Luận văn Thiết kê biến tần 3 pha để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ

Chia sẻ: Nguyen Danh Lan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:54

Thêm vào BST

Báo xấu

309
lượt xem 76
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay cùng với việc phát trển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học kỹ thuật trong công nghiệp nói chung và trong công nghiệp điện tử nói riêng thì các thiết bị điện tử có công suất lớn được chế tạo ngày càng nhiều.Và đặc biệt các ứng dụng của nó vào các ngành kinh tế quốc dân và đời sống hàng ngày đã và đang phát triển hết sức mạnh mẽ.Qua đó con người đã khai thác triệt để những ưu điểm vốn có của các loại động cơ một chiều và xoay chiều phục vụ những...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thiết kê biến tần 3 pha để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay cùng với việc phát trển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học kỹ thuật trong công nghiệp nói chung và trong công nghi ệp đi ện t ử nói riêng thì các thiết bị điện tử có công suất lớn được chế tạo ngày càng nhiều.Và đặc biệt các ứng dụng của nó vào các ngành kinh t ế quốc dân và đời sống hàng ngày đã và đang phát triển h ết s ức mạnh m ẽ.Qua đó con người đã khai thác triệt để những ưu điểm vốn có của các loại động cơ một chiều và xoay chiều phục vụ những nhu cầu ngày càng cao trong lĩnh vực tự động hóa. Với đồ án này em đã nêu ra một khía cạnh nhỏ trong lĩnh vực điều khiển động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc. “Thiết kê biến tần 3 pha để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ” Nội dung các chương mục như sau : Chương 1 : Tổng quan về công nghệ. Giới thiệu về động cơ không đồng bộ và các hệ thống biến tần. Chương 2 : Tính chọn mạch công suất. Mạch động lực, đi sâu vào nguyên lí làm việc của hệ th ống thiết bị cũng như các phương pháp tính chọn mạch và bảo vệ mạch. Chương 3 : Thiết kế mạch điều khiển . Ứng dụng của kĩ thuật xung số để điều khiển hoạt động của mạch Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa điện đã t ận tình ch ỉ b ảo trong thời gian làm đề tài. 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 1.1. HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC BIẾN TẦN- ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU Trong các hệ thống điều tốc biến tần cho cả 2 loại động cơ xoay chi ều đồng bộ và không đồng bộ thì bộ biến tần là khâu quan trọng quy ết định đến chất lượng của hệ thống truyền động. Phụ thuộc vào phạm vi đi ều chỉnh, vào phạm vi công suất truyền động, vào hướng điều chỉnh mà có các loại biến tần và phương pháp khống chế biến tần khác nhau. Trong thực tế các bộ biến tần được chia làm hai nhóm: các bộ biến tần là biến tần trực tiếp và các bộ biến tần gián tiếp có khâu trung gian một chi ều. Tr ước đây, các hệ truyền động dùng biến tần trực tiếp do chất lượng điện áp đầu ra thấp nên thường dùng ở lĩnh vực công suất lớn, nơi chỉ tiêu về hiệu suất được đặt lên hàng đầu. Ngày nay, với sự phát triển của