Bài giảng Điện tử công suất và ứng dụng - Chương 3: Bộ biến đổi (BBĐ) điều khiển pha
Slides ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
2 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
III.1 NGUYEÂN LYÙ ÑIEÀU KHIEÅN PHA:
Chöông 3: BOÄ BIEÁN ÑOÅI (BBÑ) ÑIEÀU KHIEÅN PHA
1. Thyristor - ngaét ñieän laøm vieäc vôùi nguoàn xoay chieàu:
Thí nghieäm: Laäp maïch ñieän nhö hình 3.1.1
iG ≠ 0: TRIAC seõ daãn ñieän (ON): doøng qua taûi cuøng daïng vôùi aùp.
iG = 0: TRIAC seõ taét (OFF) khi doøng (aùp) qua zero.
=> TRIAC (vaø SCR) laø phaàn töû coù theå ñoùng ngaét ôû ñieän AC.
Ñieàu khieån ON -OFF
1. Nguyeân lyù ñieàu khieån pha
2. Ñieàu khieån pha aùp xoay chieàu
3. Chænh löu diod (khoâng ñieàu khieån)
4. Chænh löu ñieàu khieån pha
5. Maïch phaùt xung ñieàu khieån pha
i
T1
T2
o
T
R
v
v
Ñieàu
khieån
Hình III.1.2: Daïng aùp ra ñieàu khieån ON – OFF
(a), coù ñoùng ngaét luùc aùp qua zero (b)
Hình III.1.1 TRIAC laøm vieäc vôùi nguoàn AC
taûi R
3 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
4 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
Nhaän xeùt:
2. Khaûo saùt sô ñoà ñieàu khieån pha 1 SCR :
- Thyristor coù theå ñoùng ngaét maïch ñieän xoay chieàu
- Khaùi nieäm chuyeån maïch löôùi ( line commutation ).
u =U 2 sinwt
a. Khaûo saùt vôùi taûi R: aùp nguoàn hình sin
T1
i
o
uo
io
u
- ÑIEÀU KHIEÅN ON-OFF
coøn goïi laø ñieàu khieån toaøn chu kyø
(integral cycle control).
Ñieàu
khieån
u
o
2
R
0
wt
u
α
γ = π − α
(a)
i
- Ñeå ñieàu khieån khieån aùp ra,
ta duøng: ÑIEÀU KHIEÅN PHA
wt
G1
Trò trung bình aùp ra:
1
Hình III.1.3: AÙp ra ñieàu khieån pha taûi trôû
UO =
2π uO.dwt
∫
2π
wt
0
2π
1
π
ÑN ñieàu khieån pha:
- Thyristor laøm vieäc 1 phaàn chu kyø (baùn kyø) cuûa nguoàn AC
- ÑK aùp ra baèng caùch thay ñoåi goùc ñieàu khieån α (goùc thoâng chaäm)
π
U 2
2π
u
UO =
u.dwt =
(cosα +1)
T1
∫
α
U 2
2π
(b)
IO =UO / R
Nguyeân lyù xeáp choàng:
Trò soá hieäu duïng aùp ngoû ra:
2π
π
π sin2 wt.dwt
α
2
2
1
1
1
π
UoR
=
uo.dwt =
u .dwt = U
2π
2π
∫
1
2π
∫
∫
0
α
<III.2.2>
UoR = U
π (1− cos2wt).dwt = U 2π [wt− 12 sin 2wt]α = U 2π (π −α + 12 sin 2α)
π
1
1
∫
α
5 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
6 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
Khi α = 0, ta coù trò hieäu duïng aùp ra chænh löu diod baèng U / 2 = 0.707U
Doøng taûi io coù daïng iO = iO1 + iO2 vôùi
b. Khaûo saùt vôùi taûi RL:
* iO1 laø thaønh phaàn xaùc laäp
U 2
io1 =
sin(ωt−φ)
T1
i
Z
o
2
2
toång trôû taûi Z = R + ωL
(
)
R
u
o
wL
vaø goùc pha taûi φ = tg−1
R
L
u
* iO2 laø thaønh phaàn quaù ñoä
−(ωt−α )
U 2
⎡
⎤
Khaûo saùt töông töï tröôøng hôïp R.
ω⋅τ
io =
sin(ωt−φ) − sin(α −φ)⋅e
⎢
⎣
⎥
⎦
Z
wL
R
toång trôû taûi Z = R2 +
(
ωL
)
2 vaø goùc pha φ = tg−1
Taûi RL:
Hình III.2.7: Phaân tích caùc thaønh phaán
aùp ngoû ra.
