Bài giảng Điện tử công suất ứng dụng - Chương 5: Nghịch lưu độc lập và biến tần

CHÖÔNG 5

NGHÒCH LÖU ÑOÄC LAÄP VAØ BIEÁN TAÀN

1. Phaân loaïi nghòch löu

2. Khaûo saùt nghòch löu nguoàn doøng

3. Khaûo saùt nghòch löu nguoàn aùp

4. Ñieàu khieån aùp ra vaø haïn cheá soùng haøi

5. Nghòch löu coäng höôûng

6. Maïch ñieàu khieån nghòch löu

7. Bieán taàn

8. ÖÙng duïng

9. Toùm taét chöông

Nghòch löu ñoäc laäp (coøn goïi laø nghịch lưu oâ-toâ-noâm – autonomous) laø boä bieán ñoåi ñieän

moät chieàu ra xoay chieàu vôùi ñieän aùp vaø taàn soá ngoû ra do noù quyeát ñònh, cung caáp cho caùc taûi xoay

chieàu, phaân bieät vôùi nghòch löu phuï thuoäc laø cheá ñoä ñaëc bieät cuûa chænh löu ñieàu khieån pha, cho

pheùp chuyeån naêng löôïng töø phía moät chieàu veà löôùi xoay chieàu voán coù ñieän aùp vaø taàn soá coá ñònh

(chế đñoä nghòch löu, muïc III.4.5).

Khaùc vôùi caùc BBÑ ñaõ khaûo saùt ôû caùc chöông tröôùc, coù raát nhieàu sô ñoà nghòch löu khaùc

nhau. Ngay caû khi cuøng sô ñoà ñoäng löïc, coù theå duøng nhieàu caùch ñieàu khieån ñeå thay ñoåi cheá ñoä

laøm vieäc, ñaùp öùng caùc daïng taûi coâng nghieäp. Vì theá phaàn ñaàu cuûa chöông seõ daønh cho phaân loaïi

nghòch löu, trong ñoù seõ giôùi thieäu caùc hoï sô ñoà nghòch löu tröôùc khi khaûo saùt boä nghòch löu nguoàn

aùp laø troïng taâm cuûa chöông. Caùc boä nghòch löu coäng höôûng, laø daïng boä bieán ñoåi quan troïng cho

nghòch löu taàn soá cao cuõng ñöôïc giôùi thieäu.

V.1 PHAÂN LOAÏI NGHÒCH LÖU:

1. Nghòch löu song song vaø noái tieáp: theo vò trí cuûa C taét SCR

Laø caùc daïng nghòch löu söû duïng SCR laøm ngaét ñieän, söû duïng tuï ñieän ôû maïch taûi ñeå

chuyeån maïch. Trong maïch ñieän goàm R taûi, töï caûm L vaø ñieän dung C taïo thaønh maïch coäng höôûng

LCR, laøm cho doøng qua SCR giaûm veà zero vaø SCR töï taét. Hình V.1.1 bao goàm hai maïch nghòch

löu song song: sô ñoà caàu (a), sô ñoà gheùp bieán aùp (b), ( c) töông öùng vôùi nghòch löu noái tieáp.

u

o

L1

L2

T

L

SCR3

+

L

+

_

SCR1

C

-

C

+

SCR1

+

R

+

U

SCR2

C

U

_

U

SCR2

u

_

o

SCR4

R

SCR1

SCR2

(a)

(b)

( c)

Hình V.1.1: Nghòch löu noái tieáp (c) vaø song song (a. sô ñoà caàu; b. sô ñoà bieán aùp coù ñieåm giöõa).

a. Nghòch löu song song: (hình V.1.1.a vaø .b)

Trang 1 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

u_C

Daïng soùng caùc phaàn

töû treân sô ñoà V.1.1.a ñöôïc

veõ treân hình V.1.2.a. Caùc

SCR 1 vaø SCR 4 coù cuøng

daïng xung kích cuõng nhö

SCR 2 vaø SCR3. Khi SCR 1

vaø SCR 4 daãn ñieän, tuï ñieän

C ñöôïc naïp ñeán ñieän aùp coù

cöïc tính nhö treân hình veõ.

Ñieän aùp naøy seõ ñaët ñieän aùp

aâm vaøo SCR 1 vaø SCR 4,

laøm taét chuùng khi ta kích

u_C

U

+U

i_O

t

-U

i_GT1

i_GT2

i_GT1

i_GT2

u_L1

u_T1

t

t_q

(a)

(b)

Hình V.1.2: Daïng aùp, doøng cuûa NL noái tieáp (a) vaø song song (b)

SCR2 vaø SCR3. Töï caûm L ôû ñaàu vaøo caùch ly nguoàn vaø caàu chænh löu, laøm cho doøng ñieän cung

caáp vaøo caàu chænh löu khoâng thay ñoåi töùc thôøi, traùnh khaû naêng chaäp maïch taïm thôøi qua SCR 1 vaø

SCR 2 (hay SCR 3 vaø SCR 4) khi caùc SCR chuyeån maïch.

Do coù töï caûm ôû giöõa boä nghòch löu vaø nguoàn neân trò soá vaø daïng aùp ngoû ra thay ñoåi theo

ñaëc tính taûi. Treân hình V.1.2b, aùp ra khoâng coøn daïng xung vuoâng vaø coù theå gaàn gioáng hình sin khi

taûi coù töï caûm (taûi RL).

b. Nghòch löu noái tieáp: (hình V.1.1.c)

Maïch ñieän hình V.1.1.c laø daïng ñôn giaûn nhaáùt trong nhoùm maïch nghòch löu noái tieáp, coù

maïch töông ñöông laø LCR noái tieáp khi SCR daãn ñieän. Khi SCR 1 ñöôïc kích, doøng qua maïch seõ veà

khoâng khi aùp treân tuï ñieän ñaït giaù trò cöïc ñaïi (coù daáu nhö treân maïch ñieän) vaø SCR seõ töï taét. Khi

SCR 2 ñöôïc kích, tuï ñieän seõ phoùng qua noù vaø doøng veà khoâng khi aùp treân tuï ñieän ñaûo cöïc tính,

chuaån bò cho chu kyø keá tieáp – daïng soùng hình V.1.2.a.

Hai maïch nghòch löu naøy ñöôïc duøng laøm boä nguoàn trung hay cao taàn. Ngoaøi nhieäm vuï taét

(chuyeån maïch) SCR, caùc tuï ñieän trong hai nghòch löu naøy coøn laø moät boä phaän cuûa taûi, goùp phaàn

vaøo vieäc caûi thieän heä soá coâng suaát cuûa maïch. Vì theá maïch coøn goïi laø nghòch löu chuyeån maïch taûi.

2. Nghòch löu nguoàn doøng vaø nguoàn aùp:

a. Nghòch löu nguoàn doøng:

i

L =

∞

o

i

+

N

R

N

i

C

S1

S3

S4

wt

i

2π

O

u

i

L

o

C

Taûi RL

π

U

i

L

o

- i

u

N

C

S2

_

Maïch töông ñöông

(C laø tuï chuyeån

maïch)

Hình V.1.3 Sô ñoà nguyeân lyù, maïch töông

ñöôïng vaø daïng doøng ngoû ra boä bieán ñoåi

Laø maïch nghòch löu coù L baèng voâ cuøng ôû ngoû vaøo, laøm cho toång trôû trong cuûa nguoàn coù

giaù trò lôùn: maïch laøm vieäc vôùi nguoàn doøng. Nhö vaäy hai maïch nghòch löu song song hình V.1.1a

vaø b coù daïng cuûa nghòch löu nguoàn doøng khi töï caûm nguoàn ñuû lôùn.

Hình V.1.3 trình baøy sô ñoà nguyeân lyù, maïch töông ñöông vaø doøng ngoû ra cuûa NL nguoàn

doøng moät pha taûi RL. Doøng nguoàn i_Nphaúng, khoâng ñoåi ôû moät giaù trò taûi, ñöôïc ñoùng ngaét thaønh

doøng xoay chieàu cung caáp cho taûi:

Trang 2 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

S1, S4 ñoùng: i_O= i_N> 0 ; S2, S3 ñoùng: i_O= - i_N< 0

Vaäy taûi nhaän ñöôïc doøng ñieän AC laø nhöõng xung vuoâng coù bieân ñoä i_Nphuï thuoäc taûi. Coâng

suaát taûi tieâu thuï cuõng chính laø coâng suaát cung caáp bôûi nguoàn khi BBÑ chæ goàm caùc ngaét ñieän ñieän

töû khoâng tieâu thuï naêng löôïng:

P_o= U.i_N

b. Nghòch löu nguoàn aùp:

Ngöôïc vôùi sô ñoà nguoàn doøng, nghòch löu nguoàn aùp coù tuï ñieän giaù trò lôùn (lyù töôûng laø baèng

voâ cuøng) noái song song vôùi ngoû vaøo boä nghòch löu, laøm cho toång trôû trong cuûa nguoàn baèng khoâng,

nhôø ñoù maø nguoàn coù khaû naêng cung caáp vaø nhaän doøng khoâng giôùi haïn. Cuõng vôùi yeâu caàu naøy,

caùc ngaét ñieän cuûa nghòch löu nguoàn aùp caàn coù diod song song ngöôïc. Diod naøy cho pheùp doøng

qua taûi coù theå chaïy hai chieàu khi ngaét ñieän laøm vieäc (ôû nghòch löu nguoàn doøng, doøng chæ chaïy

moät chieàu töø nguoàn qua taûi). Nhôø vaäy bieân ñoä aùp ra bò giôùi haïn ôû aùp nguoàn khi caùc ngaét ñieän hay

diod daãn ñieän. Vì theá ta goïi ñaây laø nghòch löu nguoàn aùp.