điện tử công suất và kỹ thuật vi điều khiển, phương pháp điều khiển biến tần ki ểu ma tr ận cho chất lượng điện áp ra cao, giảm ảnh hưởng xấu đến lưới đi ện nên phạm vi ứng dụng đang ngày càng được mở rộng. Được ứng dụng nhiều nhất hiện nay vẫn là các hệ điều tốc biến tần dùng bộ biến tần gián ti ếp, các bộ biến tần loại này có thể khống chế theo các phương pháp khác nhau: điều chế độ rộng xung (PWM); điều khiển vector; điều khiển trực tiếp mô men. Biến tần điều chế độ rộng xung (PWM) với việc điều khi ển đi ện áp và tần số theo qui luật U 1/f1 = Const dễ thực hiện nhất, đường đặc tính cơ biến tần của nó về cơ bản là tịnh tiến lên xuống, độ cứng cũng khá tốt, có thể thoả mãn yêu cầu điều tốc thông thường, nhưng khi tốc độ gi ảm thấp thì sụt áp trên điện trở và điện cảm tản cuộn dây ảnh h ưởng đáng k ể đến mô men cực đại của động cơ, buộc phải tiến hành bù s ụt đi ện áp cho mạch stator. Điều khiển Es/f1 = const là mục tiêu thực hiện bù điện áp 2
thông dụng với U1/f1 = const, khi ở trạng thái ổn định có thể làm cho từ thông khe hở không khí không đổi (Ф m = const), từ đó cải thiện được chất lượng điều tốc ở trạng thái ổn định. Nhưng đường đặc tính của nó vẫn là phi tuyến, khả năng quá tải về mômen quay vẫn bị hạn chế. Hệ thống truyền động điều khiển Er/f1 = const có thể nhận được đường đặc tính cơ tuyến tính giống như ở động cơ một chiều kích thích từ độc lập, nhờ đó có thể thực hiện điều tốc với chất lượng cao. Dựa vào yêu cầu tổng từ thông của toàn mạch rotor Фrm= const để tiến hành điều khiển có thể nhận được Er/f1=const. Trong trạng thái ổn định và trạng thái động đều có thể duy trì Er/f1=const là mục đích của điều tốc biến tần điều khiển vec tơ, đương nhiên hệ thống điều khiển của nó là khá phức t ạp. D ựa trên k ết quả từ 2 hạng mục nghiên cứu: “Nguyên lý điều khiển định hướng từ trường động cơ không đồng bộ” do F. Blaschke của hãng Siemens C ộng hoà Liên bang Đức đưa ra vào năm 1971, và “Điều khiển biến đổi toạ độ điện áp stator động cơ cảm ứng” do P.C. Custman và A.A. Clark ở Mỹ công bố trong sáng chế phát minh của họ, qua nhiều cải tiến liên t ục đã hình thành được hệ thống điều tốc biến tần điều khiển vector mà ngày nay đã trở nên rất phổ biến. 1.2. SƠ LƯỢC VỀ CÁC HỆ THỐNG BIẾN TẦN 1.2.1. Khái niệm. Biến tần là thiết bị tổ hợp các linh kiện điện tử th ực hiện ch ức năng bi ến đổi tần số và điện áp một chiều hay xoay chiều nhất định thành dòng đi ện xoay chiều có tần số điều khiển được nhờ khoá điện tử 1.2.2. Phân loại 1. Biến tần trực tiếp: Bộ biến đổi này chỉ dùng một khâu biến đổi là có thể biến đổi nguồn đi ện xoay chiều có điện áp và tần số không đổi thành điện áp xoay chi ều có 3
