Bài tập Điện tử công suất

CHƯƠNG 1
CÁC KHÁI NIỆM VÀ CÁC LINH KIỆN
ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CƠ BẢN
1.1. Giải thích giá trị trung bình và giá trị hiệu dụng của một đại lượng điện? Tính điện áp
trung bình và điện áp hiệu dụng của tải có dạng sóng sau:
vi(t) [V]
50
t [ms]
0

20

30

50

60

80

Hình 1.1
vi(t) [V]
50
0
-30

20

30

50

60

80 t [ms]

Hình 1.2
vi(t) [V]
50
x = wt [rad]
-p

0

p

2p

3p

5p

Hình 1.3

Trang 1


Bài tập Điện tử công suất
vi(t) [V]

40

0

t [ms]
20 30

50 60

80

Hình 1.4
vi(q) [V]
100

q = wt [rad]
p

0

2p

3p

Hình 1.5
vi(q) [V]
100

q = wt [rad]
2p


p

0

3p

4p

-100

Hình 1.6
vi(q) [V]
100

0

p

2p

q = wt [rad]
3p

Hình 1.7

Trang 2


Bài tập Điện tử công suất


vi(q) [V]

100

q = wt [rad]
0

2p

p

3p

Hình 1.8
vi(q) [V]
100

q = wt [rad]
0

p/2

p

3p/2 2p

5p/2 3p

Hình 1.9


2U/ 3
U/ 3
0

-U/ 3
- 2U/ 3

1.2.

1.3.

1.4.

1.5.

U
T/ 2
2T/ 3
T/ 6

5T/ 6

T

t

T/ 3

Hình 1.10

Điện áp trên tải cảm (R + L) có dạng sóng như hình 1.7, do điện cảm của tải rất lớn (cảm
kháng của tải rất lớn so với điện trở của tải – XL >> R) nên dòng điện của tải xem như
được nắn thẳng và có giá trị 10 [A]. Hãy tính công suất trung bình trên tải?
Điện áp trên tải cảm (R + L) có dạng sóng như hình 1.9, do điện cảm của tải rất lớn (cảm
kháng của tải rất lớn so với điện trở của tải – XL >> R) nên dòng điện của tải xem như
được nắn thẳng và có giá trị 10 [A]. Hãy tính công suất trung bình trên tải?
Điện áp đặt trên tải điện trở 10 có hàm biểu diễn u = 220sin(100pt) [V]. Hãy xác định:
a. Hàm công suất tức thời của tải
b. Công suất tức thời lớn nhất
c. Công suất trung bình của tải
Điện áp và dòng điện trên tải là những hàm tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T =
100ms như sau:

0  t  50ms
 0;
0  t  60ms
10V;
i(t)
=
u(t) = 

;
4A; 50ms  t  100  ms
 0V; 60ms  t  100ms

Trang 3


Bài tập Điện tử công suất


Xác định điện áp hiệu dụng và dòng điện hiệu dụng, công suất tức thời, công suất trung
bình và năng lượng tiêu thụ của tải trong mỗi chu kỳ.
1.6. Xác định công suất trung bình trên tải. Cho biết điện áp tải không đổi u(t) = U= 24VDC và
dòng điện qua tải tuần hoàn có hàm biểu diễn trong mỗi chu kỳ T = 100ms như sau:

0  t  50ms
 0;
i=
4A; 50ms  t  100  ms
1.7. Dòng điện qua phần tử hai cực có dạng i = 20sin(100pt) [A]. Hãy xác định công suất tiêu
thụ trung bình trên phần tử trên nếu phần tử hai cực là:
a. Điện trở 5;
b. Cuộn dây có cảm kháng 10mH;
c. Sức điện động E = 6V.
1.8. Dòng điện i = 2 + 20sin100pt [A] đi qua mạch RLE mắc nối tiếp. Xác định công suất tiêu
thụ trung bình trên mỗi phần tử R, L và E, cho biết R = 3 , L = 10mH và E = 12V.
1.9. Một lò điện trở công suất 1.500W khi sử dụng nguồn u = 220 2 sin(100pt) [V]. Nếu điều
khiển công suất lò điện theo chu kỳ 12 phút với trình tự đóng điện 5 phút và ngắt điện 7
phút. Hãy xác định:
a. Điện áp hiệu dụng trên tải.
b. Công suất tức thời cực đại
c. Công suất tiêu thụ trung bình
d. Năng lượng tiêu thụ dưới dạng nhiệt trong mỗi chu kỳ.
1.10. Hãy xác định trị hiệu dụng điện áp, dòng điện và công suất tiêu thụ trung bình bởi tải khi
cho biết quá trình điện áp và dòng điện của nó có dạng:

u = 2,5  10cos(100pt)  3 2 cos(200pt  p / 3) [V]

i = 1,5  2cos(100pt)  1,1cos(200pt  p / 3) [A]
1.11. Cho dòng điện i = 1,5  2cos(100pt)  1,1cos(200pt  p / 3) [A] đi qua tải gồm R-C mắc

song song với R = 100 và C = 50F. Xác định công suất tiêu thụ trên mỗi phần tử của tải.
1.12. Cho điện áp u = 2,5  10cos(100pt)  3 2 cos(200pt  p / 3) [V] đặt trên tải RLE mắc nối
tiếp với R = 4, L = 10mH và E = 12V. Xác định công suất tiêu thụ trên mỗi phần tử.
1.13. Điện áp và dòng điện qua tải biểu diễn bởi hàm sau:

 5
 20
i
=
5

cos(npt)[A]

u = 20  
cos(npt)[V];
2
n
n =1 n
n =1
Xác định công suất trung bình trên tải (chính xác đến n = 4).

 20
u
=
20

sin(100npt) [V] cung cấp tải RLE nối tiếp với R = 20, L =

1.14. Cho nguồn
n

n =1
250mH và E = 36V. Xác định công suất trung bình trên các phần tử tải.

