Chương 2: Bộ biến đổi công suất

BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT I. CÁC HỆ THỨC VÀ KHÁI NIỆM CƠ BẢN: 1. Trị Trung Bình Của Một Tín Hiệu: Gọi i(t) là một tín hiệu biến hiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T, trị trung bình của i(t) viết tắt là Id được xác định theo hệ thức: t0 +T X 0 +X 1 1 I d T ∫i(t)dt X ∫i(X )dX (1.1) t X 0 0 Với t là thời điểm đầu của chu ký lấy tích phân, X = ωt , X = ωT. 0 0 0 2. Trị Hiệu Dụng Của Một Tín Hiệu: Gọi i(t) là một tín hiệu biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T hoặc chu kỳ góc X = ωT. Trị hiệu dụng của i(t) kí hiệu là I được tính theo hệ thức: t +T X +X 1 0 ì 1 0 ì I T ∫i (t)dt X ∫i (X )dX (1.2) t0 X 0 3. Hệ Số Sử Dụng Công Suất Nguồn: P λ (1.3) S Với λ là hệ số sử dụng công suất, P là công suất tiêu thụ thực tế trên tải, S là công suất cung cấp của nguồn. 4. Độ Biến Dạng THD: Là đại lượng để đánh giá tác dụng của các sóng hài bậc cao xuất hiện trong nguồn điện: ∞ ∑I j2 j 2 THD 100 (1.4) I í Với I là trị hiệu dụng của thành phần hài bậc j, I là trị hiệu dụng của tín hiệu j 1 nguồn. II. CHỈNH LƯU: II.1 Vai Trò Của Bộ Chỉnh Lưu: Bộ chỉnh lưu dùng để chuyển dòng điện xo ay chiều thành dòng điện một chiều. Bộ chỉnh lưu được dùng làm nguồn điện áp một chiều, làm nguồn một chiều điều khiển được cho các hệ thống xi mạ, các bộ kích từ cho máy phát, làm các bộ biến đổi công suất trong các hệ truyền động điện động cơ điện một chiều Công suất của bộ chỉnh lưu có thể lên đến hàng chục MW Dòng điện Dòng điện Chỉnh lưu xoay chiều một chiều Hình 2.1 Chức năng của bộ chỉnh lưu 14

pdf44 trang | Chia sẻ: tlsuongmuoi | Lượt xem: 1784 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Chương 2: Bộ biến đổi công suất, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
2.2( dt diLRiERIuU aadad +++=+ Caân baèng thaønh phaàn moät chieàu vaø xoay chieàu ta ñöôïc: Ud = R.Id + E (2.43) )44.2( dt diLRiu aaa += Neáu cuoän daây L coù giaù trò lôùn thì dt di LRi aa << neân (2.44) coù theå vieát laïi: dt di Lu aa = . Nhö vaäy khi cuoän daây L coù giaù trò ñuû lôùn thì toaøn boä ñieän aùp xoay chieàu ñaët leân cuoän daây L, doøng ñieän xoay chieàu ia chaûy qua taûi xem nhö baèng 0, doøng ñieän chaûy qua taûi laø lieân tuïc. Töø phöông trình (2.43) ta coù trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua taûi: )44.2( R EUI dd −= Daïng soù ng cuûa ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi khi coù cuoän day L: Hình 2.10 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi Töø daïng soùng nhaän ñöôïc ta coù: + Trò trung bình cuûa ñieän aùp treân taûi: )45.2(22sin.21)(1 00 π θθπθθπ ππ VdVduU dd === ∫∫ + Trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua diode: )46.2( 2 d D I I = + Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân diode: )47.2(2maxmax VUUD == Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 23 + Trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp: )48.2(1)(1 0 2 0 2 ddd IdIdiI === ∫∫ ππ θπθθπ 2. Chænh löu ba pha: a. Chænh löu tia ba pha nhoùm Kathode: - Sô ñoà maïch: Nguoàn xoay chieàu 3 pha ôû thöù caáp cuûa maùy bieán aùp: )49.2(sin21 θVu = )50.2( 3 2sin22    −= πθVu )51.2( 3 4sin23    −= πθVu Hình 2.11 Sô ñoà chænh löu tia ba pha nhoùm Kathode Daïng soùng nguoàn 3 pha: Hình 2.11 daïng soùng nguoàn xoay chieàu 3 pha - Phaân tích: Giaû thieát cuoän daây L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc + Trong khoaûng 6 5 6 πθπ << , nguoàn u1 coù giaù trò lôùn nhaát neân diode D1 phaân cöïc thuaän, D1 daãn, D3 vaø D5 bò phaân cöïc ngöôïc. Ñieän aùp treân taûi: )52.2(sin21 θVuudK == + Trong khoaûng 6 9 6 5 πθπ << , nguoàn u2 coù giaù trò lôùn nhaát neân diode D3 phaân cöïc thuaän, D3 daãn, D1 vaø D5 bò phaân cöïc ngöôïc. Ñieän aùp treân taûi: )53.2( 3 2sin22    −== πθVuudK udK Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 24 + Trong khoaûng 6 13 6 9 πθπ << , nguoàn u3 coù giaù trò lôùn nhaát neân diode D5 phaân cöïc thuaän, D5 daãn, D1 vaø D3 bò phaân cöïc ngöôïc. Ñieän aùp treân taûi: )54.2( 3 4sin23    −== πθVuudK Ta coù daïng soùng ñieän aùp chænh löu vaø doøng ñieän chaûy qua taûi: Hình 2.12 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi + Töø daïng soùng nhaän ñöôïc ta coù trò trung bình cuûa ñieän aùp treân taûi: )55.2( 2 63sin.2 2 3)( 2 3 6 5 6 6 5 6 πθθπθθπ π π π π VdVduU ddK === ∫∫ + Trò trung bình cuûa doøng ñieän qua taûi: )56.2( R EUI dd −= + Trong moät chu kyø 2π, moãi diode chæ daãn doøng trong khoaûng goùc laø 3 2π neân ta coù trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua diode: )57.2( 3 d D II = + Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân diode: ñieän aùp ngöôïc ñaët leân moãi diode ñuùng baèng ñieän aùp daây, neân ta coù ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân diode: )58.2(6max12max VuUD == + Trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp: )59.2( 32 3 6 5 6 2 321 d d IdIIII ==== ∫ π π θπ Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 25 udA b. Chænh löu tia ba pha nhoùm Anode: - Sô ñoà maïch: Nguoàn xoay chieàu 3 pha ôû thöù caáp cuûa maùy bieán aùp: )60.2(sin21 θVu = )61.2( 3 2sin22    −= πθVu )62.2( 3 4sin23    −= πθVu Hình 2.13 Sô ñoà chænh löu tia ba pha nhoùm Anode Daïng soùng nguoàn 3 pha: Hình 2.14 daïng soùng nguoàn xoay chieàu 3 pha - Phaân tích: Giaû thieát cuoän daây L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc + Trong khoaûng 6 7 2 πθπ << , nguoàn u3 coù giaù trò aâm lôùn nhaát neân diode D2 phaân cöïc thuaän, D2 daãn, D4 vaø D6 bò phaân cöïc ngöôïc. Ñieän aùp treân taûi: )63.2( 3 4sin23    −== πθVuudA + Trong khoaûng 6 11 6 7 πθπ << , nguoàn u1 coù giaù trò aâm lôùn nhaát neân diode D4 phaân cöïc thuaän, D4 daãn, D2 vaø D6 bò phaân cöïc ngöôïc. Ñieän aùp treân taûi: )64.2(sin21 θVuudA == + Trong khoaûng 6 15 6 11 πθπ << , nguoàn u2 coù giaù trò aâm lôùn nhaát neân diode D6 phaân cöïc thuaän, D6 daãn, D2 vaø D4 bò phaân cöïc ngöôïc. Ñieän aùp treân taûi: )65.2( 3 2sin22    −== πθVuudK Ta coù daïng soùng ñieän aùp chænh löu vaø doøng ñieän chaûy qua taûi: Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 26 Hình 2.15 Daïng soùng ñieän aùp taûi vaø doøng ñieän chaûy qua taûi + Töø daïng soùng nhaän ñöôïc ta coù trò trung bình cuûa ñieän aùp treân taûi: )66.2( 2 63 3 4sin.2 2 3)( 2 3 6 7 2 6 7 2 πθ πθπθθπ π π π π VdVduU ddA −=   −== ∫∫ + Trò trung bình cuûa doøng ñieän