điện áp và tần số điều chỉnh được. Do quá trình biến đổi không phải qua khâu trung gian nên được gọi là bộ biến tần trực tiếp, còn được gọi là bộ biến đổi sóng cố định (Cycloconverter). Như vậy điện áp xoay chi ều U 1(f1) chỉ cần qua một van là chuyển ngay ra tải với U2(f2). Tuy nhiên, đây là loại biến tần có cấu trúc sơ đồ van rất phức tạp chỉ s ử dụng cho truyền động điện có công suất lớn, tốc độ làm việc thấp. Vì vi ệc thay đổi tần số f2 khó khăn và phụ thuộc và f1. Ví dụ o a o b o c ~ U 1 , T N T N T N CK ck CK f CK CK CK A A B C B C 1 f • 2 B H1.3: Sơ đồ biến tầC trực tiếp n 2.Biến tần gián tiếp: Còn gọi là biến tần độc lập. Trong biến tần này đầu tiên đi ện áp đ ược chỉnh lưu thành dòng một chiều. Sau đó qua bộ lọc rồi trở lại dòng xoay chiều với tần số f2 nhờ bộ nghịch lưu độc lập (quá trình thay đổi f2 không phụ thuộc vào f1).Việc biến đổi hai lần làm giảm hiệu suất biến tần.Tuy nhiên việc ứng dụng hệ điều khiển số nhờ kĩ thuật vi xử lí nên ta phát huy tối đa các ưu điểm của biến tần loại này và thường sử dụng nó hơn. Ví dụ : 4
Lo L1 T9 T11 T7 D7 D9 D11 T1 T3 T5 C1 C3 C5 D1 D3 D5 o Co ~ U o o D10 D12 D8 D4 D6 D2 Ñ C4 C2 C6 2 K U T10 T12 T8 , B T6 T8 T4 1 L2 , f H1.4:f Sơ đồ biến tần gián tiếp 2 1 Chỉnh lưu Lọc Nghịch lưu H1.5: Sơ đồ khối • Phân loại biến tần gián tiếp Do tính chất của bộ lọc nên biến tần gián tiếp lại được chia làm hai loại sử dụng nghịch lưu dòng và nghịch lưu áp. a). Bộ biến tần gián tiếp nguồn dòng: Là loại biến tần mà nguồn tạo ra điện áp một chiều là nguồn dòng, dạng của dòng điện trên tải phụ thuộc vào dạng dòng điện của nguồn, còn d ạng áp trên tải tuỳ thuộc vào các thông số của tải quy định. b). Bộ biến tần gián tiếp nguồn áp: Là loại biến tần mà nguồn tạo ra điện áp một chiều là nguồn áp (nghĩa là điện trở nguồn bằng 0). Dạng của điện áp trên tải tuỳ thuộc vào d ạng c ủa điện áp nguồn, còn dạng của dòng điện trên tải phụ thuộc vào thông số của mạch tải quy định. Bộ biến tần nguồn áp có ưu điểm là tạo ra dạng dòng điện và đi ện áp sin hơn, dải biến thiên tần số cao hơn nên được sử dụng rộng rãi hơn. 5
Bộ biến tần nguồn áp có hai bộ phận riêng biệt, đó là bộ ph ận đ ộng l ực và bộ phận điều khiển • Phần động lực gồm có các phần sau: - Bộ chỉnh lưu: có nhiệm vụ biến đổi dòng xoay chiều có tần số f 1 thành dòng một chiều. - Bộ nghịch lưu: là bộ rất quan trọng trong bộ biến tần, nó biến đổi dòng điện một chiều được cung cấp từ bộ chỉnh lưu thành dòng điện xoay chi ều có tần số f2. - Bộ lọc: là bộ phận không thể thiếu được trong mạch động lực cho phép thành phần một chiều của bộ chỉnh lưu đi qua và ngăn chặn thành ph ần xoay chiều. Nó có tác dụng san bằng điện áp sau khi chỉnh lưu. • Phần điều khiển: Là bộ phận không thể thiếu được, nó quyết định sự làm việc của m ạch động lực, để đảm bảo các yêu cầu tần số, điện áp ra c ủa b ộ bi ến t ần đ ều do mạch điều khiển quyết định. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH CÔNG SUẤT 2.1 một số phương án thực hiện 2.1.1 Biến tần trực tiếp Bộ biến tần trực tiếp là thiết bị biến đổi tần số vào sang tần số ra một cách trực tiếp mà không cần có sự can thiệp của một khâu trung gian nào. Bộ biến tần trực tiếp hay còn gọi là bộ biến tần phụ thuộc th ường gồm các nhóm chỉnh lưu điều khiển mắc song song cho xung lần lượt 2 nhóm 6
