Bài giảng Điện tử công suất - Chương 4: Biến đổi điện AC một pha (Phần 1)
2. ĐIỀU KHIỂN PHA o Điều khiển đối xứng tải L Góc dẫn γ=β−α phải nhỏ hơn π để cho SCR1 ngưng dẫn trước khi kích SCR2 tại ωt=π+α. Trong biểu thức liên hệ trên cho γ=β−α>π thì α<φ. do="" đó="" ta="" kết="" luận="" rằng="" α≥φ;="" do="" đó="" ta="" kết="" luận="" rằng="">
Bạn đang xem nội dung tài liệu Bài giảng Điện tử công suất - Chương 4: Biến đổi điện AC một pha (Phần 1), để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
CHƯƠNG 4: BI N Đ I ĐI N AC M T PHA GI ỚI THI ỆU
o GI I THI U Bộ điều khiển điện thế AC hay còn
o BI N ð I AC M T PHA gọi là bộ điều thế AC, dùng chuyển đổi
1. ði u khi n toàn chu kỳ nguồn điện AC cố định thành nguồn
điện AC thay đổi. Tần số ngõ ra bằng
2. ði u khi n pha
tần số ngõ vào.
3. Tương quan gi a góc kích và góc d n
11:41 AM 1 11:41 AM 2
BI N Đ I ĐI N AC M T PHA 1. ĐI U KHI N TOÀN CHU KỲ
1. Sơ đ nguyên lý
S
B ĐI U KHI N ĐI N TH AC M T PHA 1 T
THƯ NG DÙNG HAI K THU T ĐI U
U U T i
1 S T i 1
KHI N NHƯ SAU: 2
• ĐI U KHI N ON – OFF Mạch điều khiển điện thế AC cho tải là dùng
• ĐI U KHI N PHA công tắc AC. Công tắc AC có thể là 1 Triac hay 2
SCR mắc đối song như hình vẽ hoặc linh kiện giao
ĐI U KHI N PHA CÓ HAI D NG: ĐI U hoán 2 chiều. Điều khiển toàn chu kỳ thích hợp
với các hệ thống có thời hằng lớn như hệ thống
KHI N B T Đ I X NG VÀ Đ I X NG điều khiển nhiệt độ.
11:41 AM 3 11:41 AM 4
1
1. ĐI U KHI N TOÀN CHU KỲ 1. ĐI U KHI N TOÀN CHU KỲ
1. D ng sóng vào ra 1. D ng sóng vào ra
ui ui
t t
uo uo
t t
ton toff ton toff
T T
11:41 AM 5 11:41 AM 6
1. ĐI U KHI N TOÀN CHU KỲ 1. ĐI U KHI N TOÀN CHU KỲ
1. D ng sóng vào ra 1. D ng sóng vào ra
ui ui
t t
uo uo
t t
ton toff ton toff
T T
11:41 AM 7 11:41 AM 8
2
1. ĐI U KHI N TOÀN CHU KỲ 1. ĐI U KHI N TOÀN CHU KỲ
1. D ng sóng vào ra
u
i Điều khiển toàn chu kỳ hay còn gọi là on–
t off. Công suất tải được điều khiển bằng
u
o cách nối nguồn vào tải trong 1 số chu kỳ và
t tiếp đó cắt nguồn ra khỏi tải trong 1 số chu
ton toff
T kỳ khác và lặp lại chu kỳ giao hoán đó như
Mạch điều khiển toàn chu kỳ như hình vẽ khi có