Trang 4


Bài tập Điện tử công suất

1.15. Nêu điều kiện dẫn của SCR? So sánh SCR và Diode; SCR và Triac; SCR và GTO về cấu
tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng? Khi tính chọn SCR, cần chú ý đến các thông số
nào?
1.16. Tại sao gọi SCR là linh kiện chỉ điều khiển kích đóng được? Khi SCR đang dẫn, nêu các
biện pháp để ngắt SCR?
1.17. Giải thích hiện tượng tự kích của SCR là gì? Hiện tượng này có ảnh hưởng như thế nào
đến việc điều khiển SCR?
1.18. Nêu tác dụng của điện trở RB, tụ CB,
+ VCC
diode D0, nhánh R-C, máy biến áp
xung trong mạch điều khiển và bảo vệ
SCR như hình 1.11?
1.19. Dựa vào sự chuyển mạch của linh
kiện, hãy phân nhóm các loại linh kiện
điện tử công suất và nêu ứng ứng của
mỗi loại tương ứng?
1.20. So sánh BJT và FET về cấu tạo,
nguyên lý hoạt động, chế độ làm việc,
Hình 1.11
ưu nhược điểm, xung kích và ứng
dụng?
1.21. Nêu và giải thích các phương pháp bảo vệ linh kiện và mạch điện (mạch điều khiển,

mạch công suất tải, mạch nguồn)?
1.22. Tại sao phải hạn chế tốc độ tăng dòng và tăng áp trên SCR?
1.23. Liệt kê các linh kiện điện tử công suất điều khiển bằng dòng và điều khiển bằng áp?
1.24. Nêu một số hãng sản xuất linh kiện điện tử công suất trên thế giới?

Trang 5


Bài tập Điện tử công suất

CHƯƠNG 2
CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN
Chú ý: Các bài tập được bỏ qua các tổn thất trong mạch bao gồm tổn thất công suất và điện
áp trên nguồn, linh kiện và dây dẫn.
2.1. Cho mạch chỉnh lưu 1 pha, nửa chu kỳ tải thuần trở R = 100 (Ω) như hình 2.1 với điện áp
nguồn vào ui = 220 2 sin wt = 220 2 sin x(V) , tần số nguồn f = 50 (Hz). Hãy:
a) Vẽ dạng sóng điện áp nguồn, điện áp tải, dòng điện tải và điện áp trên diode D?
b) Sử dụng phần mềm Matlab hoặc PSIM để mô phỏng và vẽ các dạng sóng như trên?
c) Tính điện áp trung bình, điện áp hiệu dụng và dòng điện trung bình trên tải?
d) Tính xác định các thông số để lựa chọn diode và máy biến áp nguồn? (biết diode
chỉnh lưu được chế tạo từ Si).
M
D

ui

R

u0


N

Hình 2.1
HƯỚNG DẪN: Để có các thông số lựa chọn diode chỉnh lưu, trước tiên cần phải tính
điện áp trung bình trên tải Ud, tính dòng qua tải Id và dòng qua diode IDtt, tìm điện áp
ngược lớn nhất trên diode theo điện áp xoay chiều UPIVDtt (Bằng cách vẽ dạng sóng trên
diode, xét giá trị điện áp lớn nhất rơi trên diode khi diode không dẫn), sau đó chọn theo
tiêu chuẩn:
- IDst ≥ (1.25 ÷ 1.3)IDtt;
- UPIVDst ≥ (1.6)UPIVDtt .
Trong đó IDst; UPIVDst là các thông số dòng và áp làm việc định mức cho trong sổ tay tra
cứu của nhà sản xuất (Datasheet).
2.2. Cho mạch chỉnh lưu tia 2 pha, biết điện áp xoay chiều trên mỗi cuộn thứ cấp máy biến áp
u2 = 21,2 Sin314t [V], tải R=1  (bỏ qua tổn hao trên diode).
a) Tính dòng điện trung bình qua tải và qua mỗi diode, điện áp ngược lớn nhất trên mỗi
diode;
b) Giả sử tải có gắn thêm nguồn E = 12V nối tiếp thì các thông số trên thay đổi như thế
nào?
c) Vẽ sơ đồ mạch chỉnh lưu, dạng sóng điện áp trước, sau chỉnh lưu và dạng sóng dòng
điện trên tải.
Trang 6


Bài tập Điện tử công suất

d) Giả sử tải là RL (hệ số tự cảm rất lớn), hãy vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải
trên cùng 1 đồ thị?
2.3. Cho mạch chỉnh lưu 1 pha, nửa chu kỳ tải thuần trở R = 100 (Ω), E = 220 (V) như hình
2.2 với điện áp nguồn vào ui = 220 2 sin wt = 220 2 sin x(V) , tần số nguồn f = 50 (Hz).
Hãy:

a) Vẽ dạng sóng điện áp nguồn, điện áp tải, dòng điện tải và điện áp trên diode D?
b) Sử dụng phần mềm Matlab hoặc PSIM để mô phỏng và vẽ các dạng sóng như trên?
c) Thiết lập công thức và tính điện áp trung bình, điện áp hiệu dụng và dòng điện trung
bình trên tải?
d) Tính chọn diode và máy biến áp nguồn?
M
D

ui

R

u0

E
N

Hình 2.2
2.4. Cho mạch chỉnh lưu 1 pha, nửa chu kỳ tải cảm có R = 100 (Ω), L = 0,1 (H) như hình 2.3
với điện áp nguồn vào ui = 220 2 sin wt = 220 2 sin x(V) , tần số nguồn f = 50 (Hz),
góc tắt dòng  = 4,625 (rad) = 2650. Hãy:
a) Vẽ dạng sóng điện áp nguồn, điện áp tải, dòng điện tải và điện áp trên diode D?
b) Thiết lập công thức Tính điện áp trung bình, điện áp hiệu dụng và dòng điện trung
bình trên tải?
c) Tính chọn diode và máy biến áp nguồn?
M
D