Khi wt = α + γ doøng veà khoâng:
dio
dt
−γ
uo = R.io + L
= u = U 2 sin wt
ÔÛ wt = α : T1 daãn ñieän:
ω⋅τ
sin(α + γ − φ) − sin(α − φ)⋅ e
= 0
iO = 0 =>
−γ
vôùi ñieàu kieän ñaàu laø khi wt = α , io = 0
ω⋅τ
sin(α + γ − φ) = sin(α − φ)⋅e
hay:
<III.2.4* >
γ : goùc daãn cuûa SCR
7 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
8 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
Baøi taäp: Söû
duïng GOAL SEEK
cuûa Excel ñeå giaûi
<III.2.4>:
uo
io
wt
2
0
π
γ
u
Coù goùc daãn γ, ta tính ñöôïc:
Trò trung bình aùp UO :
π
1
T
1
2π
UO =
uo.dt =
U 2 sinωt.dωt
∫
T
∫
α
=> Trò trung bình doøng IO :
Io = Io / R
α+γ
Maøn hình Excel ñeå
tìm goùc daãn khi
cho tröôùc goùc kích.
1
T
1
I
=
i dt =
i dwt
o
o
o
hay tích phaân
∫
T
∫
2π
α
1 U 2 α +γ
−(ωt−α )
⎡
⎤
ω⋅τ
Io =
sin(ωt−φ) −sin(α −φ)⋅e
dwt
< III.2.5>
∫
⎢
⎣
⎥
⎦
2π Z
α
Baøi taäp: Söû duïng GOAL SEEK cuûa Excel ñeå giaûi <III.2.4>
9 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
10 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
- Trò hieäu duïng doøng taûi:
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
III.2 ÑIEÀU KHIEÅN PHA AÙP XOAY CHIEÀU:
UOR
R
U
R
1
π
IOR
=
=
π −α + 1 sin2α
1. Khaûo saùt sô ñoà moät pha:
(
)
2
a. Taûi ñieän trôû:
- Coâng suaát:
uo
io
u
2
2
u
R
U
OR
1
1
o
P =
uo ⋅iodt =
dt =
2
O
∫
T
∫
T
i
T
T
R
0
T1
T2
o
wt
α
γ = π − α
T
Ví duï: Tìm goùc ÑKP α ñeå coâng suaát ra baèng ½ coâng suaát cöïc ñaïi (khi ñoùng tröïc tieáp
vaøo nguoàn).
R
u
i
wt
u
o
G
Baøi taäp: Söû duïng GOAL SEEK cuûa Microsoft Excel ñeå giaûi baøi toaùn ngöôïc
cuûa<III.3.1>: Tính goùc kích triac ñeå coù hieäu duïng aùp ra baèng giaù trò mong muoán. Tính
baèng soá: Hieäu duïng aùp ngoû ra UOR = 110V öùng vôùi nguoàn U = 220V hieäu duïng
2π
wt
π
Hình III.2.1: BBÑ aùp xoay chieàu moät pha
duøng triac.
uT
- Trò hieäu duïng aùp treân taûi:
π
2
1
T
1
π
1
π
UOR
=
u dt =
(U 2 sinωt)2dωt = U
π −α + 1 sin2α
(
)
2
∫
T
∫
α
Kieåm tra laïi: khi α = 0 , UOR = U .
11 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
b. Taûi RL:
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
12 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
* Yeâu caàu kích xung roäng:
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
- doøng khoâng taét khi aùp qua zero
- beà roäng xung doøng γ > π − α
γ laø nghieäm cuûa phöông trình
uo
io
u
wt
2
0
α
γ
−γ
ω⋅τ
sin(α + γ − φ ) = sin(α − φ)⋅ e
Trò hieäu duïng aùp ra:
α +γ
Hình III.3.3: Quaù trình quaù ñoä boä ÑKP aùp xoay chieàu moät pha.
2
(U 2 sinωt)2dωt
1
T
1
π
UoR
=
uo dt
=
∫
1
π
∫
T
4. ÖÙng duïng:
α
<III.3.3>
a. Ñieàu khieån ON – OFF:
= U
γ + 1 [sin 2α −sin 2(α +γ )]
(
)
2
Caùc nhaän xeùt:
R
33
In
* AÙp ra baèng khoâng khi α = αMAX = 180 O.