góc kích α=0 sẽ cho điện thế AC tác động vào tải hình vẽ. Nhưng cách điều khiển giao hoán
và khi không có góc kích hiện diện sẽ cắt nguồn
AC khỏi tải. này không thích hợp với tải có thời hằng bé
11:41 AM 9 11:41 AM 10
1. ĐI U KHI N TOÀN CHU KỲ 2. ĐI U KHI N PHA
1. Tính toán o Đi u khi n b t đ i x ng
• Công suất trung bình ra trên tải: • Sơ đ nguyên lý
V 2 t V 2
P = i on = i D = P D S D
OAV R T R O max 1 1
• Điện thế hiệu dụng ngõ ra:
VM ton
VORMS = = ViRMS D U T i
2 T U 1 S
1 D T i 2
• Công suât chuẩn hóa: 2
P t
P = OAV = D = on
N P T
O max D ng 2 (V >0)
• Hệ số công suất: D ng 1 (V AV <0) AV
P P t
pF = 0 = OAV = on = D
S PO max T
11:41 AM 11 11:41 AM 12
3
2. ĐI U KHI N PHA 2. ĐI U KHI N PHA
o Đi u khi n b t đ i x ng o Đi u khi n b t đ i x ng
• Sơ đ sóng ra d ng 1 • Sơ đ sóng ra d ng 1
u u
ωt ωt
α
iG1 iG1
ωt ωt
11:41 AM 13 11:41 AM 14
2. ĐI U KHI N PHA 2. ĐI U KHI N PHA
o Đi u khi n b t đ i x ng o Đi u khi n b t đ i x ng
• Sơ đ sóng ra d ng 1 • Sơ đ sóng ra d ng 1
u u
ωt ωt
α α
iG1 iG1
ωt ωt
11:41 AM 15 11:41 AM 16
4
2. ĐI U KHI N PHA 2. ĐI U KHI N PHA
o Đi u khi n b t đ i x ng o Đi u khi n b t đ i x ng
• Sơ đ sóng ra d ng 1 1 • Sơ đ sóng ra d ng 2
V = V ()cosα −1 ≤ 0
AV 2π M
u U u
T i
ωt ωt
α
iG2
iG1
ωt ωt
11:41 AM 17 11:41 AM 18
2. ĐI U KHI N PHA 2. ĐI U KHI N PHA
o Đi u khi n b t đ i x ng o Đi u khi n b t đ i x ng
• Sơ đ sóng ra d ng 2 • Sơ đ sóng ra d ng 2
u U u U
T i T i
ωt α ωt
iG2 iG2
ωt ωt
11:41 AM 19 11:41 AM 20
5
2. ĐI U KHI N PHA 2. ĐI U KHI N PHA
o Đi u khi n b t đ i x ng o Đi u khi n b t đ i x ng
• Sơ đ sóng ra d ng 2 • Sơ đ sóng ra d ng 2
1
V = V ()1− cosα ≥ 0
AV 2π M
u U u U
T i T i
α ωt α ωt
iG2 iG2
ωt ωt
11:41 AM 21 11:41 AM 22
2. ĐI U KHI N PHA 2. ĐI U KHI N PHA
o Đi u khi n b t đ i x ng
• 1 •
Sơ đ nguyên lý VAV = VM ()cosα −1 ≤ 0 Mạch gồm 1SCR và 1diode mắc đối song.
S 2π
1 u UT i
• Do đó mạch biến đổi điện AC cho phép
α ωt
U1 T i
D2 i
G1 biến đổi không đối xứng nên điện thế ra ở
ωt
D ng 1 (V AV <0) 1
VAV = VM ()1− cosα ≥ 0 tải sẽ có giá trị trung bình.
u U 2π
D1 T i
α ωt • Tùy theo vị trí của diode mà giá trị trung
U T i
1 S iG2
2 bình điện ra có thể âm hoặc dương.
