Một số ứng dụng của điện tử công suất trong điều chỉnh tốc độ động cơ 3 pha

Chia sẻ: 123859674 123859674 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:102

Thêm vào BST

Báo xấu

369
lượt xem 112
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo sách 'một số ứng dụng của điện tử công suất trong điều chỉnh tốc độ động cơ 3 pha', kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Một số ứng dụng của điện tử công suất trong điều chỉnh tốc độ động cơ 3 pha

Một số ứng dụng của điện tử công suất trong điều chỉnh tốc độ động cơ 3 pha
Chương 1: VAÁN ÑEÀ ÑIEÀU KHIEÅN CAÙC LINH KIEÄN ÑIEÄN TÖÛ COÂNG SUAÁT DUØNG TRONG VIEÄC ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG CÔ I.1 ÑIEÀU KHIEÅN TRANSISTOR: - Transistor ñöôïc duøng ñeå ñoùng caét doøng ñieän coù cöôøng ñoä töông ñoái lôùn. Vaäy chuùng chæ laøm vieäc ôû hai traïng thaùi: - Traïng thaùi ñoùng (daãn baõo hoøa) ñeå ñoùng maïch ñieän. - Traïng thaùi môû (ngöng daãn) ñeå caét maïch ñieän. Khi transistor hoaït ñoäng vôùi thôøi gian daãn baõo hoøa hay ngaét töông ñoái daøi coøn goïi laø cheá ñoä khoùa cuûa transistor. I.1.1 Cheá ñoä khoùa cuûa Transistor. -Transistor laøm vieäc ôû cheá ñoä khoùa nhö moät khoùa ñieän töû ñoùng môû maïch nhanh vôùi toác ñoä nhanh (10-9 s  10-6 s) do ñoù coù nhieàu ñaëc ñieåm khoùa vôùi cheá ñoä khueách ñaïi. Transistor ôû cheá ñoä khoùa thì ñieän aùp ñaàu ra coù hai traïng thaùi sau: Vra=1 khi Vvaøo = 0. (I.1) Vra = 0 khi Vvaøo= 1. - Cheá ñoä khoùa cuûa transistor ñöôïc xaùc ñònh bôûi cheá ñoä ñieän aùp hay doøng ñieän moät chieàu cung caáp töø ngoaøi qua moät maïch phuï trôï (khoùa thöôøng ñoùng hay thöôøng môû) vieäc chuyeån traïng thaùi khoùa thöôøng ñuôïc thöïc hieän nhôø moät tín hieäu xung coù cöïc
tính thích hôïp taùc ñoäng tôùi ñaàu vaøo. Nhöõng ñaëc ñieåm chuû yeáu cuûa cheá ñoä khoùa ñöôïc xeùt nhö hình I.1. +Vnguoà n RC R3 HìnhI-1:Maïch khoùa duøng Transistor -Ban ñaàu khi Vvaøo =0, transistor ôû traïng thaùi môû, doøng ñieän ra Ic = 0 luùc khoâng coù taûi Rt, khi transistor ñöôïc coi laø hôû maïch Vra= Vnguoàn khi cho xung ñieàu khieån coù cöïc tính döông tôùi ñaàu vaøo Vvaøo = 1 transistor chuyeån sang traïng thaùi ñoùng (baõo hoøa) ñieän aùp ra thoûa maõn ñieàu kieän ôû (I.1) Vra = 0 ôû traïng thaùi baõo hoøa ñeå duy trì khaû naêng ñieàu khieån vaø ñeå traùnh ñieän tích cöïc neàn quaù lôùn, doøng ñieän cöïc neàn ban ñaàu phaûi cao ñeå chuyeån sang traïng thaùi daãn nhanh choùng, ôû cheá ñoä khoùa doøng ñieän neàn phaûi giaûm cuøng qui luaät nhö doøng ñieän thu ñeå traùnh hieän töôïng choïc thuûng tieáp giaùp BC. Traïng thaùi ñoùng maïch IB lôùn IC do taûi giôùi haïn Traïng thaùi hôû maïch IB=0
Hình I.2: Ñaëc tuyeán transistor ôû cheá ñoä khoùa. I.1.2 MAÏCH TRÔÏ GIUÙP MÔÛ: IV V+ I D2 Rt iC i i D i1 t iD C 0 ic R1 D1 Vvaø o 0 t iD Hình I.3 :Maïch trôï giuùp môû. t1 0 t t2 Khi transistor chuyeån töø traïng thaùi ñoùng sang traïng thaùi môû. Maïch trôï giuùp môû goàm caùc phaàn töû C, D1, R1. Doøng ñieän taûi laø i, vì thôøi gian chuyeån traïng thaùi raát ngaén neân xem I=const trong moãi laàn chuyeån traïng thaùi. Ban ñaàu VCE = VCE baûo hoøa  0, iC =I, iD = 0.