* Goùc α toái thieåu vôùi taûi RL baèng φ.
Khi α < φ, aùp ra khoâng thay ñoåi.
G
Ñieàu
0.1u Out
khieån
(b) Söû duïng opto triac ñeå ñieàu khieån ON-OFF
(a) Sô ñoà khoái rô le baùn daãn
Hình III.3.6: ÖÙng duïng ñieàu khieån ON – OFF
13 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
14 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
- rô le hay contactor baùn daãn (SSR - solid state relay ).
III.3 CHÆNH LÖU DIOD (KHOÂNG ÑIEÀU KHIEÅN):
Öu ñieåm: - khoâng taïo ra tia löûa ñieän,
Phaân loaïi theo soá xung m cuûa aùp ra trong moät chu kyø
- soá laàn vaø taàn soá ñoùng ngaét cho pheùp raát cao…
Nhöôïc ñieåm: - khaû naêng quaù taûi keùm,
- hoûng khoâng phuïc hoài ñöôïc, nhaïy vôùi nhieãu, nhieät …
1. Khaûo saùt chænh löu hai xung: chænh löu toaøn soùng hay hai nöõa chu kyø
a. Hoaït ñoäng ôû taûi R:
iS
uo
io
b. BBÑ aùp xoay chieàu:
wt
0
u
R
R
R
L
L
L
T1
T4
T1
T1
T1
T2
T2
T2
Taûi
Taûi
Taûi
2π
TRIAC A
TRIAC B
TRIAC C
π
Taûi
(a)
(b)
uD1
T2
T5
Sô ñoà caàu moät pha (a) vaø sô ñoà moät pha coù ñieåm giöõa (b)
U 2
(c)vaø caùc daïng soùng doøng, aùp taûi trôû
u = U 2 sinwt
vôùi U , ω : trò soá hieäu duïng vaø taàn soá goùc aùp nguoàn u.
T3
T6
¾ Trò trung bình Uo cuûa aùp ra uo:
(a) duøng ba sô ñoà moät pha
(b) sô ñoâ ñieàu khieån ba pha.
2π
π
1
1
1
2 2
Uo =
uodt =
uodt =
2U sinwt⋅dwt =
U
VÍ DUÏ: khaûo saùt treân PSIM sô ñoà ñk pha 3 pha
∫
T
∫
∫
0
0
T
2π
π
π
15 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
16 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
u = i .R vôùi i laø doøng ngoû ra => i = u /R vaø I = U /R
o
o
o
o
o
o
o
¾ Trò hieäu duïng doøng taûi :
2
2π
π
π
1
1
1
u
R
U
R
⎛
⎞
2
2
IoR
=
io .dwt =
io .dwt =
.dwt =
⎜
⎟
∫
∫
∫
0
0
0
2π
π
π
⎝
⎠
I
oR cuõng chính laø trò hieäu duïng IS cuûa doøng qua nguoàn
2
U
2
¾ P = R.IoR
=
=> cos φ = 1. =>
.
PDC =UO.IO < P
o
o
R
(a) aùp doøng chænh löu hai xung taûi RL (b) daïng doøng trong chu kyø töïa xaùc laäp
AÙp khoùa cöïc ñaïi treân diod: cöïc ñaïi aùp daây
Khaûo saùt chu kyø töïa xaùc laäp, ta laáy laïi goác toïa ñoä vaø phöông trình maïch ñieän:
b. Hoaït ñoäng ôû taûi RL:
di
uo = u = 2U sinwt = R.io + L
2U
ñieàu kieän ñaàu : iO(0) = I1
dt
L
R
ωL
t
io =
sin wt−φ + I e−
φ = tg−1
τ
τ =
vaø
giaûi ra:
(
)
. vôùi
1
R
Z
Khi wt = π , doøng ñieän trôû laïi giaù trò ban ñaàu I1 :
π
2U
Z
io =
sin π −φ + I e−
= I1
<III.1.5> => i (t)
ωτ
(
)
1
o
RL thay vaøo vò trí cuûa R.
Töø nguyeân lyù xeáp choàng:
IO = UO/R , coù daïng
17 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
18 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
c. Hoaït ñoäng ôû taûi RE: Taûi coù söùc phaûn ñieän laøm cho xung doøng thu heïp.
