BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ ỨNG DỤNG ĐIỆN TỬ
CÔNG SUẤT ĐỂ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG
BỘ
Sinh viên thực hiện: Lê Hòa Hiệp
Lớp: 95KĐĐ
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Dư Xứng

TP.HỒ CHÍ MINH Tháng 3-
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM ĐỘC LẬP- TỰ DO –HẠNH PHÚC.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM. 0O0
KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: LÊ HÒA HIỆP
Lớp:95KĐĐ
Ngành :Điện –Điện tử
1.Tên đề tài: Nghiên cứu điện tử công suất và ứng dụng điện tử công suất và để điều
chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ
2.Các số liệu ban đầu:



5.Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Dư Xứng.
6.Ngày giao nhiệm vụ:
7.Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
Giáo viên hướng dẫn Thông qua bộ môn
Ngày tháng năm
Chủ nhiệm bộ môn
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại khoa học kỹ thuật phát triển nhanh chóng, yêu cầu về tính hiệu
quả, sự chính xác được đặt lên vò trí quan trọng. Các hệ thống máy công nghiệp và cả
máy gia dụng được vận hành với cơ cấu truyền động mang tính tự động hóa cao và có
tốc độ điều chỉnh được. Động cơ không đồng bộ được sử dụng nhiều trong các hệ thống
truyền động. Tuy nó khó điều chỉnh tốc độ hơn động cơ một chiều,nhưng có ưu điểm là
có cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, dễ sử dụng,tính năng kỹ thuật khá tốt. Bên cạnh đó
công nghệ chế tạo linh kiện điện tử phát triển cao đã tạo ra nhiều linh kiện có công
suất lớn, gọn nhẹ, hoạt động tốt. Các điện tử công suất như diode công suấât transistor
công suất, tiristor, triac được dùng nhiều trong việc điều chỉnh tốc độ động cơ. Từ đó
sinh viên chọn thực hiện đề tài: Nghiên cứu điện tử công suất và ứng dụng điện tử

BỘ
1.Nội dung luận văn tốt nghiệp:

2.Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:
Ngày tháng năm.
Giáo viên phản biện
Chương I
GIỚI THIỆU VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
I. DIODE CÔNG SUẤT:
I. 1. Cấu tạo:

Anốt
Katốt
( a )
- +
- +
-α 0 α
q
N
P
d
np
(điện tử của vùng P và lổ trống của vùng N). Sự di chuyển của các điện tích
thiểu số hình thành nên dòng điện ngược hay dòng điện rò.
I. 2. Nguyên lý hoạt động:
Hình 1. 2
a). Sự phân cực thuận diode.
b). Sự phân cực nghòch diode.
Khi đặt diode công suất dưới điện áp nguồn U có cực tính như hình vẽ,
chiều của điện trường ngoài ngược chiều với điện trường nội E
i
. Thông thường
U > E
i
thì có dòng điện chạy trong mạch, tạo nên điện áp rơi trên diode khoảng
0,7V khi dòng điện là đònh mức. Vậy sự phân cực thuận hạ thấp barie điện thế.
Ta nói mặt ghép PN được phân cực thuận.
Khi đổi chiều cực tính điện áp đặt vào diode, điện trường ngoài sẽ tác động
cùng chiều với điện trường nội tại E
i
. Điện trường tổng hợp cản trở sự di chuyển

C ).U : Điện áp đặt trên diode ( V )
( a )
+ -
U
E
i
P N
( b )
- +
U
E
i
P N
Hình 1. 3 Đặc tính volt-ampe của diode.
I
U
U
Z
U
γ
1
2
Đặc tính volt-ampe của diode gồm có hai nhánh:
1. Nhánh thuận
2. Nhánh ngược
Khi diode được phân cực thuận dưới điện áp U thì barie điện thế E
i
giảm
xuống gần bằng 0. Tăng U, lúc đầu dòng I 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.

