Bài giảng Điện tử công suất - Chương 2: Bộ chỉnh lưu - Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh

ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 28 CHÖÔNG II: BOÄ CHÆNH LÖU I. TOÅNG QUAÙT : 1.Chöùc naêng cuûa boä chænh löu vaø öùng duïng: a. Chöùc naêng: Bieán ñoåi doøng ñieän xoay chieàu moät pha, ba pha thaønh doøng moät chieàu. b. ÖÙng duïng: - Truyeàn ñoäng ñoäng cô ñieän moät chieàu coù ñieàu khieån (coâng suaát ñeán haøng MW) - Nguoàn cho maïch kích töø maùy phaùt ñieän - Caùc heä thoáng giao thoâng duøng ñieän moät chieàu - Coâng ngheä luyeän kim maøu, coâng ngheä hoùa hoïc - Thieát bò haøn ñieän moät chieàu, maï kim loaïi, naïp ñieän acquy - Laø boä phaän cuûa thieát bò bieán taàn 2. Phaân loaïi: Caùc daïng boä chænh löu cô baûn ñöôïc phaân loaïi theo : a. Tính naêng ñieàu khieån - Boä chænh löu khoâng ñieàu khieån ( duøng toaøn diode trong caáu hình maïch ñoäng löïc) - Boä chænh löu ñieàu khieåu hoaøn toaøn ( duøng toaøn Thyristor ) - Boä chænh löu ñieàu khieån baùn phaàn ( duøng Diode + Thyristor ) b. Daïng maïch: - Boä chænh löu maïch tia ( coù ñieåm giöõa ) - Boä chænh löu maïch caàu ( goàm khoùa coâng suaát nhoùm Cathode + nhoùm Anode ) - Boä chænh löu gheùp noái tieáp, song song - Boä chænh löu keùp H2.1. Boä chænh löu maïch tia ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 29 H2.2. Boä chænh löu daïng caàu c. Theo soá pha: - Boä chænh löu moät pha - Boä chænh löu ba pha - Boä chænh löu nhieàu pha II. BOÄ CHÆNH LÖU (BCL) MAÏCH TIA BA PHA KHOÂNG ÑIEÀU KHIEÅN 1. Sô ñoà maïch: Goàm nguoàn xoay chieàu ba pha, ba diode coâng suaát, taûi moät chieàu toång quaùt R,L,E H2.3. Sô ñoà nguyeân lyù chænh löu tia ba pha khoâng ñieàu khieån 2. Caùc giaû thieát khi khaûo saùt BCL: - Nguoàn aùp lyù töôûng ( aùp haøi cô baûn, heä thoáng nguoàn xoay chieàu ba pha caân baèng, ñoái xöùng, ñieän trôû trong cuûa nguoàn baèng 0 ) - Caùc linh kieän baùn daãn lyù töôûng - Caùc daây noái vaø caùc boä phaän khaùc cuûa maïch cuõng lyù töôûng 3. Nguoàn: Ñieän aùp pha coù phöông trình : ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 30 ( )( ) ( )34sin ;3 2sin ;sin 3 2 1 πω πω ω −= −= = tUu tUu tUu m m m (2.1) vôùi Um –bieân ñoä aùp pha nguoàn, ω = 2πf vôùi f – taàn soá aùp nguoàn. 4. Phaân tích : Giaû thieát doøng taûi lieân tuïc vaø maïch ôû traïng thaùi xaùc laäp. Trình töï tieán haønh phaân tích BCL : - Xaùc ñònh trình töï ñoùng ngaét cuûa caùc khoùa diode trong moät chu kyø aùp nguoàn - Thieát laäp caùc phöông trình traïng thaùi aùp, doøng cho taûi, linh kieän, nguoàn - Döïng caùc giaûn ñoà aùp vaø doøng ôû xaùc laäp cho taûi, linh kieän, nguoàn - Caùc heä thöùc, heä quaû ôû xaùc laäp ñoái vôùi taûi, linh kieän, nguoàn 4.1.Trình töï ñoùng ngaét cuûa caùc khoaù Diode: Xeùt xem diode naøo daãn trong khoaûng XY = [ π/6, 5π/6 ]. Ñieàu kieän : chæ 1 diode daãn, 2 diode coøn laïi ngaét. - Giaû söû V2 ñoùng, V1, V3 ngaét ⇒ uV2 = 0 Aùp rôi treân V1: uV1 = u1 – u2 > 0 ⇒ V1 daãn ⇒ maâu thuaãn vôùi giaû thieát ⇒ V2 khoâng theå ñoùng trong khoaûng naøy. - Giaû söû V3 ñoùng, V1, V2 ngaét : ⇒ uV3 = 0 , uV1 = u1 – u3 >= 0 ⇒ V1 daãn ⇒ maâu thuaån vôùi giaû thieát ⇒ V3 khoâng theå ñoùng trong khoaûng naøy. ⇒ V1 ñoùng . Ta coù : uV1 = 0 , uV2 = u2 – u1 < 0 ⇒ V2 ngaét uV3 = u3 – u1 < 0 ⇒ V3 ngaét Keát luaän : Vaäy trong khoaûng [ π/6, 5π/6 ] chæ coù theå V1 daãn , V2, V3 ngaét Chöùng minh töông töï ⇒ trong khoaûng ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +÷+ 3 2 6 5 3 2 6 ππππ , V2 daãn, V1, V3 ngaét ⇒ trong khoaûng ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +÷+ 3 4 6 5 3 4 6 ππππ , V3 daãn, V1, V2 ngaét. Nhö vaäy trình töï ñoùng ngaét caùc khoùa laø V1, V2, V3, Keát luaän : Pha coù giaù trò aùp töùc thôøi lôùn nhaát thì diode pha ñoù daãn , caùc diode coøn laïi ngaét. 4.2.Phöông trình traïng thaùi aùp vaø doøng: Khi V1 daãn ⎩⎨ ⎧ = = dV V ii u 1 1 0 ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 31 ⎩⎨ ⎧ = −= 02 122 V V i uuu (2.2) ⎩⎨ ⎧ = −= 03 133 V V i uuu Khi V2 daãn ⎩⎨ ⎧ = = dV V ii u 2 2 0 ⎩⎨ ⎧ = −= 01 211 V V i uuu (2.3) ⎩⎨ ⎧ = −= 03 233 V V i uuu Khi V3 daãn ⎩⎨ ⎧ = = dV V ii u 3 3 0 ⎩⎨ ⎧ = −= 01 311 V V i uuu (2.4) ⎩⎨ ⎧ = −= 02 322 V V i uuu ⇒ Aùp ngöôïc lôùn nhaát maø diode phaûi chòu UUU mRWM 63 == (2.5) 4.3.