Bài giảng Điện tử công suất và ứng dụng (Mạch điện tử công suất, điều khiển và ứng dụng) - Chương 3: Bộ biến đổi điều khiển pha

Chia sẻ: Lộ Minh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

46
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Điện tử công suất và ứng dụng (Mạch điện tử công suất, điều khiển và ứng dụng) - Chương 3: Bộ biến đổi điều khiển pha. Nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: Nguyên lý điều khiển pha, điều khiển pha áp xoay chiều, chỉnh lưu Diot, chỉnh lưu điều khiển pha, mạch phát xung điều khiển pha. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Điện tử công suất và ứng dụng (Mạch điện tử công suất, điều khiển và ứng dụng) - Chương 3: Bộ biến đổi 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: 1. Nguyeân lyù ñieàu khieån pha Thí nghieäm: Laäp maïch ñieän nhö hình 3.1.1 2. Ñieàu khieån pha aùp xoay chieàu iG ≠ 0: TRIAC seõ daãn ñieän (ON): doøng qua taûi cuøng daïng vôùi aùp. 3. Chænh löu diod (khoâng ñieàu khieån) iG = 0: TRIAC seõ taét (OFF) khi doøng (aùp) qua zero. 4. Chænh löu ñieàu khieån pha => TRIAC (vaø SCR) laø phaàn töû coù theå ñoùng ngaét ôû ñieän AC. 5. Maïch phaùt xung ñieàu khieån pha Ñieàu khieån ON -OFF T1 T2 io T v R G v Ñieà u khieå n Hình III.1.2: Daïng aùp ra ñieàu khieån ON – OFF Hình III.1.1 TRIAC laøm vieäc vôùi nguoàn AC (a), coù ñoùng ngaét luùc aùp qua zero (b) 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 a. Khaûo saùt vôùi taûi R: aùp nguoàn hình sin u = U 2 sin wt - Khaùi nieäm chuyeån maïch löôùi ( line commutation ). T1 i o uo - ÑIEÀU KHIEÅN ON-OFF Ñieàu u io u coøn goïi laø ñieàu khieån toaøn chu kyø khieån o R 2 u 0 wt (integral cycle control). α γ=π−α (a) - Ñeå ñieàu khieån khieån aùp ra, i wt Trò trung bình aùp ra: G1 ta duøng: ÑIEÀU KHIEÅN PHA 1 2π Hình III.1.3: AÙp ra ñieàu khieån pha taûi trôû UO = 2π ∫ 0 uO .dwt 2π wt π ÑN ñieàu khieån pha: 1 π U 2 u - Thyristor laøm vieäc 1 phaàn chu kyø (baùn kyø) cuûa nguoàn AC UO = 2π ∫α u.dwt = 2π (cos α + 1) U2 T1 (b) - ÑK aùp ra baèng caùch thay ñoåi goùc ñieàu khieån α (goùc thoâng chaäm) Nguyeân lyù xeáp choàng: IO = UO / R Trò soá hieäu duïng aùp ngoû ra: 2π π π U oR = ∫ uo2 .dwt = ∫α u .dwt = U π ∫α sin wt.dwt 1 1 2 1 2 2π 0 2π π U oR = U 1 2π ∫α (1 − cos 2wt).dwt = U 1 2π [wt − 12 sin 2wt]απ = U 1 2π (π − α + 12 sin 2α )
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(ω t − φ ) T1 i o Z toång trôû taûi Z = R2 + (ω L ) 2 R u wL o vaø goùc pha taûi φ = tg −1 u R L * iO2 laø thaønh phaàn quaù ñoä Khaûo saùt töông töï tröôøng hôïp R. U 2 ⎡ sin(ω t − φ ) − sin(α − φ ) ⋅ e− (ω t−α ) ω ⋅τ ⎤ io = ⎢⎣ ⎥⎦ wL Z R 2 + (ωL ) vaø goùc pha φ = tg −1 2 Taûi RL: toång trôû taûi Z = Hình III.2.7: Phaân tích caùc thaønh phaán R Khi wt = α + γ doøng veà khoâng: dio aùp ngoû ra. ÔÛ wt = α : T1 daãn ñieän: uo = R.io + L = u = U 2 sin wt −γ dt iO = 0 => sin( α + γ − φ ) − sin( α − φ ) ⋅ e ω⋅ τ = 0 vôùi ñieàu kieän ñaàu laø khi wt = α , io = 