
chỉnh tốc độ vì vậy động cơ không đồng bộ càng được sử dụng
rộng rãi hơn .Dãy công suất của nó rất rộng từ vài W đến hàng
ngàn kW . Hầu hết là động cơ ba pha , có một số động cơ công
suất nhỏ là một pha .
II .Cấu tạo động cơ không đồng bộ :
Cấu tạo động cơ không đồng bộ gồm hai bộ phận chính là stator
và rotor , ngoài ra còn có vỏ máy , nắp máy và trục máy . Trục máy
làm bằng thép , trên đó gắn rotor , ổ bi và phía cuối có gắn một quạt
gió đẻ làm mát máy doc trục .
a.Stator: gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn , ngoài ra
còn có vỏ máy và nắp máy
+ Lõi thép : lõi thép có dạng hình trụ , làm bằng các lá thép kỹ
thuật điện , được dập rảnh trong rồi ghép lại với nhau tạo thành các
rảnh theo hướng trục . Lõi thép được ép vào trong vỏ máy .
+Dây quấn stator : dây quấn stator thuờng được làm bằng dây
đồng có bọc cách điện và đặt trong các rảnh của lõi thép . Dòng điện
xaoy chiều ba pha chạy qua dây quấn ba pha stator sẽ tạo nên từ trường

rotor , làm cảm ứng trên rotor các sđđ
E
2
. Do rotor kín mạch nên trong
dây quấn rotor có dòng điện I2 chạy qua .Từ thông do dòng điện này
sinh ra hợp với từ thông của stator tạo thành từ thông tổng ở khe hở .
Dòng điện này trong dây quấn rotor tác dụng với từ thông khe hở sinh
ra momen .Tác dụng có quan hệ mật thiết với tốc độ n của rotor .
Trong những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của động
cơ cũng khác nhau .
IV .Phân loại động cơ không đồng bộ:
a.Phân theo kết cấu vỏ máy :
+Kiểu kín
+Kiểu bảo vệ
+Kiểu hở
b.Phân theo số pha:
+Một pha
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
2
SVTH :nguyn vn bo 062 GVHD:LM TNG C
+Hai pha
+Ba pha
V. Cỏc i lng nh mc ca ng c khụng ng b :
+Cụng sut nh mc : P
m
+in ỏp nh mc : U
m
+Dũng in nh mc :I
m
+Tc nh mc: n

, hóỷ sọỳ trổồỹt tồùi haỷn s
m
seợ khọng õọứi coỡn M
max
giaớm tố lóỷ vồùi. Vỏỷy hoỹ õỷc tờnh thay õọứi nhổ hỗnh (14.7)
laỡm cho tọỳc õọỹ thay õọứi theo. Phổồng phaùp nỏửy chố thổỷc hióỷn khi maùy mang taới,
coỡn khi maùy khọng taới giaớm õióỷn aùp nguọửn, tọỳc õọỹ gỏửn nhổ khọng õọứi.
b) iu chnh tc bng cỏch thay i tn s ngun:

N IN T CễNG SUT
3
SVTH :nguyn vn bo 062 GVHD:LM TNG CHỡnh I.1 iu chnh tc bng cỏch thay i in ỏp ngun
a) S mch ng lc b) c tớnh c theo in ỏp
Vồùi õióửu kióỷn nng lổỷc quaù taới khọng õọứi, coù thóứ tỗm ra õổồỹc quan hóỷ giổợa õióỷn
aùp U
1
, tỏửn sọỳ f
1
vaỡ mọmen M. Trong cọng thổùc vóử mọmen cổỷc õaỷi, khi boớ qua
õióỷn trồớ r
1
thỗ mọmen cổỷc õaỷi coù thóứ vióỳt thaỡnh :

Trong õoù C laỡ mọỹt hóỷ sọỳ.
Giaớ thióỳt U
1
vaỡ M laỡ õióỷn aùp vaỡ mọmen luùc tỏửn sọỳ f