ui


R

u0

L
N

Hình 2.3
2.5. Cho mạch chỉnh lưu cầu 1 pha dùng diode chế tạo từ Si. Biết giá trị hiệu dụng của điện
áp nguồn xoay chiều là U = 24V.Tải là R, có dòng điện trung bình Id = 12A.
a) Hãy tính công suất tiêu trên tải và các thông số để lựa chọn diode.
b) Vẽ sơ đồ mạch, dạng sóng điện áp trước sau chỉnh lưu và dạng sóng dòng điện trên
tải.
2.6. Cho mạch chỉnh lưu cầu 1 pha,biết các thông số tương tự như bài 2.5 nhưng tải là RL,
dòng liên tục gần phẳng. Vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải.
2.7. Cho thiết bị chỉnh lưu cầu 1 pha để nạp điện cho ắc quy, có sức điện động E = 120V,
dòng nạp Id = 40A. Trị hiệu dụng của điện áp nguồn là 220V, tần số 50Hz.
Trang 7


Bài tập Điện tử công suất

a) Tính t1 – thời điểm thiết bị chỉnh lưu bắt đầu cung cấp dòng nạp cho ắc quy trong từng
nửa chu kỳ và - thời gian dẫn dòng của mỗi diode.
b) Xác định giá trị điện trở R để đảm bảo dịng nạp yêu cầu.
c) Tính trị hiệu dụng của dòng tải.
d) Tính hiệu suất của thiết bị.

M


D1

D3
R

ui

u0

E
N

D4

D2

Hình 2.4
2.8. Cho thiết bị chỉnh lưu không điều khiển ba pha hình tia, ba diode cấp dòng cho một mạch
tải gồm suất điện động E = 120V, điện trở R = 5 Ω. Trị hiệu dụng của điện áp pha U =
220V, tần số nguồn xoay chiều f = 50 Hz.
a) Vẽ dạng sóng dòng điện qua tải và qua một diode khi E = 120V.
b) Vẽ dạng sóng dòng điện qua tải và qua một diode khi E = 220V. Nhận xét các dạng
sóng trong hai trường hợp trên.
c) Tính trị trung bình điện áp trên tải Ud, dòng điện qua tải Id, dòng qua một diode ID khi
E = 120V.
d) Tính trị hiệu dụng dòng chạy qua mỗi cuộn dây thứ cấp máy biến áp nguồn khi E =
120V.
Đáp số: c) Id = 27,48A, ID = 9,16A; d) I2 = 15,6A.
2.9. Cho mạch chỉnh lưu tia ba pha không điều khiển có tải cảm gồm điện trở và cuộn dây
mắc nối tiếp. Tải có điện cảm rất lớn (XL >> RL) nên dòng điện của tải xem như được nắn

thẳng và có giá trị 9 [A]. Trị hiệu dụng của điện áp pha của nguồn U = 220 [V], tần số
nguồn xoay chiều f = 50 [Hz]. Hãy:
a) Tính điện áp trung bình trên tải?
b) Tính công suất trung bình trên tải?
c) Tính chọn diode sử dụng cho mạch?
2.10. Cho mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển có tải cảm gồm điện trở và cuộn dây
mắc nối tiếp. Tải có điện cảm rất lớn (XL >> RL) nên dòng điện của tải xem như được nắn
thẳng và có giá trị 9 [A]. Trị hiệu dụng của điện áp pha của nguồn U = 220 [V], tần số
nguồn xoay chiều f = 50 [Hz]. Hãy:
a. Tính điện áp trung bình trên tải?
b. Tính công suất trung bình trên tải?
c. Tính chọn diode sử dụng cho mạch?

Trang 8


Bài tập Điện tử công suất

2.11. Cho mạch chỉnh lưu tia 3 pha không điều khiển, cấp dòng cho một mạch tải gồm bộ ắc
quy có E = 120V, R = 2  , giá trị hiệu dụng của điện áp pha là U = 220V, tần số nguồn
điện xoay chiều là f = 50 Hz.
a) Tính dòng điện trung bình qua tải và qua mỗi diode;
b) Vẽ sơ đồ mạch, dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải;
c) Tính điện áp ngược lớn nhất trên mỗi diode;
d) Tính dòng điện trung bình qua tải và qua mỗi diode khi ắc quy nạp tới trị số E = 170V,
vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải trong trường hợp này.
2.12. Cho mạch chỉnh lưu cầu 3 pha không điều khiển được cấp dòng từ máy biến áp 3 pha nối
 /  , biết điện áp nguồn cuộn dây thứ cấp là 400V, tải R = 10 
a) Tính dòng điện trung bình qua tải, qua mỗi diode và điện áp ngược lớn nhất mà mỗi
diode phải chịu;

b) Giả sử khi có thêm tải E = 100V thì các thông số trên thay đổi như thế nào?
c) Vẽ mạch chỉnh lưu và dạng sóng điện áp trên tải ở trường hợp a.
Hướng dẫn: Khi biến áp nối kiểu tam giác thì điện áp ngõ ra là điện áp dây.
2.13. Cho mạch chỉnh lưu tia 6 pha không dùng cuộn kháng cân bằng, làm nguồn cấp dòng
cho máy hàn có điện trở R = 0.15  , biết điện áp dây hiệu dụng cuộn sơ cấp máy biến áp
nối Y/YY là 380V, tỷ số biến áp là Kba = 6,3.
a) Tính dòng điện hàn, dòng trung bình qua mỗi diode và điện áp ngược lớn nhất trên
mỗi diode;
b) Giả sử khi có gắn thêm cuộn kháng cân bằng thì các thông số trên thay đổi như thế
nào, cho biết tác dụng của cuộn kháng cân bằng?
c) Vẽ sơ đồ chỉnh lưu và dạng sóng điện áp trên tải trong các trường hợp trên?
d) Mạch chỉnh lưu tia 6 pha thường được sử dụng cho những loại tải nào, tại sao, nêu tên
một và loại tải?
Ghi chú: Mỗi pha bên thứ cấp có 2 cuộn dây vì vậy để có được điện áp U2 cấp cho
mạch chỉnh lưu ta cần chia Kba cho 2.
2.14. Hãy tính dòng điện trung bình qua tải R=10  , qua mỗi diode và điện áp ngược lớn nhất
trên mỗi diode trong các sơ đồ sau khi chúng cho ra cùng một điện áp Ud = 200V khi
không dùng tụ lọc và có tụ điện lọc phẳng điện áp trên tải:
a) Sơ đồ tia 1 pha, tia 2 pha, cầu 1 pha;
b) Sơ đồ tia 3 pha, cầu 3 pha;
c) Sơ đồ tia 6 pha không dùng cuộn kháng và có cuộn kháng cân bằng;
d) Vẽ sơ đồ mạch và dạng sóng điện áp trên tải trong trường hợp có tụ điện lọc phẳng
điện áp.