chỉnh lưu trên ta được dòng xoay chiều trên tải. Như vậy điện áp xoay chiều U1(f1) chỉ cần qua 1 van là chuyển ngay ra tải với U2(f2). o a o b o c ~ U 1 T N , T N T N CK ck CK CK CK CK A A B B C C f U A • • 2Ñ • 1 K B H2.1. Biến tần trực tiếp f 2 2.1.2. Biến tần 3 pha gián tiếp a. Biến tần dòng 3 pha gián tiếp B Ld T3 T5 T1 C1 C2 C3 D1 D3 D5 M D6 D2 D4 C4 C C6 C5 T2 T4 T6 I II H2.2 : Biến tần nguồn dòng sử dung tiristor Trên sơ đồ ta thấy : sơ đồ gồm cầu chỉnh lưu điều khiển I và c ầu bi ến t ần II. Trong sơ đồ biến tần mỗi thyistor được nối tiếp thêm một diôt. Trong mỗi nửa cầu có 3 tụ điện. Cầu chỉnh lưu thông qua điện cảm L d cung cấp cho cầu biến tần dòng điện hằng Id. Các thysristor T1 và T6 đó cắt dòng điện một chiều Id thành 2 khối chữ nhật, một khối dương và một khối âm, mỗi khối kéo dài 120 0 điện. Khối nọ cách khối kia 60 0 độ điện. Tại bất cứ thời điểm nào cũng chỉ có 2 thysristor cho dòng chảy qua. 7
Các thyistor được điều khiển mở theo thứ tự 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1…… Trên sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển cùng với cuộn cảm tạo nên nguồn dòng cấp cho nghịch lưu. Nghịch lưu ở đây là sơ đồ nguồn dòng song song. Hệ thống tụ chuyển mạch được cách ly với tải qua hệ thống diot cách ly. Dòng ra nghịch lưu có dạng xung hình chữ nhật, điện áp ra có d ạng tương đối sin nếu phụ tải là động cơ. b. Biến tần áp ba pha gián tiếp T3 T5 T1 L E D1 D3 D5 A B C C D4 D6 D2 I II T4 T2 T6 III H2.3. Biến tần áp gián tiếp dùng Tiristor Sơ đồ bao gồm cấu hình chỉnh lưu thyristor I, tụ điên C chứa năng lượng phản kháng, cầu diot II và cầu biến tần III. Tải là động cơ điện 3 pha không đồng bộ kiều lồng sóc. Các diot đấu song song ng ược v ới các thyristor cho phép dòng điện tải trả được về nguồn, ở đây là t ụ đi ện C, vì cầu chỉnh lưu I chỉ cho dòng chảy qua 1 chiều. Trong sơ đồ này mỗi thyristor dẫn dòng trong 1800 điện. Trong sơ đồ cầu biến tần, ngoài giai đoạn trùng dẫn,lúc nào cũng có 3 thyristor dẫn dòng( hai ở nhóm này và 1 ở nhóm kia). Khi thyristor thuộc nhóm anot chung mở thì dòng điện ch ảy từ ngu ồn dương vào tải, còn khi thyristor thuộc nhóm catot chung mở thì dòng đi ện chảy từ tải về nguồn âm. 2.2. phân tích ưu nhược điểm của các mạch công suất 1. Ưu nhược điểm của bộ biến tần trực tiếp và gián tiếp 8
• Biến tần trực tiếp: Ưu điểm: + Biến đồi trực tiếp điện lưới điện u1 có tần số cố định f1thành một điện áp u2 có tần số f2 với biên độ có thể thay đổi được. +Hiệu suất cao. +Cho phép hãm tái sinh năng lượng mà không cần có mạch điện phụ. +Có thể xây dựng với công suất lớn. Nhược điểm: +Sơ đồ mạch van phức tạp,số lượng van lớn. +Thay đổi tần số f2 khó khăn và phụ thuộc vào f1. +Chỉ thực hiện trong giới hạn f2 ≤ f1. + Khó điều khiển ở tần số cận không vì khi đó tổn hao sóng hài trong động cơ khá lớn. + Độ tinh và độ chính xác trong điều khiển không cao. + Sóng điện áp đầu ra khác xa hình sin. • Biến tần gián tiếp: Ưu điểm: +Thay đổi tần số f2 dễ dàng không phụ thuộc vào f1. +Thực hiện được trong dải rộng cả trên và dưới f1. + Độ tinh và độ chính xác trong điều khiển khá cao. + Sóng điện áp đầu ra gần với hình sin. Nhược điểm: 9