Phổồng phaùp nỏửy gỏy tọứn hao trong bióỳn trồớ nón laỡm hióỷu suỏỳt õọỹng cồ giaớm.
N IN T CễNG SUT
5
SVTH :nguyn vn bo 062 GVHD:LM TNG C
Tuy vỏỷy, õỏy laỡ phổồng phaùp khaù õồn giaớn, tọỳc õọỹ õổồỹc õióửu chốnh lión tuỷc trong
phaỷm vi tổồng õọỳi rọỹng nón õổồỹc duỡng nhióửu trong caùc õọỹng cồ cọng suỏỳt cồớ
trung bỗnh.
N IN T CễNG SUT
6
SVTH :nguyn vn bo 062 GVHD:LM TNG C
Hỡnh I.3iu chnh tc ng c roto dõy qun bng cỏch thay i
in tr roto.
a) S iu chnh.b) c tớnh .c)S mch h d)S mch kớn.
d) iu chnh tc bng cỏch ni cp tr nng lng v ngun:
Nng lổồỹng trổồỹt tỏửn sọỳ f
2
= sf
1
leợ ra tióu hao trón õióỷn trồớ phuỷ õổồỹc chốnh lổu
thaỡnh nng lổồỹng mọỹt chióửu (hỗnh 15.9), sau õoù qua bọỹ nghởch lổu õổồỹc bióỳn õọứi
thaỡnh nng lổồỹng xoay chióửu tỏửn sọỳ f traớ vóử nguọửn.
Quan hóỷ giổợa hóỷ sọỳ trổồỹt s vaỡ goùc mồớ cuớa thyristor :
ióỷn aùp ra cuớa chốnh lổu cỏửu ba pha :
ióỷn aùp ra cuớa nghởch cỏửu
N IN T CễNG SUT
7
SVTH :nguyễn văn bạo– 06Đ2 GVHD:LÂM TĂNG ĐỨC
Chương II:
TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
I.ĐIÔT CÔNG SUẤT

i
E
thì dòng điện chạy trong mạch ,tạo nên điện áp rơi trên Điôt khoảng 0.7V khi
dòng điện là định mức .Vậy sự phân cực thuận hạ thấp barie điện thế .Ta nói mặt
ghép PN được phân cực thuận .
Khi đổi chiều điện áp đặt vào Điôt , điện trường ngoài sẽ tác động cùng
chiều với điện trường nội tại
i
E
.Điện trường tổng cản trở sự di chuyển của các
điện tích đa số .Các điện tử của vùng N di chuyển thẳng về cực dương của nguồn
U làm cho điện thế vùng N đã cao lại càng cao hơn so với vùng P.Vì thế vùng
chuyển tiếp ngày càng rộng ra ,không có dòng điện chạy qua mặt ghép P-N.Ta
gọi mặt ghép P-N bị phân cực ngược .Nếu tiếp tục tăng U, các điện tích được
gia tốc, gây nên sự va chạm dây chuyền làm Barie điện thế bị đánh thủng .
Đặc tính Vôn-Ampe của Điôt công suất được biểu diễn gần đúng bằng
biểu thức : I = I
S
[ exp (eU/kT) – 1 ]
Trong đó:
-Is :dòng điện rò ,khoảng vài chục mA
- e = 1,59.10
- 19
Coulomb
-k = 1,38.10
- 23
: hằng số Bolzmann
- T = 273 + t
0
: Nhiệt độ tuyệt đối (

γ
1
2
SVTH :nguyễn văn bạo– 06Đ2 GVHD:LÂM TĂNG ĐỨC
Gồm 2 nhánh :
-nhánh thuận
-nhánh ngược
Khi Điôt được phân cực thuận dưới điện áp U thì Barie điện thế
i
E
giảm
xuống gần bằng 0.Tăng ,lúc đầu dòng tăng từ từ cho đến khi U lớn hơn khoảng
0.1V thì I tăng một cách nhanh chóng , đường đặc tính có dạng hàm mũ.
Tương tự ,khi phân cực ngược cho Điôt ,tăng U ,dòng điện ngược tăng từ
từ .khi U lớn hơn 0.1V dòng điện ngược dừng lại cỡ vài chục mA và được kí
hiệu là
s
I
. dòng
s
I
là do các hạt dẫn thiểu số tạo nên .Nếu tiếp tục tăng U thì các
hạt dẫn thiểu số di chuuyển càng dể dàng hơn ,tốc độ di chuyển tỉ lệ thuận với
điện trường tổng hợp , động năng của chúng tăng lên .Khi U  = 
z
U

thì sự va
chạm giữa các điện tích thiểu số di chuyển với tốc độ cao sẽ bẻ gãy các liên kết
nguyên tử silic trong vùng chuyển tiếp xuất hiện các điện tử tự do mới .Rồi

C
B
E
( a )
E
B
C
N
P
P
Hình 2. 5 Transistor NPN:
a). cấu tạo
b). ký hiệu
( a )
E
C
B
P
N
N
C
B
E
( b )
SVTH :nguyễn văn bạo– 06Đ2 GVHD:LÂM TĂNG ĐỨC
Về mặt vật lý ,transitor gồm 3 phần :phần phát ,phần nền và phần
thu.vùng nền B rất mỏng .
Transitor công suất có cấu trúc và ký hiệu như sau:
a.cấu trúc b.ký hiệu
2.Nguyên lý hoạt động