0 −γ hay: sin( α + γ − φ ) = sin( α − φ ) ⋅ e ω⋅τ 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 uo duïng GOAL SEEK io cuûa Excel ñeå giaûi 2 wt : 0 π γ u Coù goùc daãn γ, ta tính ñöôïc: Trò trung bình aùp UO : π UO = 1 T ∫ T uo .dt = 1 2π ∫U α 2 sin ω t.dω t => Trò trung bình doøng IO : Io = Io / R α+γ 1 1 Maøn hình Excel ñeå ∫ hay tích phaân I o = T T io dt = 2π io dwt ∫ tìm goùc daãn khi α cho tröôùc goùc kích. α +γ 1 U 2 ⎡sin(ω t − φ ) − sin(α − φ ) ⋅ e− (ω t−α ) ω ⋅τ ⎤ dwt Io = 2π Z ∫ α ⎢⎣ ⎥⎦ < III.2.5> Baøi taäp: Söû duïng GOAL SEEK cuûa Excel ñeå giaûi
9 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 10 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi III.2 ÑIEÀU KHIEÅN PHA AÙP XOAY CHIEÀU: - Trò hieäu duïng doøng taûi: U OR U 1. Khaûo saùt sô ñoà moät pha: IOR = = 1 (π − α + 12 sin 2α ) R R π a. Taûi ñieän trôû: uo - Coâng suaát: u io 1 ( uo ) (U ) 2 2 1 T1 T2 io 0 2 wt PO = T ∫T uo ⋅ io dt = ∫ T T R dt = OR R T α γ=π−α Ví duï: Tìm goùc ÑKP α ñeå coâng suaát ra baèng ½ coâng suaát cöïc ñaïi (khi ñoùng tröïc tieáp u R vaøo nguoàn). G uo i wt G Baøi taäp: Söû duïng GOAL SEEK cuûa Microsoft Excel ñeå giaûi baøi toaùn ngöôïc cuûa: Tính goùc kích triac ñeå coù hieäu duïng aùp ra baèng giaù trò mong muoán. Tính 2π wt baèng soá: Hieäu duïng aùp ngoû ra UOR = 110V öùng vôùi nguoàn U = 220V hieäu duïng Hình III.2.1: BBÑ aùp xoay chieàu moät pha π uT duøng triac. - Trò hieäu duïng aùp treân taûi: π U OR = 1 T ∫ T u2 dt = 1 π ∫ (U 2 sin ω t)2 dω t = U 1 π (π − α + 12 sin 2α ) α Kieåm tra laïi: khi α = 0 , UOR = U .
11 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi 12 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ÑTCS&ÖD Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi b. Taûi RL: * Yeâu caàu kích xung roäng: - doøng khoâng taét khi aùp qua zero io uo - beà roäng xung doøng γ > π − α u 2 wt γ laø nghieäm cuûa phöông trình 0 α γ −γ sin( α + γ − φ ) = sin( α − φ ) ⋅ e ω⋅ τ Trò hieäu duïng aùp ra: α +γ Hình III.3.3: Quaù trình quaù ñoä boä ÑKP aùp xoay chieàu moät pha. U oR = 1 T ∫ T uo2 dt = 1 π ∫ (U 2 sin ω t) 2 dω t 4. ÖÙng duïng: α a. Ñieàu khieån ON – OFF: =U 1 π (γ + 12 [sin 2α − sin 2(α + γ )]) Caùc nhaän xeùt: T1 R O In 33 * AÙp ra baèng khoâng khi α = αMAX = 180 . 1 4 G Ñieàu khieån 0.1u Out * Goùc α toái thieåu vôùi taûi RL baèng φ. T2 2 3 Khi α < φ, aùp ra khoâng thay ñoåi. (a) Sô ñoà khoái rô le baùn daãn (b) Söû duïng opto triac ñeå ñieàu khieån ON-OFF 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… 1. Khaûo saùt chænh löu hai xung: chænh löu toaøn soùng hay hai nöõa chu kyø Nhöôïc ñieåm: - khaû naêng quaù taûi keùm, a. Hoaït ñoäng ôû taûi R: iS - hoûng khoâng phuïc hoài ñöôïc, nhaïy vôùi nhieãu, nhieät … io uo b. BBÑ aùp xoay chieàu: 0 wt G R L u T1 T2 T1 Taûi TRIAC A T4 2π Taûi (a) (b) π G u Nguoàn R L D1 Nguoàn T1 T2 Taûi T2 Sô ñoà caàu moät pha (a) vaø sô ñoà moät pha coù ñieåm giöõa (b) U2 T5 TRIAC B (c)vaø caùc daïng soùng