Hình V.1.4. trình baøy sô ñoà nguyeân lyù, maïch töông ñöông vaø moät daïng aùp ra cuûa NL

nguoàn aùp moät pha. Coù theå nhaän xeùt laø BBÑ aùp moät chieàu laøm vieäc 4 phaàn tö maët phaúng taûi seõ laø

NL nguoàn aùp moät pha khi ñöôïc ñieàu khieån sao cho trò trung bình aùp ra baèng 0. AÙp nguoàn moät

chieàu ñöôïc ñoùng ngaét thaønh nhöõng xung aùp hình vuoâng ñeå cung caáp cho taûi.

i

V

o

+

R

L

S1

S3

wt

0

π

Taûi RL

i

o

π

2

U

u

C

o

u

-V

o

S2

S4

_

Maïch töông ñöông

Hình V.1.4 Sô ñoà nguyeân lyù, maïch töông ñöôïng vaø daïng aùp ngoû ra boä bieán ñoåi coù haïn cheá soùng haøi baäc

cao.

So saùnh

Nghòch löu nguoàn doøng

Nghòch löu nguoàn aùp

Ngoû vaøo

Nguoàn

Taûi

L = ∞

Nguoàn doøng

Doøng xung vuoâng

AÙp thay ñoåi theo taûi

1 chieàu, töø nguoàn ñeán taûi

C = ∞

Nguoàn aùp

AÙp xung vuoâng, giôùi haïn ôû bieân ñoä nguoàn

Doøng thay ñoåi theo taûi

2 chieâuø, nguoàn trao ñoåi vôùi taûi

Naêng löôïng

V.2 KHAÛO SAÙT NGHÒCH LÖU NGUOÀN DOØNG:

1. Sô ñoà moät pha :

- Khaûo saùt tröôøng hôïp ñôn giaûn: taûi R, töï caûm nguoàn raát lôùn.

Maïch ñieän hình V.1.1(a) vaø (b) cho ta daïng cô baûn cuûa NL nguoàn doøng moät pha laø vieäc ôû

taàn soá cao. Tuï C taïo ra khaû naêng chuyeån maïch cuûa boä nghòch löu. SCR 1 vaø 4 khi ñöôïc kích cung

caáp xung doøng döông cho taûi , naïp tuï C theo cöïc tính nhö hình veõ chuaån bò taét chuùng theo nguyeân

taét chuyeån maïch cöùng. Kích SCR 2 vaø 3 seõ laøm SCR 1 vaø 4 taét vaø cung caáp xung doøng aâm cho

taûi.

Trang 3 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

Khaûo saùt chu kyø töïa xaùc laäp maïch ñieän hình V.1.1.a:

L_Ncoù trò soá raát lôùn ⇒ doøng nguoàn phaúng, baèng I.

Kích SCR 1 vaø 4, coù caùc phöông trình:

L

SCR3

C

+

SCR1

SCR2

R

U

u_o

R

du_o

dt

I =

+ C

vôùi u_o(0) = +U_Claø giaù trò ñaàu

_

SCR4

<V.2.1>

⇒ u_o= A + Be^{−t/ RC};u_o(0) = +V_C= A + B

Hình V.1.1a: Nghòch löu nguoàn

doøng taûi R

T

2

sau 1/2 chu kyø, u_o( ) = −U_C(vì tính ñoái xöùng)

<V.2.2>

⇒ −U_C= A + Be^{−T/ 2RC}

Tích phaân coâng suaát qua cuoän daây L_Ntrong chu kyø:

T/ 2

2

P = 0 =

I(U − u_o)dt =>

^{T/ 2}(U − u_o)dt = 0

L

∫

0

T

T / 2

T

T/ 2

2

UT

2

1

⎡

⎤

hay

u_odt = U ⇒

= At −

Be^{−t/ RC}

<V.2.3>

∫

⎢

⎣

⎥

⎦

0

T

RC

0

U 1 + e^{−T / 2RC}− 2e^{−t/ RC}

(

)

suy ra: u_o(t) =

4RC

1 + e^{−T / 2RC}

−

1 − e^{−T / 2RC}

(

)

(

)

T

2π

T

khi chuyeån veà heä ñôn vò töông ñoái, khi ñaët θ = ωt =

t; k = wRC:

u_o(θ)

U

1 + e^{−π / k}− 2e^{−θ / k}

2k

=

<V.2.4>

1 + e^{−π / k}

−

1 − e^{−π / k}

(

)

(

)

π

Ñoà thò ñieän aùp treân caùc phaàn töû vaø aùp ra taûi ôû heä ñôn vò töông ñoái u_O(θ)/V vôùi caùc giaù trò k

khaùc nhau ñöôïc trình baøy treân hình V.2.1 (a) vaø (b). Nhaän xeùt laø caùc quan heä coù daïng haøm muõ,

thôøi gian u_O< 0 chính laø thôøi gian ñaûm baûo taét tq cho caùc SCR.

(a)

(b)

Hình V.2.1: (a) laø daïng aùp, doøng qua caùc phaàn töû vaø (b) u_O(θ)/U vôùi caùc giaù trò k khaùc nhau.

Trang 4 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

SCR1

L

SCR3

C1

+

u

+

-

D1

D2

D3

D4

u

C

R

U

t

C2

_

+

-

SCR2

SCR4

Khoâng Diod chaën

Coù Diod chaën

Hình V.2.2.(a) maïch ñoäng löïc vaø (b) daïng aùp ra coù vaø khoâng coù diod chaën.

Baøi taäp V.2.1: tính giaù trò cuûa tq, tính giaù trò I cuûa doøng chaûy qua nguoàn.

Höôùng daãn: u_O(tq) =0 =>1 + e^{−T/ 2RC}− 2e^{−tq/ RC}= 0 ⇒ tq

2

T / 2

2

u_O

2

u_O

P = U.I =

dt => I =

dt

∫

0

T

R

UT

R

- Khaûo saùt tröôøng hôïp thöïc teá: taûi laø RL, vaø ñieän khaùng nguoàn khoâng voâ cuøng lôùn. Khi ñoù

caùc daïng doøng, aùp coù tính dao ñoäng, aùp treân tuï C sau khi qua giaù trò cöïc ñaïi seõ giaûm xuoáng, keùo

theo giaûm tq, nhaát laø khi taàn soá laøm vieäc thaáp. Khi ñoù, ngöôøi ta duøng caùc diod chaën (D1 – D4),

cho pheùp giöõ aùp treân tuï ôû giaù trò cöïc ñaïi - hình V.2.2 (a) vaø (b).

- Khaûo saùt gaàn ñuùng nghòch löu nguoàn doøng: Trong thöïc teá, taûi thöôøng laø RL. Khi tính toaùn

gaàn ñuùng, ta coù caùc giaû thieát sau duø ñieän khaùng nguoàn khoâng lôùn voâ cuøng:

* Doøng taûi i_Olaø xung hình vuoâng, coù bieân ñoä

baèng doøng nguoàn I.

L

i

C

i

u

* Tuï C vaø taûi RL laøm thaønh maéc loïc coäng höôûng,

laøm cho aùp treân taûi u_Ccoù daïng hình sin vaø nhö vaäy chæ

coù soùng haøi baäc 1 cuûa doøng taûi laø i₁taïo ra coâng suaát.

L

o

i

1

C

R

Maïch töông ñöông gaàn ñuùng ñöôïc veõ treân hình

V.2.3.a khi chæ xeùt thaønh phaàn cô baûn (baäc 1). Hình

V.2.3.b cho ta caùc vector: U_Claø aùp ra, I₁laø haøi cô baûn

Maïch töông ñöông (gaàn ñuùng)

Hình V.2.3.a

cuûa doøng ra i_O; I_C, I_Llaàn löôït laø doøng qua C vaø taûi RL, ta coù:

U_Claø aùp ra, leäch doøng ra I_Lgoùc φ cuûa taûi RL. I₁sôùm pha U_Cgoùc β ñeå coù aùp aâm caàn thieát

taét ñöôïc caùc SCR (phaàn gaïch ñöùng tronghình V.2.3.c).

U

i

o

I

i

U

1

C

wt

2π

π

β

I

β

C

u

o

I

- I

I

1

β φ

L

SCR 1 vaø 4 daãn

| kích SCR 2 vaø 3

Hình V.2.3.b vaø c.

Trang 5 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

Ta coù - goùc leäch pha β = ω.tq . <V.2.5>

2 2

- Hieäu duïng haøi baäc nhaát doøng taûi i_Olaø I₁= a

I vôùi a = 1 ôû sô ñoà 1 pha vaø

π

3

a =

ôû sô ñoà 3 pha ( duøng coâng thöùc ôû phaàn V.3.1, hình V.3.1).

2

Töø ñoà thò vec tô, ta coù:

I

I_C

1− ^L.sinφ

I_C− I_L.sinφ

1− B.sinφ

B.cosφ

I_LY_L

I_CY_CωC.Z

1

tan β =

=

vôùi B =

=

, <V.2.6>

I

I_L.cosφ

^L.cosφ

I_C

⎛

⎞

1− Bsinφ

Bcosφ

2

Z laø toång trôû taûi RL, Z = R + (wL)²vaø ta coù β = tan⁻¹

. Ñeå tính caùc doøng, aùp ta

⎜

⎟

⎝

⎠

tính coâng suaát P baèng hai caùch töø nguoàn moät chieàu (cung caáp) vaø taûi (tieâu thuï) khi xem hieäu suaát

heä thoáng baèng 1:

2 2

π

1

P = U.I = U_C.I₁.cos β = U_C.a.