C
I
E
Colecto
r
Emiter
C
CE
E
N
•
•
•
•
N
p
•
•
•
-
+
R
E
U
EE
U
CC
R
C


α
E
I
.
- Thành phần thứ hai là thành phần qua mối nối B-C ở chế độ phân cực
ngược lại khi
E
I
=0.Dòng này được gọi là dòng
CBO
I
dòng này rất nhỏ.
Vậy dòng qua cực thu
C
I
=
α
E
I
+
CBO
I
*Các thông số của transitor công suất :
-
C
I
:dòng colectơ mà transitor chịu được .
-
ESC
U

C
từ giá trị I
C
giảm xuống 0.
- t
S
: Thời gian cần thiết để U
CE
từ giá trị U
CESat
tăng đến giá trị điện áp
nguồn U.
- P: Công suất tiêu tán bên trong transitor. P = U
BE
.I
B
+ U
CE
.I
C
.
- Khi transitor ở trạng thái mở: I
B
= 0, I
C
= 0 nên P = 0.
- Khi transistor ở trạng thái đóng: U
CE
= U
CESat.

B
lớn, I
C
do tải giới
hạn
b). Trạng thái hở mạch I
B
= 0.
Các tổn hao chuyển mạch của transitor có thể lớn .Trong lúc chuyển mạch , điện
áp trên các cực và dòng điện của transitor cùng lớn . Tích của dòng điện và điện
áp cùng với thời gian chuyển mạch tạo nên tổn hao năng lượng trong quá trình
chuyển mạch .Công suất tổn hao chính xác do chuyển mạch là hàm số của các
thông số của mạch phụ tải và dạng biến thiên của dòng điện gốc.
*Đặc tính tĩnh của transitor: U
CE
= f (I
C
).
Để cho khi transitor đóng , điện áp sụt bên trong có giá trị nhỏ
,người ta phải cho nó làm việc ở chế độ bão hoà , tức là I
B
ph ải đủ lớn để I
C
cho
điện áp U
CE
nhỏ nhất.
Ở chế độ bão hoà điện áp sụt trong transitor công suất bằng 0.5 đến 1V trong khi
đó của tiristo là 1.5V.
3. Ứng dụng của transitor công suất

C
•
Cửa
•
• nguồn
•
máng
( b )
( a )
= 3V
= 4,5V
= 6V
= 9V
= 7,5V
Dòng
điện
máng
Điện
trở
hằng
số
Điện áp máng - nguồn
SVTH :nguyễn văn bạo– 06Đ2 GVHD:LÂM TĂNG ĐỨC
. Transitor MOS công suất
Hình2.10 a)Họ đặc tính ra
b)ký hiệu thông thường kênh N
Transitor MOS là loại chuuyển mạch nhanh .Với điện áp 100V tổn hao dẫn ở
chúng lớn hơn ở transitor lưỡng cực và tiristo ,nhưng tổn hao chuyển mạch nhỏ
hơn nhiều .Hệ số nhiệt điện trở của transitor MOS là dương .Dòng điện và điện
áp cho phép của transitor MOS lớn hơn transitor lưỡng cực và tiristo.

V
,khi đó xuất hiện các kênh dẫn .Các điện tử chạy qua kênh này và bơm thêm
vào lớp
−
N
có điện thế giảm đi .Chuyển tiếp
+
P
−
N
trở nên dẫn và đưa IGBT vào
trạng thái dẫn.
Vùng
−
N
nhận các điện tử của êmitơ và lỗ của colectơ , điện trở suất của nó sẽ
giảm đi và điện trở biểu kiến của nó nhỏ hơn điên trở của MOSFET ,do vậy
vùng
−
N
sẽ không được bơm thêm các lỗ.
b)Dập tắt IGBT
việc dẫn bằng các hạt thiểu số có ưu điểm làm giảm điện áp rơi ở
trạng thái dẫn ,nhưng có nhược điểm làm tăng thời gian dập tắt ,do đó hạn chế
tần số làm việc cho phép của IGBT .
Khi triệt tiêu tính hiệu điều khiển trên cổng ,dòng điện
C
I
được tắt theo
hai giai đoạn :