doøng, aùp taûi trôû G T1 T2 Taûi T3 R L u = U 2 sin wt TRIAC C T6 vôùi U , ω : trò soá hieäu duïng vaø taàn soá goùc aùp nguoàn u. (a) duøng ba sô ñoà moät pha (b) sô ñoâ ñieàu khieån ba pha. ¾ Trò trung bình Uo cuûa aùp ra uo: 1 1 2π 1 π 2 2 VÍ DUÏ: khaûo saùt treân PSIM sô ñoà ñk pha 3 pha U o = ∫ uo dt = ∫ uo dt = ∫ 2U sin wt ⋅ dwt = U T T 2π 0 π 0 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 uo = io .R vôùi io laø doøng ngoû ra => io = uo/R vaø Io = Uo/R ¾ Trò hieäu duïng doøng taûi : 2 1 2π 1 π ⎛u⎞ 1 π U IoR = 2π ∫0 io2 .dwt = π ∫0 π ∫0 ⎜⎝ R ⎟⎠ io2 .dwt = .dwt = R IoR cuõng chính laø trò hieäu duïng IS cuûa doøng qua nguoàn U2 ¾ Po = R.IoR2 = => cos φ = 1. => PDC = U O .IO < Po . 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: uo = u = 2U sin wt = R.io + L di dt ñieàu kieän ñaàu : iO(0) = I1 2U −1 ωL L vaø τ = −t giaûi ra: io = sin ( wt − φ ) + I1e τ . vôùi φ = tg Z R R Khi wt = π , doøng ñieän trôû laïi giaù trò ban ñaàu I1 : 2U −π io = sin (π − φ ) + I1e ωτ = I1 => io(t) RL thay vaøo vò trí cuûa R. Z 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 Ví duï: Tính doøng qua maïch chænh löu c. Hoaït ñoäng ôû taûi RE: Taûi coù söùc phaûn ñieän laøm cho xung doøng thu heïp. caàu diod taûi R = 10 ohm, aùp nguoàn uo Goïi δ laø goùc ñeå diod baét ñaàu daãn ñieän: 12 V (hieäu duïng). io = Io Khi wt = δ thì u = E ⇔ E = 2U .sin δ ⇒ δ = sin−1 ( E U 2 ) Trò trung bình aùp ra: D1, D4 D2, D3 wt Uo = 12 ⋅ 2π 2 = 12 ⋅ 0.9 = 10.8 v , π 2π Khi diod daãn ñieän, uo = u = R.io + E ⇒ io = ( u − E ) / R vôùi u = 2U sin wt . u Trò trung bình doøng ra: IO = U O R = 10.8 /10 = 1.08 A Doøng qua nguoàn i Io Baøi taäp III.1.1: Tính HSCS cuûa BBÑ khi doøng taûi phaúng, baèng IO Io - 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 Po = U o .Io = Io π 2 2 Khi diod taét hay iO = 0 , uO = E. - coâng suaát bieåu kieán S = U.IO => HSCS = π δ +π π −δ δ +π => U o = π ∫δ 1 uo .dwt = π1 ⎡ ∫ 2U .sin wt.dwt + ∫ E.dwt⎤ ⎣⎢ δ π −δ ⎦⎥ IO coù theå ñöôïc tính theo nguyeân lyù xeáp choàng: IO = (UO – E) /R Doøng hieäu duïng IOR = 1 π ∫ π io2 .dwt = 1 π π −δ ∫δ ( u− E R ) 2 .dwt => Po = R.IOR 2 0
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) du du iin = C C = C , vôùi u = U 2 sin wt dt dt 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 R C C C C Hình III.1.6b. Daïng aùp tính toaùn sô ñoà hình III.1.5a R R (a) (b) (c) Io .Δt Δ t = T/2 T laø chu kyø ñieän löôùi. ΔU C = (lôùn hôn thöïc teá). Caùc sô ñoà thöïc teá (coù haïn doøng naïp tuï) C => U C = U 2 − ΔU D − 2 ΔU C ; U: hieäu duïng aùp nguoàn , ΔUD : suït aùp diod. 1