I.cos β ⇒ U_C=

.

.U <V.2.7>

π

cos β

a.2 2

Töø aùp ngoû ra U_Ccoù theå suy ra coâng suaát P cuûa maïch vaø doøng nguoàn I.

Baøi taäp V.2.2: Tính maïch nghòch löu nguoàn doøng sô ñoà moät pha. AÙp nguoàn moät chieàu 500 V,

taàn soá laøm vieäc 1 KHz, R = 15 ohm vaø L = 0.001 H

- Tính giaù trò ñieän dung C ñeå ñaûm baûo thôøi gian taét SCR laø 30 μsec.

- Tính giaù trò hieäu duïng aùp ra U_C, suy ra coâng suaát treân taûi P vaø doøng nguoàn I.

2. Sô ñoà ba pha : (hình V.2.4.b)

Ñeå taïo ra heä thoáng ba pha, caùc ngaét ñieän phaûi Logic ba pha:

ñöôïc ñoùng ngaét theo moät thöù töï khoâng thay ñoåi ñoái vôùi

caùc heä thoáng ba pha, goïi laø LOGIC BA PHA. Nghòch

löu nguoàn doøng söû duïng logic ba pha coù hai ngaét ñieän

laøm vieäc cuøng luùc. Ñaây cuõng chính laø thöù töï ñieàu khieån

caùc SCR trong chænh löu caàu ba pha. Nhaän xeùt laø ôû ñaây

chæ coù hai ngaét ñieän laøm vieäc cuøng luùc vì doøng nguoàn

( hai ngaét ñieän laøm vieäc cuøng luùc ).

nhoùm + S1 −> S2 −> S3 −> S1

nhoùm −

S6 −> S4 −> S5 −> S6

chung S1 −> S6 −> S2 −> S4 −> S3 −> S5

khoâng ñoåi (nguoàn doøng) chæ coù theå chaïy qua moät SCR cuûa nhoùm + moät SCR cuûa nhoùm – . Ví duï

khi S1, S6 ñang daãn, S2 ñöôïc kích seõ laøm taét S1 (Hình V.2.4.a).

∞

L =

i

t

S1

S2

S3

N

+

S5

S6

S4

S5

S1

S2

S5

S3

S6

i

A

B

C

U

u_A

i_A

S4

_

(a)

(b)

Hình V.2.4: Daïng aùp, doøng cuûa NL nguoàn doøng 3 pha (a) maïch ñoäng löïc (b)

Hình V.2.4 cho ta caùc daïng soùng vaø maïch nguyeân lyù cuûa nghòch löu nguoàn doøng 3 pha.

Doøng nguoàn, xem nhö khoâng ñoåi ôû moät traïng thaùi cuûa taûi, ñöoïc phaân boá cho caùc SCR nhö hình

Trang 6 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

(a): moãi luùc chæ coù hai SCR laøm vieäc, xung doøng treân moãi pha coù daïng chöõ nhaät, aùp ra thay ñoåi

theo ñaëc tính taûi. Cuõng gioáng nhö nghòch löu moät pha, doøng qua taûi i_Asôùm pha hôn ñieän aùp u_A

(hình V.2.4.a). Ñaây chính laø ñieàu kieän ñeå coù söï chuyeån maïch: khi xem tuï chuyeån maïch laø thaønh

phaàn cuûa taûi, taûi seõ coù tính dung vaø ñaët ñöôïc aùp aâm vaøo SCR ñang daãn khi SCR môùi ñöôïc kích.

Vieäc tính toaùn gaàn ñuùng nghòch löu nguoàn doøng 3 pha thöïc hieän gioáng nhö sô ñoà moät pha

nhöng vôùi quan heä giöõa bieân ñoä vaø thaønh phaàn cô baûn (heä soá a) cuûa doøng ñieän thay ñoåi.

Moät nhaän xeùt khaùc laø naêng löôïng chæ chaûy moät chieàu töø nguoàn qua taûi, laøm aùp ra thay ñoåi

theo taûi, taêng cao khi khoâng taûi vì naêng löôïng tích tröõ ôû taûi taêng cao.

Cuõng gioáng nhö nghòch löu 1 pha, aùp ra thay ñoåi theo taûi vaø ta coù theå ñieàu khieån baèng

caùch thay ñoåi aùp nguoàn hay maéc song song vôùi taûi moät maïch ñieàu chænh coâng suaát phaûn khaùng.

Hình V.2.5.a cho ta moät ví duï veà nghòch löu nguoàn doøng cuï theå. Coù theå thaáy ñaây laø söï phaùt

trieån cuûa sô ñoà V.2.2.a thaønh ba pha, SCR ñang daãn seõ taét khi moät SCR noái chung anod (catod)

ñöôïc kích theo logic moãi luùc coù hai ngaét ñieän laøm vieäc. Quaù trình taét T1 khi T3 ñöôïc kích ñöôïc veõ

treân hình (b), caùc tuï ñieän seõ ñaët aùp aâm vaøo T1 vaø naïp ñeán cöïc tính ngöôïc laïi, chuaån bò taét T3 ôû

xung doøng keá tieáp. Caùc diod ñöôïc theâm vaøo ñeå traùnh tình traïng tuï ñieän C bò xaû qua taûi ôû taàn soá

laøm vieäc thaáp. Hình (c) cho ta caùc daïng soùng treân caùc phaàn töû cuûa maïch trong moät chu kyø.

Hình V.2.5: Sô ñoà, daïng aùp, doøng cuûa moät NL nguoàn doøng 3 pha .

V.3 KHAÛO SAÙT NGHÒCH LÖU NGUOÀN AÙP:

Trang 7 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

1. Sô ñoà moät pha :

u

o

+

Coù theå xem BBÑ aùp moät

chieàu laøm vieäc 4 phaàn tö ñieàu khieån

chung ôû chöông 4 vôùi aùp ra coù trò

trung bình baèng khoâng laø moät trong

nhöõng boä nghòch löu nguoàn aùp moät

pha, ñöôïc goïi laø sô ñoà caàu khi duøng 4

ngaét ñieän (hình V.1.2.c) hay ½ caàu

duøng hai nguoàn (hình V.1.8).

Hình V.3.1 cho ta hai daïng

D1

S1

S2

C1

C2

T

U

+

u

o

U

_

S1

S2

_

D2

D1

D2

(a)

(b)

Hình V.3.1: NL nguoàn aùp, sô ñoà moät pha

maïch khaùc cuûa nghòch löu nguoàn aùp

1 pha, laø sô ñoà nöûa caàu (a)- khi moät nhaùnh caàu thay baèng phaân aùp tuï ñieän vaø sô ñoà ñaåy keùo (b).

Hai sô ñoà naøy chæ coù theå duøng cho caùc boä nghòch löu vì caàu phaân aùp duøng tuï vaø bieán aùp chæ laøm

vieäc vôùi tín hieäu xoay chieàu.

Coù theå nhaän xeùt deã daøng laø trình töï ñoùng ngaét caùc ngaét ñieän cuaû caùc sô ñoà naøy seõ gioáng

nhö ôû BBÑ chieàu laøm vieäc 4 phaàn tö nhöng luaät ñieàu khieån seõ thay ñoåi, cô baûn nhaát laø ñeå ñaõm

baûo trung bình aùp ra baèng khoâng.

Caùc ngaét ñieän nhö vaäy phaûi coù khaû naêng ñoùng ngaét theo yeâu caàu ñieàu khieån, khoâng phuï

thuoäc taûi. Hieän nay ôû doøng taûi khoaûng vaøi traêm Ampe, ngöôøi ta thöôøng duøng linh kieän hoï

transistor (IGBT, transistor Darlington, MosFET) vaø coù theå duøng SCR + maïch taét hay GTO ôû

coâng suaát cao hôn.

Coù theå tính toaùn daïng doøng, aùp ôûû taûi RL moät caùch chính xaùc baèng caùch khaûo saùt hoaït ñoäng

cuûa maïch trong chu kyø töïa xaùc laäp nhö ví duï sau.

Ví duï V.3.1: Tính toaùn daïng doøng cuûa boä nghòch löu 1 pha, sô ñoà caàu vôùi ñieàu khieån leäch

pha hình V.4.3. AÙp nguoàn U, taûi RL, chu kyø T, goùc leäch pha ñieàu khieån θ, ñoä roäng xung aùp

q = T⋅

(

π − θ / 2π , q tính baèng giaây.

)

Xeùt chu kyø töïc xaùc laäp, khi doøng ñieän laäp laïi theo chu kyø T.

Goïi giaù trò doøng qua taûi khi t = 0 laø I₁. Ta coù phöông trình vi phaân khi S1, S4 ñoùng:

di

U = L + Ri vôùi ñieàu kieän ñaàu i (0) = I₁,

dt

U

R

U

R

⎛

⎝

⎞

suy ra i = + I₁−

⋅e^−t/τvôùi τ = L/ R. Khi t = q, i = I₂vôùi

⎜

⎟

⎠

U

R

U

R

⎛

⎝

⎞

⎠

I₂= + I₁−

⋅e^−q/τ<vdV.3.1.1> . Luùc naøy, S4 ngaét, S3 ñoùng. Doøng qua taûi

⎜

⎟

khoâng thay ñoåi töùc thôøi,chaûy qua S1, D3. Ta coù phöông trình vi phaân:

di

0 = L + Ri vôùi ñieàu kieän ñaàu i (0) = I₂, khi laáy laïi goác toaï ñoä. suy ra

dt

−t / τ

T

2

i = I ⋅e

. Khi t = − q, i = - I₁vì coù söï ñoái xöùng hai baùn kyø döông vaø aâm; ta coù

2

T

−

(

−q

)

/ τ

2

− I = I ⋅e

<vdV.3.1.2>

1

2

Caùc pt <vdV.3.1.1>, <vdV.3.1.2> cho pheùp ta tính ñöôïc caùc giaù trò I₁, I₂, vaø veõ ñöôïc daïng

doøng taûi.