Ví duï: Tính doøng qua maïch chænh löu
caàu diod taûi R = 10 ohm, aùp nguoàn
12 V (hieäu duïng).
u
Goïi δ laø goùc ñeå diod baét ñaàu daãn ñieän:
o
i = I
Khi wt = δ thì u = E ⇔ E = 2U.sinδ ⇒ δ = sin−1
o
o
E
<III.1.6>
U
2
D1, D4
D2, D3
Trò trung bình aùp ra:
wt
2π
2
2
u = u = R.i + E⇒ i = u− E / R vôùi u= 2U sinwt
Khi diod daãn ñieän, .
o o o
π
U = 12⋅
o
= 12⋅ 0.9 = 10.8v ,
π
u
Trò trung bình doøng ra:
Doøng qua nguoàn
i
IO = UO R =10.8/10 =1.08 A
I
o
Baøi taäp III.1.1: Tính HSCS cuûa
BBÑ khi doøng taûi phaúng, baèng IO
I
o
- Coâng suaát nguoàn cung caáp:
Hình BT III.1.1 Khaûo saùt chænh löu 2 xung taûi doøng phaúng,
lieân tuïc
Chænh löu diod 2 xung, taûi RE
2 2U
P = Uo.Io =
Io
o
π
2 2
Khi diod taét hay iO = 0 , uO = E.
- coâng suaát bieåu kieán S = U.IO => HSCS =
π
U = δ +π uo.dwt =
2U.sinwt.dwt+
E.dwt
π −δ
δ +π
⎡
⎤
1
π
1
π
=>
o
∫
∫
∫
δ
⎢
δ
π −δ
⎥
⎦
⎣
IO coù theå ñöôïc tính theo nguyeân lyù xeáp choàng: IO = (UO – E) /R
π
π −δ
2
2
io .dwt =
1
π
1
π
u−E
P = R.IOR
IOR
=
2 .dwt
=>
Doøng hieäu duïng
(
)
R
o
∫
∫
0
δ
19 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
20 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
d. Hoaït ñoäng ôû taûi coù tuï ñieän: ( hình III.1.4 )
K
v
i
in
R
v
C
C
R
(d)
Daïng doøng aùp khi coù phaàn töû haïn doøng
Hình III.1.4: Maïch ñoäng löïc vaø daïng doøng, aùp
2. Tính toaùn gaàn ñuùng aùp ra boä chænh löu diod ngoû ra coù tuï ñieän:
Phöông trình doøng khi diod daãn ñieän:
Giaû söû ñieän dung C raát lôùn hay taûi nguoàn doøng (maïch oån aùp)
duC
dt
du
dt
i = C
= C
<III.1.7> , vôùi u = U 2 sinwt
in
iin coù theå coù giaù trò raát lôùn => caàn haïn cheá (khi U lôùn)
VARISTOR
i
in
v
v
v
i
in
L
T
v
v
v
C
C
Hình III.1.6b. Daïng aùp tính toaùn sô ñoà hình III.1.5a
C
C
C
C
R
R
(a)
Caùc sô ñoà thöïc teá (coù haïn doøng naïp tuï)
R (b)
(c)
Io.Δt
C
ΔUC =
Δ t = T/2 T laø chu kyø ñieän löôùi.
(lôùn hôn thöïc teá).
U = U 2 − ΔU − 1 ΔU
=>
; U: hieäu duïng aùp nguoàn , ΔUD : suït aùp diod.
C
C
D
2
21 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
22 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
Baøi taäp: tính toaùn ñieän aùp boä caáp ñieän tuyeán tính, ví duï boä nguoàn oån aùp 5V/ 0.5A
III.4 CHÆNH LÖU ÑIEÀU KHIEÅN PHA
1. Sô ñoà chænh löu SCR hai xung: hình III.4.1.(a) vaø (b)
Khaûo saùt tröôøng hôïp taûi thuaàn trôû:
78xx
V
o
e
C3
C3
C1
C1
C2
C2
T1
Tr
v
T2
T1
i
o
T2
uo
io
u
i
u
- V
n
- e
o
u
u
79xx
o
u
2
o
0
T3 T4
wt
α
γ = π − α
Boä oån aùp tuyeán tính 78xx
Daïng aùp ra khi aùp nguoàn quaù thaáp
Baøi taäp: Duøng PSIM moâ phoûng boä chænh löu 1 SCR ñieàu khieån pha coù D phoùng ñieän
taûi RL. Tính daïng soùng doøng taûi trong chu kyø töïa xaùc laäp.