+Việc biến đổi năng lượng hai lần làm giảm hiệu suất biến tần. 2. So sánh hai bộ biến tần gián tiếp nguồn áp và nguồn dòng. - Trong bộ biến tần nguồn dòng, khi hai khoá bán dẫn trong cùng một nhánh của bộ nghịch lưu cùng dẫn (do kích nhầm hoặc do chuyển mạch), dòng ngắn mạch qua hai khoá được hạn chế ở mức cực đại. Trong bộ biến tần nguồn áp, việc này có thể gây ra sự cố ngắn mạch làm hỏng khoá bán dẫn. Do đó có thể xem biến tần nguồn dòng làm việc tin c ậy h ơn bi ến t ần nguồn áp. - Do mạch chỉnh lưu tạo nguồn dòng có thể hoạt động ở chế độ trả năng lượng về nguồn, bộ biến tần nguồn dòng có thể làm việc hãm tái sinh. V ới bộ biến tần nguồn áp, việc hãm tái sinh muốn thực hiện cần thêm vào hệ thống một cầu chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn. -Trong trường hợp mất nguồn lưới khi đang hoạt động, bộ biến tần nguồn áp có thể hoạt động ở chế độ hãm động năng, nhưng bộ biến tần nguồn dòng không thể hoạt động ở chế độ này khi đó. - Bộ biến tần nguồn dòng được sử dụng cuộn kháng L khá l ớn trong m ạch chỉnh lưu tạo ra nguồn dòng, điều này làm đáp ứng quá độ của h ệ th ống chậm hơn so với bộ biến tần nguồn áp. - Khi hoạt động với nguồn cấp là DC bộ biến tần nguồn áp nh ỏ g ọn và r ẻ tiền hơn so với biến tần nguồn dòng thường cồng kềnh do phải sử dụng cuộn kháng L lớn và các tụ chuyển mạch có giá trị cao. - Dải điều chỉnh biến tần nguồn dòng thấp hơn dải điều chỉnh của biến tần nguồn áp. 2.3. Chọn mạch công suất phù hợp Dựa vào ưu nhược điểm như trên ta lựa chọn bộ biến tần gián tiếp nguồn áp với cấu chúc như sau: 10
1) Bộ nghịch lưu áp 3 pha (có thể sử dụng BJT công su ất, IGBT, GTO,...) ở đây ta dùng Mosfet. 2) Bộ chỉnh lưu điều khiển cầu 3 pha sử dụng Tiristor H2.4. Sơ đồ biến tần nguồn áp dùng Mosfet 2.4. TÍNH TOÁN MẠCH CÔNG SUẤT 2.4.1 Bộ nghịch lưu a) Sơ đồ nguyên lý: H2.5. Sơ đồ nguyên lý nghịch lưu áp ba pha gián tiếp • Hoạt động: 11
Tụ C1 đảm bảo nguồn là nguồn áp và để tiếp nhận năng lượng phản kháng từ tải. Phương pháp điều khiển các van mosfet thông thường nhất là điều khiển cho góc mở của van là λ = 180 o và λ = 120 o . Ở đây ta xét góc dẫn với tải đấu sao, ta xác định điện áp trên tải trong từng khoản thời gian 60 0 (vì cứ 600 có một trạng thái chuyển mạch) với nguyên tắc van nào dẫn coi như thông mạch .Nhìn chung sơ đồ này có dạng một pha tải nối với hai pha đấu E song song nhau .Do vậy điện áp 1 pha trên tải sẽ chỉ có hai giá trị là . Khi 3 E một pha đấu song song với 1 trong 2 pha còn lại hoặc 2 khi một pha nối 3 tiếp với nhánh song song còn lại.Với giả thiết tải đối xứng • Nguyên tắc chuyển mạch : Cho góc mở của mosfet là 1800 và cứ 600 tiếp theo (kể từ khi mosfet trước đó được mở thì một mosfet khác mở). Như vậy trong cùng một thời gian có 3 mosfet mở : Bảng trạng thái đóng mở của các mosfet M 0 - 600 60o ÷ 120o 120 o ÷ 180 o 180 o ÷ 240 o 240 o ÷ 300 o 300 o ÷ 360 o M1 1 1 1 0 0 0 M2 0 1 1 1 0 0 M3 0 0 1 1 1 0 M4 0 0 0 1 1 1 M5 1 0 0 0 1 1 M6 1 1 0 0 0 1 12