^T−q /τ

(

)

U 1− e^−q/τ

R1+ e^{−T/ 2τ}

V e^−T/2τ− e⁻

R

2

^T−q /τ

I₁= −I₂⋅e⁻

=

(

)

2

I₂=

,

1+ e^−T/2τ

Trang 8 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

−T/ 2τ

V e

R

−1

Kieåm tra laïi: khi q = T/2 thì I =

= −I

2

1

−T/ 2τ

1+e

2. Sô ñoà ba pha :

Logic ba pha:

( ba ngaét ñieän laøm vieäc cuøng luùc).

Nghòch löu nguoàn aùp nhieàu pha coù theå bao

goàm nhieàu boä nghòch löu moät pha laøm vieäc

leäch pha moät goùc qui ñònh cuûa heä nhieàu pha

töông öùng, ví duï 2π/3 ôû heä 3 pha. Thöôøng

gaëp nhaát laø nghòch löu nhieàu pha ñöôïc taïo

thaønh töø nhöõng nöûa caàu nhö hình

pha A S1

pha B

pha C

−>

S2

S4

−>

S1

S5 −>

−>

S6

−>

S3

S6

S1 −>S6 −>S2 −>S4 −>S3 −>S5 −>S1

V.3.2.b laø sô ñoà ba pha, goàm 3 nhaùnh laøm vieäc leäch nhau 2π/3 töøng ñoâi moät. Vôùi nguoàn laø

nguoàn aùp vaø coù diod phoùng ñieän song song vôùi moãi ngaét ñieän, naêng löôïng truyeàn ñöôïc hai chieàu

giöõa nguoàn vaø taûi laøm cho aùp ra coù daïng caùc xung vuoâng coù bieân ñoä laø bieân ñoä aùp nguoàn. Khaùc

vôùi nghòch löu nguoàn doøng, nghòch löu nguoàn aùp ba pha coù theå söû duïng logic ba pha coù hai hay ba

ngaét ñieän laøm vieäc cuøng luùc.

Hình V.3.2.a goàm daïng xung ñieàu khieån caùc ngaét ngaét ñieän, daïng aùp, doøng ra taûi RL cuûa

moät sô ñoà nghòch löu ba pha nguoàn aùp. Nhaän xeùt laø moãi luùc coù 3 ngaét ñieän laøm vieäc. Daïng doøng

vaø aùp pha veõ treân hình 5.11.a laø cuûa maïch taûi RL noái Y.

S1

S4

+

U

2

S5

S2

D1

D2

D3

S1

S4

S2

S3

S6

S3

A

B

C

n

u_AB

D4

D5

D6

U

2

t

S5

S6

_

R

i_A

u_A

L

N

(b)

Hình V.3.2: NL nguoàn aùp ba pha, caùc daïng soùng (a) vaø

maïch ñoäng löïc (b).

(a)

Daïng soùng ngoû ra nghòch löu nguoàn aùp 3 pha coù daïng xung ñieàu khieån hình V.3.2a ñöôïc

goïi laø daïng soùng 6 naác, ñöôïc xem laø caên baûn cho vieäc khaûo saùt ñaëc tính NL nguoàn aùp ba pha.

Khaùc vôùi nghòch löu nguoàn doøng chæ coù moät sô ñoà ñieàu khieån nhö ñaõ trình baøy, nghòch löu

nguoàn aùp coù theå ñöôïc ñieàu khieån baèng nhieàu thuaät toaùn khaùc nhau.

Ñeå tính toaùn aùp ngoû ra nghòch löu nguoàn aùp, ngöôøi ta thöôøng giaû söû nhö nguoàn coù ñieåm

giöõa n(hình V.3.2), aùp caùc pha ñoái vôùi trung tính nguoàn u_An, u_Bn, u_Cnvaø caùc aùp daây u_AB, u_BC

_CAcoù caùc quan heä:

u_AB= u_An− u_Bn

,

u

u_BC= u_Bn− u_Cn

v_CA= v_Cn− v_An

<V.3.1>

u

_AB+ u_BC+ u_CA= 0

Khi ñieàu khieån S1 = S4 (S1 vaø S4 laøm vieäc ngöôïc pha), ta coù theå chöùng minh laø caùc aùp

pha u_An, u_Bn, u_Cnvaø caùc aùp daây hoaøn toaøn xaùc ñònh töø luaät ñieàu khieån caùc ngaét ñieän. Heä thoáng

nhö vaäy coøn goïi laø ñieàu khieån hoaøn toaøn (toaøn phaàn). Heä thoáng ñöôïc goïi laø ñieàu khieån khoâng

Trang 9 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

hoaøn toaøn neáu coù khoaûng thôøi gian caû hai ngaét ñieän cuûa nöûa caàu ñeàu khoâng laøm vieäc. Khi ñoù, aùp

ra seõ phuï thuoäc vaøo doøng phoùng ñieän qua diod, vaø nhö vaäy aùp ra seõ phuï thuoäc taûi.

Hình V.3.2.a cho thaáy aùp daây u_ABcuûa daïng soùng 6 naác laø xung vuoâng. Ñeå tính caùc aùp

pha taûi u_AN, ta giaû söû taûi noái hình sao, ñoái xöùng vaø coù trung tính laø N, toång doøng ñieän taûi:

i_AN+ i_BN+ i_CN= 0 => u_AN+ u_BN+ u_CN= 0

Ta coù caùc quan heä sau khi boû qua chæ soá N cuûa aùp pha taûi u_AN(vieát laïi u_Acho ñôn giaûn):

1

u_A= (u_AB− u_CA)

u_A= (2u_An− u_Bn− u_Cn)

u_AB= u_A− u_B

u_BC= u_B− u_C

u_CA= u_C− u_A

u_A+ u_B+ u_C= 0

3

1

3

1

Töø

suy ra: u_B= (u_BC− u_AB) hay u_B= (2u_Bn− u_An− u_Cn) <V.3.2>

3

1

3

1

u_C= (u_CA− u_BC)

u_C= (2u_Cn− u_An− u_Bn)

3

Töø ñaây coù theå tính ñöôïc aùp pha taûi u_Acoù daïng naác thang vaø khaûo saùt trong moät chu kyø töïa

xaùc laäp daïng doøng bao goàm caùc ñoaïn haøm muõ laø doøng ñieän qua RL khi aùp thay ñoåi nhaûy caáp.

Tính tröïc tieáp thaønh phaàn cô baûn (höõu duïng) aùp pha taûi u_1Atöø aùp pha so vôùi trung tính

nguoàn u_1An: Ñaët u_Nnlaø aùp giöõa trung tính N cuûa taûi vaø trung tính nguoàn n (coøn ñöôïc goïi laø

thaønh phaàn thöù töï 0), ta coù:

u_An= u_A+ u_Nn, u_Bn= v_B+ v_Nn, u_Cn= v_C+ u_Nn, suy ra u_An+ u_Bn+ u_Cn= 3.u_Nn.

Khai trieån Fourier töøng thaønh phaàn cuûa bieåu thöùc treân, coù theå thaáy laø u_Nnchæ coù haøi boäi 3,

suy ra thaønh phaàn cô baûn (höõu duïng) laø haøi baäc 1 cuûa aùp pha A ñoái vôùi trung tính nguoàn U_1An

cuõng baèng haøi baäc 1 cuûa aùp pha A taûi U_1A:

U_1An=U_1A<V.3.3>

Chöùng minh naøy cuõng cho thaáy keát quaû treân khoâng phuï thuoäc vaøo nguyeân lyù hoaït ñoäng

cuûa sô ñoà nghòch löu nguoàn aùp ba pha, vaø ñaây cuõng chính laø caùch tính thaønh phaàn cô baûn cuûa aùp

pha taûi töø luaät ñieàu khieån nghịch lưu nguồn aùp 3 pha.

CHUÙ YÙ: Coù theå tính tröïc tieáp aùp pha taûi hình Y khi xeùt caùc traïng thaùi ñoùng ngaét maïch taûi

vaøo nguoàn cuûa cuûa boä nghòch löu nhö baøi taäp V.3.3 (hình V.3.2d)

Baøi taäp V.3.1: Giaû söû boä nghòch

löu nguoàn aùp hình V.3.2 noái taûi RL hình

sao, haõy veõ daïng aùp ra (hình V.3.2.a) vaø

tính trò soá hieäu duïng aùp daây, aùp pha.

Töø traïng thaùi cuûa caùc ngaét ñieän,

ta coù caùc tröôøng hôïp noái taûi vaøo nguoàn

nhö hình V.3.2.d. Töø ñoù suy ra aùp pha taûi

nhö hình V.3.2.a:

Hình V.3.2.d: Caùc tröôøng hôïp noái taûi vaøo nguoàn U töông öùng

vôùi caùc traïng thaùi cuûa ngaét ñieän.