SVTH :nguyễn văn bạo– 06Đ2 GVHD:LÂM TĂNG ĐỨC
-Đầu tiên các kênh biến mất và MOSFET bị khoá một cách nhanh chóng ,
điều này làm cho
c
i
bước đầu giảm đi .Tiếp theo các hạt dư thừa của vùng
−
N
sẽ
tái hợp dần và dòng điện
c
i
sẽ giảm chậm .
-Chuyển tiếp côlectơ-Bazơ của transitor này có một điện dung ký sinh
làm cho cực của nó có một điện áp gần bằng điện áp máng-nguồn của MOSFET
đầu vào .
Ở thời điểm dập tắt ,nếu điện áp máng - nguồn này giảm quá nhanh dòng
điện qua điện dung kí sinh gửi tới R sẽ phóng và có thể đưa transitor vào trạng
thái dẫn .
Để IGBT có thể được điều khiển lại bằng cổng G thì
c
i
phải giảm dưới
mức duy trì thác .Việc giảm hệ số khuyếch đại của các transitor NPN và PNP có
thê tránh được hiện tượng này .Giảm hệ số khuyếch đại cua transitor PNP làm
tăng điện áp rơi thuận của IGBT do đó tốt hơn là nên giảm hệ số khuyếch đại
của transitor NPNbằng cách sử dụng lớp đệm và khuyếch tán sâu
+
P
.

-Dòng điện tải cảm
LM
I
-Dòng điện rò côlectơ-êmitơ
SCE
I
:là dòng điện rò ở điện áp định
mức khi ,dòng điện quy định khi cổng được nối ngắn mạch với êmitơ.
-Điện áp côlectơ- êmitơ bão hoà
SatCE
V
-Độ hỗ dẫn thuận
FE
g
-Điện tích cổng tổng
C
Q
-Thời gian trễ khi đóng
d
t
:là thời gian giữa 10% điện áp cổng đến
10% dòng côlectơ cuối cùng .
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
16
0
SVTH :nguyễn văn bạo– 06Đ2 GVHD:LÂM TĂNG ĐỨC
-thời gian tăng trưởng
r
t
:là thời gian cần thiết để dòng điện côlectơ

II. Phân loại biến tần :
Dựa vào nguyên lý hoạt động của nó người ta chia làm hai loại : Biến tần
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
17
SVTH :nguyễn văn bạo– 06Đ2 GVHD:LÂM TĂNG ĐỨC
trực tiếp và biến tần gián tiếp .
1.Biến tần trực tiếp :
Là bộ biến đổi tần số đầu vào f
1
thành tần số f
2
bằng cách đóng cắt dòng xoay
chiều tần số f
1
.
Biến tần trực tiếp thường được cấu tạo từ những nhóm chỉnh lưu cầu mắc
song song ngược.Cho xung lần lược vào các nhóm đó ta có thể có được dòng
điện tải theo yêu cầu.Như vậy điện áp xoay chiều U(f1) chỉ cần qua một van
là chuyển ngay ra tải U(f
2
) vì vậy hiệu suất của bộ biến tần này lớn.
Tuy nhiên cấu trúc trúc của bộ biến tần này phức tạp ,gồm nhiều van nên vấn
đề điều khiển gặp nhiều khó khăn , nó chỉ thích hợp cho truyền động điện có
công suất lớn ,tốc độ làm việc thấp ,vì việc tần số f
2
ở đầu ra phụ thuộc và f
1
.

H3.1 Sơ đồ nguên lý biến tần trực tiếp dùng Thyristo

năng trả năng lượng về nguồn ,khi động cơ chuyển sang chế độ máy phát
dòng đầu vào nghịch lưu vẫn được giữ không đổi nhưng chuyển sang chế độ
làm việc với góc điều khiển lớn hơn 90
0
,nghĩa là chuyển sang làm việc ở chế
độ nghịch lưu phụ thuộc,nhờ đó năng lượng từ phía nghịch lưu được đưa về
lưới .Biến tần nguồn dòng cũng không sợ chế đọ ngắn mạch vì hệ thống giữ
dòng không đổi nhờ chỉnh lưu có điều khiển và cuộn kháng trong mạch một
chiều .Với công suất nhỏ thì sơ đồ này không phù hợp vì hiệu suất kém và
cồng kềnh nhưng với công suất trên 100kW thì đây là một phương án hiệu
quả .
Nhược điểm :
Có hệ số công suất nhỏ và phụ thuộc vào tải nhất là khi tải nhỏ.
b. Biến tần nguồn áp :với nguồn có điều khiển .
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
19
M
SVTH :nguyễn văn bạo– 06Đ2 GVHD:LÂM TĂNG ĐỨC
a)
b)