Xét quá trình chuyển mạch từ T5 sang T2 tương ứng với khoảng ( 0o ÷ 60 o ) sang ( 60 o ÷ 120 o ) . Trong khoảng 0o ÷ 60 o thì T1,T5,T6 dẫn, chiều dòng điện qua tải được xác định như hình vẽ 2.6 (a.b,c,d,e,f) T 1 T 3 T 5 . . . + - C 1 . T 4 T 6 T 2 . . . H 2.6.a ZA Z B Z C T 1 T 3 . . T 5 + - C 1 . . T 4 T 6 T 2 . . . H 2.6.b ZA ZB ZC T1 T3 . . T5 . + - C 1 . T4 T6 T2 . . . H 2.6.c ZA ZB ZC 13
T1 T3 . . T5 + - C 1 . . T4 T6 T2 H 2.6.d . . . ZA ZB ZC T1 T3 . . T5 . + - C 1 . T4 T6 T2 . . . H 2.6.e ZA ZB ZC H 2.6.f 14
b) Dạng sóng mạch nghịch lưu: T1 T2 T3 T4 T5 T6 Ua Ub Uc io H2.7. Dạng sóng mạch nghịch lưu c)Tính chọn các phần tử trong mạch: + Các thông số của động cơ không đồng bộ roto lồng sóc: -Công suất định mức: Pdm = 7,5 Kw -Điện áp định mức: Ufdm = 220 V -Hệ số công suất: Cos ϕ = 0,78 -Hiệu suất: η = 0,8 Từ các thông số trên dễ dàng tính được các đại lượng cần thiết: -Dòng điện định mức: Pdm 7,5.103 I dm = = = 18, 2 (A) (2.1) 3.U Y .η .cos φ 3.220.0,8.0,78 15
-Điện trở mỗi pha tải: U fdm 220 Rf = .cos φ = .0,78 = 9, 42 (Ω) (2.2) I dm 18, 2 2 2 U 1 � fdm � 2 1 � � 220 Lt = � �− R = � 2 �− 9, 72 = 0, 022 (H) 2 (2.3) ωdm �I dm � 2.50.3,14 � � 18, + Tính chọn Mosfet: Để lựa chọn được van ta cần tính được điện áp cực đ ại đ ặt lên van và dòng điện trung bình chảy qua van. Bộ biến tần điều chỉnh theo quy luật = Const, mà dải điều chỉnh t ần s ố của động cơ là f= 0 - 120Hz Do đó ta có = (2.4) U dm Vậy Umax = . f max = 220 .120= 528 (V) f dm 50 +) Tính toán các thông số điện áp ở chế độ điều chỉnh cực đại -Ta có điện áp cực đại trên một pha tải: Uma = 2 Umax (2.5) -Điện áp đầu vào cực đại của bộ nghịch lưu: 3 3 Udmax = Umza = .528. 2 = 1120 (V) (2.6) 2 2 - Điện áp cực đại đặt lên mỗi Mosfet: Ung = Udmax =1120 (V) (2.7) +) Tính toán các thông số dòng điện ở chế độ điều chỉnh cực đại - Dòng điện hiệu dụng pha tải ở chế độ điều chỉnh cực đại U max 380 = = = 19, 77 Ihd (2.8) ( 2π f max .Lt ) + R 2 ( 2.3,14.120.0, 022 ) + 9, 722 2 2 16
-Hệ số: R 9, 72 cos ϕ max = = = 0,50 (2.9) ( 2π f max .Lt ) + R 2 ( 2.3,14.120.0, 022 ) + 9.722 2 2 -Dòng trung bình qua Mosfet: Im 2 I hd IM = (cos ϕ max + 1) = (cos ϕ max + 1) (2.10) 2π 2π 2.9, 72 Thay số ta được: IM = (0, 022 + 1) = 10,85 (A) 2π - Chọn hệ số dự trữ dòng điện: ki = 1,8 Vậy cần chọn Mosfet chịu được dòng điện trung bình: ITBM = 1,8.IM = 1,8. 10,85 = 19,53 (A) Từ đó ta chọn: Mosfet SKM284F với thông số: IDmax=20 A UDSmax= 1500 V + Tính chọn điốt ngược: +) Điện áp: -Điện áp cực đại đặt lên điôt: Ungm = Udmax (2.11) -Chọn hệ số an toàn điện áp kud = 1,8 Vậy điôt ít nhất phải chịu được điện áp: Ulv = 1,8. U d max = 1,8.1120 = 2016 (V) +) Dòng điện: -Dòng trung bình chảy qua điốt: 17
