Bài giảng Điện tử công suất - Chương 5: Nghịch lưu một pha

Chia sẻ: Sơn Tùng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

153
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Điện tử công suất - Chương 5: Nghịch lưu một pha" cung cấp cho người học các kiến thức: Các bộ nghịch lưu một pha, bộ đổi điện cơ bản, bộ nghịch lưu bán cầu, bộ nghịch lưu cầu đầy đủ, bộ đổi điện song song,.... Mời các bạn cùng tham khảo 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 5: Nghịch lưu một pha

CHƯƠNG 5: NGHỊCH LƯU MỘT PHA GIỚI THIỆU o GIỚI THIỆU Bộ nghịch lưu có nhiệm vụ chuyển đổi o CÁC BỘ NGHỊCH LƯU MỘT PHA năng lượng từ nguồn điện một chiều 1. Bộ ñổi ñiện cơ bản không đổi sang dạng năng lượng điện 2. Bộ nghịch lưu bán cầu xoay chiều để cung cấp cho tải xoay chiều. 3. Bộ nghịch lưu cầu ñầy ñủ Đại lượng được điều khiển ở ngõ ra là 4. Bộ ñổi ñiện song song điện áp hoặc dòng điện. 5. Các kỹ thuật ñiều khiển bộ ñổi ñiện 12:01 PM 1 12:01 PM 2 GIỚI THIỆU GIỚI THIỆU 1. Nguồn thế VSI (voltage source Inverter) Nghịch lưu là bộ chuyển đổi điện thế DC thành AC tuần hoàn với tần số mong muốn khác tần số điện khu vực nhưng có dạng không sin. Muốn có dạng hình sin ta 2. Nguồn dòng CSI (Current source Inverter) có thể dùng các kỹ thuật khác nhau để thực hiện biến đổi thành dạng sin. 12:01 PM 3 12:01 PM 4 1
1. BỘ ðỔI ðIỆN CƠ BẢN 1. BỘ ðỔI ðIỆN CƠ BẢN • Nguyên lý cơ bản: • Khi chỉ cho mạch hoạt động ở 1 và 3, ta có dạng sóng ra có dạng sóng vuông: Tt S1 S2 V0 Vo S1 + 1 + - +E E + + R S2 + 1 3 1 3 2 - - 0 t E 3 - + -E T - - - 4 + + 0 -E • Với chu kỳ T và tần số 1/T. 12:01 PM 5 12:01 PM 6 1. BỘ ðỔI ðIỆN CƠ BẢN 2. BỘ NGHỊCH LƯU BÁN CẦU • Khi cho hoạt động cả 1, 2, 3, 4 theo o Tải thuần trở: E G1 S1 D1 trình tự như hình, ta có dạng sóng ra có • Sơ đồ nguyên lý: TAI dạng nấc. : Vo • Ta chọn hoạt D2 +E động cả 1, 2, 3, 4 E G2 S2 1 1 2 3 3 4 1 1 2 3 3 Vo t +E T 1 1 2 3 3 2 1 1 2 3 3 -E t T • Với chu kỳ T và tần số 1/T. -E 12:01 PM 7 12:01 PM 8 2
2. BỘ NGHỊCH LƯU BÁN CẦU 2. BỘ NGHỊCH LƯU BÁN CẦU • Trường hợp R: • Trường hợp R: Điện thế trung bình trên một công tắc: Điện thế hiệu dụng ngõ ra: 2 tON t T ∫0 V AV _ SW = Edt = 2 E ON = 2 ED T 2 tON 2 t VRMS = ∫ T 0 E dt = E 2 ON = 2 D E T Dòng trung bình trong công tắc: I AV I AV _ SW = Dòng tải trung bình: 2 I AV = V AV D= tON Công suất hấp thụ trung bình: R T 2 VRMS E2 POAV = = 2D R R 12:01 PM 9 12:01 PM 10 2. BỘ NGHỊCH LƯU BÁN CẦU 2. BỘ NGHỊCH LƯU BÁN CẦU • Trường hợp tải cảm: • Trường hợp tải cảm: Vo E G1 S1 D1 Phương trình dòng qua cuộn dây: t T/2 di R L D1 S1 D2 S2 L + Ri = E E G2 S2 D2 i1 dt Vo t Giải ta có nghiệm toàn thể: E −t −t T 1 − e τ  − I 01e τ ; +E SCR1 SCR1 i2 i(t ) = 0≤t ≤ t t R  2 TON − (t −T )  − (t −T ) SCR2 SCR2 − E  T i (t ) = -E 2 2 τ   1+ e  + I 01e τ ; ≤t ≤T R   2 12:01 PM 11 12:01 PM 12 3