Tröôøng hôïp 1: S1, S2, S3 hay S4, S5, S6 ñoùng:

Tröôøng hôïp 2: S1, S5, S6 ñoùng:

u_A= 0 (khoâng xaûy ra ôû ñaây)

u_A= 2 V/3

Tröôøng hôïp 3: S1, S2, S6 hay S1, S5, S3 ñoùng:

Tröôøng hôïp 4: S4, S2, S3 ñoùng:

u_A= V/3

u_A= -2 V/3

Tröôøng hôïp 5: S4, S5, S3 hay S4, S2, S6 ñoùng:

u_A= -V/3

Trang 10 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

Tích phaân caùc daïng soùng hình V.3.2.a ñeå tính hieäu duïng, ta coù:

aùp daây U_AB= U 2/3 aùp pha: U_A= U 2 /3 (öùng vôùi bieân ñoä baèng 2U / 3 vaø 2U /3)

Coù theå söû duïng coâng thöùc ôû phaàn ñieàu

khieån aùp vaø tính hieäu duïng aùp pha baèng hieäu

duïng aùp daây chia cho 3 .

3. Nghòch löu ña baäc (nhieàu naác):

2

Muïc ñích laøm cho daïng aùp ra gaàn vôùi

hình sin hôn (hình V.3.3).

0

wt

Coù nhieàu caùch thöïc hieän NL ña baäc:

- Söû duïng nguoàn coù nhieàu caáp ñieän aùp

vaø nhieàu ngaét ñieän noái tieáp.

- Noái tieáp nhieàu boä NL moät pha coù

nguoàn rieâng (cell nghòch löu moät pha).

Hình V.3.3: Daïng soùng aùp ra NL 5 naác ñieän aùp.

- Noái tieáp nhieàu boä NL moät pha laøm vieäc leäch pha baèng bieán aùp ngoû ra (hình V.3.6).

NL1

NL2

u

o2

Nguoàn

moät chieàu

u

o

u

o1

Hình V.3.6: Nguyeân lyù coäng hai daïng aùp nghòch löu

duøng bieán aùp ñeå taïo ra daïng soùng naác thang

Hình V.3.7.b: Daïng soùng 12 naác thang

Nghòch löu ña baäc gheùp bieán aùp ngoõ ra: (hình V.3.6)

Bao goàm nhieàu boä nghòch löu moät pha hoaït ñoäng

- Moãi caáp coù beà roäng nhö nhau.

- Söû duïng bieán aùp ñeå coäng caùc xung vuoâng thaønh aùp naác thang.

- Soá baäc baèng 2 laàn soá boä nghòch löu moät pha.

- Ñôn giaûn nhaát nhöng kích thöôùc lôùn, hieäu suaát khoâng cao.

Baûng toång hôïp aùp 3 pha töø 6 thaønh phaàn 1 pha leäch 30^O:

2

3

1

Pha U1

U2

1/ 3

-2/ 3

U3

U4

U5

-1

U6

- 2/ 3

1/ 3

1

3

A

B

C

1

-1/ 3

2/ 3

-1/ 3

0

1

-1

U5 U6

C

A

B

U1 U2 U3 U4

U1

U2 U3

U4

U5 U6

Hình V.3.7.a: Toång hôïp daïng soùng 12 naác töø 6 nguoàn

nghòch löu moät pha

U1 U2 U3 U4

U5 U6

Hình V.3.7 giaûi thích nguyeân lyù toång hôïp daïng soùng 12 naác thang ba pha töø 6 boä NL moät

pha laøm vieäc leäch 30^O, daáu – cho bieát phaûi ñaûo cöïc tính cuoän daây. Moãi pha taûi ñöôïc cung caáp

baèng maïch noái tieáp 5 cuoän thöù caáp cuûa bieán aùp ngoû ra caùc boä NL moät pha vôùi bieân ñoä coù tæ leä

Trang 11 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

theo baûng treân hình V.3.7.a.

4. Tính toaùn gaàn ñuùng nghòch löu nguoàn aùp:

i

1

Coù theå tính toaùn gaàn ñuùng nghòch löu nguoàn aùp baèng caùchø

xem caùc soùng haøi baäc cao laø khoâng ñaùng keå khi khaûo saùt maïch

baèng nguyeân lyù xeáp choàng. Khi ñoù, ta chæ tính toaùn vôùi thaønh

phaàn cô baûn (soùng haøi baäc 1) vôùi maïch töông ñöông veõ treân hình

V.3.8. u₁, i₁laø thaønh phaàn cô baûn cuûa aùp, doøng taûi, TAÛI chính laø

maïch töông ñöông cuûa phuï taûi, ñöôïc tính ôû taàn soá laøm vieäc w. u₁

coù ñöôïc baèng caùch phaân tích Fourier daïng aùp ra (muïc V.4).

u

Taûi

1

Hình V.3.8: Tính toaùn gaàn ñuùng

nghòch löu nguoàn aùp

Töø maïch töông ñöông naøy ta tính ñöôïc doøng taûi, coâng suaát tieâu thuï gaàn ñuùng vaø suy ra

nhöõng hoaït ñoäng cuûa taûi.

Ñeå ñaùnh giaù taùc duïng cuûa aùp ra BBÑ khoâng hình sin, ta tieáp tuïc söû duïng nguyeân lyù xeáp

choàng ñeå tính toaùn doøng, aùp, coâng suaát cuûa caùc soùng haøi baäc cao, coâng vieäc cuõng töông töï nhö

tính toaùn vôùi thaønh phaàn cô baûn.

Baøi taäp V.3.4:

a. Cho boä nghòch löu nguoàn aùp coù aùp ngoû ra daïng 6 naác, aùp caáp ñieän moät chieàu U = 300VDC, taûi

noái hình Y, R = 10 ohm, L = 0.1 H, taàn soá laøm vieäc 50 Hz. Tính doøng (hieäu duïng) qua taûi khi xem

caùc soùng haøi baäc cao laø khoâng ñaùng keå.

b. Tính heä soá meùo daïng THD% cuûa doøng ñieän khi xeùt ñeán haøi baäc 7.

Giaûi:

i

jwL

a. Theo keát quaû cuûa baøi taäp V.4.2, hieäu duïng thaønh phaàn cô baûn

cuûa aùp pha:

1

u

U 2

π

U₁^A_R=

= 0.45U = 0.45*300 =135 V

1

R

Ñieän khaùng X_Lôû 50 Hz laø X_L= wL = 100π*L = 31.4 ohm

Maïch töông ñöông

Hình V.3.9

Vì caùc soùng haøi baäc cao xem laø khoâng ñaùng keå, doøng qua taûi chæ coù thaønh phaàn cô baûn (haøi

baäc 1), veõ maïch töông ñöông hình V.3.9 :

2

I_1R= U_1R/ R + (wL)²=135/ 10²+ 31.4²= 4.1A

b. Khi xeùt ñeán haøi baäc 7, hai soùng haøi baäc 5 vaø 7 ñöôïc xem nhö tín hieäu khoâng mong muoán vaø

THD% coù daïng:

∞

2

nR

I

∑

I_R²− I₁²_R

I_1R

I₅²_R+ I₇²_R

n=2

THD_I% =100

=100

I_1R

2

Toång trôû ñoái vôùi haøi baäc 5: Z = R + (5wL)²≈ 5wL vaø töông töï Z₇= 7wL

5

Cuõng theo KQ baøi taäp V.2, soùng haøi baäc 5 vaø baäc 7 cuûa aùp pha:

⎛

⎞ ⎛

⎞

4U 2

3.5π

5π

3

5π 4U 2

3

U 2 300 2

U_5R

=

sin

cos

=

i −

=

= 27 V

⎜

⎟ ⎜

⎟

⎜

6

15π

2

5π

5i3.14

⎝

⎠ ⎝

⎠

Trang 12 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

⎛

⎞ ⎛

⎞

4U 2

3.7π

7π

3

7π 4U 2

3

U 2

7π

300 2

U_7R

=

sin

cos

=

i

i −

= −

= −19.3 V

⎜

⎟ ⎜

⎟

6

21π

2

7i3.14

⎝

⎠ ⎝

⎠

Daáu – cho thaáy söï leäch pha, khoâng aûnh höôûng ñeán tính toaùn hieäu duïng:

I_5R= 27/(5*31.4) = 0.17 A, I_7R= 19.3/(7*31.4) = 0.08 A,

THD% = 100 0.17²+ 0.08²/4.1=0.86%

Vaäy coù theå thaáy laø soùng haøi baäc cao của dòng tải khoâng ñaùng keå trong tröôøng hôïp naøy.

V.4 ÑIEÀU KHIEÅN AÙP RA VAØ HAÏN CHEÁ SOÙNG HAØI:

Nhö chuùng ta ñaõ khaûo saùt, caùc boä nghòch löu laøm vieäc trong cheá ñoä ñoùng ngaét neân doøng,

aùp ra khoâng hình sin. Ñaëc tröng cuûa caùc doøng aùp treân taûi coù theå trình baøy theo hai caùch: giaù trò

hieäu duïng (neáu taûi khoâng ñöôïc xaùc ñònh cuï theå) hay thaønh phaàn cô baûn (soùng haøi baäc 1) neáu taûi

thuoäc loaïi laøm vieäc vôùi nguoàn hình sin (nhö ñoäng cô xoay chieàu). Giaù trò hieäu duïng cuûa daïng

soùng thöôøng ñöôïc tích phaân tröïc tieáp coøn caùc soùng haøi coù theå ñöôïc tính baèng nguyeân lyù xeáp

choàng caùc thaønh phaàn Fourier aùp hay doøng ngoû ra.

1. Coâng thöùc caên baûn ñeå phaân tích

Fourier ñieän aùp ngoû ra nghòch löu nguoàn aùp:

u

U

a

π

2

Daïng soùng nghòch löu ñieàu roäng xung

v_Otreân hình V.4.1 cho pheùp ta phaân tích soùng

haøi haàu heát caùc daïng aùp ra cuûa maïch nghòch

löu nguoàn aùp thöôøng gaëp maø khoâng phaûi tích

phaân.

