Bài giảng Điện tử công suất – Chương 3: Bộ biến đổi điện áp xoay chiều

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

52
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 3 - Bộ biến đổi điện áp xoay chiều. Chương này gồm có những nội dung chính sau: Chức năng và ứng dụng bộ biến đổi điện áp xoay chiều, phân loại bộ biến đổi điện áp xoay chiều, bộ biến đổi áp xoay chiều một pha, các phương pháp điều khiển. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm các nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Điện tử công suất – Chương 3: Bộ biến đổi điện áp xoay chiều

ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH CHÖÔNG III: BOÄ BIEÁN ÑOÅI ÑIEÄN AÙP XOAY CHIEÀU I. TOÅNG QUAÙT 1.Chöùc naêng : Duøng ñeå ñieàu khieån trò hieäu duïng ñieän aùp xoay chieàu ngoõ ra boä bieán ñoåi coù nguoàn ngoõ vaøo coù daïng ñieän aùp xoay chieàu khoâng ñoåi. 2. ÖÙng duïng: - Caùc thieát bò nhieät ñieän (loø ñieän, thieát bò tieâu thuï nhieät ñieän trong gia ñinh) - Ñoùng ngaét ñeøn vaø ñieàu khieån ñoä saùng (treân saân khaâu, ñeøn quaûng caùo…) - Caùc ñoäng cô khoâng ñoàng boä coâng suaát nhoû vaø trung bình (truyeàn ñoäng cuûa caùc maùy quaït, maùy bôm, maùy xay) - Caùc truyeàn ñoäng nhoû vôùi caùc ñoäng cô vaïn naêng coâng suaát nhoû (duïng cuï ñieän caàm tay, maùy saáy, maùy troän) - Heä thoáng buø nhuyeãn coâng suaát phaûn khaùng 3. Phaân loaïi: a) Theo soá pha: - 1 pha - 3 pha - m pha b) Theo daïng maïch: - Cô baûn (ñoái xöùng) - Tieát kieäm (khoâng ñoái xöùng) c) Nguyeân taéc ñieàu khieån boä bieán ñoåi: - Ñieàu khieån pha - Ñieàu khieån theo thôøi gian 4. Caùc loaïi khoaù xoay chieàu baùn daãn: a) Duøng khoaù TriAC, Thyristor SCR (thöôøng gaëp) : H3.1 H3.1 b) Duøng khoaù BJT, MOSFET, IGBT : H3.2 58
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH H3.2 II. BOÄ BIEÁN ÑOÅI ÑIEÄN AÙP XOAY CHIEÀU MOÄT PHA 1.Sô ñoà : V1 iz V2 u Z uz H3.3. Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu moät pha taûi Z Aùp nguoàn xoay chieàu moät pha coù phöông trình u = U m sin ωt Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu goàm 2 SCR maéc ñoái song Taûi coù theå daïng R, L hoaëc RL 2. Phaân tích: 2.1. Tröôøng hôïp taûi R: - V1 ñöôïc ñoùng vôùi goùc treã pha α, phaàn soùng döông cuûa ñieän aùp nguoàn ñöôïc ñaët leân taûi. - V2 ñöôïc ñoùng vôùi goùc treã pha α, phaàn soùng aâm cuûa ñieän aùp nguoàn ñöôïc ñaët leân taûi. Quaù trình ñieän aùp vaø doøng ñieän cuûa caùc ñaïi löôïng ñöôïc veõ treân hình H3.3. Caùc traïng thaùi trong moät chu kyø aùp nguoàn : o Traïng thaùi 0: [0 … α] u z = 0; i z = 0; uV 1 = u = U m sin ωt > 0; iV 1 = 0; (3.1) uV 2 = −uV 1 = −U m sin ωt < 0; iV 2 = 0; 59