qua taûi: )67.2( R EU I dd −= + Trong moät chu kyø 2π, moãi diode chæ daãn doøng trong khoaûng goùc laø 3 2π neân ta coù trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua diode: )68.2( 3 d D I I = + Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân diode: ñieän aùp ngöôïc ñaët leân moãi diode duùng baèng ñieän aùp daây, neân ta coù ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân diode: )69.2(6max12max VuUD == + Trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp: )70.2( 32 3 6 5 6 2 321 d d IdIIII ==== ∫ π π θπ c. Chænh löu caàu ba pha: - Sô ñoà maïch: Nguoàn xoay chieàu 3 pha ôû thöù caáp cuûa maùy bieán aùp: )71.2(sin21 θVu = )72.2( 3 2sin22    −= πθVu )73.2( 3 4sin23    −= πθVu Hình 2.16 Sô ñoà chænh löu caàu ba pha ud udK udA K A N Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 27 Daïng soùng nguoàn 3 pha: Hình 2.14 daïng soùng nguoàn xoay chieàu 3 pha - Goïi hieäu ñieän theá giöõa ñieåm A vôùi ñieåm N laø udA ñaây chính laø hieäu ñieän theá treân taûi trong tröôøng hôïp chænh löu tia 3 pha nhoùm Anode, hieäu ñieän theá giöõa ñieåm K vôùi ñieåm N laø udK laø hieäu ñieän theá treân taûi trong tröôøng hôïp chænh löu tia 3 pha nhoùm Kathode. Ta coù ñieän aùp treân taûi ud = udK – udA (2.74) Töø (2.74) ta coù trò trung bình cuûa ñieän aùp treân taûi: )75.2(63 2 63 2 63 VVVUUU dAdKd πππ =   −−=−= + Trò trung bình cuûa doøng ñieän qua taûi: )76.2( R EUI dd −= + Trong moät chu kyø 2π, moãi diode chæ daãn doøng trong khoaûng goùc laø 3 2π neân ta coù trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua diode: )77.2( 3 d D II = + Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân diode: ñieän aùp ngöôïc ñaët leân moãi diode duùng baèng ñieän aùp daây, neân ta coù ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân diode: )78.2(6max12max VuUD == + Trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp: )79.2( 3 21 3 2 0 2 321 dd IdIIII ==== ∫ π θπ + Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi: Hình 2.15 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng taûi chænh löu caàu 3 pha. Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 28 a) Taûi R b) Taûi RLE Hình 2.16 Sô ñoà maïch chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån II.3 Chænh Löu Ñieàu Khieån: Chænh löu ñieàu khieån laø loaïi chænh löu taïo ra doøng ñieän moät chieàu coù trò trung bình thay ñoåi ñöôïc töø. Loaïi chænh löu naøy söû duïng thyristor laøm linh kieän chính trong maïch. 1. Chænh löu moät pha: a. Chænh löu caàu moät ñieàu khieån toaøn phaàn: - Sô ñoà maïch: Giaû söû ñieän aùp xoay chieàu ôû 2 ñaàu thöù caáp maùy bieán aùp: θsin.2Vu = . - Phaân tích: • Tröôøng hôïp taûi R: + Trong khoaûng 0 < θ < π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò döông, Thyrirtor T1 vaø T3 ñöôïc phaân cöïc thuaän, thyrirtor T2 vaø T4 bò phaân cöïc ngöôïc. Tuy thyrirtor T1, T3 ñöôïc phaân cöïc thuaän nhöng vì ñaây laø loaïi linh kieän coù ñieàu khieån neân thyristor T1, T3 chöa daãn, ñieän aùp treân taûi ud = 0. Giaû söû ôû goùc 0 < θ = α < π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T1 vaø T3, T1 vaø T3 daãn khi ñoù ñieän aùp treân taûi: )80.2(sin2 θVuud == Doøng ñieän chaûy töø thöù caáp cuûa maùy bieán aùp qua T1, qua taûi R, qua T3 vaø trôû veà thöù caáp cuûa maùy bieán aùp. Doøng ñieän chaûy qua taûi: )81.2(sin.2 R V R ui dd θ== + Trong khoaûng π < θ < 2π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò aâm, thyristor T1 vaø T3 bò phaân cöïc ngöôïc, thyristor T2 vaø T4 phaân cöïc thuaän. Giaû söû ôû goùc π < θ = α+π < 2π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T2 vaø T4, T2 vaø T4 daãn khi ñoù ñieän aùp treân taûi: )82.2(sin2 θVuud −=−= Ta coù daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi nhö hình 2.17: + Trò trung bình cuûa ñieän aùp treân taûi: ( ) )83.2(cos12sin.21)(1 0 απθθπθθπ π α π +=== ∫∫ VdVduU dd Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 29 Hình 2.17 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi Töø (2.83) ta nhaän thaáy khi 0 < α < π, ñieän aùp treân taûi VUd π 220 << + Trò trung bình cuûa doøng ñieän qua taûi: ( ) )85.2(cos12 απ +== R V R U I dd + Trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua thyristor: )86.2( 2 d T I I = + Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân thyristor: )87.2(2maxmax VUUD == + Trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp: )88.2( 4 2sin 22 12sin21)(1 2 π α π αθθπθθπ π α −−=   == ∫∫ RVdRVdiI d • Tröôøng hôïp taûi RLE: Giaû thieát cuoän daây L trong maïch coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc. + Trong khoaûng 0 < θ < π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò döông, Thyrirtor T1 vaø T3 ñöôïc phaân cöïc thuaän, thyrirtor T2 vaø T4 bò phaân cöïc ngöôïc. Tuy thyrirtor T1, T3 ñöôïc phaân cöïc thuaän nhöng vì ñaây laø loaïi linh kieän coù ñieàu khieån neân thyristor T1, T3 chöa daãn, ñieän aùp treân taûi ud = 0. Giaû söû ôû goùc 0 < θ = α < π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T1 vaø T3, T1 vaø T3 daãn khi ñoù ñieän aùp treân taûi: )89.2(sin2 θVuud == Doøng ñieän chaûy töø thöù caáp cuûa maùy bieán aùp qua T1, qua taûi R, qua T3 vaø trôû veà thöù caáp cuûa maùy bieán aùp. Doøng ñieän chaûy qua taûi taêng leân töø giaù trò Imin, khi doøng ñieän qua taûi coù xu höôùng giaûm xuoáng thì cuoän daây L trong maïch seõ sinh söôùc ñieän ñoäng caûm öùng choáng laïi chieàu giaûm cuûa doøng ñieän. Chính söùc ñieän ñoäng caûm öùng naøy laø cho caùc thyristor T1, T3 khoâng bò ngaét khi ñieän aùp nguoàn giaûm xuoáng baèng 0 thaäm chí laø chuyeån sang aâm. + Trong khoaûng π < θ < 2π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò aâm, do T2 vaø T4 chöa daãn neân thyristor T1 vaø T3 vaãn ñöôïc phaân cöïc thuaän bôûi toång hôïp nguoàn xoay chieàu vaø söùc ñieän Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 30 ñoäng caûm öùng treân cuoän daây L neân T1 vaø T3 vaãn daãn, thyristor T2 vaø T4 ñöôïc phaân cöïc thuaän bôûi nguoàn xoay chieàu u. Giaû söû ôû goùc π < θ = α+π < 2π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T2 vaø T4, T2 vaø T4 daãn. Khi T2 vaø T4 daãn, T1 vaø T3 bò khoaù bôûi ñieän aùp aâm cuûa nguoàn xoay chieàu, T1 vaø T3 ngaét, doøng ñieän chaûy qua taûi taêng leân, khi ñoù ñieän aùp treân taûi: )90.2(sin2 θVuud −=−= Ta coù daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi: Hình 2.18 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi + Trò trung bình cuûa ñieän aùp treân taûi: )91.2(cos22sin.21)(1 απθθπθθπ απ α απ α VdVduU dd === ∫∫ ++ Töø (2.83) ta nhaän thaáy khi 0 < α < π, ñieän aùp treân taûi VUV d ππ 2222 <<− + Trò trung bình cuûa doøng ñieän qua taûi: )92.2( R EUI dd −= + Trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua thyristor: )93.2( 2 d T I I = + Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân thyristor: )94.2(2maxmax VUUT == + Trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp: )95.2(1 2 dd IdII == ∫+απ α θπ b. Chænh löu caàu moät ñieàu khieån baùn phaàn: - Sô ñoà maïch chænh löu caàu moät pha nhö hình 2.19: Giaû söû ñieän aùp xoay chieàu ôû 2 ñaàu thöù caáp maùy bieán aùp: θsin.2Vu = . Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 31 - Phaân tích: • Tröôøng hôïp taûi R: + Trong khoaûng 0 < θ < π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò döông, Thyrirtor T1 vaø diode D2 ñöôïc phaân cöïc thuaän, thyrirtor T2 vaø diode D1 bò phaân cöïc ngöôïc. Tuy T1, D2 ñöôïc phaân cöïc thuaän nhöng vì T1 laø loaïi linh kieän coù ñieàu khieån neân thyristor T1 chöa daãn, ñieän aùp treân taûi ud = 0. Giaû söû ôû goùc 0 < θ = α < π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T1, T1 vaø D2 daãn khi ñoù ñieän aùp treân taûi: )96.2(sin2 θVuud == Doøng ñieän chaûy töø thöù caáp cuûa maùy bieán aùp qua T1, qua taûi R, qua D2 vaø trôû veà thöù caáp cuûa maùy bieán aùp. Doøng ñieän chaûy qua taûi: )97.2(sin.2 R V R ui dd θ== + Khi θ = π, ñieän aùp nguoàn xoay chieàu baèng 0, doøng ñieän chaûy qua taûi vaø cuõng chính laø doøng ñieän chaûy qua thyristor T1 baèng 0, T1 ngaét. + Trong khoaûng π < θ < 2π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò aâm, thyristor T1 vaø diode D2 bò phaân cöïc ngöôïc, thyristor T2 vaø diode D1 phaân cöïc thuaän. Giaû söû ôû goùc π < θ = α+π < 2π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T2, T2 vaø D1 daãn khi ñoù ñieän aùp treân taûi: )98.2(sin2 θVuud −=−= Ta coù daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi nhö hình 2.20: + Trò trung bình cuûa ñieän aùp treân taûi: ( ) )99.2(cos12sin.21)(1 0 απθθπθθπ π α π +=== ∫∫ VdVduU dd Töø (2.83) ta nhaän thaáy khi 0 < α < π, ñieän aùp treân taûi VUd π 220 << a) Taûi R b) Taûi RLE Hình 2.19 Sô ñoà maïch chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån baùn phaàn Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 32 Hình 2.20 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi + Trò trung bình cuûa doøng ñieän qua taûi: ( ) )100.2(cos12 απ +== R V R UI dd + Trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua thyristor vaø diode: )101.2( 2 d DT I II == + Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân thyristor vaø diode: )102.2(2maxmaxmax VUUU TD === + Trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp: )103.2( 4 2sin 22 12sin21)(1 2 π α π αθθπθθπ π α −−=   == ∫∫ RVdRVdiI d • Tröôøng hôïp taûi RLE: Giaû thieát cuoän daây L trong maïch coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc. + Trong khoaûng 0 < θ < π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò döông, Thyrirtor T1 vaø diode D2 ñöôïc phaân cöïc thuaän, thyrirtor T2 vaø diode D1 bò phaân cöïc ngöôïc. Tuy thyrirtor T1 ñöôïc phaân cöïc thuaän nhöng vì ñaây laø loaïi linh kieän coù ñieàu khieån neân thyristor T1 chöa daãn, ñieän aùp treân taûi ud = 0. Giaû söû ôû goùc 0 < θ = α < π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T1, T1 vaø D2 daãn khi ñoù ñieän aùp treân taûi: )104.2(sin2 θVuud == Doøng ñieän chaûy töø thöù caáp cuûa maùy bieán aùp qua T1, qua taûi R, qua D2 vaø trôû veà thöù caáp cuûa maùy bieán aùp. Doøng ñieän chaûy qua taûi taêng leân töø giaù trò Imin, khi doøng ñieän qua taûi coù xu höôùng giaûm xuoáng thì cuoän daây L trong maïch seõ sinh söôùc ñieän ñoäng caûm öùng choáng laïi chieàu giaûm cuûa doøng ñieän. + Khi θ = π, ñieän aùp nguoàn xoay chieàu baèng 0, söùc ñieän ñoäng caûm öùng sinh ra treân cuoän daây L seõ phaân cöùc thuaän cho diode D1 vaø D2, D1 vaø D2 daãn, doøng ñieän chaûy töø cuoän daây L qua nguoàn E, D2, D1, R vaø trôû veà cuoän daây L. Luùc naøy doøng ñieän chaûy qua thyristor T1 baèng 0, T1 ngaét. Ñieän aùp treân taûi baèng ñieän aùp rôi treân 2 diode (ud = 0). Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 33 + Trong khoaûng π < θ < 2π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò aâm, do D1 vaø D2 ñang daãn neân ñieän aùp nguoàn ñaët tröïc tieáp leân thyristor T1 vaø T2 laø cho T1 bò phaân cöùc ngöôïc, T2 ñöôïc phaân cöïc thuaän bôûi nguoàn. Giaû söû ôû goùc π < θ = α+π < 2π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T2, T2 daãn. Khi T2 daãn, diode D2 bò phaân cöïc ngöôïc bôûi nguoàn neân D2 ngaét, doøng ñieän chaûy töø nguoàn qua D1, R, L, E, T2 vaø trôû veà nguoàn. Doøng ñieän chaûy qua taûi taêng leân, khi ñoù ñieän aùp treân taûi: )105.2(sin2 θVuud −=−= Ta coù daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi: Hình 2.21 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi + Trò trung bình cuûa ñieän aùp treân taûi: ( ) )106.2(cos12sin.21)(1 0 απθθπθθπ π α π +=== ∫∫ VdVduU dd Töø (2.83) ta nhaän thaáy khi 0 < α < π, ñieän aùp treân taûi VUd π 220 << + Trò trung bình cuûa doøng ñieän qua taûi: )107.2( R EU I dd −= + Trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua thyristor: ( ) )108.2( 22 1 2 1 2 1    −=−== ∫ πααππθπ π α dddT IIdII + Trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua diode: ( ) )109.2( 22 12 2 1 2 1 2    +=−+== ∫+ παπαππθπ απ π dddD IIdII + Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân thyristor vaø diode: )110.2(2maxmaxmax VUUU TD === Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 34 udK Hình 2.24 Sô ñoà chænh löu tia 3 pha nhoùm Kathode u1 u2 u3 + Trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp: )111.2(11 2    −== ∫ παθπ π α dd IdII c. Sô ñoà maïch ñieàu khieån: - Sô ñoà khoái maïch ñieàu khieån: - Sô ñoà chi tieát maïch ñieàu khieån: Hình 2.23 sô ñoà chi tieát maïch ñieàu khieån boä chænh löu moät pha 2. Chænh löu ba pha: a. Chænh löu tia 3 pha ñieàu khieån nhoùm Kathode: - Sô ñoà maïch: Giaû söû nguoàn xoay chieàu 3 pha treân thöù caáp cuûa maùy bieán aùp laø: )112.2(sin21 θVu = )113.2( 3 2sin22    −= πθVu )114.2( 3 4sin23    −= πθVu Bieán aùp ñoàng boä So saùnh Maïch kích SCR Vcc 10k 1 3 2 220V Uñk Hình 2.22 