Trang 9


Bài tập Điện tử công suất

CHƯƠNG 3

CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN
3.1. Nêu điều kiện dẫn của SCR? So sánh SCR và Diode về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và
ứng dụng? Khi tính chọn SCR, cần chú ý đến các thông số nào?
3.2. Nêu điều kiện dẫn của SCR? So sánh SCR và Triac về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và
ứng dụng? Khi tính chọn SCR, cần chú ý đến các thông số nào?
3.3. Tại sao gọi SCR là linh kiện chỉ điều khiển kích đóng được? Khi SCR đang dẫn, nêu các
biện pháp để ngắt SCR?
3.4. Cho bộ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn với tần số nguồn f = 50Hz, điện áp pha
nguồn xoay chiều vi(t) = 220 2 sin100pt (V), góc kích  = 600.
a) Với tải thuần trở R = 100 Ω, tính điện áp trung bình và dòng điện trung bình và hiệu
dụng trên tải?
b) Với tải R = 10 Ω, E = 220 V mắc nối tiếp, vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải?
Tính điện áp trung bình trên tải?
c) Với tải R = 10 Ω, E = 100 V mắc nối tiếp, vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải?
Thiết lập công thức tổng quát điện áp trung bình trên tải và tính điện áp trung bình trên
tải?
d) Tải cảm R = 10 Ω, L = 100 mH mắc nối tiếp, xác định chế độ dòng điện tải và điện áp
trung bình trên tải?
e) Tính liên tục và gián đoạn của dòng điện trên tải phụ thuộc vào các yếu tố nào? Với tải
cảm, trường hợp nào dòng điện liên tục, trường hợp nào dòng điện bị gián đoạn?
3.5. Cho bộ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn với tần số nguồn f = 50Hz, điện áp pha
nguồn xoay chiều vi(t) = 220 2 sin100pt (V), tải R = 10 Ω, E = 220 V mắc nối tiếp. Vẽ
dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải và tính điện áp trung bình, dòng trung bình trên
tải khi:
SCR1
a)  = 300
id
0
E
L

U2
R
b)  = 45
+
U
1
c)  = 900
ud
d)  = 1500
3.6. Cho mạch chỉnh lưu tia 2 pha như hình vẽ 2.1 biết
Hình2.1 SCR2
tỷ số biến áp Kba = U1/U2 = 2, giá trị hiệu dụng của
U1 = 380V, f = 50Hz cấp dòng cho tải R = 1.5; L có giá trị xác định, E = 50V (bỏ qua
điện trở thuần của cuộn cảm và sụt áp trên các SCR, Lng = 0, RLE không thay đổi giá trị).
a) Tính dòng điện trung bình trên tải và qua mỗi SCR khi góc kích cho các SCR  = 600,
góc tắt dòng  = 2250;
Trang 10


Bài tập Điện tử công suất

b) Tính dòng điện trung bình trên tải khi  = 300;
c) Giả sử bỏ E, tải chỉ còn R, L, tính dòng điện trung bình trên tải khi các SCR được kích
với góc  = 750 và  = 450;
d) Tính dòng điện trung bình trên tải khi các SCR được kích với  = 900 trong trường hợp
bỏ L, E tải chỉ còn R;
e) Giả sử người ta thay tải L bằng tải LT = ∞, hãy tính Id khi  = 900;
f) Vẽ dạng sóng điện áp trên tải trong các trường hợp trên;
g) Giả sử tải có Lng = 10mH, LT = , R = 2, E = 0V, hãy tính dòng điện trung bình trên
tải khi các SCR được kích góc  = 300?

3.7. Cho bộ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn với các tham số sau: áp pha nguồn AC
120V, f = 50Hz. Tải R - L mắc nối tiếp R = 10, L = 100 mH. Góc kích = p/3. Xác định
chế độ dòng điện tải và trị trung bình của tải.
3.8. Cho mạch chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn phần, biết điện áp hiệu dụng nguồn xoay
chiều một pha hình sin là 220V, tần số điện áp nguồn 50Hz, cung cấp dòng cho tải R =
10  , L có giá trị xác định. Khi góc kích cho các SCR  = 600 thì góc tắt dòng  = 2250.
Khi góc kích cho các SCR  = 450 với R, L không thay đổi giá trị thì dòng điện qua tải
gián đoạn hay liên tục? Giải thích?
3.9. Cho mạch chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn phần, biết điện áp hiệu dụng nguồn xoay
chiều hình sin là 200V, tần số điện áp nguồn 50Hz, cung cấp dòng cho tải R = 10  , E =
40V, L có giá trị xác định (bỏ qua điện trở thuần của cuộn cảm RL và sụt áp trên SCR,
Lng =0).
a) Tính dòng điện trung bình trên tải Id khi góc kích cho các SCR = 450, góc tắt dòng 
= 2100;
b) Tính dòng điện trung bình trên tải Id khi góc kích cho các SCR  = 200 (R, L, E không
thay đổi giá trị);
c) Nếu bỏ E, tải chỉ còn R, L, hãy tính Id khi = 600 và = 100;
d) Nếu bỏ L, E tải chỉ còn R hãy tính dòng trung bình trên tải Id và dòng điện trung bình
qua SCR, khi = 300;
e) Nếu thay 2 SCR chung anode bằng 2 diode, bỏ E tải chỉ còn R, L, tính dòng điện trung
bình qua mỗi SCR và diode khi các SCR được kích với = 450 (dòng liên lục);
f) Vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải trong các trường hợp trên.
3.10. Cho mạch chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển bán phần, biết điện áp hiệu dụng nguồn xoay
chiều hình sin là 220V, tần số điện áp nguồn 50Hz, cung cấp dòng cho tải R = 10  , E =
40V, L có giá trị xác định (bỏ qua điện trở thuần của cuộn cảm RL và sụt áp trên SCR,
Lng =0).
g) Tính dòng điện trung bình trên tải Id khi góc kích cho các SCR = 450, góc tắt dòng 
= 2100;
h) Tính dòng điện trung bình trên tải Id khi góc kích cho các SCR  = 200 (R, L, E không
thay đổi giá trị);