Ñoà thò phaân tích ôû xaùc laäp: Giaû thieát caûm khaùng taûi L voâ cuøng lôùn neân coù theå xem id ñöôïc naén phaúng Id = const. Giaûn ñoà aùp vaø doøng chænh löu (treân taûi), aùp vaø doøng qua linh kieän ñöôïc trình baøy treân H2.3b. ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 32 H2.3b. Giaûn ñoà aùp ud vaø doøng chænh löu id, aùp treân linh kieän uV1 vaø doøng qua caùc linh kieän iV1, iV2, iV3. 4.4. Caùc heä thöùc: ¾ Taûi : AÙp chænh löu coù daïng 3 xung trong 1 chu kyø aùp nguoàn, BCL ñöôïc goïi laø boä chænh löu 3 xung. Taàn soá haøi cô baûn aùp chænh löu baèng 3 laàn taàn soá aùp nguoàn ss fpff 3.)1( ==σ , vôùi p laø soá xung chænh löu (2.6) Trò trung bình aùp chænh löu (aùp taûi) ( ) UUttdUU mmd ππωωπ π π 2 63 2 33sin 2 3 6/5 6/ === ∫ (2.7) Vôùi U : Trò hieäu duïng aùp pha nguoàn. Trò trung bình doøng chænh löu R EUI dd −= (2.8) ¾ Linh kieän : Ñeå tính toaùn choïn linh kieän, caàn phaûi xaùc ñònh caùc thoâng soá sau: AÙp ngöôïc lôùn nhaát maø diode phaûi chòu: xem (H2.3) , coâng thöùc (2.5) UURWM 6= Doøng trung bình qua linh kieän : moãi diode daãn 1/3 chu kyø aùp nguoàn (1200) (H2.3) 31 d dV I I = (2.9) Ñeå ñònh möùc linh kieän : • Aùp RWMuRRM UKU .≥ (2.10) vôùi Ku = 2.5 ÷ 3.5 : heä soá an toaøn veà aùp • Doøng 1)( . dViAVd IKI ≥ (2.11) ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 33 vôùi Ki > 1 : heä soá an toaøn veà doøng ¾ Nguoàn: Trong tröôøng hôïp naøy doøng qua pha nguoàn baèng doøng qua linh kieän. Trò hieäu duïng doøng nguoàn 3 . 2 1 6/5 6/ 2 1 d d ItdII == ∫π π ωπ (2.12) III. BOÄ CHÆNH LÖU TIA BA PHA ÑIEÀU KHIEÅN 1. Sô ñoà maïch: Caáu hình maïch ñoäng löïc cuûa boä chænh löu tia ba pha ñieàu khieån goàm nguoàn xoay chieàu ba pha daïng sao, 3 thyristor vaø taûi moät chieàu. Caùc khoái ñieàu khieån ñöa xung ñieàu khieån kích ñoùng caùc thyristor. Caùc thyristor ñieàu khieån giaù trò ñieän aùp ngoõ ra cuûa boä chænh löu. H2.4. Sô ñoà nguyeân lyù chænh löu tia ba pha ñieàu khieån 2. Caùc giaû thieát: ( töông töï phaàn II.2) 3. Phaân tích: a. Goùc ñieàu khieån α : Neáu nhö caùc xung ñieàu khieån thyristor ñöôïc ñöa vaøo treã so vôùi goùc maø neáu ôû vò trí ñoù caùc diode seõ ñoùng, goùc treã ñoù goïi laø goùc ñieàu khieån α hay goùc treã cuûa quaù trình chuyeån maïch. Giaù trò α phuï thuoäc vaøo thôøi ñieåm gôûi tín hieäu ñieàu khieån. Traïng thaùi aùp vaø doøng ñöôïc dôøi ñi 1 goùc α so vôùi chænh löu tia duøng diode. Phaïm vi ñieàu khieån goùc α : Ñeå ñoùng SCR caàn thoaû 2 ñieàu kieän: - Ñieän aùp khoùa thuaän VAK> 0 - Xung ñieàu khieån IG > 0 Giaû söû ôû thôøi ñieåm V3 ñang ñoùng ta coù aùp khoùa thuaän treân V1 : uv1 = u1 – u3 uv1 ≥ 0 khi u1 ≥ u3 ⇒ phaïm vi thay ñoåi goùc ñieàu khieån α laø 0 ≤ α ≤ π. ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 34 b. Trình töï ñoùng ngaét: V1 , V2 , V3 c. Ñoà thò phaân tích: H2.5a. Giaûn ñoà aùp nguoàn, vò trí xung kích caùc thyristor vaø aùp, doøng chænh löu öùng vôùi goùc ñieàu khieån 600. H2.5b. Giaûn ñoà aùp linh kieän uV1vaø doøng linh kieän iV1 öùng vôùi goùc ñieàu khieån 600. d. Caùc heä thöùc : ¾ Taûi: Aùp chænh löu coù daïng 3 xung. Taàn soá haøi baäc 1 cuûa aùp chænh löu ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 35 Hzfpff ss 1503)1( =⋅=⋅=σ - Trò trung bình aùp taûi: ( ) ( ) UtdtUU md ⋅⋅=⋅⋅= ∫ + + απωωπ πα πα α cos2 63sin 2 3 6/5 6/ (2.13) Nhaän xeùt : Khi thay ñoåi goùc ñieàu khieån trong khoaûng [ 0π] thì trò trung bình aùp chænh löu thay ñoåi trong phaïm vi : UUU d ⋅⋅ ⋅≤≤⋅⋅ ⋅−⇒≤≤ πππα 2 63 2 630 (2.14) - Trò trung bình doøng taûi : R EU I dd −= αα (2.15) ¾ Linh kieän: - Aùp ngöôïc lôùn nhaát ñaët treân linh kieän: UU RWM ⋅= 6 - Doøng trung bình qua linh kieän ( moãi SCR daãn 1/3 chu kyø ) 3)( d AVT I I = ¾ Nguoàn: Trò hieäu duïng doøng nguoàn 31 dII = Löu yù: - Ñaëc tuyeán ñieàu khieån ( ) UU d ⋅⋅⋅ ⋅= απα cos2 63 khoâng phuï thuoäc tham soá taûi (khoâng phuï thuoäc giaù trò cuï theå R, L, E) khi doøng taûi lieân tuïc. - Ñaëc tuyeán taûi ñöôïc ñònh nghóa laø ( ) ( )( )αα dd IfU = , thoâng soá laø α 4. Cheá ñoä chænh löu vaø nghòch löu: Theo heä thöùc (2.13) trò trung bình aùp chænh löu coù theå coù giaù trò töø döông ñeán aâm khi α thay ñoåi. Trò trung bình cuûa doøng chænh löu döông vì Thyristor chæ cho doøng ñi qua theo moät chieàu . Xeùt coâng suaát trung bình nguoàn cung caáp cho taûi. P = Ud . Id , Id > 0 Neáu Ud > 0 ⇒ P > 0 : cheá ñoä chænh löu , coâng suaát chuyeån töø phía xoay chieàu ⇒ phía moät chieàu. Neáu Ud < 0 ⇒ P < 0 : cheá ñoä nghòch löu, coâng suaát chuyeån töø moät chieàu ⇒ xoay chieàu. Boä chænh löu coù theå laøm vieäc trong cheá ñoä nghòch löu khi coù nguoàn trong maïch moät chieàu ( ví duï nhö ñoäng cô ñieän moät chieàu). Cheá ñoä chænh löu xaûy ra khi Ud*E > 0, nghòch löu khi Ud*E < 0. ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 36 5. Goùc an toaøn : Khi goùc ñieàu khieån taêng, thôøi gian SCR duøng ñeå khoâi phuïc khaû naêng khoùa seõ giaûm. Neáu ta taêng goùc α ñeán giaù trò ñuû lôùn ñeå SCR khoâng coøn ñuû thôøi gian ñeå khoâi phuïc khaû naêng khoùa cuûa mình , söï coá nguy hieåm seõ xaûy ra ( SCR ñoùng khoâng theo yù muoán ) ⇒ traïng thaùi ñieän aùp BCL xaáu ñi ⇒ doøng ñieän taêng lôùn vaø coù theå laøm chaùy hoûng thieát bò vaø caàn phaûi ñöôïc ngaét bôûi thieát bò baûo veä. Goùc an toaøn: laø goùc ñieän nhoû nhaát phaûi coù khi SCR chòu taùc duïng cuûa aùp nghòch ñeå khoâi phuïc khaû naêng khoùa cuûa noù moät caùch an toaøn ( γ ). Giaù trò tôùi haïn γcrit = ω.tq vôùi tq – thôøi gian ngaét an toaøn cuûa SCR. IV . BOÄ CHÆNH LÖU TIA VÔÙI DIODE KHOÂNG V0 1. Sô ñoà maïch: H2.6. Boä chænh löu tia vôùi diode V0 2. Phaân tích: * Khi α ≤ π /6 : V0 khoâng coù taùc duïng ñieän aùp ud luoân döông. * Khi α > π /6 : Doøng taûi qua V0 trong caùc khoaûng maø aùp treân taûi seõ aâm neáu trong maïch khoâng coù V0. ¾Traïng thaùi V1: V1 ñoùng V2, V3, V0 ngaét , uv1 = 0 ; iv1 = id uv2 = u2 – u1; iv2 = 0 uv3 = u3 – u1; iv3 = 0 ud = u1 = -uv0. Töông töï cho traïng thaùi V2, V3. ¾ Traïng thaùi V0: V0 ñoùng, V1,V2, V3 ngaét uv0 = ud = 0; iv0 = id uv1 = u1 ; iv1 = 0 uv2 = u2 ; iv2 = 0 uv3 = u3 ; iv3 = 0 ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 37 H2.7. Ñaëc tính aùp vaø doøng 3. Caùc heä thöùc : ¾ Tröôøng hôïp α < π /6 : töông töï phaàn III ¾ Tröôøng hôïp α > π /6 : Trò trung bình aùp taûi: ( ) ( ) ⎟⎟⎠ ⎞⎜⎜⎝ ⎛ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −−=⋅⋅= ∫ + 3 sin1 2 23sin 2 3 6/ παπωωπ π πα α UtdtUU md (2.16) Phaïm vi ñieàu khieån goùc α : π/6 ≤ α ≤ 5π/6 4. Ñaëc ñieåm cuûa V0 - Laøm giaûm giaù trò hieäu duïng thaønh phaàn xoay chieàu cuûa aùp chænh löu qua vieäc ngaét boû phaàn aùp aâm - Laøm taêng heä soá coâng suaát nguoàn λ - Khoâng cho pheùp cheá ñoä nghòch löu V. BOÄ CHÆNH LÖU MAÏCH CAÀU BA PHA ÑIEÀU KHIEÅN HOAØN TOAØN 1. Sô ñoà maïch: ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 38 H2.8. Boä chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån hoaøn toaøn - Nguoàn 3 pha lyù töôûng - 6 SCR chia laøm 2 nhoùm ( Anode : V1, V3,V5 , Cathode: V2, V4, V6 ) - Taûi R, L, E 2. Giaû thieát : töông töï maïch tia 3. Phaân tích: Giaû thieát doøng qua taûi lieân tuïc, taùch maïch caàu thaønh 2 nhoùm linh kieän Anode vaø nhoùm Cathode. Ñieän aùp phuï ñöôïc ñöa vaøo khaûo saùt laø udA vaø udK. ÔÛ moät thôøi ñieåm, 1 SCR nhoùm anode + 1 SCR nhoùm Cathode daãn. Tröôùc tieân ta chöùng minh raèng 2 nhoùm linh kieän laøm vieäc ñoäc laäp vôùi nhau vaø moãi nhoùm laøm vieäc nhö moät maïch tia 3 pha . Giaû thieát doøng Id ñi qua taûi vaø ta theo doõi nhoùm anode. Giaû thieát trong nhoùm V1 ñoùng, V3,V5 ngaét uv1 = 0 ; iv1 = id uv3 = u2 – u1 ; iv3 = 0 uv5 = u3 – u1 ; iv5 = 0 udA = u1 Nhaän xeùt thaáy caùc heä thöùc moâ taû aùp vaø doøng hoaøn toaøn khoâng phuï thuoäc vaøo traïng thaùi ñoùng ngaét cuûa caùc Thyristor nhoùm Cathode. Chöùng minh töông töï cho V3, V5. Chöùng minh töông töï cho nhoùm Cathode. Nhö vaäy ta coù theå taùch maïch caàu ba pha thaønh 2 maïch tia ba pha nhoùm anode vaø cathode (H2.9). ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 39 u2 u3 V1 V3 V5 u1 udA id a) Chænh löu tia nhoùm Anode u1 V4 u2 V6 V2 u3 id udK b) Chænh löu tia nhoùm Cathode H2.9 Do aùp taûi ud = udA – udk ta coù theå xem BCL maïch caàu 3 pha nhö daïng maéc noái tieáp BCL maïch tia nhoùm Anode vaø BCL maïch tia nhoùm Cathode. Giaûn ñoà phaân tích : Khaûo saùt töông töï maïch tia (H2.10) 4. Heä quaû: ¾ Taûi: - AÙp taûi coù daïng 6 xung trong moät chu kyø aùp löôùi. Chu kyø aùp chænh löu TCL = T/6. Taàn soá haøi baäc 1 cuûa aùp chænh löu: Hzfpff ss 3006)1( =⋅=⋅=σ Trò trung bình aùp chænh löu: ( ) ( ) ( ) UUuuU dKdAd ⋅⋅⋅=⋅⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⋅⋅−−⋅⋅=−= απαπαπα cos 63cos 2 63cos 2 63 (2.17) Khi thay ñoåi α, ta ñieàu khieån trò trung bình aùp chænh löu: UUU d πππα 63630 ⋅≤≤⋅−⇔≤≤ - Trò trung bình doøng taûi : R EU I dd −= αα ¾ Linh kieän: Aùp ngöôïc lôùn nhaát treân linh kieän : UU RWM ⋅= 6 Doøng trung bình qua linh kieän : 3)( d TAV I I = ¾ Nguoàn: Trò hieäu duïng doøng qua nguoàn dVV IIiii ⋅=⇒−= 3 2 1411 ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 40 ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 41 H2.10. Giaûn ñoà aùp vaø doøng boä chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån hoaøn toaøn VI. BOÄ CHÆNH LÖU MAÏCH CAÀU 3 PHA ÑIEÀU KHIEÅN BAÙN PHAÀN Khi thay nhoùm linh kieän Anode ( hoaëc Cathode ) trong BCL maïch caàu 3 pha ñieàu khieån hoaøn toaøn baèng diode coâng suaát ta ñöôïc BCL maïch caàu 3 pha ñieàu khieån baùn phaàn. Öu ñieåm : Kinh teá hôn vì giaù thaønh diode thaáp hôn SCR Khuyeát ñieåm: Vuøng ñieàu khieån heïp hôn ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 42 1. Sô Ñoà: H2.11. Boä chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån baùn phaàn 2. Phaân tích: Trong tröôøng hôïp treân ta xem diode nhö 1 thyristor bình thöôøng vôùi goùc ñieàu khieån α = 0. Vieäc phaân tích tieán haønh töông töï chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån hoaøn toaøn. Maïch coù caáu truùc goàm hai boä chænh löu tia ba pha: ñieàu khieån vaø khoâng ñieàu khieån. 3. Heä quaû : Aùp chænh löu trung bình ( ) ( ) ( )( ) UUuuU dKdAd ⋅+⋅⋅=⋅⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⋅⋅−−⋅⋅=−= απαπαπα cos12 63cos 2 63cos 2 63 (2.18) Khi thay ñoåi goùc kích , ta thay ñoåi ñieän aùp chænh löu trung bình : UU d ⋅⋅≤≤⇔≤≤ ππα α 6300 ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 43 VII. MAÏCH CAÀU 1 PHA ÑIEÀU KHIEÅN HOAØN TOAØN 1. Sô ñoà maïch: H2.12. Giaûn ñoà aùp vaø doøng cuûa boä chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån hoaøn toaøn Giaû thieát : - Nguoàn xoay chieàu moät pha lyù töôûng ( )tUu m ωsin= - 4 SCR lyù töôûng - Doøng qua taûi lieân tuïc ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 44 2. Phaân tích : Maïch caàu coù caáu truùc töông ñöông 2 maïch tia 2 pha maéc noái tieáp (H2.13). Nguoàn aùp moät pha u ñöôïc phaân tích thaønh hai nguoàn xoay chieàu töông ñöông u1 vaø u2 coù phöông trình nhö sau: ( ) ( )πω ω −= = tUu tUu m m sin 2 ;sin 2 2 1 (2.19) u2 V1 V3 u1 u1 V2V4 u2 udA udK id id a) Maïch tia anode b) Maïch tia cathode H2.13a ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 45 H. 2.13b Giaûn ñoà phaân tích aùp vaø doøng ñöôïc trình baøy treân H2.12 phuï thuoäc goùc ñieàu khieån α. 3. Heä quaû : ¾ Taûi: - Aùp chænh löu trung bình : ( ) απωωπ πα α α cos 22sin1 ⋅⋅⋅== ∫ + UtdtUU md (2.20) Phaïm vi ñieàu khieån aùp taûi : UUU d ⋅⋅≤≤⋅⋅−⇔≤≤ πππα 22220 - Doøng chænh löu trung bình: R EU I dd −= αα ¾ Linh kieän : - - Doøng trung bình qua linh kieän : Moãi SCR daãn ½ chu kyø aùp löôùi ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 46 ( ) 2 d AVT I I = (2.21) - Aùp ngöôïc Max treân linh kieän: UU RWM 2= (2.22) ¾ Nguoàn: Trò hieäu duïng doøng qua nguoàn ddS ItdIII === ∫ + ωπ πα α 1 1 VIII. BOÄ CHÆNH LÖU MAÏCH CAÀU 1 PHA ÑIEÀU KHIEÅN BAÙN PHAÀN 1. Phaân loaïi: Ta coù hai loaïi maïch nhö sau: - Maïch ñoái xöùng ( H2.14a ) ⇔ Thay caùc SCR trong moät nhoùm baèng caùc diode - Maïch khoâng ñoái xöùng ( H2.14b ) ⇔ Thay caùc SCR trong 1 nhaùnh baèng caùc diode a) Caáu truùc ñoái xöùng b) Caáu truùc khoâng ñoái xöùng H2.14. Sô ñoà boä chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån baùn phaàn 2. Heä quaû: Nhoùm linh kieän diode ñöôïc xem nhö SCR vôùi goùc ñieàu khieån baèng 0. Xeùt maïch ñoái xöùng (H2.14a), taùch maïch caàu thaønh hai maïch tia töông ñöông (H2.15). u2 V1 V3 u1 u1 u2 V4 V2 udA udK id id a) Tia Anode b) Tia Cathode ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 47 H2.15 H2.16. Traïng thaùi aùp vaø doøng cuûa boä chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån baùn phaàn vôùi caáu truùc ñoái xöùng . ¾ Taûi: ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 48 - Aùp chænh löu trung bình : ( ) ( )απωωπ π α α cos1 2sin1 +⋅⋅== ∫ UtdtUU md (2.23) Phaïm vi ñieàu khieån aùp taûi : UU d ⋅⋅≤≤⇔≤≤ ππα 2200 - Doøng chænh löu trung bình: R EU I dd −= αα Nhaän xeùt: - Caû hai caáu hình ñeàu laøm maát phaàn aùp aâm treân taûi . Soùng dôïn vì theá thuaän lôïi hôn cho caùc öùng duïng. Cheá ñoä nghòch löu khoâng xaûy ra. Heä soá coâng suaát cao hôn so vôùi chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån toaøn phaàn vôùi cuøng goùc kích α; - Thôøi gian ngaét an toaøn tq : Maïch khoâng ñoái xöùng an toaøn hôn maïch coù caáu truùc ñoái xöùng vaø chænh löu ñieàu khieån hoaøn toaøn neân goùc αñk coù phaïm vi ñieàu khieån lôùn hôn; - Maïch caàu 1 pha vôùi diode chuyeån maïch (diode V0) : Diode V0 trong maïch caàu 3 pha hoaëc 1 pha ñieàu khieån baùn phaàn coù taùc duïng môû roäng trong phaïm vi ñieàu khieån ñieän aùp chænh löu ñeán giaù trò 0. Diode V0 cho doøng taûi id ñi qua trong caùc khoaûng thôøi gian maø trong tröôøng hôïp maïch khoâng chöùa V0 thì doøng taûi seõ khoâng ñi qua aùp nguoàn maø ñi qua caëp diode – thyristor ( thí duï V1 V4 ). Do ñoù laøm taêng khoaûng thôøi gian ngaét an toaøn cho caùc SCR. IX. TÍNH CHAÁT LIEÂN TUÏC CUÛA DOØNG ÑIEÄN TAÛI VAØ HEÄ QUAÛ - Do aùp chænh löu coù daïng xung neân coù theå ñöôïc phaân tích thaønh 2 thaønh phaàn : ud = Udc + uac vôùi Udc = Ud : trò trung bình aùp chænh löu; uac : thaønh phaàn xoay chieàu. Thaønh phaàn xoay chieàu aùp chænh löu laøm doøng taûi id bò nhaáp nhoâ - Töông töï, doøng chænh löu cuõng coù theå phaân tích thaønh : id = Idc + iac Do thaønh phaàn xoay chieàu iac , doøng taûi coù theå bò giaùn ñoaïn . Khi doøng giaùn ñoaïn, daïng ñieän aùp chænh löu phuï thuoäc vaøo traïng thaùi maïch taûi (ud = 0 neáu taûi khoâng chöùa nguoàn moät chieàu E hoaëc ud = E neáu taûi coù chöùa nguoàn moät chieàu E). Caùc heä thöùc Ud cho doøng lieân tuïc khoâng theå aùp duïng ñöôïc trong tröôøng hôïp naøy vaø ñaëc tuyeán ñieàu khieån phöùc taïp vaø khoâng duy nhaát (Ud (α) = f (α)). - Heä quaû: ƒ Khi taûi boä chænh löu laø ñoäng cô ñieän moät chieàu, ñoái vôùi vaán ñeà ñieàu khieån doøng taûi baèng 0 daãn ñeán moâmen taùc ñoäng trieät tieâu vaø khoâng theå ñieàu khieån taûi . ƒ Ñaëc tuyeán ñieàu khieån bò thay ñoåi daïng ( phi tuyeán ) ƒ Heä ñieàu khieån khoù hieäu chænh ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 49 Vì theá, ngöôøi ta coá gaéng haïn cheá vuøng laøm vieäc cuûa boä chænh löu ôû cheá ñoä giaùn ñoaïn, ñoái vôùi boä chænh löu coù theå ñònh möùc theo cheá ñoä doøng taûi lieân tuïc neáu khoâng yeâu caàu ñoä chính xaùc cao. X. HIEÄN TÖÔÏNG CHUYEÅN MAÏCH VAØ HEÄ QUAÛ: Trong caùc phaàn tröôùc boä chænh löu ñöôïc phaân tích vôùi giaû thieát boû qua caûm khaùng trong cuûa nguoàn aùp. Vì vaäy quaù trình chuyeån maïch (QTCM) giöõa caùc nhaùnh cuûa SCR dieãn ra töùc thôøi. Trong thöïc teá , nguoàn coù caûm khaùng trong laøm doøng qua noù khoâng theå thay ñoåi ñoät ngoät. Hieän töôïng chuyeån maïch dieãn ra vôùi moät khoaûng thôøi gian naøo ñoù vaø hình thaønh traïng thaùi caùc nhaùnh cuøng daãn ñieän. Hieän töôïng naøy coøn ñöôïc goïi laø hieän töôïng truøng daãn. ƒ Xeùt quaù trình chuyeån maïch xaûy ra ñoái vôùi chænh löu tia ba pha diode. Ñoù laø traïng thaùi doøng qua moät diode naøo ñoù taêng daàn vaø doøng qua moät diode khaùc taét daàn. ÔÛ ñaây, γ laø goùc chuyeån maïch. H2.17. Traïng thaùi aùp vaø doøng khi chuyeån maïch trong chænh löu tia ba pha khoâng ñieàu khieån. ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 50 ƒ Xeùt quaù trình chuyeån maïch xaûy ra ñoái vôùi chænh löu tia ba pha SCR. Giaû söû doøng ñang ñi qua V3 , neáu ta ñoùng V1 trong phaïm vi goùc ñieàu khieån α seõ xaûy ra hieän töôïng ngaén maïch giöõa caùc pha chöùa V1, V3 , Treân V1 coù ñieän aùp chuyeån maïch laø u1- u3 , doøng iv1 laäp töùc taêng töø 0 ⇒ Id vaø V3 coù aùp ngöôïc laø u3 - u1 , doøng iv3 laäp töùc giaûm töø Id ⇒ 0. H2.18. Hieän töôïng chuyeån maïch trong chænh löu tia ba pha ñieàu khieån dt diLu dt diLu Iii u dt diLu u dt di Lu VV dVV d V d V 3 3 1 1 31 3 3 1 1 −=− =+ =− =− Heä quaû: - Hieän töôïng chuyeån maïch laøm giaûm aùp taûi trong thôøi gian chuyeån maïch : dd cm d I LUU π ω 2 3−= - Haïn cheá phaïm vi goùc ñieàu khieån vaø phaïm vi ñieàu khieån ñieän aùp chænh löu αmax = π - δ - γ vôùi γ :goùc CM. Goùc chuyeån maïch ñöôïc tính theo coâng thöùc : αωαγ −⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= m db U IL 3 2 cosarccos (2.24) + Khi α =0, ta coù theå ruùt ra ñöôïc goùc chuyeån maïch cho tröôøng hôïp chænh löu tia ba pha khoâng ñieàu khieån. XI. PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU KHIEÅN ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 51 Xeùt maïch taïo xung kích öùng vôùi goùc ñieàu khieån cho boä chænh löu moät pha. Ñaëc ñieåm: - Ñieän aùp thöù caáp maùy bieán aùp giaûm aùp coù möùc ñieän aùp 4 ÷ 5V , ñoàng boä veà pha vôùi aùp löôùi - Xung raêng cöa coù ñoä roäng baèng 1800 öùng vôùi khoaûng ñieàu khieån goùc α Max - Aùp duïng cho maïch tia 1pha, 2 pha, maïch caàu 1 pha ñieàu khieån hoaøn toaøn, baùn phaàn. H2.19. Phöông phaùp taïo xung kích ñoùng SCR theo goùc ñieàu khieån α XII. MAÙY BIEÁN AÙP DUØNG CHO CAÙC BOÄ CHÆNH LÖU 1. Coâng duïng: - MBA thöôøng duøng ñeå ñaït ñöôïc caùc ñieän aùp chænh löu coù giaù trò caàn thieát; - Caùc caûm khaùng cuûa maùy bieán aùp coù taùc duïng raát toát trong quaù trình chuyeån maïch, choáng meùo daïng aùp nguoàn; - Caùch ly aùp nguoàn boä chænh löu vôùi löôùi ñieän - Taùc duïng loïc soùng haøi baäc cao - Coù theå taïo heä thoáng nguoàn xoay chieàu nhieàu pha cung caáp cho boä chænh löu nhieàu xung 2. Traïng thaùi doøng ñieän: Qui taéc: Chæ coù thaønh phaàn xoay chieàu ñöôïc truyeàn töø cuoän sô caáp sang cuoän thöù caáp theo quy luaät hình sin Doøng ñieän pha cuoän thöù caáp iS1 = iv1, iS2 = iv2 , is3 = iv3 Phaân tích: Sô ñoà maïch: Δ / Υ iS = IS( AV ) + iSσ ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 52 Söùc töø ñoäng toång taïo thaønh bôûi thaønh phaàn xoay chieàu cuûa doøng ñieän pha cuoän thöù caáp vaø cuûa doøng ñieän pha cuoän sô caáp treân moät coät MBA baèng 0: Np . ip = Ns . isσ Is ( AV ) = Id/3 ( L → ∞ ) Np = Ns ⇒ i1sσ = i1s – Id/3 = i1p i2sσ = i2s – Id/3 = i2p i3sσ = i3s – Id/3 = i3p Doøng tieâu thuï töø löôùi i1L = i3p – i1p i2L = i1p – i2p i3L = i2p – i3p i1L i2L i3L TAÛI V1 V2 V3 i1P i2P i3P i1S i2S i3S ud id H2.20 - Xeùt tröôøng hôïp maùy bieán aùp maéc daïng Y/Y , luùc ñoù iiL = i1p - Xeùt maïch caàu ñôn giaûn hôn vì Is( AV ) = 0. 3. Coâng suaát bieåu kieán: Coâng suaát ñònh möùc cho MBA cho bôûi heä thöùc dNt sp tN PK SS S . 2 =+= vôùi Sp : Coâng suaát ñònh möùc cuoän sô caáp Ss: Coâng suaát ñònh möùc cuoän thöù caáp PdN: Coâng suaát tieâu thuï ñònh möùc DC cuûa taûi ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 53 Kt : Coâng suaát ñònh möùc töông ñoái ( heä soá söû duïng ) Cho boä chænh löu 3 xung ( vôùi MBA maéc Δ /Υ ) Trò hieäu duïng doøng pha cuoän thöù caáp 32 1 3/2 0 2 d dSN IttdII == ∫π ωπ Trò hieäu duïng doøng pha cuoän sô caáp K I td I td I K I dddpN 1. 3 .2) 33 2 ( 2 11 3/2 0 2 3/2 22 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ∫ ∫π π π ωωπ + K = 1 : tyû soá maùy bieán aùp baèng 1 + K≠ 1 : K II sp = Vôùi doøng taûi ñònh möùc IdN , ta coù dNssNss IUIUS ..33 == dNppNpp IUIUS ..23 == Ta coù: UU d .2 63 π= Giaû söû Np = Ns ⇒ Up = Us = U (UP = K.US) dN dd s P IU S N 3 2 3 .2 0 ππ == dN dd p P IU S N 33 2 33 .2 0 ππ == ⇒ dNdNtpsTN PPK SS S 35.1. 2 ==+= XIII. BOÄ CHÆNH LÖU KEÙP 1. Lyù do söû duïng: Caùc maïch cuûa boä chænh löu trong caùc phaàn tröôùc ñaây coù theå laøm vieäc vôùi ñieän aùp chænh löu döông hoaëc aâm , nhöng doøng ñieän chæ coù theå ñi theo moät chieàu . Ñieåm laøm vieäc vì theá chæ coù theå dòch chuyeån trong moät vuøng (quadrant) hoaëc hai vuøng maët phaúng Ud , Id vaø ta goïi boä chænh löu moät vuøng hoaëc hai vuøng. ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 54 Baèng caùch keát hôïp hôïp lyù caùc boä chænh löu 2 vuøng vôùi nhau , ta coù theå taïo ñieàu kieän cho doøng ñieän ñi qua taûi hai chieàu . Ta goïi maïch keát hôïp naøy laø boä chænh löu boán vuøng. 