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
44 trang |
Chia sẻ: tlsuongmuoi | Lượt xem: 1899 | Lượt tải: 0
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:
- Bộ biến đổi công suất.pdf