( A )
- Điện áp ngược cực đại U
ngmax
( V )
- Điện áp rơi trên diode ∆U ( V )
I. 3. Ứng dụng:
Ứng dụng chủ yếu của diode công suất là chỉnh lưu dòng điện xoay chiều
thành dòng điện một chiều cung cấp cho tải.
Các bộ chỉnh lưu của diode được chia thành hai nhóm chính:
- Chỉnh lưu bán kỳ hay còn gọi là chỉnh lưu nửa sóng.
- Chỉnh lưu toàn kỳ hay còn gọi là chỉnh lưu toàn sóng.
II. TRANSISTOR CÔNG SUẤT:
II. 1. Cấu tạo:
Transistor là linh kiện bán dẫn gồm 3 lớp: PNP hay NPN.
Về mặt vật lý, transistor gồm 3 phần: phần phát, phần nền và phần thu.
Vùng nền ( B ) rất mỏng.
Transistor công suất có cấu trúc và ký hiệu như sau:
Hình 1. 6 Transistor công suất
a). Cấu trúc b). Ký hiệu
Hình 1. 4 Transistor PNP:
a). Cấu tạo
b). Ký hiệu
( b )
C
B
E
( a )
E
B
C

U
CE
E • •
B
C
II. 2. Nguyên lý hoạt động:
Hình 1. 7
Điện thế U
EE
phân cực thuận mối nối B–E ( PN ) là nguyên nhân làm cho
vùng phát ( E ) phóng điện tử vào vùng P( cực B ).Hầu hết các điện tử
( electron ) sau khi qua vùng B rồi qua tiếp mối nối thứ hai phía bên phải hướng
tới vùng N ( cực thu ), khoảng 1% electron được giữ lại ở vùng B. Các lổ trống
vùng nền di chuyển vào vùng phát.
Mối nối B–E ở chế độ phân cực thuận như một diode, có điện kháng nhỏ
và điện áp rơi trên nó nhỏ thì mối nối B-C được phân cực nghòch bởi điện áp
U
CC
. Bản chất mối nối B-C này giống như một diode phân cực ngược và điện
kháng mối nối B-C rất lớn.
Dòng điện đo được trong vùng phát gọi là dòng phát I
E
. Dòng điện đo
được trong mạch cực C ( số lượng điện tích qua đường biên CC trong một đơn vò
thời gian là dòng cực thu I
C
).
Dòng I
C
gồm hai thành phần:

khi transistor dẫn bảo hòa.
- U
CEO
: Điện áp U
CE
khi mạch badơ để hở, I
B
= 0 .
- U
CEX
: Điện áp U
CE
khi badơ bò khóa bởi điện áp âm, I
B
< 0.
- t
on
: Thời gian cần thiết để U
CE
từ giá trò điện áp nguồn U giảm xuống
U
CESat
≈ 0.
- t
f
: Thời gian cần thiết để i
C
từ giá trò I
C
giảm xuống 0.

EE
U
CC
R
C
•
•
Base
- t
S
: Thời gian cần thiết để U
CE
từ giá trò U
CESat
tăng đến giá trò điện áp
nguồn U.
- P: Công suất tiêu tán bên trong transistor. Công suất tiêu tán bên trong
transistor được tính theo công thức: P = U
BE
.I
B
+ U
CE
.I
C
.
- Khi transistor ở trạng thái mở: I
B
= 0, I
C

trong một lần 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 tónh của transistor: U
CE
= f ( I
C
).
Để cho khi transistor đóng, điện áp sụt bên trong có giá trò nhỏ,
người ta phải cho nó làm việc ở chế độ bảo hòa, tức là i
B
phải đủ lớn để i
C
cho
điện áp sụt U
CE
nhỏ nhất. Ở chế độ bảo hòa, điện áp sụt trong transistor công
suất bằng 0,5 đến 1V trong khi đó tiristor là khoảng 1,5V.
Hình 1. 9 Đặc tính tónh của transistor: U
CE
= f ( I
C
).
Vùng
tuyến
tính
Vùng gần bảo
hòa
Vùng bảo hòa
U

mạch điện tử có công suất lớn. Khác với transistor lưỡng cực được điều khiển
bằng
dòng điện, transistor Mos được điều khiển bằng điện áp. Transistor Mos
gồm các cực chính: cực máng ( drain ), nguồn ( source) và cửa ( gate ). Dòng
điện máng - nguồn được điều khiển bằng điện áp cửa – nguồn.