Khi cho xung aùp taâm taùc ñoäng vaøo cöïc neàn cuûa Transistor doøng IC giaûm tuyeán tính töø 1 xuoáng 0 trong khoaûng thôøi gian t1. Neáu khoâng coù maïch trôï giuùp môû iC + iD = I = const (I.2). Vöøa luùc iC baét ñaàu giaûm thì iD taêng leân ngay, D2 laøm chuyeån maïch taûi VCE = V+0,6V (I.3). Neáu coù maïch trôï giuùp thì ta coù: iC + I1 = I = const (I.4). vöøa luùc iC baét ñaàu giaûm tuyeán tính thí i1 cuõng baét ñaàu taêng tuyeán dVc I  ic (I.5)  dt C tính tuï C ñöôïc naïp ñieän. Khi t=t1 , iC= 0, VC(t1) = VCE
MAÏCH TRÔÏ GIUÙP ÑOÙNG Chương 2: Ta coù sô ñoà maïch nhö sau +Vn * Khi Transistor töø traïng D2 Rt thaùi môû sang traïng thaùi ñoùng D3 L1 R2 C T R1 D1 Vv Hình I.4: Maïch trôï giuùp ñoùng - Maïch trôï giuùp ñoùng goàm L1, D3, R2 coù chöùc naêng haïn cheá söï taêng tröôûng cuûa doøng iC trong khoaûng thôøi gian caàn thieát ñeå VCE giaûm töø giaù trò V xuoáng VCE baõo hoøa = 0 cho trong soå tay tra cöùu. - Thôøi gian toång coäng cuûa quaù trình ñoùng laø :t - Ñieän caûm L1 ñöôïc tính gaàn ñuùng baèng bieåu thöùc V .t  (I - 8) L1  I
Trong thöïc teá ngöôøi ta choïn L1 sao cho: 2 tñ
-Toån hao coâng suaát trung bình treân cöïc ñieàu khieån phaûi nhoû hôn trò cho pheùp.  Yeâu caàu veà ñoä roäng xung: - Caên cöù vaøo ñaëc tuyeán V-A cuûa Thyristor ta thaáy toàn taïi xung ñieàu khieån phaûi ñaûm baûo cho doøng qua Thyristor taêng töø 0 ñeán giaù trò IC khi Thyristor môû baèng xung ñieàu khieån quaù trình môû coù theå xem laø quaù trình taêng ñieän tích ôû lôùp baùn daãn P noái vôùi cöïc ñieàu khieån, khi caùc ñieän töû töï do ôû lôùp baùn daãn naøy taêng ñeán möùc nhaát ñònh thì ñieän trôû thuaän cuûa Thyristor giaûm ñoät ngoät Thyristor môû. Ñoä lôùn ñieän tích tích luõy ôû lôùp baùn daãn P noái vôùi cöïc ñieàu khieån phuï thuoäc vaøo ñoä roäng xung ñieàu khieån. Thoâng thöôøng ñoä roäng xung ñieàu khieån khoâng nhoû hôn 5s vaø taêng ñoä roäng xung ñieàu khieån cho pheùp giaûm nhoû bieân ñoä xung ñieàu khieån.  Yeâu caàu veà ñoä doác söôøn tröôùc cuûa xung: Ñoä doác söôøn tröôùc cuûa xung caøng cao thì vieäc môû Thyristor caøng toát. Ñaëc bieät trong khi maïch coù nhieàu Thyristor maéc noái di ñk  0 ,1 {A/  s} (I - 11) dt tieáp vaø song song. Thoâng thöôøng yeâu caàu veà ñoä doác xung ñieàu khieån laø:  Yeâu caàu veà söï ñoái xöùng cuûa xung trong caùc keânh ñieàu khieån. ÔÛ caùc boä bieán ñoåi nhieàu pha, nhieàu Thyristor ñoä ñoái xöùng xung ñieàu khieån giöõa caùc keânh seõ quyeát ñònh chaát löôïng ñaëc tính ra cuûa heä. Neáu khoâng ñoái xöùng, caùc xung ñieàu khieån cuûa Thyristor cuûa boä bieán ñoåi nhieàu pha seõ gaây ra söï maát caân baèng giaù trò trung bình cuûa doøng qua Thyristor.