i) Nếu bỏ E, tải chỉ còn R, L, hãy tính Id khi = 600 và = 100;
Trang 11


Bài tập Điện tử công suất

j) Nếu bỏ L, E tải chỉ còn R hãy tính dòng trung bình trên tải Id và dòng điện trung bình
qua SCR, khi = 300;
k) Nếu thay 2 SCR chung anode bằng 2 diode, bỏ E tải chỉ còn R, L, tính dòng điện trung
bình qua mỗi SCR và diode khi các SCR được kích với = 450 (dòng liên lục);
l) Vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải trong các trường hợp trên
3.11. Cho bộ chỉnh lưu mạch hình tia 3 pha điều khiển mắc vào tải chứa R = 10 Ω . Điện áp
pha của nguồn xoay chiều 3 pha có trị hiệu dụng U = 220 V. Tính trị trung bình của điện
áp chỉnh lưu và dòng chỉnh lưu khi:
a) Góc kích  = 100
b) Góc kích  = 600
3.12. Tính trị trung bình áp và dòng chỉnh lưu, công suất tải tiêu thụ của bộ chỉnh lưu mạch tia
ba pha điều khiển. Tải có R= 10 [Ω], E=50 [V] và L=0. Áp nguồn U=220 [V]; góc điều
khiển = p/3 [rad].
3.13. Cho bộ chỉnh lưu mạch hình tia 3 pha điều khiển mắc vào tải chứa R = 10 Ω và điện cảm
L của tải rất lớn làm dòng tải liên tục và phẳng. Điện áp pha của nguồn xoay chiều 3 pha
có trị hiệu dụng U = 220 V. Mạch ở trạng thái xác lập, góc kích  = 600.
c) Tính trị trung bình của điện áp chỉnh lưu và dòng chỉnh lưu?
d) Tính công suất trung bình của tải?
e) Tính trị trung bình dòng qua mỗi linh kiện?
3.14. Một mạch chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển được cấp nguồn từ máy biến áp nối tam
giác/sao (Δ/Y), biết điện áp hiệu dụng cuộn sơ cấp máy biến áp là 660V, tỷ số biến áp Kba
= 1,73, tải có điện trở thuần là R = 5  (bỏ qua sụt áp trên các linh kiện bán dẫn).
a) Tính dòng điện trung bình qua tải và qua mỗi diode khi các SCR được kích với góc 
= 00 ;

b) Tính dòng điện hiệu dụng cuộn thứ cấp I2.
c) Tính công suất tiêu thụ trên tải khi góc kích cho các SCR  = 450;
d) Tính dòng điện trung bình trên tải khi các SCR được kích với  = 300;
e) Xác định góc để kích cho các SCR khi dòng điện trung bình trên tải49,72A;
f) Giả sử có gắn thêm LT = ∞ nối tiếp với R, hãy tính điện áp trung bình trên tải khi các
SCR được kích với góc với  = 600;
g) Giả sử LT có giá trị xác định  = 2100, hãy tính dòng điện trung bình trên tải trong các
trường hợp khi 1 = 900, 2 = 600, và 3 = 450.
h) Tính điện áp ngược lớn nhất trên mỗi SCR.
Hướng dẫn: Tỷ số biến áp Kba = U1/U2 ,vì sơ cấp nối tam giác nên U1 là điện áp dây ở
ngõ ra, để có cùng tỷ lệ thì U2 cũng phải điện áp dây ở ngõ ra.
3.15. Cho mạch chỉnh lưu tia 3 pha không điều khiển, biết điện áp dây hiệu dụng cuộn thứ cấp
biến áp U2 = 220V, cung cấp dòng cho tải trở có công suất tiêu thụ P = 3kW (bỏ qua sụt
áp trên các linh kiện bán dẫn).
a) Tính dòng điện trung bình trên tải và trên mỗi diode;
b) Tính công suất tiêu thụ trên tải khi thay các diode bằng các SCR với góc kích  = 600 ;
Trang 12


Bài tập Điện tử công suất

c) Xác định góc kích  của các SCR khi tải có công suất P = 2,65 kW.
3.16. Cho bộ chỉnh lưu mạch hình cầu 3 pha điều khiển mắc vào tải chứa R = 10 Ω và điện
cảm L của tải rất lớn làm dòng tải liên tục và phẳng. Điện áp pha của nguồn xoay chiều 3
pha tần số 50 Hz có trị hiệu dụng U = 220 V. Mạch ở trạng thái xác lập, góc kích  = 600.
a) Tính trị trung bình của điện áp chỉnh lưu và dòng chỉnh lưu?
b) Tính công suất trung bình của tải?
c) Tính trị trung bình dòng qua mỗi linh kiện?
3.17. Cho bộ chỉnh lưu mạch tia 3 pha điều khiển mắc vào tải chứa R = 10Ω , E = 50 V và tải
rất lớn làm dòng tải liên tục và phẳng. Áp nguồn xoay chiều 3 pha có trị hiệu dụng U =