Sô ñoà khoái maïch ñieàu khieån chænh löu Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc K G K G K G K G T1 BAÑB 1 5 4 8 + - LM339 7 6 1 3 12 + - LM339 7 6 1 3 12 R1 10k R2 10k R3 4,7k R4 1k C828 A1015 1u 1k 10k 8,2 V 10k 4,7k D 104 4,7k TIP122 D D T2 SCR1 1 5 4 8 T2 SCR3 1 5 4 8 T2 SCR4 1 5 4 8 104 8,2 V1u A1015 D T2 SCR2 1 5 4 8 4,7k 4,7k10k 10k C828 1k D D TIP122R4 1k R3 4,7k 10k 1 3 2 + - LM3397 6 1 3 12 + - LM3397 6 1 3 12 220V 6V Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 35 Daïng soùng nguoàn 3 pha: Hình 2.25 daïng soùng nguoàn xoay chieàu 3 pha - Phaân tích: Giaû thieát cuoän daây L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng qua taûi laø lieân tuïc, caùc thyristor ñöôïc ñieàu khieån theo trình töï T1, T3, T5, T1, … Giaû söû T5 ñang daãn, trong khoaûng 6 0 πθ << , ñieän aùp ñaët leân thyristor T1: uT1 = u1 – u3 < 0 neân trong khoaûng goùc naøy maëc duø u1 ñaõ döông nhöng ñieän aùp ñaët leân thyristor vaãn aâm neân T1 khoâng theå daãn. Ñieän aùp ñaët leân thyristor T1: uT1 = u1 – u3 > 0 trong khoaûng 6 7 6 πθπ << do ñoù thyristor T1 chæ coù theå daãn trong khoaûng goùc naøy töùc laø goùc ñieàu khieån α chæ ñöôïc tính töø π/6. Töông töï cho caùc thyristir T3 vaø T5. + Trong khoaûng goùc 6 7 6 πθπ << , T1 ñöôïc phaân cöïc thuaän, giaû söû ôû thôøi ñieåm 6 7 66 παπθπ T1 daãn. Khi T1 daãn, ñieän aùp ñaët leân T5: uT5 = u3 – u1 < 0 neân T5 ngaét, ñieän aùp treân taûi: )115.2(sin21 θVuudK == + Trong khoaûng goùc 6 11 6 5 πθπ 0 T3 ñöôïc phaân cöïc thuaän, giaû söû ôû thôøi ñieåm 6 11 6 5 6 5 παπθπ <+=< , ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T3 => T3 daãn. Khi T3 daãn, ñieän aùp ñaët leân T1: uT1 = u1 – u2 < 0 neân T1 ngaét, ñieän aùp treân taûi: )116.2( 3 2sin22    −== πθVuudK + Trong khoaûng goùc 6 15 6 9 πθπ 0 T5 ñöôïc phaân cöïc thuaän, giaû söû ôû thôøi ñieåm 6 15 6 9 6 9 παπθπ <+=< , ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 36 T5 => T5 daãn. Khi T5 daãn, ñieän aùp ñaët leân T3: uT3 = u2 – u3 < 0 neân T3 ngaét, ñieän aùp treân taûi: )117.2( 3 4sin23    −== πθVuudK Laäp luaän töông töï cho chu kyø keá tieáp, ta coù daïng soùng tín hieäu treân taûi: Hình 2.26 Daïng doøng tín hieäu treân taûi Töø daïng tín hieäu nhaän ñöôïc, ta coù caùc heä thöùc: + Trò trung bình ñieän aùp treân taûi: )118.2(cos 2 63sin.2 2 3)( 2 3 6 5 6 6 5 6 απθθπθθπ πα πα πα πα VdVduU ddK === ∫∫ + + + + + Trò trung bình cuûa doøng ñieän qua taûi: )119.2( R EU I dd −= + Trong moät chu kyø 2π, moãi thyristor chæ daãn doøng trong khoaûng goùc laø 3 2π neân ta coù trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua thyristor: )120.2( 3 d T II = + Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân thyristor: ñieän aùp ngöôïc ñaët leân moãi thyristor ñuùng baèng ñieän aùp daây, neân ta coù ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân thyristor: )121.2(6max12max VuUT == + Trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp: )122.2( 32 1 6 5 6 2 321 d d IdIIII ==== ∫ + + πα πα θπ Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 37 Hình 2.27 Sô ñoà chænh löu tia 3 pha nhoùm udA b. Chænh löu tia 3 pha ñieàu khieån nhoùm Anode: - Sô ñoà maïch: Giaû söû nguoàn xoay chieàu 3 pha treân thöù caáp cuûa maùy bieán aùp laø: θsin21 Vu =    −= 3 2sin22 πθVu    −= 3 4sin23 πθVu Daïng soùng nguoàn 3 pha: Hình 2.28 daïng soùng nguoàn xoay chieàu 3 pha - Phaân tích: Giaû thieát cuoän daây L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng qua taûi laø lieân tuïc, caùc thyristor ñöôïc ñieàu khieån theo trình töï T4, T6, T2, T4, … vaø T6 ñang daãn. + Trong khoaûng goùc 6 9 6 3 πθπ 0, T2 ñöôïc phaân cöïc thuaän. Giaû söû ôû goùc 6 9 6 3 6 3 παπθπ T2 daãn. Khi T2 daãn, ñieän aùp ñaët leân T6: uT6 = u3 – u2 < 0 neân T6 ngaét, ñieän aùp treân taûi: )123.2( 3 4sin23    −== πθVuudA + Trong khoaûng goùc 6 13 6 7 πθπ 0 T4 ñöôïc phaân cöïc thuaän, giaû söû ôû thôøi ñieåm 6 13 6 7 6 7 παπθπ T4 daãn. Khi T4 daãn, ñieän aùp ñaët leân T1: uT2 = u1 – u3 < 0 neân T2 ngaét, ñieän aùp treân taûi: ( ) )124.2(sin21 θVuudA == Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 38 + Trong khoaûng goùc 6 17 6 11 πθπ 0 T6 ñöôïc phaân cöïc thuaän, giaû söû ôû thôøi ñieåm 6 17 6 11 6 11 παπθπ <+=< , ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T6 => T6 daãn. Khi T6 daãn, ñieän aùp ñaët leân T4: uT4 = u2 – u1 < 0 neân T4 ngaét, ñieän aùp treân taûi: )125.2( 3 2sin22    −== πθVuudA Laäp luaän töông töï cho chu kyø keá tieáp, ta coù daïng soùng tín hieäu treân taûi: Hình 2.29 Daïng doøng tín hieäu treân taûi Töø daïng tín hieäu nhaän ñöôïc, ta coù caùc heä thöùc: + Trò trung bình ñieän aùp treân taûi: )126.2(cos 2 63 3 4sin.2 2 3)( 2 3 6 7 6 3 6 7 6 3 απθ πθπθθπ πα πα πα πα VdVduU ddA −=   −== ∫∫ + + + + + Trò trung bình cuûa doøng ñieän qua taûi: )127.2( R EUI dd += + Trong moät chu kyø 2π, moãi thyristor chæ daãn doøng trong khoaûng goùc laø 3 2π neân ta coù trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua thyristor: )128.2( 3 d T II = + Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân thyristor: ñieän aùp ngöôïc ñaët leân moãi thyristor ñuùng baèng ñieän aùp daây, neân ta coù ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân thyristor: )129.2(6max12max VuUT == + Trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp: )130.2( 32 1 6 7 6 3 2 321 d d IdIIII ==== ∫ + + πα πα θπ Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 39 c. Chænh löu caàu 3 pha: - Sô ñoà maïch: θsin21 Vu =    −= 3 2sin22 πθVu    −= 3 4sin23 πθVu - Phaân tích: Goïi hieäu ñieän theá giöõa ñieåm K vaø ñieåm trung tính cuûa thöù caâp bieán aùp laø udK, hieäu ñieän theá giöõa ñieåm A vaø ñieåm trung tính cuûa thöù caâp bieán aùp laø udA ta coù: )131.2(dAdKd uuu −= töø ñoù ta coù trò trung bình cuûa ñieän aùp treân taûi: )132.2(cos63cos 2 63cos 2 63 απαπαπ VVVUUU dAdKd =   −−=−= + Trò trung bình cuûa doøng ñieän qua taûi: )133.2( R EUI dd −= + Trong moät chu kyø 2π, moãi thyristor chæ daãn doøng trong khoaûng goùc laø 3 2π neân ta coù trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua thyristor: )134.2( 3 d T II = + Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân thyristor: ñieän aùp ngöôïc ñaët leân moãi thyristor ñuùng baèng ñieän aùp daây, neân ta coù ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân thyristor: )135.2(6max12max VuUT == + Trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp: Doøng ñieän chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp: i1 = iT1 – iT4, i2 = iT3 – iT6, i3 = iT5 – iT2 töø ñoù ta coù trò hieäu duïng cuûa doùng ñieän chaûy trong thöù caáp maùy bieán aùp: )136.2( 3 2 2 2 6 5 6 2 321 dd IdIIII ==== ∫ + + πα πα θπ + Daïng soùng tín hieäu treân taûi: udA udK ud Hình 2.30 Sô ñoà chænh löu caàu 3 pha K A Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 40 Hình 2.31 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän qua taûi d. Sô ñoà maïch ñieàu khieån: - Sô ñoà khoái maïch ñieàu khieån: - Sô ñoà chi tieát: Hình 2.32 Sô ñoà chi tieát maïch ñieàu kheån chænh löu tia 3 pha nhoùm Kathode Bieán aùp ñoàng boä 3 pha So saùnh Maïch kích SCR Vcc 10k 1 3 2 Aùp daây 380 V Uñk Hình 2.31 Sô ñoà khoái maïch ñieàu khieån chænh löu Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc + - LM3397 6 1 3 12 10k 10k 4,7k 1u 8,2 V 1k A1015 104 + - LM339 7 6 1 3 12 D R3 4,7k D 4,7k C828 TIP122R4 1k T2 SCR1 1 5 4 8 D T1 BAÑB 1 5 4 8 R1 10k A1015 D D+ - LM3397 6 1 3 12 10k 1k TIP122 R3 4,7k 10k T2 SCR3 1 5 4 8 + - LM339 7 6 1 3 12 8,2 V1u R1 10k C828 D R4 1k 104 T1 BAÑB 1 5 4 8 4,7k 4,7k + - LM3397 6 1 3 12 D 4,7k 1k R3 4,7k 8,2 V 10k D R1 10k TIP122 + - LM339 7 6 1 3 12 T1 BAÑB 1 5 4 8 A1015 D T2 SCR5 1 5 4 8 104 1u 10k 4,7k R4 1k C828 R10 POT 1 3 2 K G K G G K 6VU13 U21 6V U32 6V Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 41 ud id Hình 3.1 Sô ñoà boä bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu II.4 Thieát Keá Boä Chænh Löu: Vieäc thieát keá boä chænh löu ñöôïc thöïc hieän theo caùc böôùc sau: - Töø yeâu caàu cuûa phuï taûi, choïn sô ñoà chænh löu vaø loaïi chænh löu thích hôïp. - Töø thoâng soá cuûa phuï taûi vaø sô ñoà chænh löu ñaõ choïn, tính trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua caùc linh kieän, tính tyû soá maùy bieán aùp. Töø tyû soá maùy bieán aùp, tính ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân linh kieän. - Choïn loaïi linh kieän: Linh kieän ñöôïc choïn coù doøng ñieän ñònh möùc baèng 1,5 ÷ 2 laàn doøng ñieän laøm vieäc cuûa linh kieän. Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi cuûa linh kieän lôùn hôn 2 laàn ñieän aùp ngöôïc laøm vieäc cuûa linh kieän. - Tính doøng ñieän chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp. - Tính coâng suaát bieåu kieán cuûa maùy bieán aùp. - Choïn coâng suaát cuûa maùy bieán aùp. III. BOÄ BIEÁN ÑOÅI ÑIEÄN AÙP MOÄT CHIEÀU: III.1 Vai Troø Cuûa Boä Bieán Ñoåi Ñieän Aùp Moät Chieàu: Boä bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu ñöôïc duøng ñeå bieán ñieän aùp moät chieàu coù trò trung bình khoâng thay ñoåi ñöôïc thaønh ñieänn aùp moät chieàu coù trò trung bình thay ñoåi ñöôïc. III.1 Boä Bieán Ñoåi Ñieän AÙp Moät Chieàu Ñôn Daïng Giaûm AÙp: - Sô ñoà maïch: - Phaân tích: Trong maïch ñieän coù khoaù S laø linh kieän kích ñoùng ngaét maéc noái tí6p vôùi taûi, do ñoù ñieän aùp vaø doøng ñieän qua taûi seõ phuï thuoäc vaøo traïng thaùi cuûa khoaù S. Khoaù S coù theå duøng transistor coâng suaát, MOSFET coâng suaát hoaëc IGBT. Diode Do trong maïch duøng ñeå hoaøn naêng löôïng cuûa cuoän daây L trong maïch. Giaû söû L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc, khoaù S ñöôïc ñieàu khieån ñoùng ngaét bôûi tín hieäu: Hình 3.2 Tín hieäu ñieàu khieån + Trong khoaûng thôøi gian T1, tín hieäu ñieàu khieån laø möùc cao do ñoù S daãn. Khi S daãn, doøng ñieän chaûy töø nguoàn qua R, L, E vaø trôû veà nguoàn. Ñieän aùp treân taûi:ud = U, phöông trình maïch: Boä bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu VDC = const VDC = var T2 T1 Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 42 )1.3(E dt di LRiu ddd ++= Giaûi (3.1) ta ñöôïc: ( ) ( ) )2.3(010)( d t dd ieiR EUti +    −   −−= −τ Trong ñoù R L=τ , id(0) laø doøng taûi taïi thôøi ñieåm khoaù S baét ñaàu daãn. Heä thöùc (3.2) cho thaáy doøng ñieän taêng theo quy luaät haøm muõ. + Trong khoaûng thôøi gian T2, tín hieäu ñieàu khieån ôû möùc thaáp neân S ngaét, nguoàn khoâng coøn cung caáp naêng löôïng cho taûi neân doøng ñieän qua taûi coù giaûm. Khi doøng ñieän taûi giaûm thì treân cuoän daây L xuaát hieän söùc ñieän ñoäng caûm öùng theo chieàu choáng laïi chieàu giaûm cuûa doøng ñieän, söùc ñieän ñoäng caûm öùng naøy seõ phaân cöïc thuaän cho diode Do laøm Do daãn, doøng ñieän chaûy töø cuoän daây L kheùp kín qua Do, tieâu taùn treân R, qua E vaø trôû veà L. Ñieän aùp treân taûi khi S ngaét baèng ñieän aùp rôi treân Do. Ta coù caùc phöông trình moâ taû maïch: ud = -uDo = 0 (3.3) )4.3(0=++ E dt di LRi dd Giaûi phöông trình (3.4) ta ñöôïc: ( ) ( ) )5.3(1)( 11 1 TieTiR Eti d Tt dd +    −   −−= −− τ Trong ñoù: id(T1) laø doøng ñieän taûi taïi thôøi ñieåm khoaù S baét ñaàu ngaét, Heä thöùc (3.5) cho thaáy doøng ñieän giaûm theo quy luaät haøm muõ. + Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi: Hình 3.3 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän qua taûi. Töø daïng soùng nhaän ñöôïc ta coù caùc heä thöùc: + Trò trung bình cuûa ñieän aùp treân taûi: ∫ ∫ ==== T T dd UUT T Udt T dttu T U 0 1 0 )6.3(1)(1 1 α id(T1) id(0) Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 43 ud id Trong ñoù T = T1 + T2 laø chu kyø ñoùng ngaét, T T1=α laø tyû soá ñoùng. Khi 0 < α < 1 thì 0 < Ud < U. + Giaù trò trung bình cuûa doøng taûi Id: )7.3(2 )0()( 1 ddd d iTi R EU I +=−= + Trò trung bình doøng ñieän chaûy qua khoaù S: )8.3(11 1 00 d T d T dS IdtIT dtI T I α=== ∫∫ + Ñieän aùp cöïc ñaïi ñaët leân khoaù S: USmax = U (3.9) + Trò trung bình doøng ñieän chaûy qua diode Do: )10.3(11 2 0 1 d T T d T dD IT TdtI T dtI T I === ∫∫ III.2 Boä Bieán Ñoåi Ñieän AÙp Moät Chieàu Ñôn Daïng Taêng AÙp: - Sô ñoà maïch: Hình 3.4 Sô ñoà boä bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu daïng taêng aùp. - Phaân tích: Ñieàu kieän ñeå maïch laøm vieäc: U > E vaø U coù khaû naêng tieáp nhaän naêng löôïng. Giaû söû L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc, khoaù S ñöôïc ñieàu khieån ñoùng ngaét bôûi tín hieäu: Hình 3.5 Tín hieäu ñieàu khieån + Trong khoaûng thôøi gian T1 khoaù S daãn, khi S daãn ta coù: ud = 0 (3.11) )12.3(0=−+ E dt diLRi dd Giaûi phöông trình (3.12) ta ñöôïc: ( ) ( ) )13.3(010)( 1 d t dd ieiR Eti +    −   −= −τ Maïch kheùp kín qua L, R, S, E, naêng löôïng phaùt ra töø nguoàn E tieâu taùn treân R vaø tích luõy trong L. + Trong khoaûng thôøi gian