Im 2 I hd = (cos ϕ max − 1) = (cos ϕ max − 1) ID 2π 2π (2.12) 2 .28,17 = (0,71 − 1) = 1,84 Thay số ta được: ID 2π (A) -Chọn hệ số dự trữ dòng điện: ki = 3,2 Vậy cần chọn điốt ít nhất chịu được dòng trung bình: ITBD = 3,2.1,84 = 5,888 (A) Từ đó ta chọn điốt: Điôt BYX38 với thông số Idm= 6 A Ungm=2300 V 2.2.2 Bộ chỉnh lưu 1. Nguyên lý Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng có thể coi như hai sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha mắc ngược chiều nhau, ba Tiristo T1,T3,T5 tạo thành một chỉnh lưu tia ba pha cho điện áp (+) tạo thành nhóm anod, còn T2,T4,T6 là một chỉnh lưu tia cho ta điện áp âm tạo thành nhóm catod, hai ch ỉnh lưu này ghép lại thành cầu ba pha. Theo hoạt động của chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng, dòng điện chạy qua tải là dòng điện ch ạy t ừ pha này về pha kia, do đó tại mỗi thời điểm cần mở Tiristo chúng ta cần cấp hai xung điều khiển đồng thời (một xung ở nhóm anod (+), một xung ở nhóm catod (-)). Ví dụ tại thời điểm t1 trên hình 2.8b cần mở Tiristo T1 của pha A phía anod, chúng ta cấp xung X1, đồng th ời t ại đó chúng ta c ấp thêm xung X4 cho Tiristo T4 của pha B phía catod các thời điểm tiếp theo cũng tương tự. Cần chú ý rằng thứ tự cấp xung điều khiển cũng cần tuân th ủ theo đúng thứ tự pha. 18
Khi chúng ta cấp đúng các xung điều khiển, dòng điện sẽ được chạy từ pha có điện áp dương hơn về pha có điện áp âm hơn. Ví dụ trong kho ảng t1 ÷ t2 pha A có điện áp dương hơn, pha B có điện áp âm h ơn, v ới vi ệc m ở thông T1, T4 dòng điện dược chạy từ A về B. Khi góc mở van nhỏ hoặc điện cảm lớn, trong mỗi khoảng dẫn của một van của nhóm này (anod hay catod) thì sẽ có hai van của nhóm kia đổi ch ỗ cho nhau. Điều này có thể thấy rõ trong khoảng t1 ÷ t3 như trên hình 2.8.b Tiristo T1 nhóm anod dẫn, nhưng trong nhóm catod T4 dẫn trong kho ảng t1 ÷ t2 còn T6 dẫn tiếp trong khoảng t2 ÷ t3. Điện áp ngược các van phải chịu ở chỉnh lưu cầu ba pha sẽ bằng 0 khi van dẫn và bằng điện áp dây khi van khoá. Ta có thể lấy ví dụ cho van T1 (đường cong cuối cùng của hình 2.8b) trong khoảng t1 ÷ t3 van T1 dẫn điện áp bằng 0, trong khoảng t3 ÷ t5 van T3 dẫn lúc này T1 chịu điện áp ngược UBA, đến khoảng t5 ÷ t7 van T5 dẫn T1 sẽ chịu điện áp ngược UCA. Khi góc mở các Tiristo lớn lên tới góc α > 600 và thành phần điện cảm của tải quá nhỏ, điện áp tải sẽ bị gián đoạn như các đường nét đậm trên hình 2.8d (khi góc mở các Tiristo α =900 với tải thuần trở). Trong các trường hợp này dòng điện chạy từ pha này về pha kia, là do các van bán d ẫn có phân cực thuận theo điện áp dây đặt lên chúng (các đường nét mảnh trên giản đồ Ud của các hình vẽ 2.8b, c, d), cho tới khi đi ện áp dây đ ổi d ấu, các van bán dẫn sẽ có phân cực ngược nên chúng tự khoá. 19
Sự phức tạp của chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng nh ư đã nói trên là cần phải mở đồng thời hai van theo đúng thứ tự pha, do đó gây không ít khó khăn khi chế tạo vận hành và sửa chữa. 2. Tính chọn Tiristor Dòng điện và điện áp tải chính là dòng điện và đi ện áp đ ầu vào c ủa b ộ nghịch lưu. Dòng trung bình bộ nghịch lưu tiêu thụ từ nguồn 2 I 0 . A2 Iv = (2.13) 3 Trong đó: U d max = Rf I0 : Là dòng điện cơ sở ( I0 ) (2.14)  3Q 1 − a2  A = 1 − .  2π 1 − a + a 2   (2.15)    1  Q = tgφmax =   −1  (2.16)  cos ϕ max  2 −1 a=e 3Q Thay số ta được: 1120 I0 = 9, 72 = 115, 22 (A)  1  Q=  2 − 1 = 0,992  0,71  a = 0,715 A = 0,842 20