2. BỘ NGHỊCH LƯU BÁN CẦU 3. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ðẦY ðỦ • Trường hợp tải cảm: • Trường hợp R: Trị số dòng hiệu dụng: G1 S1 D1 D3 S3 G3 TT S1 S2 S3 S4 V0 1 On Off Off On +E 2 E TAI 1 2 T2E  −t −t  i 2 (t )dt = 1 − e τ  − I 01e τ  dt T ∫ ∫ 2 Off On On Off -E I RMS =  T 0 T 0 R    D2 D4 S4 3 On Off Off On +E G2 S2 G4 4 Off On On Off -E Nếu công tắc là lý tưởng, công suất Vo + nguồn cấp điện DC phải bằng công suất E S1 S4 S2 S3 S1 S4 S2 S3 Dạng sóng vuông hấp thụ bởi tải: PDC = VDC I1 t T 12:01 PM 13 -E 12:01 PM 14 3. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ðẦY ðỦ 3. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ðẦY ðỦ TT S1 S2 S3 S4 V0 • Trường hợp R: • Trường hợp R: 1 On Off Off On +E 2 3 On On Off Off Off On On Off +E 0 Điện áp trung bình trên một công tắc: 4 Off On On Off -E Dạng sóng nấc 5 Off On On Off -E T  −δ   2  T2 −δ   2  = E 1 − 2δ  6 Off On Off On 0 V AV _ SW = ∫ Edt = E   7 On Off Off On +E T 0 T  T  Vo 8 On Off Off On +E 2 +E Điện áp hiệu dụng ngõ ra: S1 S4 S1 S3 S1 S4 S1 S3 S2 S4 t 2δ T T 2 2 −δ 2 ∫ T/2 T S2 S3 S2 S3 V0 RMS = E dt = E 1 − -E δ T 0 T 12:01 PM 15 12:01 PM 16 4
3. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ðẦY ðỦ 3. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ðẦY ðỦ • Trường hợp cảm: Trường hợp cảm: ψ: là góc dự kiến đóng các SCR. ψS: là góc dẫn cho các SCR. ψD: là góc dẫn cho các diode ngược. 12:01 PM 17 12:01 PM 18 4. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ðẦY ðỦ 4. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ðẦY ðỦ • Bộ ñổi ñiện song song dạng 1: • Bộ ñổi ñiện song song dạng 2: • Khi có điện thế • Để tránh sự ZL ZL E tác động cùng T1 tăng quá và T1 1 lúc vào 2 anod L0 đảm bảo điện SCR, thì SCR nào C thế ra có dạng C1 có xung kích + E SCR1 hình vuông ta C2 T2 SCR1 D4 D4 SCR2 T2 + E dương hiện diện - SCR2 sử dụng 2 xung dk1 xung dk2 sẽ dẫn trước. diod D4 và hồi - L0 C3 It off t off t off T2 tiếp bằng C= = ≥ cuộn cảm L. 2E R 0,693R xung dk 12:01 PM 19 12:01 PM 20 5
4. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ðẦY ðỦ 4. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ðẦY ðỦ • Bộ ñổi ñiện song song dạng 2: • Bộ ñổi ñiện song song dạng 3: • Cuộn cảm L ZL tạo nên điện T1 • Là bộ đổi điện ZL thế dương ở song song sử T1 catod các SCR C1 dụng Mosfet công nhằm bảo C2 T2 SCR1 D4 D4 SCR2 T2 suất để có thể + đảm SCR được + E xung dk1 xung dk2 điều khiển bằng E Q1 Q2 ngưng nhanh - L0 áp. - G1 C3 khi chuyển G2 trạng thái. 12:01 PM 21 12:01 PM 22 5. KỸ THUẬT ðIỀU KHIỂN ðIỆN THẾ BỘ BIẾN ðỔI 5. KỸ THUẬT ðIỀU KHIỂN ðIỆN THẾ BỘ BIẾN ðỔI Có nhiều cách để thực hiện sự điều Phương pháp điều biến độ rộng xung chỉnh điện thế AC ngõ ra: (PWM) là phương pháp thông dụng để điều o Điều khiển điện thế DC cấp vào bộ đổi điện. khiển điện thế trong bộ đổi điện: o Điều khiển điện thế AC ngõ ra bộ đổi điện. o Điều biến độ rộng đơn xung. o Điều khiển điện thế trong bộ đổi điện. o Điều biến độ rộng đa xung. o Điều biến độ rộng xung dùng sóng sin. 12:01 PM 23 12:01 PM 24 6
5. KỸ THUẬT ðIỀU KHIỂN ðIỆN THẾ BỘ BIẾN ðỔI 5. KỸ THUẬT ðIỀU KHIỂN ðIỆN THẾ BỘ BIẾN ðỔI • PWM ñơn xung: • PWM ñơn xung: • Trong cách này, dạng sóng điện thế ra gồm 1 • Điện thế ra có thể được điều chỉnh tuyến tính từ xung đơn trong mỗi bán kỳ. Với tần số cho sẵn (f = trị cực đại đến 0 hoặc bằng cách làm sớm pha hoặc 1/T), độ rộng xung tw có thể thay đổi để điều khiển bằng chậm pha sự khởi dẫn của các cặp công tắc điện thế ra. VA VA +E +E S1 S2 S1 S2 S1 S2 S1 S2 t t VB VB +E +E S4 S3 S4 S3 S4 S3 S4 S3 t t Vo = VA -VB Vo = VA -VB +E +E T/2 t t T/2 T T S1 S4 S2 S3 S1 S4 S2 S3 S1,4 S1,3 S2,3 S2,4 S1,4 S1,3 S2,3 -E -E 12:01 PM 25 12:01 PM 26 5. KỸ THUẬT ðIỀU KHIỂN ðIỆN THẾ BỘ BIẾN ðỔI 5. KỸ THUẬT ðIỀU KHIỂN ðIỆN THẾ BỘ BIẾN ðỔI • PWM ña xung: • PWM ña xung: • Điện thế ra có thể được giao hoán on/off nhanh • Với m = 2 → tw< π/2, với m = 3, rõ ràng là tw< nhiều lần trong suốt mỗi bán kỳ để tạo nên chuỗi π/3 xung có biên độ không đổi. Tần số xung fp=2m do đó 1 ô xung trong một chu kỳ 2m=fp/f Vo VA +E m=2 +E m=5 t t 0 1 π 2π -E π 2π -E Vo fp T VB +E m=3 +E m=5 t t -E 1 -E fp 12:01 PM 27 12:01 PM 28 7
5. KỸ THUẬT ðIỀU KHIỂN ðIỆN THẾ BỘ BIẾN ðỔI 5. KỸ THUẬT ðIỀU KHIỂN ðIỆN THẾ BỘ BIẾN ðỔI • ðiều biến xung sin (SPWM): • ðiều biến xung sin (SPWM): • Trong SPWM điện thế ra được điều • Điểm giao hoán được xác định là giao điểm của sóng sin và sóng tam giác. Độ rộng xung tw được khiển bằng cách làm thay đổi chu kỳ xác định bởi thời gian trong đó vst(t)vca(t) trong bán nhất tại đỉnh của dạng sóng hình kỳ âm của vR-(t). Vo +E fc N= t fm π 2π -E VR Vm T M= = Vc Vc ; 0 ≤ M ≤1 12:01 PM 29 12:01 PM 30 NGHỊCH LƯU BA PHA 12:01 PM 31 8