(a)
(b)
i
wt
G1
i
Hình III.4.1: Sô ñoà vaø daïng aùp, doøng chænh
löu 2 xung ÑK pha
G2
i
o
T
R
L
π
1
1
U 2
π
D
v
Uo =
u⋅dwt =
π U 2 sinwt⋅dwt
U =
cosα +1
[
]
=>
<III.4.1>
o
∫
∫
o
α
α
π
π
u
uo
R
Giaù trò töùc thôøi doøng ñieän taûi io =
<III.4.2>
Uo
⇒ trò trung bình doøng taûi Io =
R
23 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
24 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
Tröôøng hôïp taûi RL:
Tröôøng hôïp taûi doøng lieân tuïc:
uo
uo
Xung doøng keùo daøi, coù daïng nhö tröôøng
hôïp chænh löu 1 SCR
io
io
Khi L ñuû lôùn vaø goùc ñieàu khieån
pha beù, beà roäng xung γ taêng ñeán giaù
trò giôùi haïn π .
wt
wt
wt
2
0
π
2π
γ : goùc daãn cuûa SCR laø nghieäm soá
α
γ
u
−γ
u
ω⋅τ
γ = π
α
sin(α + γ − φ) = sin(α − φ)⋅e
<III.2.4* >
daïng aùp ra khoâng phuï thuoäc taûi:
i
G1
1
i
Uo =
α +π u⋅dwt
∫
∫
G2
α
π
1
π
Trung bình aùp ra giaûm so vôùi taûi R
2π
wt
Uo
Uo =
α +π U 2 sinwt⋅dwt = Udo ⋅cosα
Hình III.4.3: Daïng doøng, aùp ra chænh löu
2 xung, taûi RL vôùi doøng giaùn ñoaïn
α
Io =
<III.4.4>
R
uT1
vôùi Udo laø aùp ra chænh löu diode:
2 2
Hình III.4.4: Daïng doøng, aùp ra khi doøng
taûi lieân tuïc
Udo
=
U
π
<III.4.5>
Khi L = ∞ , doøng taûi trôû neân phaúng: giaû thuyeát doøng taûi lieân tuïc, phaúng.
Baøi taäp: ñieàu kieän cheá ñoä bieân lieân tuïc laø α = φ vôùi φ = tg–1(wL/R)
25 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
26 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
Trò trung bình aùp ngoû ra khi doøng taûi lieân tuïc:
2. Sô ñoà chænh löu SCR hình tia m xung:
π
π
π
+
+α
+α
- Nguoàn laø heä thoáng m pha hình sin
2
m
m
m
2π
m
2π
m 2
π
π
m
T1
α
Uo =
U 2 sinwt.dwt =
U 2 coswt.dwt =
sin .U.cosα
e1
∫
π
∫
em
e2
e3
e = U 2 sinωt
π
2
π
m
1
−
+α
α −
T2
2π
m
e2
e1
1
θ
m
e2 = U 2 sin(ωt− m 2π )
u
T3
2π
e3
o
2
m 2
π
π
m
e3 = U 2 sin(ωt− m 2π )
π
Udo
=
sin
U
wt
Đặt
áp ngõ ra chỉnh lưu diod (khi α = 0)
...
...
Tm
em
em = U 2 sin(ωt− m−1 2π )
m
1
2
3
m
Uo =Udo cosα
i
=>
N
G
<III.4.8>
0
(b) Chænh löu m pha
hình tia
(c) Daïng aùp ngoû ra taûi doøng lieân tuïc
(a) Heä m pha hình sin:
Ta coù trình töï laøm vieäc cuûa caùc SCR:
T1 Æ T2 Æ T3 Æ …Æ Tm Æ T1 Æ T2
=> goùc daãn cuûa 1 SCR γ = 2π/m
Goùc chuyeån maïch töï nhieân θ (töông öùng vôùi α = 0) cuûa SCR:
2π
m
2π
m
π
2
π
m
sinθ = sin(θ +
) =>θ = π − (θ +
)
hay θ =
−
27 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
28 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
3. Chænh löu SCR saùu xung vôùi taûi doøng lieân tuïc: Sô ñoà caàu 3 pha
Ví duï chænh löu 3 xung: hình tia ba
α
2π/3
T1
A
u
u+
+
A
B
C
α
v
T2
o
T1 T2 T3
i
i
B
π
3
o
o
A
B
C
A
B
C
u
2
T3
u
C
o
o
u
0
wt
o
0
θ
N
pha.