2. Boä chænh löu keùp moät pha vôùi phöông phaùp ñieàu khieån ñoái xöù ng ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 55 H2.21. Boä chænh löu keùp maïch caàu moät pha - α1 goùc ñieàu khieån boä chænh löu I vaø α2 : goùc ñieàu khieån boä chænh löu II - ⎢Udc1 ⎢ = ⎢Udc2 ⎢ , ud1 + ud2 ≤ 0 Xeùt tröôøng hôïp = 0 11 cos 22 απ ⋅⋅= UU dc ; 22 cos 22 απ ⋅⋅= UU dc 21 dcdc UU −= ⇒ Cosα1 = - Cosα2 = - Cos ( π - α 1 ) ⇒ α 2 = ( π - α 1 ) - Suy ra 1 BCL laøm vieäc ôû cheá ñoä chænh löu , 1 BCL coøn laïi laøm vieäc ôû cheá ñoä nghòch löu - Neáu trò töùc thôøi cuûa aùp ra cuûa BCL laø V01 vaø V02 khaùc nhau , hieäu ñieän theá cuûa chuùng coù giaù trò Vr = V01 – V02 seõ taïo neân doøng caân baèng coù giaù trò lôùn chaïy trong caùc boä chænh löu . Doøng caân baèng khoâng ñi qua taûi vaø thöôøng ñöôïc giôùi haïn baèng caûm khaùng Lr . - Giaù trò doøng caân baèng phuï thuoäc vaøo goùc ñieàu khieån: )cos(cos 2 1αωω −= tL U i r m r ∫ − −= t r tdVV L ω απ ωω 12 0201 ))( 1( - Coù hai phöông phaùp ñieàu khieån boä chænh löu keùp + Phöông phaùp khoâng duøng doøng caân baèng : ôû moät thôøi ñieåm chæ coù 1 boä chænh löu laøm vieäc vaø taûi doøng id , boä coøn laïi bò khoùa hoaøn toaøn bôûi xung coång bò caám. + Phöông phaùp duøng doøng caân baèng coù nhöõng öu ñieåm sau: ¾ Doøng caân baèng duy trì cheá ñoä daãn ñieän lieân tuïc cuûa 2 boä chænh löu khoâng phuï thuoäc tính chaát taûi, trong suoát caû vuøng ñieàu khieån ¾ Bôûi vì 1 boä chænh löu laøm vieäc ôû cheá ñoä chænh löu vaø boä coøn laïi laøm vieäc cheá ñoä nghòch löu , coâng suaát coù theå ñöôïc truyeàn baát cöù chieàu naøo ôû baát cöù chieàu naøo ôû baát kyø thôøi ñieåm naøo ¾ Caû hai BCL ñeàu laøm vieäc lieân tuïc neân ñaùp öùng thôøi gian khi chuyeån vuøng laøm vieäc nhanh hôn ( thích hôïp cho vieäc ñieàu khieån vaän toác ñoäng cô moät chieàu vôùi yeâu caàu ñaûo chieàu quay vôùi ñaëc tính ñoäng cao) Phöông phaùp doøng caân baèng coøn ñöôïc phaân loaïi nhö sau: o Phöông phaùp ñoái xöùng: α1 + α2 = π o Phöông phaùp khoâng ñoái xöùng α1 + α2 > π 3. Boä chænh löu keùp caàu ba pha vôùi phöông phaùp ñieàu khieån ñoái xöù ng: Sô ñoà maïch, traïng thaùi aùp ñöôïc trình baøy treân H2.22 ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 56 H2.22. Boä chænh löu keùp maïch caàu ba pha ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 57 Ví duï 2.1: Cho boä chænh löu tia ba pha ñieàu khieån. Aùp nguoàn xoay chieàu ba pha vôùi trò hieäu duïng aùp pha baèng 220V, taàn soá 50Hz. Taûi RLE vôùi R=5Ω, E=100V vaø L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc vaø phaúng. Goùc ñieàu khieån boä chænh löu α = 300. u1 u2 u3 V1 V2 V3 R 5 L E 100V Ví duï 2.2: Cho boä chænh löu tia ba pha ñieàu khieån vôùi diode V0 (diode hoaøn naêng löôïng). Aùp nguoàn xoay chieàu ba pha coù trò hieäu duïng Upha=220V, 50Hz. Taûi R=1Ω, E=50V vaø L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc vaø phaúng. R L E u1 V2 u2 V1 u3 V3 V0 1. Goùc ñieàu khieån SCR α = 450. 1.1. Haõy veõ giaûn ñoà ud vaø id öùng vôùi goùc ñieàu khieån ñaõ cho; 1.2. Tính trò trung bình aùp vaø doøng chænh löu Ud vaø Id; 1.3. Veõ giaûn ñoà doøng qua caùc linh kieän Thyristor vaø diode; 1.4. Ñònh möùc linh kieän Thyristor neáu bieát heä soá an toaøn aùp vaø doøng Ku=2.5; Ki=1.2; 1.5. Tính heä soá coâng suaát nguoàn boä chænh löu, 2. Ñieàu khieån goùc kích sao cho aùp chænh löu trung bình coù giaù trò 80V. 2.1. Tính goùc kích α, [rad]; 2.2. Veõ giaûn ñoà aùp chænh löu vaø doøng chænh löu; 2.3. Xaùc ñònh linh kieän daãn ñieän ôû thôøi ñieåm ωt=4pi/3; 2.4. Tính heä soá coâng suaát nguoàn. 3. Goùc ñieàu khieån ñöôïc xaùc ñònh baèng giao cuûa aùp ñieàu khieån moät chieàu uñk vôùi aùp ñoàng boä daïng raêng cöa up. Giaû thieát aùp raêng cöa coù bieân ñoä UpM = - 6V. 3.1.Veõ giaûn ñoà aùp ñieàu khieån uñk vaø aùp raêng cöa up öùng vôùi goùc ñieàu khieån α=pi/6. 3.2. Xaùc ñònh giaù trò aùp ñieàu khieån uñk trong tröôøng hôïp naøy. Ví duï 2.3 : Cho boä chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån hoaøn toaøn . Aùp nguoàn xoay chieàu ba pha lyù töôûng coù trò hieäu duïng aùp pha U=220V, 50Hz. Taûi R=10Ω, E=100V vaø L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc vaø phaúng. Goùc ñieàu khieån α ñöôïc ñieàu chænh sao cho trò trung bình doøng a) Veõ chính xaùc giaûn ñoà aùp taûi öùng vôùi goùc ñieàu khieån cho nhö treân (1ñ); b) Tính trò trung bình aùp chænh löu (0.5ñ); c) Tính trò trung bình doøng chænh löu (0.5ñ); d) Tính heä soá coâng suaát nguoàn (1ñ). ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 58 chænh löu Id = ½ Idmax (Idmax – giaù trò lôùn nhaát cuûa doøng chænh löu trung bình khi ñieàu khieån goùc kích α). Xeùt maïch ôû xaùc laäp. L E u1 u2 u3 V1 R V3 V5 V4 V6 V2 ud id 1. Xaùc ñònh goùc ñieàu khieån α Vôùi giaù trò goùc ñieàu khieån ñaõ tính ñöôïc trong caâu 1) : 2. Haõy veõ giaûn ñoà aùp chænh löu ud vaø doøng chænh löu id, 3. Tính trò trung bình Ud vaø Id 4. Tính trò trung bình doøng qua linh kieän vaø aùp ngöôïc lôùn nhaát ñaët treân linh kieän 5. Tính heä soá coâng suaát nguoàn boä chænh löu. Ví duï 2.4 : Cho boä chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån baùn phaàn. Aùp nguoàn xoay chieàu ba pha lyù töôûng coù trò hieäu duïng aùp pha U=220V, 50Hz. Taûi R=10Ω, E=100V vaø L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc vaø phaúng. Goùc ñieàu khieån α ñöôïc ñieàu chænh sao cho trò trung bình doøng chænh löu Id = 2/3 Idmax (Idmax – giaù trò lôùn nhaát cuûa doøng chænh löu trung bình khi ñieàu khieån goùc kích α). Xeùt maïch ôû xaùc laäp. L E u1 u2 u3 V1 R V3 V5 V4 V6 V2 ud id 1. Xaùc ñònh goùc ñieàu khieån α Vôùi giaù trò goùc ñieàu khieån ñaõ tính ñöôïc trong caâu 1) : 2. Haõy veõ giaûn ñoà aùp chænh löu ud vaø doøng chænh löu id, 3. Tính trò trung bình Ud vaø Id 4. Tính trò trung bình doøng qua linh kieän vaø aùp ngöôïc lôùn nhaát ñaët treân linh kieän 5. Tính heä soá coâng suaát nguoàn boä chænh löu. ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 59 Ví duï 2.5 : Cho boä chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån hoaøn toaøn . Aùp nguoàn xoay chieàu coù trò hieäu duïng U=220V, 50Hz. Taûi R=2Ω, E=40V vaø L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc vaø phaúng. Goùc ñieàu khieån α = 450. u V1 V4 V3 V2 R L E 1.Haõy veõ giaûn ñoà ud vaø id öùng vôùi goùc ñieàu khieån ñaõ cho; 2.Tính trò trung bình aùp vaø doøng chænh löu Ud vaø Id; 3.Tìm aùp ngöôïc lôùn nhaát ñaët treân linh kieän vaø trò trung bình doøng qua linh kieän öùng vôùi goùc ñieàu khieån ñaõ cho; 4.Tính trò hieäu duïng doøng nguoàn vaø heä soá coâng suaát nguoàn boä chænh löu, 5.Goùc ñieàu khieån ñöôïc xaùc ñònh baèng giao cuûa aùp ñieàu khieån moät chieàu uñk vôùi aùp ñoàng boä daïng raêng cöa up. Giaû thieát aùp raêng cöa coù bieân ñoä UpM = ± 6V. 5.1.Veõ giaûn ñoà aùp ñieàu khieån uñk vaø aùp raêng cöa up öùng vôùi goùc ñieàu khieån α=450. 5.2.Xaùc ñònh giaù trò aùp ñieàu khieån uñk trong tröôøng hôïp naøy. Ví duï 2.6 : Cho boä chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån baùn phaàn. Aùp nguoàn xoay chieàu moät pha coù phöông trình tu 314sin2220= , [V]. Taûi R=10Ω, E=50V vaø L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc vaø phaúng. 1. Veõ sô ñoà nguyeân lyù boä chænh löu noùi treân vaø veõ ñaëc tuyeán ñieàu khieån ñieän aùp chænh löu phuï thuoäc goùc ñieàu khieån α, 2. Tính giaù trò goùc ñieàu khieån α ñeå doøng taûi cöïc ñaïi vaø tính giaù trò doøng taûi cöïc ñaïi naøy Giaû söû goùc ñieàu khieån α = 300, 3. Haõy veõ giaûn ñoà ud vaø id, 4. Tính trò trung bình Ud vaø Id 5. Ñònh möùc linh kieän neáu heä soá an toaøn aùp Ku =3, heä soá an toaøn veà doøng Ki =1.5 6. Tính heä soá coâng suaát nguoàn boä chænh löu, 7. Aùp ñoàng boä raêng cöa coù bieân ñoä 6V. Tính giaù trò uñk Ví duï 2.7 Cho boä chænh löu keùp maïch caàu moät pha ñieàu khieån hoaøn toaøn vôùi phöông phaùp ñieàu khieån ñoàng thôøi vaø ñoái xöùng (α1 + α2 = π) . Aùp nguoàn xoay chieàu moät pha lyù töôûng coù trò hieäu duïng aùp pha U=220V, 50Hz. ñeå doøng taûi lieân tuïc vaø phaúng ôû xaùc laäp. Cuoän khaùng caân baèng coù giaù trò Lr = 100mH. Goùc ñieàu khieån boä chænh löu thöù nhaát α1 = 600. Goùc ñieàu khieån boä chænh löu thöù hai α2 = 1200 . Xeùt maïch ôû xaùc laäp. ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH –GV : TS. Phan Quốc Dũng 60 V4 V1 R u V3 L E V2 Lr/2 Lr/2 V4'V2' V3' u V1' id ud1 ud2 Boä chænh löu 1 Boä chænh löu 2 1. Haõy veõ giaûn ñoà aùp chænh löu ud1 vaø ud2 öùng vôùi goùc ñieàu khieån ñaõ cho; 2. Tính trò trung bình Ud vaø Id, 3. Veõ giaûn ñoà doøng caân baèng öùng vôùi goùc ñieàu khieån ñaõ cho,