Hình 1. 10 Transistor Mos công suất
a). Ký hiệu thông thường kênh N
b). Họ đặc tính ra.
Transistor Mos là loại dụng cụ chuyển mạch nhanh. Với điện áp 100V tổn
hao dẫn ở chúng lớn hơn ở transistor lưỡng cực và tiristor, nhưng tổn hao chuyển
mạch nhỏ hơn nhiều. Hệ số nhiệt điện trở của transistor Mos là dương. Dòng
điện và điện áp cho phép của transistor Mos nhỏ hơn của transistor lưỡng cực và
tiristor.
( a )
= 3V
= 4,5V
= 6V
= 9V
= 7,5V
Dòng
điện
máng
Điện
trở
hằng
số
Điện áp máng – nguồn
•
Cửa

cực âm của nguồn điện áp, J
1
, J
3
phân cực thuận, J
2
phân cực ngược. Gần như
toàn bộ điện áp nguồn đặt trên mặt ghép J
2
. Điện trường nội tại E
i
của J
2
có
chiều từ N
1
hướng về P
2
. Điện trường ngoài tác động cùng chiều với E
i
vùng
chuyển tiếp cũng là vùng cách điện càng mở rộng ra không có dòng điện chạy
qua tiristor mặc dù nó bò đặt dưới điện áp.
A
K
J
1
J
2
J

lao vào vùng chuyển tiếp
này, tăng tốc, động năng lớn bẻ gảy các liên kết nguyên tử Silic, tạo nên điện tử
tự do mới. Số điện tử mới được giải phóng tham gia bắn phá các nguyên tử Silic
trong vùng kế tiếp. Kết quả của phản ứng dây chuyền làm xuất hiện nhiều điện
tử chạy vào N
1
qua P
1
và đến cực dương của nguồn điện ngoài, gây nên hiện
tượng dẫn điện ào ạt, J
2
trở thành mặt ghép dẫn điện, bắt đầu từ một điểm ở
xung quanh cực G rồi phát triển ra toàn bộ mặt ghép.
Điện trở thuận của tiristor khoảng 100KΩ khi còn ở trạng thái khóa, trở
thành 0,01Ω khi tiristor mở cho dòng chạy qua.
Tiristor khóa + U
AK
> 1V hoặc I
g
> I
gst
thì tiristor sẽ mở. Trong đó I
gst
là
dòng điều khiển được tra ở sổ tay tra cứu tiristor.
t
on
: Thời gian mở là thời gian cần thiết để thiết lập dòng điện chạy trong
tiristor, tính từ thời điểm phóng dòng I
g

* Xét sự biến thiên của dòng điện i( t ) trong quá trình tiristor khóa:
I
H
U
I
U
Z
0
U
ch
Ii
t
1
t
2
t
0
t
Hình 1. 13 Sự biến thiên của dòng điện i( t ) trong quá trình tiristor khóa.
Từ t
0
đến t
1
dòng điện ngược lớn, sau đó J
1
, J
3
trở nên cách điện. Do hiện
tượng khuếch tán một ít điện tử giữa hai mặt J
1

( a )
G
T
2
T
1
T
1
G
T
2
N
P
NN
P
N
Ở góc phần tư thứ nhất ( I ) U
T2
> U
T1
còn ( III ) thì ngược lại.
Điện áp U
B0
là giá trò điện áp mở đưa triac từ trạng thái bò khóa sang dẫn
khi không có dòng điều khiển, I
g
= 0. Khi có dòng điều khiển I
g
triac sẽ mở với
điện áp đặt vào nhỏ hơn.