T2, S ngaét do trong maïch coù cuoän khaùng L neân khi doøng ñieän coù xu höôùng giaûm xuoáng thì laäp töùc trong cuoän daây L xuaát hieän söùc ñieän ñoäng theo chieàu choáng laïi chieàu giaûm cuûa doøng ñieän, doøng ñieän chaûy trong maïch vaãn duy trì theo chieàu T2 T1 Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 44 nhö cuõ. Söùc ñieän ñoäng sinh ra trong cuoän daây L khi S ngaét laø raát lôùn, do ñoù diode Do ñöôïc phaân cöïc thuaän bôûi toång hôïp cuûa nguoàn E, söùc ñieän treân L vaû nguoàn U, Do daãn. Khi Do daãn, ta coù caùc phöông trình: ud = U (3.14) )15.3(0=+−+ UE dt di LRi dd Giaûi phöông trình (3.15) ta ñöôïc: ( ) ( ) )16.3(1)( 11 1 TieTiR UEti d Tt dd +    −   −−= −− τ Naêng löôïng phaùt ra töø nguoàn E tieâu taùn treân R vaø naïp vaøo nguoàn U. Daïng soùng tín hieäu ud vaø id: Hình 3.6 Daïng soùng ud vaø id Töø daïng soùng nhaän ñöôïc ta coù caùc heä thöùc: + Trò trung bình cuûa ñieän aùp ud: ∫ ∫ −==== T T T dd UUT TUdt T dttu T U 0 2 )17.3()1(1)(1 1 α Trong heä thöùc (3.17) thì: T T1=α . + Trò trung bình cuûa doøng ñieän id : )18.3(R UE I dd −= Töø heä thöùc (3.18) ta thaáy ñieàu kieän ñeå doøng taûi lieân tuïc laø: E – Ud > 0. III.3 Boä Bieán Ñoåi Ñieän AÙp Moät Chieàu Keùp: - Sô ñoà maïch: Hình 3.7 Sô ñoà boä bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu keùp ud id Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 45 - Phaân tích: Ñieàu kieän ñeå maïch hoaït ñoäng: Caùc khoaù S1 vaø S4, S2 vaø S3 khoâng ñöôïc pheùp cuøng daãn, giaû söû cuoän daây L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc, caùc khoaù s ñöôïc ñieàu khieån bôûi tín hieäu: + Trong khoaûng thôøi gian T1, caùc khoaù S1 vaø S3 daãn, ta coù caùc heä thöùc moâ taû traïng thaùi cuûa maïch: )19.3(Uud = )20.3(UE dt di LRi dd =−+ + Trong khoaûng thôøi gian T1, caùc khoaù S2 vaø S4 daãn, ta coù caùc heä thöùc moâ taû traïng thaùi cuûa maïch: )21.3(Uud = )22.3(UE dt di LRi dd −=−+ Ta coù daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi: Hình 3.9 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi. Töø daïng soùng ñieän aùp treân taûi ta coù caùc heä thöùc: + Trò trung bình ñieän aùp treân taûi: ( )∫ ∫∫ −=−+== T T T T dd TTT UUdt T Udt T dttu T U 0 21 0 )23.3(11)(1 1 1 T2 T1 S1, S3 S2, S4 Hình 3.8 Daïng soùng tín hieäu ñieàu khieån caùc khoaù Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 46 Töø (2.23) ta nhaän thaáy khi T1 = T2 thì Ud baèng 0, khi ñoù boä bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu trôû thaønh boä nghòch löu aùp moät pha. + Trò trung bình cuûa doøng ñieän id : )24.3(R EUI dd −= III.4 Sô Ñoà Ñieàu Khieån Boä Bieán Ñoåi Ñieän AÙp Moät Chieàu: Vcc Vcc Vcc Vcc C B U1 LM555 2 5 37 6 4 TR C V QDIS THR R R1 10k R2 10k 0.1u 0.1u R3 1k 103 D1 R4 1k C828 1k A1015 0.1u 8,2 V 10k + - LM339 7 6 1 3 12 10k 1 3 2 4N35 R7 1k R8 1k Hình 3.10 Sô ñoà maïch ñieàu khieån boä bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu IV. NGHÒCH LÖU VAØ BIEÁN TAÀN: IV.1 Vai Troø Cuûa Nghòch Löu: Boä nghòch löu ñöôïc duøng ñeå bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu thaønh ñieän aùp xoay chieàu. Boä nghòch löu laø phaàn töû chính trong caùc boä nguoàn UPS, bieán taàn giaùn tieáp. IV.2 Ñaëc Ñieåm Cuûa Nghòch Löu: + Ñieän aùp xoay chieàu ngoõ ra coù trò hieäu duïng vaø taàn soá thay ñoåi ñöôïc. + Neáu ñoä lôïi cuûa boä nghòch löu laø khoâng ñoåi thì ñieän aùp ngoõ ra ñöôïc ñieàu khieån baèng caùch thay ñoåi trò trung bình cuûa nguoàn moät chieàu. + Ñieän aùp xoay chieàu ngoõ ra treân thöïc teá khoâng phaûi laø tín hieäu sin chuaån maø luoân coù nhöõng thaønh phaàn soùng haøi baäc cao, caùc soùng haøi baäc cao naøy coù theå ñöôïc giaûm bôùt baèng kyõ thuaät ñoùng ngaét. + Neáu nguoàn DC coù trò trung bình khoâng ñoåi thì trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp ngoõ ra coù theå thay ñoåi ñöôïc baèng caùch thay ñoåi ñoä lôïi cuûa boä nghòch löu (PWM: Pulse Width Modulation). + Caáu truùc cuûa boä nghòch löu: IV.3 ÖÙng Duïng Cuûa Nghòch Löu: + Boä nghòch löu ñöôïc duøng laøm thieát bò bieán ñoåi trong bieán taân giaùn tieáp, ñaây laø moät öùng duïng quan troïng vaø roäng raõi nhaát cuûa nghòch löu. Boä bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu VDC VAC , f = var Nguoàn DC Boä nghòch löu Taûi xoay chieàu Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 47 + Duøng laøm nguoàn ñieän xoay chieàu trong gia ñình, nguoàn ñieän lieân tuïc UPS. + Duøng buø nhuyeãn coâng suaát phaûn khaùng. IV.4 Nghòch Löu Caàu AÙp Moät Pha: - Sô ñoà maïch: Hình 4.1 Sô ñoà maïch nghòc löu caàu aùp moät pha - Phaân tích: Ñieàu kieän ñeå maïch hoaït ñoäng: Caùc khoaù S1 vaø S4, S2 vaø S3 khoâng ñöôïc pheùp cuøng daãn. Giaû söû caùc khoaù s ñöôïc ñieàu khieån bôûi tín hieäu tuaàn hoaøn vôùi chu kyø T vaø T1 = T2: + Trong khoaûng thôøi gian 0 < t < T/2, caùc khoaù S1 vaø S3 daãn, ta coù caùc heä thöùc moä taû traïng thaùi cuûa maïch: )1.4(UuZ = )2.4(U dt diLRi ZZ =+ Giaûi phöông trình (4.2) ta ñöôïc: ( ) ( ) )3.4(010)( Z t ZZ ieiR Uti +    −   −= −τ + Trong khoaûng thôøi gian T/2 < t < T, caùc khoaù S2 vaø S4 daãn, ta coù caùc heä thöùc moâ taû traïng thaùi cuûa maïch: )4.4(UuZ −= )5.4(U dt diLRi ZZ −=+ Giaûi phöông trình (4.5) ta ñöôïc: T2 T1 S1, S3 S2, S4 Hình 4.2 Daïng soùng tín hieäu ñieàu khieån caùc khoaù Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 48 )6.4( 2 1 2 )( 2   +         −     −−= − − TieTi R Uti Z Tt ZZ τ Ta coù daïng soùng tín hieäu treân taûi nhö hình 4.3. Töø daïng soùng thu ñöôïc ta coù caùc heä thöùc: + Trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp treân taûi: )7.4()(11)(1 2 0 2 2 0 2 0 2 UdtU T dtU T dttu T U TT T ZZ =−+== ∫∫∫ Hình 4.3 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi. + Trò hieäu duïng cuûa thaønh phaàn haøi cô baûn: Khai trieån Fourier tín hieäu ñieän aùp treân taûi uZ ta coù: )8.4(sin4 ,...5,3,1 tn n Uu n Z ωπ∑ ∞ = = Töø (4.8) ta coù thaønh haàn haøi cô baûn (baäc 1): )9.4(sin4 tUuZ ωπ= Töø (4.9) ta coù: trò ñænh cuûa thaønh phaàn haøi baäc 1: π UUZMAX 4= do ñoù trò hieäu duïng cuûa thaønh phaàn haøi baäc 1: )10.4( 2 4 2 π UUU ZMAXZ == + Trò hieäu duïng cuûa thaønh phaàn haøi cô baûn cuûa doøng ñieän IZ: ( ) )11.4(22 LR U Z UI ZZZ ω+ == Vôùi ω = 2πf (f: laø taàn soá haøi cô baûn). Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 49 IV.4 Nghòch Löu Caàu AÙp Ba Pha: - Sô ñoà maïch: Hình 4.4 Sô ñoà nghòch löu caàu aùp ba pha - Phaân tích: Ñieàu kieän ñeå maïch laøm vieäc: Caùc khoaù treân cuøng moät pha khoâng ñöôïc pheùp cuøng daãn. Giaû söû nguoàn U ñöôïc phaân taùch ra thaønh hai nguoàn coù ñoä lôùn baèng nhau vaø baèng U/2 maéc noái tieáp vôùi nhau vôùi ñieåm phaân theá O ôû giöõa, taûi 3 pha laø ñoái xöùng, nguoàn 3 pha ôû ngoõ ra leäch nhau 1200 ñieän vaø coù taàn soá nhö nhau khi ñoù ta coù: )12.4(0321 =++ zzz uuu Goïi hieäu ñieän theá giöõa caùc ñieåm 1, 2, 3 vaø ñieåm phaân theá O laø: u1O, u2O, u3O laø ñieän aùp pha xuyeân taâm nguoàn , ta coù: )13.4(0101 Nz uuu −= )14.4(0202 Nz uuu −= )15.4(0303 Nz uuu −= Coäng (4.13), (4.14), (4.15) vaø keát hôïp vôùi (4.12) ta ñöôïc: )16.4(03 3210302010 =++=−++ zzzN uuuuuuu Töø (4.16) ta coù: )17.4( 3 302010 0 uuuuN ++= Thay (4.17) vaøo (4.13), (4.14), (4.15) ta coù: )18.4( 3 2 302010 1 uuu uz −−= )19.4( 3 2 301020 2 uuuuz −−= )20.4( 3 2 102030 3 uuu uz −−= Trong ñoù: uz1, uz2, uz3 laø ñieän aùp pha treân taûi. Töø (4.18), (4.19), (4.20) ta thaáy ñieän aùp pha cuûa taûi seõ ñöôïc xaùc ñònh neáu bieát caùc ñieän aùp pha xuyeân taâm nguoàn. Muoán coù ñieän aùp pha xuyeân taâm nguoàn thí caùc khoaù S trong maïch phaûi ñoùng ngaét thoaû maõn ñieàu kieän ñaå maïch laøm vieäc. + Neáu S1 daãn thì S4 ngaét, ta coù: 210 Uu = Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 50 + Neáu S4 daãn thì S1 ngaét, ta coù: 210 Uu −= + Neáu S3 daãn thì S6 ngaét, ta coù: 220 Uu = + Neáu S6 daãn thì S3 ngaét, ta coù: 220 Uu −= + Neáu S5 daãn thì S2 ngaét, ta coù: 230 Uu = + Neáu S2 daãn thì S5 ngaét, ta coù: 230 Uu −= Töø vieäc phaân tích ôû treân ta nhaän thaáy: Ñieän aùp treân taûi seõ hoaøn toaøn ñöôïc xaùc ñònh neáu bieát giaûn ñoà xung kích ñoùng ngaét caùc khoaù S trong maïch vaø bieát ñieän aùp nguoàn moät chieàu U. Xeùt giaûn ñoà xung kích ñoùng Six – Step (Phöông phaùp ñieàu bieân) nhö sau: Hình 4.5 Giaûn ñoà xung six – step vaø tín hieäu xoay chieàu ngoõ ra cuûa nghòch löu S1 S2 S3 S4 S5 S6 U10 U20 U30 uz1 uz2 uz3 2U/3 U/3 -U/3 -2U/3 2U/3 U/3 -U/3 -2U/3 2U/3 U/3 -U/3 -2U/3 Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 51 Töø daïng soùng thu ñöôïc ta coù caùc heä thöùc: + Trò hieäu duïng ñieän aùp xoay chieàu treân taûi: )21.4( 3 2 UUZ = + Trò hieäu duïng thaønh phaàn haøi baäc 1 UZ1: )22.4( 2 1 UUZ π= + Trò hieäu duïng thaønh phaàn haøi baäc 1 cuûa doøng ñieän taûi: IZ1: ( ) )23.4(22 11 1 LR U Z UI ZZZ ω+ == IV.4 Caùc Phöông Phaùp Ñieàu Khieån Boä Nghòch Löu: Caùc boä nghòch löu thöôøng ñöôïc ñieàu khieån theo phöông phaùp: - Phöông phaùp ñieàu cheá ñoä roäng xung (PWM: Pulse Width Modulation). - Phöông phaùp PWM toái öu. - Phöông phaùp ñieàu roäng (Boä nghòch löu aùp moät pha). - Phöông phaùp ñieàu bieân (Six- step). Döôùi daây giôùi thieäu daïng soùng ñieän aùp xoay chieàu ôû ngoõ ra cuûa boä nghòch löu theo caùc phöông phaùp ñieàu khieån. Hình 4.6 Tín hieäu ñieàu khieån, aùp daây vaø aùp pha cuûa boä nghòch löu theo phöông phaùp PWM Hình 4.7 Tín hieäu ñieàu khieån, aùp vaø doøng cuûa nghòch löu 1 pha theo phöông phaùp ñieàu roäng Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 52 IV.5 Bieán Taàn: 1. Vai troø cuûa bieán taàn: Boä bieán taàn ñöôïc duøng ñeå bieán ñoåi taàn soá ñieän aùp xoay chieàu coù trò hieäu duïng vaø taàn soá khoâng ñoåi thaønh ñieän aùp xoay chieàu coù taàn soá vaø trò hieäu duïng thay ñoåi ñöôïc. Coù 2 loaïi bieán taàn: Bieán taàn giaùn tieáp vaø bieán taàn tröïc tieáp. + Bieán taàn giaùn tieáp: Boä bieán taàn giaùn tieáp coù caáu taïo goàm boä chænh löu laøm nhieäm vuï chænh löu ñieän aùp xoay chieàu coù trò hieäu duïng vaø taàn soá coá ñònh ôû ngoõ vaøo thaønh ñieän aùp moät chieàu, ñieän aùp moät chieàu sau chænh löu ñöôïc ñöa vaøo boä nghòch löu ñeå taïo ñieän aùp xoay chieàu ngoõ ra vôùi trò hieäu duïng ñieàu chænh ñöôïc vaø taàn soá ñieàu chænh ñöôïc khoâng phuï thuoäc vaøo taàn soá cuûa nguoàn. Boä bieán taàn giaùn tieáp coù coâng suaát toái ña leân tôùi vaøi MW vaø taàn soá toái ña coù theå ñaït tôùi haøng chuïc KHz (söû duïng trong caùc loø cao taàn). Hình 4.8 Sô ñoà boä bieán taàn giaùn tieáp. + Boä bieán taàn tröïc tieáp: Boä bieán taàn tröïc tieáp bieán ñoåi tröïc tieáp ñieän aùp xoay chieàu coù taàn soá vaø trò hieäu duïng coá ñònh thaønh ñieän aùp xoay chieàu coù taàn soá vaø trò hieäu duïng thay ñoåi ñöôïc maø khoâng coù böôùc trung gian laø chænh löu. Ñoái vôùi bieán taàn tröïc tieáp, ñieän aùp xoay chieàu laáy ra phuï thuoäc vaøo nguoàn xoay chieàu ngoõ vaøo vì vaäy maø bieán taàn tröïc tieáp chæ taïo ra ñieän aùp xoay chieàu coù trò hieäu duïng vaø taàn soá nhoû hôn nguoàn. Bieán taàn tröïc tieáp thöôøng coù coâng suaát lôùn vaø thöôøng ñöôïc söû duïng trong caùc heä truyeàn ñoäng toác ñoä thaáp vaø coù coâng suaát lôùn. Hình 4.9 Sô ñoà bieán taàn tröïc tieáp Boä bieán taàn V = const, f = const V= var, f=var Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 53 2. ÖÙng duïng cuûa bieán taàn: Boä bieán taàn thöôøng ñöôïc duøng ñeå ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô xoay chieáu theo phöông phaùp ñieàu khieån taàn soá. Ngoaøi vieäc thay ñoåi taàn soá, bieán taàn coøn thay ñoåi toång soá pha. Vôùi söï coù maët cuûa bieán taàn, ta coù theå duøng ñoäng cô 3 pha trong löôùi ñieän 1 pha. Ngoaøi ra boä bieán taàn coøn ñöôïc söû duïng roäng raõi trong kyõ thuaät nhieät ñieän, trong tröôøng hôïp naøy boä bieán taàn duøng ñeå cung caáp naêng löôïng cho caùc loø caûm öùng. 3. Moät soá bieán taàn trong coâng nghieäp: Döôùi ñaây giôùi thieäu moät soá bieán taàn trong coâng nghieäp: Hình 4.10 Moät soá bieán taàn trong coâng nghieäp V. BOÄ BIEÁN ÑOÅI ÑIEÄN AÙP XOAY CHIEÀU: V.1 Vai Troø Cuûa Boä Bieán Ñoåi Ñieän AÙp Xoay Chieàu: Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu ñöôïc duøng ñeå bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu coù trò hieäu duïng khoâng ñoåi thaønh ñieän aùp xoay chieàu coù trò hieäu duïng thay ñoåi ñöôïc. V.2 ÖÙng duïng Cuûa Boä Bieán Ñoåi Ñieän AÙp Xoay Chieàu: Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu thöôøng ñöôïc duøng ñeå ñieàu khieån coâng suaát tieâu thuï cuûa taûi nhö trong caùc heä thoáng ñieàu khieån nhieät ñoä loø, trong caùc maùy nöôùc noùng, beáp ñieän, ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô quaït gioù, maùy bôm vaø ñaëc bieät duøng laøm thieát bò haïn cheá doøng khôûi ñoäng cho ñoäng cô (Caùc boä softstart). V.3 Caùc Phöông Phaùp Ñieàu Khieån Boä Bieán Ñoåi Ñieän AÙp Xoay Chieàu: Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu ñöôïc ñieàu khieån baèng 2 phöông phaùp: Ñieàu khieån pha vaø ñieàu khieån tyû leä thôøi gian. 1. Ñieàu khieån pha: Trong phöông phaùp ñieàu khieån pha, tín hieäu ñieàu khieån ñöôïc ñöa vaøo coång ñieàu khieån cuûa linh kieän taïi vò trì treã so vôùi vò trí baét ñaàu xuaát hieän ñieän aùp phaân cöïc thuaän cho linh kieän moät goùc α theo töøng chu kyø cuûa tín hieäu nguoàn. Ñieän aùp nguoàn xoay chieàu ñoùng vai troø laø ñieän aùp chuyeån maïch cuûa linh kieän. Tín hieäu xoay chieàu ngoõ ra cuûa boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay cheàu ñieàu khieån theo phöông phaùp naøy coù chöùa caùc thaønh phaàn haøi cô baûn Boä BÑÑA XC V = const, f = const V= var, f=const Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 54 vôùi ñoä lôùn phuï thuoäc vaøo goùc ñieàu khieån. 