2

wt

π

0

-U

Hình V.4.1: Daïng xung cô baûn cho phaân tích soùng

haøi nghòch löu

Treân ñoà thò thôøi gian, truïc tung ñöôïc dôøi ñeán vò trí truïc ñoái xöùng ñeå khai trieån Fourier cuûa v_O

khoâng coù thaønh phaàn sin, Ngoaøi ra, vì u_Ocoù π/2 laø taâm ñoái xöùng neân noù cuõng khoâng coù taàn soá

boäi chaün (n ≠2k):

u_o=

U cos nwt k = 0, 1, 2, 3… vôùi tích phaân theo bieán ω t:

(

)

∑

n

n=2k+1

2π

π / 2

1

π

2

U_n=

u ⋅cos nwt dwt =

u ⋅cos nwt dwt

(

)

(

)

o

∫

0

−π /2

4U

nπ

na

2

π

⇒ U_n=

sin

<V.4.1>

a/2

wt=a/ 2

2U

nπ

U ⋅cos nwt dwt =

⎡sin nwt ⎤

⎣ ⎦

wt=−a/2

(

)

(

)

∫

−a/2

π

Khi a = π (xung chöõ nhaät)

4U 4U 4U 4U 4U

ⁿ⁻¹4U

2

n=1,3,5,7,9..⇒U_n=

,−

,

,−

,

,...(−1)

<V.4.1*>

π

3π 5π

7π 9π

nπ

Baøi taäp V.4.1: Khoâng caàn tích phaân, tính thaønh phaàn cô baûn (soùng haøi baäc 1) cuûa ngoû ra

nghòch löu nguoàn aùp 3 pha (hình V.1.7):

- AÙp daây coù bieân ñoä U, beà roäng xung a = 2π/3:

4U

π

3

2U 3

Bieân ñoä thaønh phaàn cô baûn aùp daây U₁=

sin

=

π

Trang 13 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

- AÙp pha (daïng soùng 6 naác)

2U/3

u

o

u_A= u + u₂, u₁coù bieân ñoä V/3, beà roäng

1

u

1

xung a = π/3; u₂coù bieân ñoä U/3, beà roäng

xung a = π , vaäy bieân ñoä thaønh phaàn cô baûn

aùp pha:

u

π

2π

wt

2

0

-U/3

4U

3π

π

6

4U

3π

π

2

2U

π

U₁=

sin

+

sin

=

- 2U/3

Baøi taäp V.4.2:

1. Chöùng minh daïng soùng leäch pha hình V.4.3 coù goùc leäch pha θ = 2π / k khoâng coù haøi baäc

boäi k:

Khi hai nöûa caàu ñieàu khieån leäch pha θ = 2π / k , beà roäng xung seõ laø θ vaø bieân ñoä caùc soùng

4U

nπ

n.π

k

haøi laø U_n=

sin

, U_n= 0 khi n laø boäi soá cuûa k .

Vì theá trong caùc boä nghòch löu ba pha, taûi khoâng bao giôø coù haøi boäi 3 vì caùc pha ñöôïc ñieàu

khieån leäch nhau 2π / 3 vaø ta coù theå boû qua haøi boäi 3 khi tính toaùn thieát keá daïng aùp ñieàu khieån

nghòch löu 3 pha.

2. Chöùng minh ôû daïng soùng 6 NAÁC hình V.3.2a:

- caùc thaønh phaàn Fourier cuûa aùp daây vaãn baèng 3 caùc thaønh phaàn töông öùng cuûa aùp pha.

- Tæ soá giöõa caùc soùng haøi baäc cao treân thaønh phaàn cô baûn (baäc 1) cuûa aùp daây vaø aùp pha laø

nhö nhau.

Giaûi:

AÙp daây AB: Bieåu thöùc toåâng quaùt cho giaù trò hieäu duïng soùng haøi baäc n aùp daây

2U 2

nπ

3

U_ABnR

=

sin

vôùi n leû:

U 6

π

AB

1R

baèng 0 khi n laø boäi 3. Thaønh phaàn cô baûn öùng vôùi n =1: U

=

= 0.78U

AÙp pha A: Bieåu thöùc toåâng quaùt cho giaù trò hieäu duïng vôùi n leû, baèng 0 khi n laø boäi 3:

2U 2

3nπ

nπ

6

nπ

2

4U 2

3nπ

nπ

3

nπ

6

U_AnR

=

[sin

+ sin

] =

sin

cos

U 2

π

Thaønh phaàn cô baûn öùng vôùi n =1: U₁^A_R=

= 0.45U.

U_ABnR

U_AnR

3

2

1

- Tæ soá aùp daây/aùp pha baèng:

=

, vôùi caùc giaù trò khaû dó cuûa n: 1,5,7,11,13..

nπ

cos

6

ta coù tæ soá treân baèng 3 .

- Tæ soá haøi baäc cao/cô baûn:

4U

nπ

8U

nπ

6

π

sin

cos

sin

cos

U_ABn

U_AB1

U_An

U_A1

nπ

3

3nπ

3

6

3

=

;

=

4U

π

3

π

3

8U

π

sin

n.sin

sin cos

n.sin cos

3π

3

6

3

6

Vôùi n = 5, 7, 11, 13… laø caùc baäc cuûa soùng haøi nghòch löu 3 pha, ta coù |cos(nπ/6)|= |cos(π/6)|.

Ñieàu naøy coù theå ñoaùn nhaän do tính tuyeán tính cuûa phaân tích Fourier vaø quan heä aùp daây - aùp pha.

Trang 14 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

2. Baøi toaùn ñieàu khieån aùp ra:

U/Uñm

Vôùi tính caùch laø boä bieán ñoåi naêng löôïng, aùp ra luoân

laø moät thoâng soá ñieàu khieån. Ñieàu khieån aùp ra cuûa boä

nghòch löu nhaèm muïc ñích:

(b)

(a)

- Giöõ oån ñònh ñieän aùp ngoû ra, traùnh caùc suït aùp do

taûi, nguoàn vaø caû do caùc phaàn töû trong maïch.

f

- thay ñoåi theo yeâu caàu cuûa taûi. Taûi ñoäng cô caàn

ñöôïc cung caáp ñieän aùp tæ leä vôùi taàn soá ñeå ñoäng cô khoâng

bò baûo hoøa töø.

Hình V.4.2: Ñaëc tính U / f = haèng soá

theo lyù thuyeát (a) vaø thöïc teá (b)

Ta coù caùc phöông phaùp sau:

a. Thay ñoåi aùp nguoàn cung caáp:

Laøm bieân ñoä aùp ra thay ñoåi, thöôøng söû duïng khi nghòch löu laø nguoàn doøng hay aùp ra coù

daïng coá ñònh. Khi ñoù, boä NL thöôøng ñöôïc cung caáp ñieän DC töø boä nguoàn chænh löu ñieàu khieån

pha hay qua BBÑ aùp DC.

b. Ñieàu cheá ñoä roäng xung:

Trong caùc boä bieán taàn nguoàn aùp hieän ñaïi, ngöôøi ta söû duïng ñieàu cheá ñoä roäng xung ñeå ñieàu

khieån ñieän aùp ngoû ra. So vôùi thay ñoåi bieân ñoä, sô ñoà ñieàu khieån phöùc taïp hôn vì keát hôïp caû ñieàu

khieån aùp vaø taàn soá vaøo cuøng moät choã nhöng maïch ñoäng löïc cuõng vì theá maø ñôn giaûn, kinh teá hôn.

U

u_o

+

I₂

D1

D3

S1

S3

S4

-I₁

wt

2π

i

u_o

o

I₁

π

U

θ

D2

D4

_

S1 = -S2

S2

S3 = -S4

(a)

(b)

Hình V.4.3: Ñieàu khieån aùp ra baèng leäch pha (ñieàu roäng moät xung)

Coù hai phöông aùn: ñieàu cheá moät xung (hình V.4.1) vaø ñieàu cheá nhieàu xung (hình V.4.4).

Hình V.4.3 giôùi thieäu nguyeân lyù ñieàu cheá ñoä roäng moät xung baèng ñieàu khieån leäch pha. Khi hai

nöûa caàu ñoùng ngaét leäch pha, thôøi gian caùc ngaét ñieän cung caáp naêng löôïng cho taûi giaûm, laøm giaûm

aùp ra.

Coâng thöùc <V.4.1> cho thaáy caùc thaønh phaàn Fourier cuûa aùp ngoû ra khi ñieàu cheá moät xung.

Vôùi taûi thöôøng gaëp trong coâng nghieäp laø ñoäng cô, caùc soùng haøi baäc cao thöôøng khoâng coù aûnh

höôûng lôùn ôû taàn soá laân caän ñònh möùc neân ñieàu cheá moät xung cho keát quaû khaù toát. Khi giaûm taàn soá

cung caáp, doøng ñieän ñoäng cô taêng cao khi ñieàu khieån moät xung. Ñieàu naøy coù theå giaûi thích baèng

hieän töôïng baõo hoøa töø ñaõ laøm töï caûm cuoän daây giaûm nhoû, vaø ta phaûi taêng taàn soá ñieàu cheá ñoä roäng

xung töông öùng vôùi ñieàu cheá nhieàu xung.