T4
T5u_ T6
2
u
_
Khi doøng taûi lieân tuïc:
0
0
0
2
2
i
2π
π
G1
3
3 6
Chia laøm 2 nhoùm:
Uo =
uo ⋅dwt =
U ⋅cosα
∫
2π
i
2π
3
2π
G2
- nhoùm + : T1, T2, T3
i
G3
Khaûo saùt theâm:
- nhoùm – : T4, T5, T6
Laø 2 sô ñoà 3 pha hình tia. thöù
töï kích caùc SCR:
i
G4
A
B
C
1. Khaûo saùt chænh löu 3 pha hình tia
taûi R
i
G5
2
i
wt
T1 Æ T2 Æ T3 Æ T1
T6 Æ T4 Æ T5 Æ T6
G6
0
2. Hoaït ñoäng boä chænh löu m pha
hình tia ÑK pha khi α > 90o vôùi taûi
doøng lieân tuïc (cheá ñoä nghòch löu).
Trò trung bình aùp ra: (U : aùp ra chænh löu diod)
do
v
T1
π6 +α + 2π
v
v
v
CA
3
3 6
6
CA
T1 daãn
BA
6
2π
Uo =
uodwt =
(uA − uB)dwt =
U cosα = Udo cosα
π6 +α
∫
2π
∫
6
π
π
29 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
30 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
TOÅNG KEÁT VEÀ CHÆNH LÖU ÑK PHA:
4. Khaûo saùt sô ñoà ñieàu khieån khoâng hoaøn toaøn: Caùc sô ñoà:
T1 T2 T3
i
o
T1 T2
T1
i
i
D2
o
o
A
B
C
u
u
u
o
u
u
o
o
Df
Df
T3
D3 D4
D4
D4 D5 D6
(a)
(b)
(c)
Hình III.6.1.
Khaûo saùt sô ñoà chænh löu moät pha (hình III.6.1.a vaø .b) taûi RL:
- khoaûng daãn ñieän cuûa SCR, D
thay ñoåi theo caùch boá trí linh kieän.
uO
u
iO
Df
(a)
0
SCR π
Df
wt
SCR 2π
- AÙp ra khoâng coù phaàn aâm.
60ο
- Taêng khoaûng ñieàu chænh, caûi
thieän HSCS.
T1, D4 T1,D3 T2, D3
(b)T2,D4
(c)D2,D4
U
π
2
Uo =
cosα +1
[
]
2π
wt
π
T1,D4 D2,D4 D2, T3
31 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
32 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
Ví duï: Cho boä chænh löu moät pha hoãn hôïp hình III.6.1.a coù diod phoùng ñieän. AÙp
nguoàn 220 VAC. Taûi RL, R = 10 ohm, L ñuû lôùn ñeå coù theå xem doøng taûi laø phaúng. Tính trò
trung bình doøng qua SCR, Diod ôû goùc ÑK pha α = 45 O.
5. Coâng suaát vaø HSCS cuûa chænh löu ñieàu khieån pha:
Khaûo saùt sô ñoà chænh löu 2 xung taûi doøng lieân tuïc vaø phaúng Io
u
Trung bình aùp ra:
T1 T2
i = I
o
π
u
o
UO = 0.45*220*(1 + cos 45) = 169 volt
Trung bình doøng ra:
-u
I
u
o
u
o
u
i
α
o
wt
2
Df
T1, D4
Df
T2, D3
2
IO = 169/10 = 16.9 A
D3 D4
-I
0
i
o
wt
i
o
A
o
180
A1
45
- Tính doøng qua SCR, diod:
kích T1, T4
kích T2, T3
Coâng suaát taûi:
P =UoIo =Udo.Io cosα
U = 2 2.U /π
vôùi
o
do
P =
π +α U 2.sinwt.Io.dwt = P
1
Coâng suaát tieâu thuï (ngoû vaøo):
in
o
∫
α
π
P
S
2 2 cosαo
o
cosϕ =
=
Coâng suaát bieåu kieán: S = U. Io => HS coâng suaát:
π
cosϕ <1
cosϕ < 0
Nhaän xeùt: ■
baát chaáp goùc ñieàu khieån α vì doøng khoâng hình sin
khi α > 90o: Naêng löôïng ñaõo chieàu.