ωt
D ng 2 (V AV >0)
11:41 AM 23 11:41 AM 24
6
2. ĐI U KHI N PHA 2. ĐI U KHI N PHA
•Tính toán cho t i •Tính toán cho 1SCR hay Diode
1
• Hiệu điện thế trung bình: VAV = VM ()cosα −1 ≤ 0 • Dòng trung bình cho một linh kiện:
2π
1 VAV
V = V ()1− cosα ≥ 0 ⇒ I = I AV _1SCR = I AV _ CL1BK ⇒ I AV _1DIODE = I AV _1SCR
AV 2π M AV R Góc kích bằng 0
• Hiệu điện thế hiệu dụng ngõ ra: • Dòng cực đại cho 1 linh kiện:
VORMS V
VM α sin 2α ⇒ I = M
VRMS = 1− + ORMS IM _1SCR = I M _1DIODE = I M _TAI =
2 2π 4π R R
• Công suất hiệu dụng ở tải: • Hiệu điện thế ngược cực đại đặt lên 1 linh kiện:
2
VM
P = V I khi α = 0 ⇒ PRMS = V = V = V
RMS RMS RMS 2R RM _1SCR RM _1DIODE M
• Hệ số công suất: • Dòng hiệu dụng qua mỗi SCR:
α sin 2α I RMS
pF = 1− + I RMS (SCR) =
2π 4π 2
11:41 AM 25 11:41 AM 26
2. ĐI U KHI N PHA 2. ĐI U KHI N PHA
o Đi u khi n đ i x ng
• Sơ đ nguyên lý o Đi u khi n đ i x ng t i R
S
1 T
S
u 1 S1
U T i
U1 T i 1
S2
0 π π π 2π 5π π 7π 4π 3π 5π 11π 2π ωt
D 6 3 2 3 6 6 3 2 3 6
D 1 D2
2 D1
S
S S
1 2 S
D 2
4 D3
U T i U1
1 T i
11:41 AM 27 11:41 AM 28
7
2. ĐI U KHI N PHA 2. ĐI U KHI N PHA
o Đi u khi n đ i x ng t i R o Đi u khi n đ i x ng t i R
S S
u 1 S1 u 1 S1
vo
0 π π π 2π 5π π 7π 4π 3π 5π 11π 2π ωt 0 π π π 2π 5π π 7π 4π 3π 5π 11π 2π ωt
6 3 2 3 6 6 3 2 3 6 6 3 2 3 6 6 3 2 3 6
S2 S2
11:41 AM 29 11:41 AM 30
2. ĐI U KHI N PHA 2. ĐI U KHI N PHA
o Đi u khi n đ i x ng t i R o Đi u khi n đ i x ng t i R
S S
u 1 S1 u 1 S1
vo vo
0 π π π 2π 5π π 7π 4π 3π 5π 11π 2π ωt 0 π π π 2π 5π π 7π 4π 3π 5π 11π 2π ωt
6 3 2 3 6 6 3 2 3 6 6 3 2 3 6 6 3 2 3 6
S2 S2
11:41 AM 31 11:41 AM 32
8
2. ĐI U KHI N PHA 2. ĐI U KHI N PHA
o Đi u khi n đ i x ng t i R o Đi u khi n đ i x ng t i R
S S
u 1 S1 u 1 S1
vo vo
io
0 π π π 2π 5π π 7π 4π 3π 5π 11π 2π ωt 0 π π π 2π 5π π 7π 4π 3π 5π 11π 2π ωt
6 3 2 3 6 6 3 2 3 6 6 3 2 3 6 6 3 2 3 6
S2 S2
11:41 AM 33 11:41 AM 34
2. ĐI U KHI N PHA 2. ĐI U KHI N PHA
o Đi u khi n đ i x ng t i R •Tính toán cho t i
S
u 1 S1 • Hiệu điện thế hiệu dụng ở tải:
vo
VRMS
VM α sin 2α
VRMS = 1− +
io 2 π 2π
• Dòng hiệu dụng tải:
0 π π π 2π 5π π 7π 4π 3π 5π 11π 2π
6 ωt
3 2 3 6 6 3 2 3 6 V V α sin 2α
I = RMS = M 1− +
RMS R R 2 π 2π
• Công suất hiệu dụng ở tải:
S2
2 2
VRMS 2 VM α sin 2α
Mỗi SCR dẫn trong thời khoảng (π−α) của PRMS = = I RMS R = 1− +
R 2R π 2π
mỗi bán kỳ, do đó ta có thể xem như các • Hệ số công suất:
α sin 2α
SCR dẫn từ α đến π trong chu kỳ mới là π. pF = 1− +
π 2π
11:41 AM 35 11:41 AM 36
9
2. ĐI U KHI N PHA 2. ĐI U KHI N PHA