âm
( I ) : T
1
dương
Trạng thái dẫn
I
g2
> I
g1
I
g
= 0 : Trạng thái
khóa
Hình 1. 14 Đặc tính volt-ampe của triac.
I
t
U
t
- U
t
VB
2
VB
1
VB
0
- I
t
3G
2G

tính cơ chuyển từ a đến b, tại thời điểm đó ta có moment M nhỏ hơn Mc nên tốc
độ của động cơ bắt đầu giảm. Mặt khác, vì tốc độ giảm, độ trượt tăng nên sức
điện động cảm ứng trong rotor E
2
= E
20
tăng lên. Do đó, dòng rotor và moment
động cơ tăng lên cho đến khi M=Mc thì hệ xác lập nhưng với tốc độ mới
ĐKB
U lưới
n
2
t
n
r
f1
r
f2
r
f3
n
1
n
2cb
n
21
n
22
n
23

Hình 2-3.
Họ đặc tính cơ khi thay đổi r
f
ở mạch rotor
0< r
f1
< r
f2
< r
f3
n
2cb
> n
21
> n
22
> n
23
Khảo sát họ đặc tính cơ M= f(s) hình 2-3
Bốn đường cong M= f(s) tương ứng với bốn trò số điện trở phụ khác nhau,
trong đó đường đặc tính cơ tự nhiên có trò số điện trở phụ r
f
= 0 còn 3 đøng còn
lại có trò số điện trở phụ là r
f1
< r
f2
< r
f3.
Nếu M

khá rộng.
Moment cực đại của động cơ tính theo công thức:
M
t
= 3 x U
1
2
f (2-2)
2 x n
1
[ √ r
1
2
+ x
2
n + r
1
]
9,55
Khi đưa điện trở phụ vào mạch rotor thì moment cực đại Mt của động cơ
không đổi, còn hệ số trượt S
t
thì tăng lên , do đó tốc độ động cơ giảm xuống.
Khi khởi động,nếu đưa điện trở phụ vào mạch rotor thì dòng khởi động sẽ
giảm đi theo như công thức (2-3)
I
2
’ = U
1f
(2-3)

phạm vi điều chỉnh D = 2 ÷ 3
1
- Đặc tính cơ dốc khi tốc độ thấp nên phương pháp này sẽ cho tốc độ kém
ổn đònh.
- Phương pháp không kinh tế vì tổn thất năng lượng lớn.
3/Ứng dụng:
Phương pháp này thường dùng đối với các hệ thống làm việc ở chế độ ngắn
hạn hay ngắn hạn lặp lại và không yêu cầu về tốc độ ổn đònh cao như máy nâng,
cần trục, thang máy, máy xúc.
II/ Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cuộn kháng bảo hòa :
1/ Cấu tạo cuộn kháng bảo hòa :
Cuộn kháng bảo hòa ( CKBH ) là thiết bò điện từ tính về cấu tạo có
3 phần:
U
đk
U
1
-
U
đk
U
kc
U
1
r
đc
+
U
kc
W

lv
) được nối tiếp với phụ tải (Ζ
ft
) và đặt vào
điện áp xoay chiều U
1f
, cuộn làm việc W
lv
có điện kháng thay đổi được.
- Cuộn khống chế (W
kc
) được đặt vào điện áp một chiều và quấn
lên 2 lõi sắt tạo ra dòng khống chế (I
kc
). Khi thay đổi I
kc
sẽ làm thay đổi mức độ
từ hóa của mạch từ và làm thay đổi được điện kháng của cuộn làm việc X
ck
.
2/ Nguyên lý điều chỉnh:
Thông thường để điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ
bằng cuộn kháng bảo hòa, người ta có thể dùng cuộn kháng bảo hòa 3 pha hoặc
3 cuộn kháng một pha có điều khiển đồng thời mắc mạch theo sơ đồ nguyên lý
sau:
Hình 2-5 Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng CKBH.
a/ Mắc ở mạch Stator
b/ Mắc ở mạch Rotor
u
1f