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 78xx 1. Sô ñoà chænh löu SCR hai xung: hình III.4.1.(a) vaø (b) V e o Khaûo saùt tröôøng hôïp taûi thuaàn trôû: C3 C1 C2 v Tr T1 T1 T2 io T2 io uo -V in u -e C1 C2 C3 o u uo 79xx u u 2 o 0 T3 T4 wt Daïng aùp ra khi aùp nguoàn quaù thaáp Boä oån aùp tuyeán tính 78xx α γ=π−α Baøi taäp: Duøng PSIM moâ phoûng boä chænh löu 1 SCR ñieàu khieån pha coù D phoùng ñieän (a) (b) i wt G1 taûi RL. Tính daïng soùng doøng taûi trong chu kyø töïa xaùc laäp. Hình III.4.1: Sô ñoà vaø daïng aùp, doøng chænh i G2 io löu 2 xung ÑK pha T R 1 π 1 π U 2 [cos α + 1] π ∫α D v o Uo = u ⋅ dwt = ∫ U 2 sin wt ⋅ dwt => U o = u L π α π uo Giaù trò töùc thôøi doøng ñieän taûi i o = R 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: Xung doøng keùo daøi, coù daïng nhö tröôøng uo Tröôøng hôïp taûi doøng lieân tuïc: uo io io hôïp chænh löu 1 SCR wt Khi L ñuû lôùn vaø goùc ñieàu khieån wt 2 γ : goùc daãn cuûa SCR laø nghieäm soá 0 pha beù, beà roäng xung γ taêng ñeán giaù π 2π −γ α γ u trò giôùi haïn π . u sin( α + γ − φ ) = sin( α − φ ) ⋅ e ω⋅ τ γ=π i wt daïng aùp ra khoâng phuï thuoäc taûi: α G1 1 α +π π ∫α i G2 Uo = u ⋅ dwt Trung bình aùp ra giaûm so vôùi taûi R 2π wt U 1 α +π π ∫α Hình III.4.3: Daïng doøng, aùp ra chænh löu Uo = U 2 sin wt ⋅ dwt = U do ⋅ cos α Io = o u R 2 xung, taûi RL vôùi doøng giaùn ñoaïn vôùi U do laø aùp ra chænh löu diode: T1 2 2 U do = U Hình III.4.4: Daïng doøng, aùp ra khi doøng π taûi lieân tuïc 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 2. Sô ñoà chænh löu SCR hình tia m xung: Trò trung bình aùp ngoû ra khi doøng taûi lieân tuïc: π π π - Nguoàn laø heä thoáng m pha hình sin + +α +α m 2 m m m m 2 π e1 = U 2 sin ω t e1 T1 em α e2 e3 Uo = 2π π π ∫ U 2 sin wt.dwt = 2π ∫π U 2 cos wt.dwt = π sin m .U .cos α − +α α− e2 T2 2π e1 2 m m e2 = U 2 sin(ω t − m1 2π ) θ m u e3 o m 2 T3 e3 = U 2 sin(ω t − m2 2π ) 2π π π wt Đặt U do = sin U áp ngõ ra chỉnh lưu diod (khi α = 0) ... ... π m em Tm em = U 2 sin(ω t − mm−1 2π ) N i m 1 2 3 => U o = U do cos α G 0 (b) Chænh löu m pha (a) Heä m pha hình sin: (c) Daïng aùp ngoû ra taûi doøng lieân tuïc hình tia 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 2π π π sin θ = sin(θ + ) => θ = π − (θ + ) hay θ = − m m 2 m
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 Ví duï chænh löu 3 xung: hình tia ba 3. Chænh löu SCR saùu xung vôùi taûi doøng lieân tuïc: Sô ñoà caàu 3 pha α 2π/3 A T1 u+ A B C u+ vo α B T2 io T1 T2 T3 io π A A 3 B C u 2 uo C T3 o 0 wt B uo θ C 0 N pha. 2 T4 T5 T6 u_ u_ Khi doøng taûi lieân tuïc: 0 2 i π 2π 3 3 6 Chia laøm 2 nhoùm: G1 Uo = 2π 3 ∫ 2π uo ⋅ dwt = 2π U ⋅ cos α 0 2 i G2 0 - nhoùm + : T1, T2, T3 iG3 Khaûo saùt theâm: - nhoùm – : T4, T5, T6 iG4 1. Khaûo saùt chænh löu 3 pha hình tia A B C Laø 2 sô ñoà 3 pha hình tia. thöù töï kích caùc SCR: iG5 taûi R 2 wt T1 Æ T2 Æ T3 Æ T1 iG6 0 2. Hoaït ñoäng boä chænh löu m pha hình tia ÑK pha khi α > 90o vôùi taûi T6 Æ T4 Æ T5 Æ T6 doøng lieân tuïc (cheá ñoä nghòch löu). v Trò trung bình aùp ra: (Udo : aùp ra chænh löu diod) T1 v CA T1 daãn v BA v CA 3 π +α + 26π 3 6 Uo = ∫ uo dwt = π∫ (uA − uB ) dwt = U cos α = U do cos α 6 6 2π 2π 6 π 6 +α 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 io T1 T2 io T1 D2 io A u u u B o u o u o Df T3 C Df 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 