•Tính toán cho 1SCR o Đi u khi n đ i x ng t i L
u u
• Dòng trung bình cho 1SCR: S1
A1 A
π 2 i β
1 VM VM 1 ωt
I AV SCR = sinωtdωt = ()1+ cosα
() α β2
2π ∫α R 2πR 1 π α α3
i 2
L iG1
S2 ωt
• Dòng cực đại cho 1SCR: U1 L UL
V i
I = I = I = M G2 ωt
M _1SCR M _1DIODE M _TAI R
• Hiệu điện thế ngược cực đại đặt lên 1SCR: • Trong bán kỳ dương, nếu có xung kích tại góc
kích α thì SCR1 dẫn ta có phương trình:
VRM _1SCR = VRM _1DIODE = VM
di
v()t = L = V sinωt
• Dòng hiệu dụng qua mỗi SCR: dt M
I
RMS VM VM VM
I RMS (SCR) = ()ti = cosα − cosωt = ()cosα − cosωt
2 Lω Lω Lω
11:41 AM 37 11:41 AM 38
2. ĐI U KHI N PHA 2. ĐI U KHI N PHA
o Đi u khi n đ i x ng t i L o Đi u khi n đ i x ng t i R L
U S1 u u
t i • Vậy để có dòng A1 A
2 i β
β 1 ωt
i α β
qua SCR1 dương 1 π α 2 α3
β1 2
iL R i
là: α < ωt < 2π−α , S G1
α U 2 U ωt
α < β góc kích phải 1 L
L i
π G2 ωt
chọn: α >
2
• Vì mỗi SCR dẫn trong thời khoảng α≤ω t≤β , cách
Ut i β
i • Dòng điện hiệu giải tương tự như ở chương 2 và có các kết quả
α2
dụng qua tải: sau:
α R
V − ()ωt−α
V 2(π − α )(2 + cos2α ) + 3sin 2α M Lω
α > β I = M ()ti = sin()()ωt − Φ − sin α − Φ e
RMS Lω 2π Z
11:41 AM 39 11:41 AM 40
10
2. ĐI U KHI N PHA 3. TƯƠNG QUAN GI A GÓC KÍCH & GÓC D N
o Đi u khi n đ i x ng t i L o Tương quan ααα và ΦΦΦ đ xác đ nh γγγ
• Góc dẫn γ=β−α
U β α > β • Hiệu điện thế hiệu dụng
t i i phải nhỏ hơn π để γ
α2
π qua tải:
α cho SCR1 ngưng dẫn Φ =
2 V 2γ − sin 2α − sin 2β
V = M
U α = β trước khi kích SCR2 RMS
t i β 2 π
i tại ωt=π+α . Trong Φ = 0
α1 α2 • khi góc kích α trong
biểu thức liên hệ trên 0 π π α
Ut i 2 khoảng π/2 đến π:
β α π thì
i 1
β1 2
α<Φ . Do đó ta kết VM α 2 1 6
α I RMS = 41− cos α + + sinα cosα
2R π 2 π
luận rằng α≥Φ ;α min = Φ
11:41 AM 41 11:41 AM 42
3. TƯƠNG QUAN GI A GÓC KÍCH & GÓC D N 3. TƯƠNG QUAN GI A GÓC KÍCH & GÓC D N
o Đ c tính đk ααα theo tr s đi n áp t i: o Bi n thiên công su t theo góc m :
U U
U U
0,9 0,9
0,9 0,9
0,8
0,8 U 0,8 S
0,8 U1 P Q
U1
0,7 0,7 S 0,7
0,7 U
0,6 0,6
0,6 0,6
0,5 0,5
0,5 0,5
0,4 0,4
0,4 U3 0,4 P
U3 Q
0,3 0,3
0,3 U5 0,3
0,2 0,2
0,2 U5 0,2
0,1
U7 α 0,1
0,1 0,1 α
7 α α
U 0 30 60 90 120 150 180
0
0 30 60 90 120 150 180
30 60 90 120 150 180 0 30 60 90 120 150 180
ϕ = 45 0
ϕ = 45 0
ϕ = 0 ϕ = 0
Sóng hài từ bậc 1 đến bậc 7 Ba loại công suất so góc mở α
11:41 AM 43 11:41 AM 44
11
BI N ð I AC BA
PHA T I M C SAO
11:41 AM 45
12
Các file đính kèm theo tài liệu này:
bai_giang_dien_tu_cong_suat_chuong_4_bien_doi_dien_ac_mot_ph.pdf