220 V. Mạch ở trạng thái xác lập.
a) Tính trị trung bình của điện áp chỉnh lưu và dòng chỉnh lưu khi góc điều khiển = p/3
[rad].
b) Tính công suất trung bình của tải.
c) Tính trị trung bình dòng qua mỗi linh kiện.
d) Tính trị hiệu dụng dòng qua mỗi pha nguồn.
e) Tính hệ số công suất nguồn .
3.18. Cho bộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển hoàn toàn với các tham số sau: áp dây nguồn AC
480V, f = 50Hz. Tải R = 10, L = 50 mH. Xác định góc kích để dòng tải trung bình bằng
50A.
3.19. Cho mạch chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển toàn phần có tải R =10, điện áp dây hiệu
dụng cuộn thứ cấp biến áp U2 = 380V, f = 50Hz.
a) Tính dòng điện trung bình trên tải và qua mỗi SCR khi chúng được kích với góc  =
00; Tính công suất tiêu thụ trên tải;
b) Tính điện áp ngược cực đại trên mỗi SCR;
c) Tính dòng điện trung bình trên tải khi các SCR được kích với góc 1 =450 và2 =75;
d) Nếu thay 3 SCR chung anode bằng 3 diode, tính dòng điện trung bình trên tải khi các
SCR được kích với góc  = 450.
3.20. Cho mạch chỉnh lưu tia 6 pha không điều khiển, không dùng cuộn kháng cân bằng biết
điện áp dây hiệu dụng cuộn thứ cấp U2 = 200V, cung cấp dòng cho tải thuần trở có công
suất tiêu thụ P = 10kW (bỏ qua sụt áp trên các linh kiện bán dẫn).
a) Tính dòng điện trung bình trên tải và trên mỗi diode;
b) Giả sử thay các diode bằng các SCR, tính công suất tiêu thụ trên tải khi các SCR được
kích với góc  = 300 ;
c) Tính dòng điện trung bình trên tải khi các SCR được kích với  = 900 ;
d) Xác định góc kích  của các SCR khi tải tiêu thụ hết công suất P = 5kW;
e) Tính điện áp ngược lớn nhất trên mỗi SCR.
3.21. Cho mạch điện như hình 2.2, biết u2 = 70Sin100pt [V], RT = 1.5  , LT = ∞.
a) Nêu tên gọi và chức năng của các khối 1; 2; 3; 4; 5 trong sơ đồ;
b) Tính dòng điện trung bình trên tải khi góc kích cho các SCR  = 600;


Trang 13


Bài tập Điện tử cơng suất

c) Hãy vẽ giản đồ xung (dạng sóng điện áp) tại các điểm A; B; C; D; E; F và trên biến trở
VR và dạng sóng điện áp trên tải khi  = 450 trong nửa chu kỳ đầu (A là dương B là
âm);
d) Tại sao ngõ vào IN- của 2 bộ so sánh trên hình vẽ lại lấy điện áp trên cùng một biến
trở VR?
e)

2

3

2k2 4007

B

9V

Y

1M

47k
224


D
B

u2
2k2 4007
9V

LM324

1M

VR
4007
A
47k
224

5
Vcc

LM324
1M

100k

+

~U1

C


E 330 103
D
B12V
4007
Vcc

100k
50k
50k
LM324

+

X

LM324

+

A

4

12V

4007

+


1

4007
1k

F
4007
E
D
47k
B

BAX

NPN

SCR1
T1

X

u2 LOAD

Y

RT LT

Vcc
330 103


1M

100k

4007
1k

4007

T2
SCR
2

BAX
4007

47k
NPN

Hình 2.2

Mạch điều khiển đồng bộ điện áp một chiều 1 pha tia dùng SCR

3.22. Cho mạch điện như hình 2.3; 2.4, biết điện áp vào là hình Sin, f = 50Hz.
a) Xung ngõ ra trên cuộn thứ cấp BAX (hình 13.1) có thể điều khiển cho các SCR trong
mạch chỉnh lưu cầu điều khiển bán phần khơng?
b) Hãy vẽ dạng sóng điện áp tại các điểm A; B; E; B1.
c) Nếu tín hiệu ngõ ra tại B1 q nhỏ khơng đủ kích cho SCR thì cần giải quyết như thế
nào?
A R


B

1

R

UAC

12
V

2

V
R
C

R
E3
UJ
TOU

BR1

T

4

Hình 2.3.


Hình 2.4.

Trang 14


Bài tập Điện tử công suất

M

vi1

SCR

0

vi2

D

R

u0

N

Trang 15


Bài tập Điện tử công suất


CHƯƠNG 4
MẠCH BIẾN ĐỔI VÀ ĐÓNG CẮT
ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU
4.1. Một lò điện trở công suất 1.500W khi sử dụng nguồn u = 220 2 sin(100pt) [V]. Nếu điều
khiển công suất lò điện theo chu kỳ 12 phút với trình tự đóng điện 5 phút và ngắt điện 7
phút. Hãy xác định:
a) Điện áp hiệu dụng trên tải.
b) Công suất tức thời cực đại
c) Công suất tiêu thụ trung bình
d) Năng lượng tiêu thụ dưới dạng nhiệt trong mỗi chu kỳ
4.2. Cho bộ biến đổi áp xoay chiều một pha cấp nguồn cho tải thuần trở R = 10 Ω. Nguồn xoay
chiều có trị hiệu dụng bằng 220V, tần số nguồn 50Hz, góc kích  = p/3[rad] .
a) Tính trị hiệu dụng áp tải?
b) Tính công suất tiêu thụ của tải?
c) Để đạt được công suất tải bằng 4 kW, tính độ lớn góc kích?
4.3. Cho mạch điều chỉnh điện áp xoay chiều 1 pha như hình 4.1 biết RT = 20, XL= 0, điện áp
hiệu dụng nguồn xoay chiều U = 380V, f = 50Hz.
a) Tính công suất tiêu thụ của tải trong trường hợp điện
G1
áp trên tải là lớn nhất;
Y
b) Tính công suất tiêu thụ trên tải khi các SCR được
SCR1
0
điều khiển với góc kích  = 30 , tính hệ số công suất
RT
G
2 SCR2
Coscủa mạch và vẽ dạng sóng điện áp trên tải