 Yeâu caàu veà ñoä tin caäy: Maïch ñieàu khieån phaûi ñaûm baûo laøm vieäc tin caäy trong moïi hoaøn caûnh nhö t0 thay ñoåi, nguoàn tín hieäu nhieãu taêng. Do vaäy yeâu caàu: - Ñieän trôû ra cuûa keânh ñieàu khieån phaûi nhoû ñeå Thyristor khoâng töï môû khi doøng roø taêng. - Xung ñieàu khieån ít phuï thuoäc vaøo dao ñoäng nhieät ñoä, dao ñoäng ñieän aùp nguoàn. - Caàn khöû ñöôïc nhieãu caûm öùng (ôû khaâu so saùnh, ôû bieán aùp xung taàn ra) ñeå traùnh môû nhaàm.  Yeâu caàu veà laép ñaët: - Thieát bò deã thay theá, deã laép raùp ñieàu chænh. - Deã laép laãn vaø moãi khoái coù khaû naêng laøm vieäc ñoäc laäp. I.2.2 Nguyeân taéc xaây döïng vaø phaân loaïi maïch ñieàu khieån Thyristor. Maïch ñieàu khieån coù nhieäm vuï gia coâng vaø bieán ñoåi caùc tín hieäu ñieàu khieån (ñieän aùp DC) thaønh caùc chuoãi xung ñeå ñöa vaøo ñieàu khieån Thyristor, ñöôïc bieåu dieãn nhö hình I.5 N  e ÑB T CH a  b CB CÑ Hình I.5 Sô ñoà khoái maïch ñieàu khieån Thyristor.
Ñoái töôïng caàn ñieàu khieån laø boä bieán ñoåi Thyristor T vaø ñöôïc ñaëc tröng bôûi ñaïi löôïng ñöôïc ñieàu khieån ôû a (coù theå laø doøng, aùp, nhieät ñoä, toác ñoä). N laø khoái bieåu thò nhieãu beân ngoaøi (do moâ men taûi, nhieät ñoä moâi tröôøng). Boä caûm bieán CB seõ ñöa tín hieäu b ñöôïc so saùnh vôùi tín hieäu chuû ñaïo CÑ. Sai leäch tín hieäu cuûa tín hieäu 0-b laø x seõ ñieàu khieån thieát bò chaáp haønh CH, thieát bò CH coù nhieäm vuï khöû sai leäch X, hoaëc cöïc tieåu noù baèng caùch taïo ra goùc ñieàu khieån  ñeå ñieàu khieån boä bieán ñoåi Thyristor T. Hoaït ñoäng cuûa thieát bò chaáp haønh CH ñöôïc ñoàng boä nhôø tín hieäu e phaùt ra töø nguoàn ñoàng boä ÑB. Maïch ñieàu khieån Thyristor coù theå phaân loaïi theo nhieàu caùch. Caùc maïch ñieàu khieån Thyristor ñeàu döïa theo nguyeân lyù thay ñoåi goùc pha vaø theo ñoù ta coù nguyeân lyù khoáng cheá ngang vaø khoáng cheá ñöùng. Khoáng cheá ngang laø phöông phaùp taïo ra goùc  thay ñoåi baèng caùch dòch chuyeån ñieän aùp ra hình sin theo phöông phaùp ngang so vôùi ñieän aùp ban ñaàu hình (I-6). BA b c a Vc  VR VR b C Vr a c Vc Hình I-6: Sô ñoà nguyeân lyù vaø ñoä thò ñieän aùp maïch khoáng cheá ngang.
Khoáng cheá ñöùng laø taïo ra goùc  thay ñoåi baèng caùch dòch chuyeån ñieän aùp cuûa chuû ñaïo theo phöông thaúng ñöùng so vôùi ñieän aùp raêng cöa, phöông phaùp naøy laïi chia ra: Phöông phaùp khoáng cheá khoâng ñoàng boä vaø phöông phaùp khoáng cheá ñoàng boä. Khoáng cheá ñoàng boä laø khoáng cheá ñeå taïo ra xung ñieàu khieån Thyristor ñoàng boä vôùi nhau nhôø nguoàn pha phaùt tín hieäu ñoàng boä, coøn khoáng cheá khoâng ñoàng boä laø vieäc taïo ra caùc xung ñieàu khieån Thyristor ñoäc laäp vôùi nhau. phöông phaùp khoáng cheá ñöùng hieän ñang ñöôïc duøng phoå bieán vì ñoä chính xaùc cao vaø khoaûng ñieåu khieån roäng (töø 00 – 1800).
Phöông phaùp khoáng cheá ñöùng ñöôïc bieåu dieãn nhö hình I-7. ÑB Taïo xung V2 V4 Khueách V5 V6 V1 V3 So Taïo ñaïi saùnh hình V Bieán aùp ra V 0 t V  V3 t 0 V V6 t V4 0
Hình I-7: Sô ñoà khoái maïch khoáng cheá ñöùng vaø daïng ñieän aùp ra cuûa noù.
