Slides ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
CHÖÔNG V NGHÒCH LÖU ÑOÄC LAÄP VAØ BIEÁN TAÀN
1. Phaân loaïi nghòch löu
2. Khaûo saùt nghòch löu nguoàn aùp
3. Phöông phaùp ñieàu khieån ñieän aùp ngoû ra
4. Soùng haøi vaø nghich löu hình sin
5. Bieán taàn nguoàn aùp
6. ÖÙng duïng
♦ Nghòch löu: Boä bieán ñoåi DC Æ AC
♦ Nghòch löu ñoäc laäp = BBÑ DC Æ AC vôùi U, f do noù quyeát ñònh
(nghịch lưu oâ-toâ-noâm)
phaân bieät vôùi nghòch löu phuï thuoäc: moät cheá ñoä laøm vieäc cuûa chænh löu SCR
♦ Coù raát nhieàu sô ñoà nghòch löu khaùc nhau cho caùc öùng duïng coâng
nghieäp
2/42 ch5 NL&BT /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
V.1 PHAÂN LOAÏI NGHÒCH LÖU:
- Nghòch löu song song vaø noái tieáp
- Nghòch löu nguoàn doøng vaø nguoàn aùp
1. Nghòch löu song song vaø noái tieáp:
Phaân loaïi theo vò trí cuûa C taét SCR ( nghòch löu chuyeån maïch taûi)
a. Nghòch löu song song: C song song taûi
C
+
SCR4 SCR2
SCR3
C
R
SCR1
SCR2
L
+
V
L
_
SCR1
V
_
T
- Khi SCR 1 vaø 4 daãn ñieän, tuï ñieän C ñöôïc naïp, laøm taét chuùng khi ta kích
SCR2 vaø 3
3/42 ch5 NL&BT /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
b. Nghòch löu noái tieáp: C noái tieáp taûi
L1 L2
SCR2
SCR1+
V
V
R
o
C
_
- Kích SCR 1 taïo ra xung doøng döông, SCR 1 seõ töï taét khi doøng qua
maïch veà khoâng
- Kích SCR 2 taïo ra xung doøng aâm.
Thöôøng ñöôïc duøng laøm boä nguoàn trung hay cao taàn.
4/42 ch5 NL&BT /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
2. Nghòch löu nguoàn doøng vaø nguoàn aùp:
a. Nghòch löu nguoàn doøng: coù L baèng voâ cuøng ôû ngoû vaøo
o
_
N
i
L
i
+
S2
oi
S3
U
C
u
∞
i
C
u
Maïch töông ñöông
(C laø tuï chuyeån
maïch)
C
L
S4
S1
R
C
L =
i
Taûi RL
N
- i
N
i
O
o
wt
N
2π
π
i
Hình V.1.3 Sô ñoà nguyeân lyù, maïch
töông ñöôïng vaø daïng doøng ngoû ra boä
bieán ñoåi
=> toång trôû trong cuûa nguoàn coù giaù trò lôùn: maïch laøm vieäc vôùi nguoàn
doøng.
=> Doøng nguoàn iN phaúng, ñöôïc ñoùng ngaét thaønh doøng xoay chieàu:
S1, S4 ñoùng: iO = iN > 0 ;
S2, S3 ñoùng: iO = – iN < 0
Coâng suaát taûi tieâu thuï: Po = U.iN
5/42 ch5 NL&BT /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
b. Nghòch löu nguoàn aùp: coù tuï ñieän C giaù trò lôùn ôû ngoû vaøo
=> toång trôû trong cuûa nguoàn baèng khoâng
=> nguoàn coù theå cung caáp vaø nhaän doøng khoâng giôùi haïn.
Caùc ngaét ñieän cuûa nghòch löu nguoàn aùp caàn coù diod song song ngöôïc
=> bieân ñoä aùp ra bò giôùi haïn ôû aùp nguoàn
Ví duï:
BBÑ aùp moät chieàu laøm vieäc 4 phaàn tö maët phaúng taûi laø NL nguoàn aùp moät
pha khi trò trung bình aùp ra baèng 0.
o
S3
L
u
o
S4
o
i
S2
o
+
_
U
Maïch töông ñöông
i
Taûi RL
S1
u
R
C
2
π
π
V
wt
-V
0
Sô ñoà nguyeân lyù, maïch töông ñöôïng vaø daïng aùp ngoû ra NL nguoàn aùp.