2. Ñieàu khieån tyû leä thôøi gian: Trong phöông phaùp ñieàu khieån tyû leä thôøi gian, tín hieäu ñieàu khieån ñöôïc ñöa vaøo coång ñieàu khieån cuûa linh kieän lieân tuïc trong moät khoaûng thôøi gian baèng moät soá nguyeân laàn chu kyø cuûa tín hieäu nguoàn vaø sau ñoù ngaét tín hieäu ñieàu khieån trong moät khoaûng thôøi gian baèng moät soá nguyeân chu kyø tín hieäu nguoàn. Phöông phaùp naøy khoâng duøng cho caùc loaïi taûi coù quaùn tính nhoû nhö boùng ñeøn daây toùc, caùc ñoäng cô coù moâ men quaùn tính nhoû maø thöôøng ñöôïc duøng cho caùc loaïi taûi coù quaùn tính lôùn nhö loø nhieät, beáp ñieän, maùy nöôùc noùng … Tín hieäu xoay chieàu ôû ngoõ ra gaàn nhö khoâng chöùa caùc thaønh phaàn haøi baäc cao. V.4 Boä Bieán Ñoåi Ñieän AÙp Xoay Chieàu Moät Pha: - Sô ñoà maïch: Hình 5.1 Sô ñoà maïch boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu. - Phaân tích: Nguoàn xoay chieàu : θsin21 Vu = • Tröôøng hôïp taûi R: + Trong khoaûng 0 < θ < π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò döông, Thyrirtor T1 ñöôïc phaân cöïc thuaän, thyrirtor T2 bò phaân cöïc ngöôïc. Tuy T1 ñöôïc phaân cöïc thuaän nhöng vì T1 laø loaïi linh kieän coù ñieàu khieån neân thyristor T1 chöa daãn, ñieän aùp treân taûi uz = 0. Giaû söû ôû goùc 0 < θ = α < π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T1, T1 daãn khi ñoù ñieän aùp treân taûi: )1.5(sin2 θVuuz == Doøng ñieän chaûy töø nguoàn qua T1, qua taûi R vaø trôû veà nguoàn. Doøng ñieän chaûy qua taûi: )2.5(sin.2 R V R ui zz θ== + Khi θ = π, ñieän aùp nguoàn xoay chieàu baèng 0, doøng ñieän chaûy qua taûi vaø cuõng chính laø doøng ñieän chaûy qua thyristor T1 baèng 0, T1 ngaét. + Trong khoaûng π < θ < 2π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò aâm, thyristor T1 bò phaân cöïc ngöôïc, thyristor T2 phaân cöïc thuaän. Giaû söû ôû goùc π < θ = α+π < 2π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T2, T2 vaø D1 daãn khi ñoù ñieän aùp treân taûi: )3.5(sin2 θVuud == Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 55 + Daïng soùng tín hieäu ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi nhö hình 5.2: Töø daïng soùng nhaän ñöôïc ta coù caùc heä thöùc: + Trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp xoay chieàu ngoõ ra: ( ) )4.5( 2 2sin1sin21)( 2 1 22 0 2 π α π αθθπθθπ π α π +−=== ∫∫ VdVduU zz +Trò hieäu duïng doøng ñieän qua taûi: )5.5( 2 2sin1 π α π α +−== R V R UI zz Hình 5.2 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi + Coâng suaát tieâu taùn treân taûi R: )6.5( 2 2sin1 2    +−== π α π α R VIUP zzz + Heä soá söû duïng coâng suaát nguoàn: )7.5( 2 2sin1 π α π αλ +−=== z zzz VI IU S P • Tröôøng hôïp taûi RL: + Trong khoaûng 0 < θ < π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò döông, Thyrirtor T1 ñöôïc phaân cöïc thuaän, thyrirtor T2 bò phaân cöïc ngöôïc. Tuy T1 ñöôïc phaân cöïc thuaän nhöng vì T1 laø loaïi linh kieän coù ñieàu khieån neân thyristor T1 chöa daãn, ñieän aùp treân taûi uz = 0. Giaû söû ôû goùc 0 < θ = α < π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T1, T1 daãn khi ñoù ñieän aùp treân taûi: )8.5(sin2 θVuuz == Doøng ñieän chaûy töø nguoàn qua T1, qua taûi R, L vaø trôû veà nguoàn. Khi T1 daãn, ta coù phöông trình maïch taûi: )9.5(sin2 θV dt diLRi zz =+ Giaûi phöông trình (5.9) ta ñöôïc: Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 56 ( ) ( ) )10.5(sinsin2)( 22     −−−+= − ϕ αθ ϕαϕθθ tgz e XR Vi Trong (5.10) thì: X = ωL, R Ltg ωϕ = . Doøng ñieän taêng leân töø 0. Khi doøng ñieän bi61n thieân theo xu höôùng giaûm thì trong cuoän daây L seõ xuaát hieän söùc ñieän ñoäng theo chieàu choáng laïi chieàu bieán thieân cuûa doøng ñieän. + Khi θ = π, ñieän aùp nguoàn xoay chieàu baèng 0, nhöng do cuoän daây L hoaøn naêng löôïng neân T1 khoâng ngaét maø vaãn tieáp tuïc daãn theâm moät ñoaïn ñeán moät goùc β = π+ϕ môùi taét khi ñoù T1 môùi ngaét. β goïi laø goùc taét doøng ñieän. Khi T1 ngaét, treân T2 xuaát hieän ñieän aùp phaân cöùc thuaän. + Trong khoaûng π β, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T2, T2 daãn. + Daïng soùng tín hieäu ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi nhö hình 5.2: Hình 5.3 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi Ta nhaän thaáy: khi α = ϕ thì doøng taûi laø doøng lieân tuïc, khi α > ϕ, doøng taûi laø doøng giaùn ñoaïn. Khi α = ϕ, ngöôøi ta goïi laø goùc môû tôùi haïn vaø ñöôïc xaùc ñònh: )11.5( R Larctgth ωα = Töø daïng soùng nhaän ñöôïc ta coù caùc heä thöùc: + Trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp xoay chieàu ngoõ ra: )12.5( 2 2sin2sin 2 2sin2sin)( 2 1 2 0 2 π βα π αβ π βα π ψθθπ π −+−=−+== ∫ VVduU zz Trong ñoù ψ = β - α goïi laø goùc daãn doøng ñieän. +Trò hieäu duïng doøng ñieän qua taûi: )13.5( 22 XR UI zz + = • Maïch ñieàu khieån boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu moät pha: β Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát 57 Hình 5.4 Sô ñoà maïch ñieàu khieån boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu. Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc R2 10k R1 10k + - LM339 7 6 1 3 12 + - LM339 7 6 1 3 12 T1 BAÑB 1 5 4 8 R4 1k R3 4,7k C828 8,2 V 10k 1k 1u A1015 + - LM3397 6 1 3 12 10k 104 D 4,7k D TIP122 4,7k T2 T1 1 5 4 8 D C828 R4 1k 10k 1k 1u A1015 + - LM3397 6 1 3 12 4,7k10k 8,2 V TIP122 4,7k 104 D T2 T2 1 5 4 8 D D R3 4,7k 10k 1 3 2 K G K G 220V 6V

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfBộ biến đổi công suất.pdf
Tài liệu liên quan