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH ÔÛ thôøi ñieåm ωt = α, tín hieäu kích IG1 > 0 ⇒ Thyristor V1 ñoùng vì thoaû ñieàu kieän khoùa aùp döông vaø ñöôïc kích ñoùng. o Traïng thaùi V1: [α … π] uV 1 = 0; u z = u = U m sin ωt ; iV 1 = i z ; i z = u z ; (3.2) R uV 2 = 0; iV 2 = 0; ÔÛ thôøi ñieåm ωt = π, u=0 ⇒ uz=0 ⇒ iz=0 ⇒ iV1=0 ⇒ SCR V1 ngaét o Traïng thaùi 0: [π … π+α] u z = 0; i z = 0; uV 1 = u = U m sin ωt < 0; iV 1 = 0; (3.3) uV 2 = −uV 1 = −U m sin ωt > 0; iV 2 = 0; ÔÛ thôøi ñieåm ωt = π+α, tín hieäu kích IG2 > 0 ⇒ Thyristor V2 ñoùng vì thoaû ñieàu kieän khoùa aùp döông vaø ñöôïc kích ñoùng. o Traïng thaùi V2: [π+α … 2π] uV 2 = 0; u z = u = U m sin ωt ; iV 2 = −i z ; i z = u z ; (3.4) R uV 1 = 0; iV 1 = 0; ÔÛ thôøi ñieåm ωt = 2π, u=0 ⇒ uz=0 ⇒ iz=0 ⇒ iV2=0 ⇒ SCR V2 ngaét vaø quaù trình laäp laïi töø ñaàu. Giaûn ñoà quaù trình aùp vaø doøng ñöôïc trình baøy treân H3.4 400 300 200 100 , [V] 0 u -100 -200 -300 -400 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 time, [s] 60
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH 300 200 z, [V] 100 0 u -100 -200 -300 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 time, [s] 60 40 20 iz, [A] 0 -20 -40 -60 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 time, [s] 400 300 200 100 , [V] 0 v u1 -100 -200 -300 -400 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 time, [s] 70 60 50 40 1 iv, [A] 30 20 10 0 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 time, [s] Hình 3.4. Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu 1 pha – Taûi R 61
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH Heä quaû: Trò hieäu duïng ñieän aùp treân taûi R cho bôûi heä thöùc: π α sin 2α U (sin ωt ) d (ωt ) = U . 1 π α∫ Uz = 1− + (3.5) 2 2 π 2π m Khi goùc α thay ñoåi trong phaïm vi [0…π] thì U ≥ Uz ≥ 0. Trò hieäu duïng doøng ñieän qua taûi Iz: Iz=Uz/R (3.6) Coâng suaát tieâu thuï cuûa taûi : 2 U Pz = z = R.I z (3.7) 2 R Heä soá coâng suaát cuûa nguoàn: U z2 λ= Pz = R = U z = 1 − α + sin 2α (3.8) S U .I z U π 2π Treân H3.5 trình baøy moái quan heä giöõa trò hieäu duïng aùp ngoõ ra Uz vaø heä soá coâng suaát λ vaøo goùc ñieàu khieån α. 62
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH 250 Dien ap tai uz, [V] 200 150 100 50 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Goc dieu khien alpha, [rad] 1 He so cong suat lamda 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Goc dieu khien alpha, [rad] H3.5. Ñaëc tuyeán ñieàu khieån trò hieäu duïng ñieän aùp taûi vaø heä soá coâng suaát 2.2. Tröôøng hôïp taûi L: A. Phaân tích : 2 tröôøng hôïp caàn phaân bieät π ¾ 0 ≤α ≤ : Doøng taûi iz lieân tuïc, uz=u; Uz =U (khoâng ñoåi). 2 π ¾ ≤ α ≤ π : Doøng taûi giaùn ñoaïn, trò hieäu duïng Uz thay ñoåi 0 ≤ U z ≤ U 2 Khaûo saùt tröôøng hôïp doøng taûi giaùn ñoaïn. o Traïng thaùi 0: Töông töï taûi R ta coù caùc phöông trình aùp vaø doøng : u z = 0; i z = 0; uV 1 = u = U m sin ωt > 0; iV 1 = 0; (3.6) uV 2 = −uV 1 = −U m sin ωt < 0; iV 2 = 0; ÔÛ thôøi ñieåm ωt = α, tín hieäu kích IG1 > 0 ⇒ Thyristor V1 ñoùng. o Traïng thaùi V1: [α … 2π-α] uV 1 = 0; u z = u = U m sin ωt ; iV 1 = i z ; (3.7) uV 2 = 0; iV 2 = 0; Phöông trình doøng taûi: di z U ωt U L = U m sin ωt ⇒ i z = m ∫ sin ωtd (ωt ) = m (cos α − cos ωt ) (3.8) dt ωL α ωL Doøng taûi iz taêng daàn töø thôøi ñieåm α, ñaït cöïc ñaïi ôû ωt = π. Sau ñoù giaûm veà 0 ôû ωt = 2π-α, V1 ngaét ôû thôøi ñieåm naøy. o Traïng thaùi 0: [2π-α … π+α] 63