uO thay ñoåi theo caùch boá trí linh kieän. u iO (a) SCR Df SCR Df - AÙp ra khoâng coù phaàn aâm. 0 π 2π wt 60 ο - Taêng khoaûng ñieàu chænh, caûi thieän HSCS. U 2 (b) T2,D4 T1, D4 T1,D3 T2, D3 Uo = [cos α + 1] π 2π wt π (c) D2,D4 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 5. Coâng suaát vaø HSCS cuûa chænh löu ñieàu khieån pha: 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. Khaûo saùt sô ñoà chænh löu 2 xung taûi doøng lieân tuïc vaø phaúng Io u Trung bình aùp ra: T1 T2 io = I π uo UO = 0.45*220*(1 + cos 45) = 169 volt u -u Io u u io o α Trung bình doøng ra: 2 wt Df T1, D4 Df T2, D3 2 0 IO = 169/10 = 16.9 A 0 D3 D4 -Io wt i o 45o i A - Tính doøng qua SCR, diod: 180 A1 kích T1, T4 kích T2, T3 Coâng suaát taûi: Po = U o Io = U do .Io cos α vôùi U do = 2 2.U / π 1 π +α Coâng suaát tieâu thuï (ngoû vaøo): Pin = ∫α U 2.sin wt.Io .dwt = Po π Po 2 2 cos α o Coâng suaát bieåu kieán: S = U. Io => HS coâng suaát: cos ϕ = = S π Nhaän xeùt: ■ cos ϕ < 1 baát chaáp goùc ñieàu khieån α vì doøng khoâng hình sin ■ cos ϕ < 0 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 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 Td Döïa vaøo maïch ñôn oån (laøm ñoàng boä aùp löôùi Ñôn oån kích SCR treã), kích ôû α = 0, phaùt xung kích thyristor sau Td giaây. α = w. Td b. Nguyeân lyù so saùnh: Taïo ñieàu khieån: cuøng taàn soá ( ñoàng boä) vôùi löôùi ñieän + pha thay ñoåi. maïch so saùnh hai tín hieäu: - Uñk: tín hieäu ñieàu khieån. θ α u Vôùi α = 0 : khoâng ñieàu khieån, - Uñb: tín hieäu ñoàng boä θ α i u SCR Å D, aùp ra cöïc ñaïi vôùi taûi G 2 wt + cuøng taàn soá löôùi i R, thay ñoåi theo sô ñoà 0 G 2 wt + coù ñoä doác khoâng 0 α =0 α = α max ñoåi daáu trong khoaûng α = αmin ñeán α = αmax u ÑB Hình III.7.1 nguyeân lyù phaùt xung ñieàu (thöôøng laø 0 vaø π) U ÑK 2 khieån pha 0 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 Ví duï: Ñieàu khieån pha duøng boä ñeám: Maïch kích chænh löu ñieàu khieån pha theo nguyeân lyù so saùnh: Ñieàu khieån pha duøng boä ñeám ñöôïc aùp duïng roäng raõi khi duøng vi maïch töông töï (analog). ÔÛ thôøi ñieåm α = 0, boä ñeám xuoáng coù preset ñöôïc naïp soá N. a. Sô ñoà khoái: 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 Tín hieäu ñaët N DATA - maïch so saùnh ñònh thôøi ñieåm kích SCR Ñoàng boä preset T - Maïch ñôn oån ôû ngoõ ra boä so saùnh xaùc ñònh beà roäng xung kích SCR. (α = 0) ñeám xuoáng, DATA = 0 taàn soá CLK - khoái logic: phoái hôïp maïch phaùt xung caùc pha CLK kích SCR ñaët DATA = N DATA = 0 - Khoái khueách ñaïi vaø gheùp naâng möùc coâng suaát xung vaø noái vaøo cöïc coång Boä ñeám xuoáng coù preset (α = 0) kích SCR t SCR. Hình III.7.4 (a) (b) Xung töø caùc pha khaùc Ta coù αMAX = w.NMAX .TCLK Pha löôùi u ñb α K. ñaïi caùc SCR cuûa Leäch pha Khaùm phaù Taïo aùp LOGIC & ZERO ñoàng boä chænh löu θ Ñôn oån gheùp α=0 so saùnh Maïch phaùt xung ÑK pha Uñk
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