Trong hình V.4.4, vieäc chia moät beà roäng thaønh nhieàu xung trong moät baùn kyø coù theå laøm

cho doøng ñöôc giöõ ôû giaù trò beù so vôùi tröôøng hôïp moät xung

Trang 15 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

u

o

U

i

o

wt

−

U

S1 = -S2

S4 = -S3

Hình V.4.5: Daïng aùp, doøng NL nguoàn aùp moät

pha khi ñieàu khieån khoâng hoaøn toaøn (maïch

ñoäng löïc hình V.3.1: sô ñoà ½ caàu hay bieán aùp

coù ñieån giöõa)

π

2π

Hình V.4.4: Sô ñoà ñieàu roäng nhieàu xung (NL moät pha) khi

ñieàu khieån hoaøn toaøn (sô ñoà caàu)

Caùc sô ñoà ñieàu khieån boä nghòch löu nguoàn aùp chia laøm hai nhoùm: ñieàu khieån hoaøn toaøn

khi ôû moät nöûa caàu luoân coù 1 ngaét ñieän laøm vieäc hay ñieàu khieån khoâng hoaøn toaøn khi coù luùc khoâng

coù ngaét ñieän laøm vieäc. Khi ñieàu khieån hoaøn toaøn, aùp ra ñöôïc xaùc ñònh töø luaät ñieàu khieån. Ngöôïc

laïi, khi ñieàu khieån khoâng hoaøn toaøn, aùp ngoû ra xaùc ñònh theo doøng phoùng ñieän (hình V.4.4 vaø

V.4.5) khi khoâng coù ngaét ñieän treân nhaùnh nöõa caàu laøm vieäc. Caùc heä thoáng ñieàu khieån coù chaát

löôïng cao (ví duï nghòch löu ñieàu roäng xung hình sin) söû duïng ñieàu khieån hoaøn toaøn trong khi caùc

boä bieán ñoåi chæ söû duïng boä nghòch löu laøm trung gian (boä nguoàn xung) thöôøng duøng sô ñoà khoâng

hoaøn toaøn.

Baøi taäp V.4.3: Khaûo saùt aùp ra cuûa boä nghòch löu coù beà roäng xung q khoâng ñoåi (tính baèng

giaây) khi taàn soá f thay ñoåi (giaû söû ñieàu khieån

u

U

hoaøn toaøn).

q

Goïi q laø beà roäng xung tính baèng giaây,

t

T/2

laø khoâng ñoåi trong baøi taäp naøy. Taàn soá f cuûa

boä nghòch löu thay ñoåi, lôùn nhaát öùng vôùi trò

soá chu kyø toái thieåu 1/f_MAXbaèng 2.q . Beà roäng

xung tính baèng ñoä baèng: θ = w⋅ q = 2πf ⋅ q .

0

-U

Hình BTV.3

4U

π

θ

2

4U

π

Bieân ñoä soùng haøi baäc n = 1 (thaønh phaàn cô baûn) laø

U₁=

sin =

sin π.f.q .

(

)

Ñeå coù keát quaû khaûo saùt toång quaùt, ñaët taàn soá f’ = f/f_MAXvôùi f_MAX= 1/2.q hay f = f’. f_MAXsuy ra haøm

= sin ^{π ⋅f '}, trong ñoù f’ thay ñoåi trong khoaûng 0 .. 1.

'

1

4U

soá caàn khaûo saùt trôû neân: U = U /

(

)

π

1

2

U’ coù daïng hình sin. vôùi khoaûng taàn soá thay ñoåi hôïp lyù, khaù xa taàn soá cöïc ñaïi f_MAX, aùp ra coù

theå xem laø tuyeán tính theo taàn soá. Nguyeân lyù naøy cho pheùp xaây döïng sô ñoà ñieàu khieån raát ñôn giaûn

ñeå thöïc hieän nguyeân lyù U/ f = haèng soá.

Baøi taäp V.4.4: Khaûo saùt soùng haøi cuûa boä nghòch löu ñieàu khieån leäch pha theo goùc leäch pha.

(giaû söû ñieàu khieån hoaøn toaøn).

Nhö ñaõ chöùng minh, khi hai nöûa caàu ñieàu khieån leäch pha θ, ta coù daïng xung ñieàu roäng, beà

roäng xung laø θ vaø soùng haøi baäc n laø:

Trang 16 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

4U

nπ

nθ

2

U_n=

sin

, n chæ coù caùc giaù trò

leû vaø θ thay ñoåi trong khoaûng töø 0 .. π.

Khaûo saùt haøm soá

U_n

1

n⋅θ

2

'

U_n=

=

sin

theo θ cho ta ñoà thò

4U

n

π

sau vôùi n =1, 5, 7, 11, 13. Caùc haøi boäi ba

khoâng caàn xeùt khi daïng soùng ñöôïc öùng duïng

cho heä ba pha.

3. Baøi toaùn haïn cheá soùng haøi ngoû

ra:

Hình BTV.4

a. AÛnh höôûng cuûa soùng haøi baäc cao:

Caùc soùng haøi baäc cao coù caùc taùc duïng:

- Gaây phaùt noùng phuï: do soùng haøi baäc cao doøng ñieän laøm taêng toån hao trong daây daãn vaø

loõi saét.

- Gaây momen phuï: do caùc thaønh phaàn 3 pha baäc cao taïo ra trong ñoäng cô xoay chieàu.

b. Caùc phöông phaùp:

Coù nhieàu phöông phaùp ñeå haïn cheá soùng haøi baäc cao, chia laøm hai nhoùm:

- Söû duïng boä nghòch löu nhieàu baäc (daïng soùng naác thang): Ta ñaõ bieát daïng soùng naác thang

voán coù soùng haøi baäc cao raát beù, soùng haøi taàn soá beù hôn (n±1) laàn taàn soâ cô baûn laø khoâng ñaùng keå,

n: soá naác thang. Nghòch löu nhieàu baäc gheùp bieán aùp ngoû ra ñaõ ñöôïc söû duïng töø raát laâu vaø hieän nay

caùc sô ñoà nghòch löu nhieàu baäc khoâng duøng bieán aùp coù nhieàu höùa heïn khi giaù thaønh baùn daãn coâng

suaát giaûm vaø yeâu caàu chaát löôïng BBÑ caøng taêng.

Ñeå thay ñoåi aùp ngoû ra, ta coù theå thay ñoåi ñoä roäng xung caùc boä bieán ñoåi thaønh phaàn.

Baøi taäp V.4.5: Duøng MatLAB hay MathCAD phaân tích soùng haøi cuûa daïng soùng 12 naác

thang hình V.3.7.b, duøng soá lieäu cuûa baûng hình V.3.7.a.

- Ñieàu cheá ñoä roäng xung (PWM): Laø daïng ñieàu cheá nhieàu xung, neáu caùc ñoä roäng xung

thay ñoåi theo quy luaät thích hôïp, soùng haøi ngoû ra seõ ñöôïc haïn cheá ñaùng keå. Öu ñieåm lôùn nhaát cuûa

caùc phöông phaùp naøy laø maïch ñoäng löïc ñôn giaûn, goïn nheï nhöng baát lôïi laø yeâu caàu khaû naêng

ñoùng ngaét ôû taàn soá cao, maïch ñieàu khieån phöùc taïp. Moät nhöôïc ñieåm khaùc laø soùng haøi ôû taàn soá

cuûa soùng mang coù bieân ñoä raát lôùn so vôùi daïng soùng naác thang. Tuy nhieân, doøng ñieän cuûa nhöõng

soùng haøi naøy khoâng lôùn vì taûi coâng nghieäp thöôøng coù töï caûm, taùc duïng cuûa chuùng coù theå laøø: gaây

tieáng oàn, nhieãu taàn soá cao, phaùt noùng trong loõi theùp.

Coù nhieàu phöông phaùp: ñieàu cheá ñoä

roäng xung hình sin (SPWM) cuøng vôùi caùc caûi

tieán, trieät tieâu caùc haøi choïn tröôùc, duøng boä so

saùnh coù treã (ñieàu roäng thích nghi), ñieàu roäng

vector khoâng gian (SVPWM).

u

c

3

2

u

6

ñk

u_REF

Hình V.4.6.a: Nguyeân lyù cuûa ñieàu roäng xung hình sin

4. Ñieàu cheá ñoä roäng xung hình sin (SPWM):

Trang 17 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

a. Nguyeân lyù: Ñeå haïn cheá soùng haøi baäc

cao, ta ñieàu cheá ñoä roäng xung vôùi aùp chuaãn

(ñieàu khieån) coù daïng sin. Trong hình V.4.6a,

aùp chuaån hình sin u_REFcoù taàn soá ngoû ra f_O

ñöôïc so saùnh vôùi soùng mang tam giaùc u_Ccoù

taàn soá f_Cñeå taïo ra luaät ñoùng ngaét caùc nhaùnh

caàu nghòch löu. Trong 1 chu kyø ñieàu roäng

T = 1/ f_Cta coù (hình V.4.6b):

U

CMAX

u

o

u_REF(t)

u_av

u[n]

T

t

T

t_on

u[n]

U_CMAX

u_av

U

t_on

T

=

= 2

−1 <V.4.2>

-U

vôùi u laø trung bình trong chu kyø T

av

Hình V.4.6.b: Söï töông ñöông cuûa xung ñieàu roäng vaø

xung naác thang

cuûa 1 xung aùp ngoû ra hai cöïc tính coù bieân ñoä

U, u[n] laø giaù trò cuûa u_REFtaïi choã giao vôùi soùng mang u , U_CMAXlaø bieân ñoä cöïc ñaïi cuûa soùng

c

mang u . <V.4.2> cho pheùp thay theá caùc xung ñieàu roäng baèng giaù trò trung bình u trong chu

av

c

kyø ñieàu cheá T töông öùng vaø nhö vaäy daïng soùng ñieàu roäng ñaõ ñöôïc ñöa veà daïng naác thang.