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH u z = 0; i z = 0; uV 1 = u = U m sin ωt < 0; iV 1 = 0; (3.9) uV 2 = −uV 1 = −U m sin ωt > 0; iV 2 = 0; ÔÛ thôøi ñieåm ωt = π+α, tín hieäu kích IG2 > 0 ⇒ Thyristor V2 ñoùng. o Traïng thaùi V2: [π+α … 3π-α] uV 2 = 0; u z = u = U m sin ωt ; iV 2 = −i z ; (3.10) uV 1 = 0; iV 1 = 0; Phöông trình doøng taûi ñöôïc xaùc ñònh töông töï tröôøng hôïp cho V1. B. Giaûn ñoà aùp vaø doøng taûi: 64
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH H3.6. Giaûn ñoà aùp vaø doøng tröôøng hôïp taûi L (goùc ñieàu khieån 120ñoä) C. Heä quaû : ¾ Trò hieäu duïng aùp taûi : Khi goùc ñieàu khieån α > π/2 ⎛ α sin (2α ) ⎞ 2π −α ∫ U (sin ωt ) d (ωt ) = U 1 Uz = 2⎜1 − + (3.11) 2 ⎟ 2 π ⎝ π 2π ⎠ m α π Khi ≤α ≤π ⇒ 0 ≤Uz ≤U 2 ¾ Trò hieäu duïng doøng taûi : 3 sin (2α ) 2π −α ⎛ α⎞ Iz = π 1 ∫α i d (ωt ) = ωL 2 U ( 2⎜1 − ⎟ 1 + 2 cos 2 α + ) (3.12) ⎝ π⎠ π z 2.3. Tröôøng hôïp taûi RL: Goùc tôùi haïn ϕ laø goùc ñieàu khieån maø doøng ñieän taûi ôû ranh giôùi giöõa cheá ñoä doøng ñieän giaùn ñoaïn vaø doøng lieân tuïc. Vôùi taûi RL, goùc tôùi haïn cho bôûi heä thöùc: ω .L ϕ = arctg (3.13) R Khi goùc ñieàu khieån lôùn hôn ϕ doøng ñieän qua taûi seõ bò giaùn ñoaïn. Tröôøng hôïp ngöôïc laïi, doøng taûi lieân tuïc : ¾ 0 ≤ α ≤ ϕ : Doøng taûi iz lieân tuïc, uz=u; Uz =U (khoâng ñoåi). ¾ ϕ ≤ α ≤ π : Doøng taûi giaùn ñoaïn, trò hieäu duïng Uz thay ñoåi 0 ≤ U z ≤ U Phaân tích tröôøng hôïp doøng taûi giaùn ñoaïn: o Traïng thaùi 0: Töông töï taûi R ta coù caùc phöông trình aùp vaø doøng: u z = 0; i z = 0; uV 1 = u = U m sin ωt > 0; iV 1 = 0; (3.14) uV 2 = −uV 1 = −U m sin ωt < 0; iV 2 = 0; ÔÛ thôøi ñieåm ωt = α, tín hieäu kích IG1 > 0 ⇒ Thyristor V1 ñoùng. 65
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH o Traïng thaùi V1: [α … β] uV 1 = 0; u z = u = U m sin ωt ; iV 1 = i z ; (3.15) uV 2 = 0; iV 2 = 0; Phöông trình doøng taûi: diz Riz + L = U m sin ωt dt ωt −α (3.16) ⎡ − ⎤ sin (ωt − ϕ ) − sin (α − ϕ ) ⋅ e ωτ ⎥ Um ⇒ iz = ⎢ R 2 + (ωL ) ⎣ ⎦ 2 vôùi ϕ laø goùc tôùi haïn, τ = L/R – thôøi haèng ñieän. Doøng taûi iz taêng daàn töø thôøi ñieåm α, ñaït giaù trò cöïc ñaïi. Sau ñoù giaûm veà 0 ôû ωt =β, V1 ngaét ôû thôøi ñieåm naøy. o Traïng thaùi 0: [β … π+α] u z = 0; i z = 0; uV 1 = u = U m sin ωt < 0; iV 1 = 0; (3.17) uV 2 = −uV 1 = −U m sin ωt > 0; iV 2 = 0; ÔÛ thôøi ñieåm ωt = π+α, tín hieäu kích IG2 > 0 ⇒ Thyristor V2 ñoùng. o Traïng thaùi V2: uV 2 = 0; u z = u = U m sin ωt ; iV 2 = −i z ; (3.18) uV 1 = 0; iV 1 = 0; Phöông trình doøng taûi ñöôïc xaùc ñònh töông töï tröôøng hôïp cho V1. Ñoà thò ñieän aùp vaø doøng ñieän cuûa caùc ñaïi löôïng ñöôïc veõ treân hình H.3.7 66
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH Hình 3.7. Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu moät pha – taûi RL (doøng taûi giaùn ñoaïn) Heä quaû: Trò hieäu duïng ñieän aùp treân taûi RL cho bôûi heä thöùc: ψ sin 2α − sin 2 β U z = U. + (3.19) π 2π vôùi ψ laø goùc daãn cuûa thyristor vaø β laø goùc taét cuûa thyristor. Goïi Iz laø trò hieäu duïng doøng ñieän qua taûi RL. Coâng suaát tieâu thuï cuûa taûi: Pz=R.Iz2 (3.20) Coâng suaát cuûa nguoàn xoay chieàu: S=U.I=U.Iz (3.21) Heä soá coâng suaát cuûa nguoàn: P R.I z U R λ= = = (3.22) S U U III. BOÄ BIEÁN ÑOÅI ÑIEÄN AÙP XOAY CHIEÀU BA PHA 67