~u
XL = L w
c) Tính công suất tiêu thụ trên tải khi các SCR được
X
điều khiển theo tỷ lệ thời gian đóng ngắt, biết thời
gian làm việc Ton = 120mS, thời gian nghỉ Toff =
Hình 4.1
40mS;
d) Cần phải khống chế góc kích TH bằng bao nhiêu độ để điện áp trên tải không trở
thành DC khi XL = 10 (xung điều khiển là xung ngắn);
e) Vẽ dạng sóng dòng điện, điện áp trên tải khi góc kích cho SCR1 = 900, SCR2 được
thay thế bằng 1 diode (tải có cả R và XL = 10, giả sử nửa chu kỳ đầu ở Y có điện thế
dương).
f) Mạch tạo xung điều khiển ở bài 12 có thể điều khiển cho các SCR trong mạch này
được không, nếu cần khống chế góc kích TH như ở bài này thì thực hiện như thế nào?
Trang 16


Bài tập Điện tử công suất

HƯỚNG DẪN:
Mạch trên là mạch điều chỉnh điện áp xoay chiều 1 pha dùng 2 SCR (cũng có thể dùng
TRIAC). Các yêu cầu của bài tập đều có thể xác định theo các công thức trong giáo trình.
Có thể cho trước dòng tải hoặc công suất xác định các thông số khác của mạch.
4.4. Cho mạch điện như hình 4.2 , biết điện áp xoay chiều u = 311Sin314t [V], (bỏ qua sụt áp
trên các linh kiện bán dẫn).
a) Tính công suất tiêu thụ trên tải là thiết bị gia
C
Tải
nhiệt có R= 5Ω đặt tại hai điểm AB khi góc

D
D
1
2
A
B
D
0
kích cho SCR  = 45 , vẽ dạng sóng điện áp
SCR
~u
trên tải;
D3
D4
b) Tính dòng điện trung bình qua SCR khi nối tắt
AB, tải là R = 2Ω, LT = ∞, dòng liên tục phẳng
Hình 4.2
ở chế độ xác lập đặt tại CD khi góc kích cho
SCR  = 300, vẽ dạng sóng dòng điện và điện áp trên tải;
c) Thực hiện tương tự như trường hợp b nhưng LT = 0,  = 600;
d) Cho biết tác dụng của các diode trong hai trường hợp trên?
HƯỚNG DẪN:
- Mạch trên là mạch điều chỉnh điện áp xoay chiều khi tải đặt ở AB, điều khiển theo
pha (Phase control);
- Trường hợp b tải RL dòng liên tục đặt ở CD như mạch chỉnh lưu cầu 1 pha;
- Trường hợp c, mạch thuần trở.
4.5. Hãy vẽ những kiểu mạch có thể điều chỉnh được điện áp xoay chiều 1 pha?
4.6. Giải thích nguyên lý hoạt động của bộ khởi động mềm (soft starter) dùng bộ biến đổi điện
áp xoay chiều để khởi động động cơ ba pha?
4.7. Giải thích nguyên lý hoạt động của các mạch biến đổi điện áp xoay chiều sau:

IT

IT

SCR
~U

1

SCR2

RT  U

SCR1

TRIAC

M

SCR2

IT
D1
~U

D1

M

IT


SCR

D2
IT

D2
N

RT

~U

D3

N

D4

RT

Trang 17


Bài tập Điện tử công suất

Trang 18


Bài tập Điện tử công suất


4.8. hh

Trang 19


Bài tập Điện tử công suất

CHƯƠNG 5
MẠCH BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU
5.1. Cho bộ DC – DC giảm áp lý tưởng như hình 5.1 với điện áp vào Vin = 20V:

Hình 5.1. Bộ DC - DC giảm áp.
Dạng sóng dòng điện qua cuộn dây như hình 5.2 sau:

Hình 5.2. Dạng sóng dòng điện qua cuộn dây.
Hãy xác định:
a)
Hệ số xung D (Duty cycle) và tần số xung điều khiển;
b)
Điện áp trung bình trên tải;
c)
Điện cảm của cuộn dây;
d)
Điện trở của tải;
e)
Điện trở của tải khi khi dòng điện qua cuộn dây ở biên giới giữa gián đoạn và liên
tục (dòng tới hạn).
5.2. Cho bộ DC – DC giảm áp lý tưởng như hình 5.1 với điện áp vào Vin = 24V, Vout = 12V,
công suất cực đại của tải 100W, tần số đóng cắt 40kHz. Tìm điện trở lớn nhất của tải, điện

cảm tới hạn của cuộn dây, độ lệch dòng điện qua cuộn dây khi công suất tới hạn của tải:
a) Pcrit = 10W;
b) Pcrit = 20W.
5.3. Cho bộ DC – DC giảm áp lý tưởng như hình 5.1 với điện áp ra Vout = 12V, tìm giá trị điện
dung khi độ gợn sóng của điện áp đầu ra lớn nhất bằng 1% so với điện áp trung bình trên
tải ( VCpp  0.01 x 12 V = 120mV)?