Khi f ñuû lôùn, daïng naác thang “töông ñöông” naøy tieán ñeán hình sin. Moät caùch gaàn ñuùng,

c

<V.4.2> cho pheùp ta tính toaùn bieân ñoä u taïi moãi thôøi ñieåm cuûa thaønh phaàn cô baûn aùp ra nghòch

1

löu theo bieân ñoä aùp chuaãn (ñieàu khieån) u_REFvaø bieân ñoä xung aùp ngoû ra U:

u

U

u_REF

U_CMAX

U₁U_REFMAX

1

=

vaø

=

<V.4.2a>

U

U_CMAX

Töông töï, coù theå tính U laø bieân ñoä thaønh phaàn cô baûn theo U_REFMAXlaø bieân ñoä

1

cuûa aùp chuaãn. U_CMAXlaø bieân ñoä cuûa doùng mang raêng cöa.

Ví duï: Tính thaønh phaàn cô baûn

cuûa aùp ra boä nghòch löu 1 pha, sô ñoà

caàu, caùc thoâng soá: aùp nguoàn ñoäng löïc

moät chieàu U = 200V, bieân ñoä soùng

mang u laø Ucmax = 10V, bieân ñoä aùp

c

chuaãn (ñieàu khieån) U_REFMAX= 5V.

Tính giaù trò cuûa thaønh phaàn cô baûn cuûa

aùp ra khi u_REF= 2V.

Giaûi:

Vì laø sô ñoà caàu, bieân ñoä aùp

nghòch löu laø U = 200V. Bieân ñoä thaønh

phaàn cô baûn cuûa aùp ra nghòch löu laø

200*5/10 = 100V. Khi u_REF= 2 volt,

bieân ñoä thaønh phaàn cô baûn cuûa aùp ra

laø 200*2/10 = 40V. Theo <V.3.3>,

ñaây cuõng laø caùc ñieän aùp cuûa thaønh

phaàn cô baûn aùp pha taûi noái Y.

Hình V.4.6c: Caùc daïng soùng ñieàu roäng xung hình sin

Hình V.4.6c cho ta 1 ví duï cuûa daïng soùng ñieàu cheá xung sin. Töø phoå cuûa noù (hình V.4.6d),

coù theå nhaän xeùt laø caùc soùng haøi coù taàn soá khoâng laân caän vôùi boäi soá soùng mang n.f_Craát beù, ñuùng

Trang 18 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

vôùi yù nghiaõ cuûa pheùp ñieàu cheá.

12

10.087793

10

8

y

6

4

2

0

m

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0

m

128

Hình V.4.6.e: Phoå cuûa daïng soùng SPWM hình d. Thaønh phaàn coù n = 41, 43, 83, 85 laø coù bieân ñoä cao nhaát

b. Thoâng soá kyõ thuaät ñieàu roäng xung (PWM) cuûa boä nghòch löu:

* Chæ soá ñieàu cheá bieân ñoä m_a(coøn goïi laø chæ soá ñieàu cheá – modulation index): laø tæ soá giöõa

bieân ñoä U_Pcuûa aùp chuaãn u_REFvaø bieân ñoä soùng mang raêng cöa U_CMAX

:

U_P

m_a=

U_CMAX

m_{a laø}thoâng soá ñieàu khieån, ñaëc tröng cho yeâu caàu ñieàu khieån, coù theå lôùn hay nhoû hôn 1.

* Chæ soá ñieàu cheá taàn soá m_f(thöôøng goïi laø boäi soá ñieàu cheá taàn soá – frequency modulation

ratio – vì noù luoân lôùn hôn hay baèng 1): laø tæ soá giöõa taàn soá soùng mang f_Cvaø taàn soá ngoû ra f_O, laø

f_C

f_O

thoâng soá cuûa sô ñoà ñieàu khieån: m_f=

,

* Chæ soá ñieàu cheá ñieän aùp m_O(goïi taét laø chæ soá ñieän aùp): laø tæ soá giöõa aùp haøi baäc 1 cuûa hai

daïng soùng: aùp coù ñieàu cheá U₁vaø khoâng coù ñieàu cheá U^V(ví duï xung vuoâng ôû sô ñoà 1 pha hay

1

daïng soùng 6 naác cuûa sô ñoà 3 pha). Chæ soá naøy coù cuøng giaù trò khi tính vôùi giaù trò hieäu duïng hay

U₁

bieân ñoä cuûa caùc ñieän aùp: m_O=

;

U₁^V

Chæ soá ñieän aùp m_Olaø ñaëc tröng quan troïng nhaát cho moät sô ñoà ñieàu cheá ñoä roäng xung neân

trong moät soá taøi lieäu ñöôïc goïi laø chæ soá ñieàu cheá.

m_O(vaø U₁) laø moät haøm soá cuûa chæ soá ñieàu cheá bieân ñoä m_a, noù coù cuøng gía trò cho caùc

ñieän aùp trong cuøng moät sô ñoà ñoäng löïc (ví duï nghòch löu 3 pha) vì caùc ñieän aùp naøy quan heä tuyeán

tính vôùi nhau. m_Ogiuùp ta ñaùnh giaù hieäu quaû cuûa moät phöông aùn SPWM.

Trong sô ñoà NL ba pha, chæ soá ñieän aùp m_Otính baèng tæ soá bieân ñoä U₁hay giaù trò hieäu duïng

U

_1Rcuûa thaønh phaàn cô baûn aùp pha taûi u_Atheo bieân ñoä thaønh phaàn cô baûn U^sixstepcuûa aùp pha khi

1

ñieàu khieån 6 naác thang (laø tröôøng hôïp khoâng ñieàu khieån töông öùng). Vôùi U₁^sixsteplaáy ôû baøi taäp

Trang 19 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc

V.4.1:

U₁

_πU

U_1R

m_O=

=

<V.4.3>

i

2

U

π

sixstep

n

jnwL

vôùi U laø aùp nguoàn moät chieàu vaø U_1Rlaø hieäu duïng thaønh

phaàn cô baûn aùp pha taûi.

u

n

R

* Soùng haøi doøng (aùp) coù theå ñaùnh giaù qua THD% cuûa

doøng (aùp) ngoû ra:

Hình V.4.7: Maïch töông ñöông ôû

soùng haøi baäc n, taûi RL

Heä soá bieán daïng (toaøn phaàn) % doøng ñieän ngoû ra:

∞

2

nR

2

n

I

∑

2

I_R− I_1R

n=2

THD_I% =100

=100

I_1R

I₁

trong ñoù: I_R, : giaù trò hieäu duïng, I_1R:hieäu duïng thaønh phaàn cô baûn, I₁:bieân ñoä thaønh phaàn cô baûn

vaø I_n: bieân ñoä thaønh phaàn baäc n cuûa doøng ra

Töø maïch töông ñöông hình V.4.7, coù theå tính ñöôïc I_nRlaø hieäu duïng doøng ñieän baäc n cuûa

U_nR

nwL

I_nR

U_nR

U_n

taûi RL: I_nR

=

ꢀ

hay

ꢀ

=

. Neáu ñeå yù U_nR/U_1Rthöôøng tæ leä

2

I_1Rn⋅U_1Rn⋅U₁

R + nwL

(

)

vôùi 1/n, doøng baäc cao giaûm raát nhanh vì tæ leä 1/ n².

c. Chæ soá ñieàu cheá ñieän aùp m_Ocuûa sô ñoà ñieàu cheá ñoä roäng xung hình sin SPWM ba pha:

Ñeå tính chæ soá ñieàu cheá m_Ocuûa sô ñoà nghòch löu SPWM 3 pha, ta khai trieån Fourier cuûa

aùp pha so vôùi trung tính nguoàn u_Anvôùi chæ soá ñieàu cheá bieân ñoä m_a≤ 1 laø thoâng soá:

u_An= 0.5m_aUsin(wt+φ) + H(Mw_C± Nw)<V.4.4>

Trong ñoù M vaø N laø 2 soá nguyeân coù toång laø leû, w_C

laø taàn soá goùc cuûa soùng mang vaø H laø moät haøm ñaïi dieän

cho caùc thaønh phaàn soùng haøi baäc cao coù taàn soá goùc

Mw_C± Nw. Neáu chæ xeùt thaønh phaàn cô baûn:

u_An1= 0.5m_aUsin wt<V.4.4a>

<V.4.4a> chính laø <V.4.2a> khi löu yù bieân ñoä aùp

ra chæ laø ½ aùp nguoàn 1 chieàu.

Thaønh phaàn cô baûn cuûa nghòch löu xung vuoâng

töông öùng:

Hình V.4.8a: Chæ soá aùp ngoû ra m_otheo chæ

soá ñieàu cheá bieân ñoä m_acuûa ñieàu roäng xung

hình sin SPWM, sô ñoà nghòch löu 3 pha.

4U

2π

U₁^V=

(do u_Ancoù bieân ñoä laø V/2). Suy ra:

0.5m_aU

4U / 2π

π

4

m_O=

= .m_a= 0.7855m_a<V.4.5> (khoaûng tuyeán tính treân hình V.4.8.a)

Vì thaønh phaàn cô baûn cuûa aùp pha taûi u_A1coù cuøng trò soá vôùi aùp pha ñoái vôùi trung tính nguoàn

_An: u_A= u_An<V.3.3> ta coù:

u

Bieân ñoä thaønh phaàn cô baûn cuûa aùp pha taûi U₁= 0.5m_aU vaø chæ soá ñieän aùp m_Ocuûa nghòch

löu ba pha SPWM tính theo <V.4.3> cuõng coù cuøng giaù trò vôùi <V.4.5>:

Trang 20 chuong 5 nghich luu va bien tan.doc