h3.3 sơ đồ nguyên lý biến tần nguồn áp với nguồn có điều khiển .
a)Chỉnh lưu có điều khiển
b)Dùng chỉnh lưu không điều khiển và bộ biến đổi xung áp một
chiều.
Biến tần nguồn áp loại này dùng nghịch lưu nguồn áp với đầu vào một chiều
điều khiển được .Điện áp một chiều cung cấp có thể dùng chỉnh lưu có điều
khiển hoặc không điều khiển sau đó điều chỉnh nhờ bộ biến đổi xung áp một
chiều .Với phương án 2 thì hệ số công suất của sơ đồ sẽ không đổi ,không
phụ thuộc vào tải .Tuy nhiên khi đó sơ đồ sẽ qua nhiều khâu biến đổi và hiệu

dùng nhất là :
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
21
SVTH :nguyễn văn bạo– 06Đ2 GVHD:LÂM TĂNG ĐỨC
-Phương pháp điều chế độ rộng xung (SinPWM)
-Phương pháp điều chế vector không gian (Space Vector).
a.Phương pháp điều chế độ rộng xung (SinPWM)
Để tạo ra một điện áp xoay chiều bằng phương pháp SINPWM, ta sử dụng
một tín hiệuxung tam giác tần số cao đem so sánh với một điện áp sin chuẩn
có tần số f. Nếu đem xung điều khiển này cấp cho một bộ biến tần một pha
thì đó ngõ ra sẽ thu được một dạng điện áp dạng điều rộng xung có tần số
bằng với tần số nguồn sin mẫu và biên độ hài bậc nhất phụ thuộc vào nguồn
điện một chiều cung cấp và tỉ số giữa biên độ sóng sin mẫu và sóng
mang.Tần số sóng mang phải lớn hơn tần số của sóng sin mẫu. Sau đây là
hình vẽ miêu tả nguyên lý
của phương pháp điều rộng sin một pha:
H2.5 Nguyên lý của phương pháp điều chế độ rộng xung .
Khi V
control
>V
tri
thì V
AO
= V
dc
/2
Khi V
control
< V
tri

23
SVTH :nguyễn văn bạo– 06Đ2 GVHD:LÂM TĂNG ĐỨC
MẠCH ĐỘNG LỰC I-BỘ NGHỊCH LƯU:
Như đã giới thiệu trong phần tổng quan về biến tần ,đối với những động cơ có
công suất nhỏ dưới 30kW (động cơ của ta có công suất là 1kW ) phù hợp nhất ta
dùng bộ biến tần nguồn áp với nguồn có điều khiển(dùng chỉnh lưu không điều
khiển ,điện áp một chiều cấp cho nghịch lưu điều khiển nhờ bộ băm) ,điều khiển
theo phương pháp biến điệu bề rộng xung. Van bán dẫn dùng trong bộ nghịch
lưu có thể là BJT công suất ,IGBT, GTO Ở đây ta dùng IGBT .
1.Sơ đồ nguyên lý và quá trình chuyển mạch :
H4.1 Sơ đồ nguyên lí của bộ nghịch lưu.
Tụ C
0
đảm bảo nguồn là nguồn áp và để tiếp nhận năng lượng phản kháng từ tải.
Phương pháp điều khiển các van IGBT thông thường nhất là điều khiển cho góc
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
24
Chỉnh
lưu
Lọc
Nghịch
lưu
Tải
D

0
SVTH :nguyễn văn bạo– 06Đ2 GVHD:LÂM TĂNG ĐỨC
mở của van là
o
180
=
λ
và
o
120
=
λ
.Ở đây ta xét góc dẫn với tải đấu sao như
thiết băng cách xác định điện áp trên tải trong từng khoản thời gian 60
0
(vì cứ
60
0
có một trạng thái chuyển mạch) với nguyên tắc van nào dẫn coi như thông
mạch .Nhìn chung sơ đồ này có dạng một pha tải nối với hai pha đấu song song
nhau .Do vậy điện áp 1 pha trên tải sẽ chỉ có hai giá trị là
3
z
U
(Khi một pha đấu
song song với 1 trong 2 pha còn lại )hoặc
3
2
z
U

Xét quá trình chuyển mạch từ T
5
sang T
2
tương ứng với khoảng (
oo
600 ÷
) sang
(
oo
12060 ÷
) .
Trong khoảng
oo
600 ÷
thì T
1
,T
5
,T
6
dẫn, chiều dòng điện qua tải được xác định
như hình vẽ :
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
25