6/42 ch5 NL&BT /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
So saùnh Nghòch löu nguoàn doøng Nghòch löu nguoàn aùp
Ngoû vaøo L = ∞ C = ∞
Nguoàn Nguoàn doøng Nguoàn aùp
Taûi Doøng xung vuoâng AÙp xung vuoâng, giôùi haïn ôû bieân ñoä
nguoàn
AÙp thay ñoåi theo taûi Doøng thay ñoåi theo taûi
Naêng löôïng 1 chieàu, töø nguoàn ñeán taûi 2 chieâuø, nguoàn trao ñoåi vôùi taûi
V.2 KHAÛO SAÙT NGHÒCH LÖU NGUOÀN AÙP:
1. Sô ñoà 1 pha vaø phöông phaùp khaûo saùt gaàn ñuùng
2. Sô ñoà 3 pha vaø caùc quan heä ñieän aùp
3. Logic 3 pha
7/42 ch5 NL&BT /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
1. Sô ñoà NL 1 pha vaø phöông phaùp khaûo saùt gaàn ñuùng
Uo
+
S3
iu
o
D3
_
S1
D2
D1
D4
S2 S4
D2
U
u
S2
o
S1
C1
u
D1
_
o
U
S1
D2
_
T
D1
+
S2
+
C2
Sô ñoà caàu Sô ñoà ½ caàu Sô ñoà BA coù ñieåm giöõa
Nghòch löu 1 pha: duøng luaät ñoùng ngaét cuûa BBÑ chieàu laøm vieäc 4 phaàn
tö sao cho trung bình aùp ra baèng khoâng.
=> Ngaét ñieän coù khaû naêng ñoùng ngaét theo yeâu caàu:
- linh kieän hoï transistor (IGBT, transistor Darlington, MosFET) hay
- SCR + maïch taét, GTO ôû coâng suaát cao hôn (kA).
8/42 ch5 NL&BT /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
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
(
)
πθ−π⋅= 2/T
q
, q tính baèng giaây.
D3
Uo
+
D4
i
S2
u
o
S4
D1
_D2
S3S1
wt
θ
S1 = -S2
S3 = -S4
I
1
π2π
UI
2
-I
1
u
o
Xeùt chu kyø töïc xaùc laäp:
- Phöông trình vi phaân khi S1, S4 ñoùng:
di
UL Ri
dt
=+
vôùi ñieàu kieän ñaàu i (0) = I1,
suy ra /
1
t
UU
iIe
RR
τ
−
⎛⎞
=+ − ⋅
⎜⎟
⎝⎠
vôùi
R
L
/
=
τ
.
9/42 ch5 NL&BT /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
D3
Uo
+
D4
i
S2
u
o
S4
D1
_D2
S3S1
wt
θ
S1 = -S2
S3 = -S4
I
1
π2π
UI
2
-I
1
u
o
Khi t = q, i = I2 vôùi /
21
q
UU
IIe
RR
τ
−
⎛⎞
=+ − ⋅
⎜⎟
⎝⎠
<vdV.3.1.2>. S4 ngaét, S3 ñoùng.
Doøng qua taûi khoâng thay ñoåi töùc thôøi,chaûy qua S1, D3; phöông trình vi phaân:
0di
L
Ri
dt
=+
vôùi ñieàu kieän ñaàu i (0) = I2 , suy ra τ−
⋅= /t
eIi 2.
Khi qt T−= 2, i = - I1 ; ta coù
)
τ−−
⋅=− /q
T
eII 2
21 <vdV.3.1.2>
<vdV.3.1.1>, <vdV.3.1.2> => I1, I2, vaø veõ ñöôïc daïng doøng taûi.
/
2/2
1
1
q
T
Ue
I
R
e
τ
τ
−
−
−
=+ ,
()
(
)
2
2
/
/2
/
12 /2
1
T
Tq
T
q
T
Ve e
IIe
R
e
τ
τ
τ
τ
−−
−
−−
−
−
=− ⋅ =
+
Kieåm tra laïi: khi q = T/2 thì 2
1
1
12
2II T
T
e
e
R
V−== τ−
τ−
+
−
/
/
10/42 ch5 NL&BT /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
4. Tính toaùn gaàn ñuùng nghòch löu nguoàn aùp:
Söû duïng nguyeân lyù xeáp choàng, giaû söû chæ coù
thaønh phaàn cô baûn u1 (soùng haøi baäc 1) laø coù taùc duïng.
=>I = I1 laø thaønh phaàn cô baûn cuûa doøng taûi,
TAÛI: maïch töông ñöông cuûa phuï taûi ôû taàn soá w.
Taûi
u
i
1
1
Töø ñoù tính ñöôïc coâng suaát tieâu thuï gaàn ñuùng, suy ra hoaït ñoäng cuûa taûi.
Baøi taäp:
Cho boä nghòch löu nguoàn aùp coù aùp ngoû
hình beân vôùi U = 300V, taûi 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.
Tính coâng suaát tieâu thuï, bieát
θ
= 120o.
wt
θ
S1 = -S2
S3 = -S4
I
1
π2π
UI
2
-I
1
u
o