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu duøng ñeå ñieàu khieån trò hieäu duïng ñieän aùp xoay chieàu. Vieäc ñieàu khieån dieãn ra lieân tuïc vaø cho ñaùp öùng nhanh. Hieän töôïng chuyeån maïch giöõa caùc linh kieän khoâng xaûy ra vì doøng ñieän qua taûi coù daïng xoay chieàu. Do ñoù, doøng phaûi giaûm veà 0 tröôùc khi ñoåi chieàu. 1. Sô ñoà boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu ba pha Sô ñoà boä bieán ñoåi aùp xoay chieàu ba pha vôùi 3 caáu hình thöôøng gaëp cho treân hình veõ H3.8- H3.10. ¾ Hình 3.8. Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu ba pha daïng maïch ñaày ñuû (söû duïng 6 Thyristor). Moãi pha laø moät caëp SCR maéc ñoái song vaø ñöôïc maéc noái tieáp giöõa pha nguoàn vaø taûi. Taûi coù theå maéc sao hoaëc tam giaùc (H3.8a,b). Ngoaøi ra cuõng coù theå maéc caùc caëp coâng taéc xoay chieàu ôû phía sau taûi (H3.8c,d). ¾ Hình 3.9. Keát noái ba boä bieán ñoåi xoay chieàu moät pha daïng tam giaùc ¾ Hình 3.10. Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu ba pha daïng maïch tieát kieäm (söû duïng 3 Thyristor vaø 3 Diode). Xung kích ñöôïc ñöa vaøo coång G cuûa caùc Thyristor döôùi daïng chuoãi xung, baét ñaàu töø vò trí goùc ñieàu khieån ñeán cuoái nöûa chu kyø töông öùng cuûa soùng ñieän aùp nguoàn. Maïch kích Thyristor cho boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu 3 pha duøng 6 SCR yeâu caàu xuaát 6 tín hieäu xung kích cho moãi chu kyø 20ms ; caùc xung kích leäch nhau 1/6 chu kyø (600). Phöông phaùp ñieàu khieån boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu laø phöông phaùp ñieàu khieån pha, töông töï nhö cho boä chænh löu. 68
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH u1 u2 u3 u1 u2 u3 V1 V4 V3 V6 V5 V2 V1 V4 V3 V6 V5 V2 RA RB RC RA RB RC LA LB LC LA LB LC a u1 u2 u3 u1 u2 u3 RA RB RC RA RB RC LA LB LC LA LB LC V4 V2 V1 V5 V1 V4 V3 V6 V5 V2 V3 V6 c d HA1 H3.8 u1 u2 u3 u1 u2 u3 RA RB RC V1 D4 V3 D6 V5 D2 LA LB LC RA RB RC V1 V4 V3 V6 V5 V2 LA LB LC H.A2 H.A3 H3.9 H3.10 2. Caùc cheá ñoä vaän haønh cuûa boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu 3 pha daïng ñaày ñuû (H3.8a) : a) Taûi R: Neáu taûi thuaàn trôû vaø ñoái xöùng (RA=RB=RC), khi goùc ñieàu khieån taêng töø 0 ñeán 5π/6, ta coù ba cheá ñoä vaän haønh noái tieáp nhau. Xeùt tröôøng hôïp pha A : 69