Trang 20


Bài tập Điện tử công suất

5.4. Cho bộ DC – DC giảm áp lý tưởng như hình 5.1 với điện áp vào Vin = 20V, L = 10 mH, C
= 20μF, R = 20Ω, tần số đóng cắt 20kHz, hệ số xung D = 0.6. Mạch ở chế độ xác lập.
Tính:
a) Điện áp trung bình trên tải;
b) Độ gợn sóng.
c) Xác định chế độ làm việc của mạch – dẫn liên tục CCM hay gián đoạn DCM?
5.5. Cho mạch DC - DC kiểu tăng áp có Vin = 20V, L = 10 mH, C = 20μF, R = 20Ω, tần số
đóng cắt f = 50 kHz, hệ số xung D = 0,6. Tính:
d) Điện áp trung bình trên tải;
e) Độ gợn sóng.
f) Xác định chế độ làm việc của mạch – dẫn liên tục CCM hay gián đoạn DCM?
5.6. Cho bộ DC – DC tăng/giảm áp (Buck – Boost converter) lý tưởng như hình 5.3 với điện áp
vào V1 = 20V, L = 10 mH, C = 20μF, R = 20Ω, tần số đóng cắt 50kHz, hệ số xung D =
0.6. Mạch ở chế độ xác lập. Tính:
a) Điện áp trung bình trên tải;
b) Độ gợn sóng.
c) Xác định chế độ làm việc của mạch – dẫn liên tục CCM hay gián đoạn DCM?


Hình 5.3. Bộ DC - DC tăng/giảm áp.
5.7. Cho mạch điện như hình 5.4, biết điện áp dây nguồn xoay chiều 3 pha u = 660Sin314t [V],
(bỏ qua sụt áp trên các linh kiện bán dẫn), MOSFET được điều khiển với xung điều chế
có độ rộng ton= 60mS, toff = 30mS, R= 5Ω.
a)
b)
c)
d)

Tính các thông số lựa chọn MOSFET (IQ, UDS);
Tính các thông số lựa chọn diode ( ID0, UD0);
Tính dòng điện trung bình qua mỗi diode chỉnh lưu D1-D6;
Tính điện áp ngược lớn nhất trên mỗi diode D1 – D6.

L

IQ
D1

D3

D5

~u

PWM

Ui
D4


D6

ID0

IT

C

U0
R

D0

D2

Hình 5.4. Bộ DC - DC giảm áp.

Trang 21


Bài tập Điện tử công suất

5.8. Cho các mạch điện như hình 5.5, hãy nêu tên mạch và giải thích nguyên lý hoạt động của
mạch.

Hình 5.5a. Mạch DC - DC .

Hình 5.5b. Mạch DC - DC .
5.9. Cho các mạch điện như hình 5.6, giải thích nguyên lý hoạt động của mạch.


Hình 5.6a. Mạch DC - DC Forward

Hình 5.6b. Mạch DC - DC Fly-back
Trang 22


Bài tập Điện tử công suất

Hình 5.6c. Mạch DC - DC Half-Brigde

Hình 5.6d. Mạch DC - DC Brigde

Trang 23


Bài tập Điện tử công suất

CHƯƠNG 6
MẠCH NGHỊCH LƯU VÀ BIẾN TẦN
6.1 Cho đồ thị dạng sóng điện áp như hình 6.1.
a) Vẽ mạch nghịch lưu có thể tạo ra được điện áp xoay chiều trên khi điện áp của nguồn
DC là 36V?
b) Tính tần số điện áp xoay chiều, xác định tỷ số biến áp để được điện áp UAC = 220V.
Ut
+220V

t
0
-220V


1mS

1mS

Hình 6.1. Dạng sóng nghịch lưu.
6.2 Cho mạch nghịch lưu áp 1 pha lý tưởng có điện áp vào một chiều U = 30 V như hình 6.2,
sử dụng linh kiện IGBT, tải 1 pha thuần trở. Linh kiện công suất được kích luân phiên liên
tục với biên độ 5 VDC theo 10ms cho (S1, S2) và 10 ms cho (S3, S4). Hãy:
a) Vẽ dạng sóng xung kích và dạng sóng áp tải?
b) Tính điện áp hiệu dụng của tải?
S1
Vin

S3
Tải

A
S4

vL

B
S2

Hình 6.2.

6.3 Cho mạch nghịch lưu áp 3 pha như hình vẽ 6.3.
a) Hãy vẽ sơ đồ nối dây của tải từ bước 1 đến 6 khi các IGBT được điều khiển bằng xung
vuông với thời gian dẫn là 1200 và 1800, lệch pha nhau 600.
Trang 24



Bài tập Điện tử công suất

b) Hãy lập bảng trạng tháiđiện áp pha và điện áp dây (bảng 6.1) trên tải tương ứng với các
xung điều khiển trên.
c) Hãy vẽ dạng sóng các điện áp pha UA0’; UB0’; UC0’và các điện áp dây UAB; UBC; UCA
trên tải tương ứng với các xung kích như trên.
d) Tính tần số điện áp ngõ ra nghịch lưu biết thời gian mỗi bước điều khiển là 2 mS

S1
U

D1

D2

S3

S5

+

D3
A
ZA

B
C


-

S4

D1
’

D2
’

S6

S2

0’

ZB
ZC

D3’

Hình 6.3. Mạch nghịch lưu áp 3 pha
Bảng 6.1
Độ chia
Điện áp

0 – 60o

60o –
120o


120o –
180o

180o –
240o

240o –
300o

300o –
360o

UA0’
UB0’
UC0’
UAB
UBC
UCA
6.4 Cho mạch điều chế SPWM như hình 6.4 (fURC =14fUđk). Hãy vẽ dạng xung điều chế ngõ ra
khi sóng Sin được đưa vào IN+, còn sóng tam giác được đưa vào IN- của bộ so sánh trong
các trường hợp khi OP-AMP sử dụng nguồn đơn +12V và nguồn đôi ±12V.

Uñk(sin chuaån)

URC (tam giaùc)

U
0


q
0
U0
+U
q
0
-U

Trang 25