■
Baøi taäp: Tính laïi quan heä coâng suaát vaø cos ϕ cho chænh löu caàu 3 pha
33 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
34 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
Td
III.5 MAÏCH PHAÙT XUNG ÑIEÀU KHIEÅN PHA :
Coù hai nguyeân lyù: laøm treã vaø so saùnh.
1. Nguyeân lyù ñieàu khieån pha:
a. Nguyeân lyù laøm treã:
Maïch
ñoàng boä
Döïa vaøo maïch ñôn oån (laøm
treã), kích ôû α = 0, phaùt xung kích
thyristor sau Td giaây.
aùp löôùi
kích SCR
Ñôn oån
α = w. Td <III.7.1>
b. Nguyeân lyù so saùnh:
maïch so saùnh hai tín hieäu:
- Uñk: tín hieäu ñieàu khieån.
Taïo ñieàu khieån: cuøng taàn soá ( ñoàng boä) vôùi löôùi ñieän + pha thay ñoåi.
θ
α
u
Vôùi α = 0 : khoâng ñieàu khieån,
- Uñb: tín hieäu ñoàng boä
+ cuøng taàn soá löôùi
θ
α
u
i
wt
G
SCR Å D, aùp ra cöïc ñaïi vôùi taûi
R, thay ñoåi theo sô ñoà
2
i
0
wt
G
2
+ coù ñoä doác khoâng
ñoåi daáu trong khoaûng
0
0
α = α
α = 0
max
α = α
ñeán α = α
u
min
max
ÑB
U
(thöôøng laø 0 vaø π)
ÑK
Hình III.7.1 nguyeân lyù phaùt xung ñieàu
2
khieån pha
kích SCR
35 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
36 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
Maïch kích chænh löu ñieàu khieån pha theo nguyeân lyù so saùnh:
ñöôïc aùp duïng roäng raõi khi duøng vi maïch töông töï (analog).
a. Sô ñoà khoái:
Ví duï: Ñieàu khieån pha duøng boä ñeám:
Ñieàu khieån pha duøng boä ñeám
ÔÛ thôøi ñieåm α = 0, boä ñeám xuoáng coù preset ñöôïc naïp soá N.
Giaù trò NMAX töông öùng goùc αMAX vaø thôøi gian treã NMAX .TCLK
- Khoái leäch pha θ : hieäu chænh ñoä leäch pha cuûa aùp löôùi, cho ra xung α = 0 ôû
ngoû ra boä khaùm phaù zero ñöa vaøo maïch taïo aùp ñoàng boä
.
- maïch so saùnh ñònh thôøi ñieåm kích SCR
Tín hieäu ñaët N
DATA
preset
CLK
- Maïch ñôn oån ôû ngoõ ra boä so saùnh xaùc ñònh beà roäng xung kích SCR.
- khoái logic: phoái hôïp maïch phaùt xung caùc pha
Ñoàng boä
(α = 0)
T
ñeám xuoáng,
DATA = 0
taàn soá CLK
kích SCR
ñaët
- Khoái khueách ñaïi vaø gheùp naâng möùc coâng suaát xung vaø noái vaøo cöïc coång
SCR.
DATA = N
DATA = 0
Boä ñeám xuoáng
coù preset
t
(α = 0)
kích SCR
Xung töø caùc
Hình III.7.4
Ta coù
(a)
(b)
pha
khaùc
Pha
löôùi
caùc SCR
cuûa
αMAX = w.NMAX .TCLK <III.7.2>
α
u
K. ñaïi
&
ñb
Leäch pha
Taïo aùp
LOGIC
Khaùm phaù
ZERO
chænh löu
ñoàng boä
θ
gheùp
α = 0
Ñôn oån
so saùnh
Maïch phaùt xung ÑK pha
U
ñk
37 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
III.6 ÖÙNG DUÏNG CHÆNH LÖU:
Coù hai nhoùm öùng duïng:
- Truyeàn ñoäng ñieän ñoäng cô moät chieàu.
- caùc boä nguoàn moät chieàu
+ chænh löu ñaàu vaøo cho thieát bò ñieän töû.
+ doøng ñieän lôùn cho caùc quaù trình coâng ngheä.
Ñoïc theâm 4 tieát, laøm baøi taäp 2
19 trang
24100
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Điện tử công suất và ứng dụng - Chương 3: Bộ biến đổi (BBĐ) điều khiển pha", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_dien_tu_cong_suat_va_ung_dung_chuong_3_bo_bien_doi.pdf