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH ¾ Cheá ñoä 1 : 0 < α < π/3 : traïng thaùi 3 hoaëc 2 SCR cuøng daãn. Khi α < π/3, goùc taét θ1 cuûa V5 lôùn hôn goùc ñieàu khieån α. Luùc ñoù ta coù traïng thaùi 3 hoaëc 2 SCR cuøng daãn. α < θ < π/3: V1, V6 vaø V5 cuøng daãn. π/3 < θ < α+π/3: V1, V6 cuøng daãn Cheá ñoä naøy, trong moät nöûa chu kyø, SCR chòu aùp khoaù trong khoaûng thôøi gian töông öùng vôùi goùc pha ψ = α ¾ Cheá ñoä 2 : π/3 < α < π/2 : traïng thaùi 2 SCR daãn Khi α thay ñoåi trong phaïm vi naøy, khoaûng daãn cuûa caùc SCR coù giaù trò baèng nhau vaø baèng 1/3 chu kyø löôùi vaø chuùng dòch chuyeån moät caùch tuaàn töï. Khi α < θ < α + π/3 : V1, V6 cuøng daãn Cheá ñoä naøy, trong moät nöûa chu kyø, SCR chòu aùp khoaù trong khoaûng thôøi gian töông öùng vôùi goùc pha ψ = π/3. ¾ Cheá ñoä 3 : π/2 < α < 5π/6 : traïng thaùi 2 SCR daãn hoaëc 0 SCR naøo daãn Söï toàn taïi caùc khoaûng daãn vaø caùc khoaûng taát caû doøng baèng 0 yeâu caàu phaûi kích 2 SCR cuøng luùc. Vì theá coù hai caùch thöïc hieän ñieàu naøy : hoaëc kích caùc SCR baèng tín hieäu xung coù ñoä roäng lôùn hôn π/3; hoaëc söû duïng kích ñoâi (kích laëp). Ví duï neáu V1 ñöôïc kích ôû thôøi ñieåm α, thì noù seõ ñöôïc kích laëp ôû α + π/3. Cheá ñoä naøy, trong moät nöûa chu kyø, SCR chòu aùp khoaù trong khoaûng thôøi gian töông öùng vôùi goùc pha ψ = α - π/6. Khi α > 5π/6 khoâng SCR naøo daãn ñieän vaø aùp treân taûi baèng 0. 500 uza, [V] 0 -500 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 50 iza, [A] 0 -50 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 500 uv1, [V] 0 -500 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 40 iv1, [A] 20 0 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 500 uzc, [V] 0 -500 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 time, [s] H3.11. Giaûn ñoà aùp vaø doøng boä BÑÑAXC3P taûi R, goùc α = π/6 70
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH 500 uza, [V] 0 -500 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 50 iza, [A] 0 -50 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 500 uv1, [V] 0 -500 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 40 iv1, [A] 20 0 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 500 uzc, [V] 0 -500 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 time, [s] H3.12. Giaûn ñoà aùp vaø doøng boä BÑÑAXC3P taûi R, goùc α = 2.5π/6 200 uza, [V] 0 -200 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 20 iza, [A] 0 -20 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 500 uv1, [V] 0 -500 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 40 iv1, [A] 20 0 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 500 uzb, [V] 0 -500 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 time, [s] H3.13. Giaûn ñoà aùp vaø doøng boä BÑÑAXC3P taûi R, goùc α = 4π/6 b) Taûi RL : 71
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH Taûi coù R vaø L khoâng ñoåi ñöôïc ñaëc tröng bôûi toång trôû Z vaø goùc tôùi haïn ϕ ñöôïc xaùc ñònh nhö sau : ωL Z = R 2 + L2ω 2 ; tgϕ = R Do söï hieän dieän caûm khaùng L, caùc doøng taûi trong caùc pha trôû neân lieân tuïc hôn, hieän töôïng doøng giaùn ñoaïn xaûy ra khi goùc ñieàu khieån lôùn hôn goùc tôùi haïn (α > ϕ). ¾ Cheá ñoä 1 : ϕ < α < αl : traïng thaùi 3 hoaëc 2 SCR cuøng daãn. (αl : Giaù trò ñaëc tröng baèng moät haøm soá phuï thuoäc vaøo ϕ ); α < θ < θ1: V1, V6 vaø V5 cuøng daãn. θ1< θ < α+π/3: V1, V6 cuøng daãn Cheá ñoä naøy, trong moät nöûa chu kyø, SCR chòu aùp khoaù trong khoaûng thôøi gian töông öùng vôùi goùc pha ψ = α + π/3 - θ1 ¾ Cheá ñoä 2 : khoâng coù; ¾ Cheá ñoä 3 : αl < α < 5π/6 : traïng thaùi 2 SCR daãn hoaëc 0 SCR naøo daãn. α < θ < θ2: V1, V6 cuøng daãn. θ2 : goùc taét laàn thöù hai cuûa SCR V6. Cheá ñoä naøy, trong moät nöûa chu kyø, SCR chòu aùp khoaù trong khoaûng thôøi gian töông öùng vôùi goùc pha ψ = 2π/3 + θ2 500 uza, [V] 0 -500 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 10 iza, [A] 0 -10 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 500 uv1, [V] 0 -500 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 10 iv1, [A] 0 -10 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 10 izc, [A] 0 -10 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 H3.14. Giaûn ñoà aùp vaø doøng boä BÑÑAXC3P taûi R=20Ω, L=0.1H, goùc α = π/3 72
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH 200 uza, [V] 0 -200 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 1 iza, [A] 0 -1 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 500 uv1, [V] 0 -500 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 1 iv1, [A] 0 -1 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 1 izb, [A] 0 -1 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 H3.15. Giaûn ñoà aùp vaø doøng boä BÑÑAXC3P taûi R=20Ω, L=0.1H, goùc α = 2π/3 3. Ñaëc tính cuûa boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu ba pha daïng maïch ñaày ñuû: a) Trò hieäu duïng ñieän aùp taûi : Cho taûi R vaø RL ¾ Cheá ñoä 1 : U z = U ⋅ 1 3 + (θ 1 − α ) + 3 ⎡⎢sin 2α + sin⎛⎜ 2θ 1 + π ⎞⎟⎤⎥ (3.23) 2 2π 4π ⎣ ⎝ 3 ⎠⎦ 1 3 3 ⎛ π⎞ ¾ Cheá ñoä 2 (cho taûi R): U z = U ⋅ + sin ⎜ 2α + ⎟ (3.24) 2 4π ⎝ 6⎠ ¾ Cheá ñoä 3 : Uz =U ⋅ 3 (θ 2 − α ) + 3 ⎡⎢sin⎛⎜ 2α + π ⎞⎟ − sin⎛⎜ 2θ 2 + π ⎞⎟⎤⎥ 2π 4π ⎣ ⎝ 3⎠ ⎝ 3 ⎠⎦ (3.25) b) Taûi R : Trò hieäu duïng doøng ñieän qua pha taûi Iz: Iz=Uz/R (3.26) Coâng suaát tieâu thuï cuûa taûi : Pz = 3R.I z2 (3.27) Heä soá coâng suaát cuûa nguoàn: Pz 3R.I z2 R.I z λ= = = (3.28) S 3.U .I z U c) Taûi RL : Trò hieäu duïng doøng ñieän qua pha taûi Iz: Iz=Uz/Z Coâng suaát tieâu thuï cuûa taûi : Pz = 3R.I z2 73
ÑHBK TPHCM – KHOA ÑIEÄN & ÑIEÄN TÖÛ – BOÄ MOÂN CCÑ & ÑKH Heä soá coâng suaát cuûa nguoàn: Pz 3R.I z2 R.I z λ= = = S 3.U .I z U Ví duï: Cho boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu moät pha, nguoàn aùp xoay chieàu u = 220 2 sin (100πt ) , [V]. Chieàu döông qui öôùc cuûa aùp taûi vaø doøng taûi nhö nhau sao cho thuaän chieàu doøng daãn qua Thyristor V1. Taûi goàm R=10Ω. Goùc ñieàu khieån caùc Thyristor α = 1200. V1 1.Veõ giaûn ñoà uz vaø iz; 2.Tính goùc daãn cuûa moät SCR trong moät chu kyø aùp nguoàn; 3.Tính trò hieäu duïng aùp taûi vaø doøng taûi Uz, Iz u V2 R 4.Tính giaù trò cöïc ñaïi cuûa doøng taûi ; 5.Neáu maéc noái tieáp vôùi taûi R moät cuoän caûm coù giaù trò L=0.1H vaø giaû söû xung ñieàu khieån coù daïng chuoãi xung vôùi giaù trò goùc kích α = π/3 [rad]. Keát luaän gì veà tính chaát lieân tuïc cuûa doøng ñieän taûi ? 74