Chương 3: Caùc khoái cuûa maïch ñieàu khieån Thyristor a> Khoái phaùt tín hieäu ñoàng boä: ÑB Vì ñieàu khieån Thyristor theo nguyeân lyù ñieàu khieån pha neân caàn coù khoái ñoàng boä pha giöõa ñieän aùp ñieåu khieån vaø ñieän aùp Anod – Cathode cuûa Thyristor. Caùc maïch phaùt tín hieäu ñoàng boä ñieån hình nhö sau:
 Khoái phaùt tín hieäu ñoàng boä duøng tuï vaø diode. Hình I-8. Vng R1 R2 D2 in BA Vv Vc Vñ C D1 Vñ VC 0 t t1 t2 Hình I-8: Sô ñoà khoái phaùt tín hieäu ñoàng boä duøng tuï diode. Trong ñoù: Vd: Ñieän aùp xoay chieàu ñoàng pha vôùi ñieän aùp treã Anod – Katod cuûa transistor. Vn :nguoàn ñieän aùp moät chieàu. Vc : Ñieän aùp ñoàng boä laáy ra. Khi VD>0 thì D1, D2 phaân cöïc ngöôïc. Tuï C ñöôïc naïp veà nguoàn Vn. Vñ(t1) Goùc   arcsin (I - 9) Vñmax Khi Vc = Vd (ôû t2) thì C phoùng ñieän qua R2 vaø Ñ2. Khi Vd
Hình I-10: Khoái phaùt tín hieäu ñoàng boä duøng tuï vaø transistor.
V Vñ Vñk t1 V t2 T Trong ñoù: Vñ: Ñieän aùp nguoàn xoay chieàu ñoàng pha vôùi ñieän aùp treân Anot vaø Katot cuûa thyristor. Vn: Ñieän aùp ñieän moät chieàu. Vc: Ñieän aùp ñoàng boä laáy ra khi Vñ>0. Transistor T baõo hoøa. VC=v (v suït aùp treân Transistor). Khi Vd >0 Transistor T khoùa, tuï C ñöôïc naïp qua R1, R3 töø Vn.  V t naïp  (R1  R2)C ln 1  c  (I - 13)  V  n  V   (R1  R3 )C . ln1  ñk  (I - 14)  Vn    Ta coù: Neân choïn R1>>R3 ñeà tnaïp >> tphoùng. Vñk: Ñieän aùp ñieàu khieån. b. Boä phaùt xung chuû ñaïo: Boä phaùt xung chuû ñaïo coù nhieäm vuï phaùt ra caùc xung vôùi taàn soá coá ñònh hoaëc thay ñoåi ñeå laøm nguoàn tín hieäu chuû ñaïo trong caùc maïch ñieàu khieån Thyristor. Boä phaùt xung chuû ñaïo duøng Transistor moät tieáp giaùp(I-11).
Vn+ ic R2 R Ie E B1 V B2 BB Tu C Vr R1 VB1 VE 0 Vr t t 0 Hình I-11: Sô ñoà thay theá Transistor moät tieáp giaùp laøm maùy phaùt xung vaø daïng xung ra. Khi VE
VBB=Vn(1-e-t/RC) (I-16). T: Chu kyø taïo xung. VE:Ñieän aùp treân cöïc phaùt cuûa Transistor moät tieáp giaùp. VBB:Ñieän aùp treân cöïc B1,B2 cuûa Transistor moät tieáp giaùp 1 ln (I - 17) T  RC 1 Xem VBB=Vn thì Ñieän trôû R2 trong sô ñoà duøng ñeå oån ñònh taàn soá xung khi 0 , 4 R BB (I - 18) R2  Vn nhieät ñoä thay ñoåi, theo coâng thöùc kinh nghieäm. Ñieän trôû R ñeå ñieàu chænh taàn soá xung. Giaù trò lôùn nhaát cuûa Vn  V p (I - 19) R  max I p ñieän trôû xaùc ñònh theo ñieàu kieän taïo dao ñoäng. Vp=VBB+VÑ. (I-20). Trong ñoù VÑ: Ñieän aùp rôi treân cöïc E khi UJT môû (VÑ=0,40,50). VP: Ñieän aùp ñænh cuûa Transistor moät tieáp giaùp (UJT) khi baét ñaàu daãn. IP:Doøng ñieän öùng vôùi VP. Giaù trò nhoû nhaát cuûa ñieän trôû ñöôïc xaùc ñònh. Vn  V (I - 21) R min  I Trong ñoù VV, vaø IV laø aùp doøng öùng vôùi ñieåm truõng treân ñaëc tính V-A cuûa UJT.