Một thyristor là một linh kiện có 4 lớppnpn, 3 lơp tiếp giáp giống như một diode.Lớp tiếp giáp đầu tiên được sử dụng như một lớp tiếp giáp điều khiển bởi vậy, quá trình chỉnh lưu được th
Trang 1CHỈH LƯU CÓ KIỂM SOÁT
Mạch nhân pha.
Cũng như các cuộc thảo luận trước đây, sóng điều hòa phát sinh bởi bộ chỉnh lưu cầu toàn sóng, là một hàm của một mạch số cho bộ đổi điện đó Một máy biến đổi 12 xung sẽ có bậc sóng hài thấp nhất là 11, các từ khác như són hài thứ 5, thứ 7 không bao giờ được nhắc đến trong lý thuyết của bộ đổi điện 12 xung Cũng tương tự như bộ biến đổi 18 xung sẽ có số sóng hài bắt đầu từ 17 trở nên Số sòng hài thấp nhất trong bộ biến đổi 24 xung là 23 Kích thước của bể lọc thụ động cần phải lọc ra được các sóng hài trong phổ của dòng điện Từ đây, kích thước của bộ lọc cần để lọc sóng hài ra ngoài của máy biến đổi 12 xung là nhỏ hơn nhiều để lọc sóng hai của bộ biến đổi 6 xung
Trang 2Tuy nhiên, bộ biến đổi 12 xung cần hai cầu biến đổi 6 xung, và hai bản ghi dịch pha 30 0 của tính hiệu ra xoay chiều
Sự thay đổi pha đạt được ở cả hai là nhờ sử dụng một biến thế cách điện vời
sự biến đổi pha ở cuộn dây ban đầu và thứ hai hoặc sử dụng một biến áp tự ngẫu biến đổi pha ở đầu ra Có vài sự khác nhau ở biến thế tự ngẫu toán tử topo và chọn lựa cấu trúc liên kết bao hàm sự thỏa hiệp giữa chất lượng và giá thành Một thiết bị biến đổi 18 xung sẽ cần 3 nhóm diode cầu 6 xung và
4 bản ghi dịch 15 0của tín hiệu vào
Một cấu trúc 12 xung được biể diễn trong hình 4.18, trong một chu kỳ, điện thế một chiều sẽ có 12 đỉnh và do đó có tên là máy chỉnh lưu 12 xung
Hoạt động điều hòa
Những thảo luận ở trên hướng tới việc làm hài hòa các vấn đề tạo ra do tải phi tuyến Tuy nhiên, các nhà sản xuất motor có thể phát triển kỹ thuật đó để không làm phát sinh các sóng hài Thay vì sử dụng diode như trong bộ chỉnh lưu, các ÁDs làm việc tích cực như IGBTs cùng với diode song song Năng lượng truyền qua một khóa hai chiều có thể tái tạo dưới dạng sóng là một đường thẳng áp dụng cho điện áp xoay chiều Sau đó được đưa vào một bộ lọc tích cực cho đến khi gần như thu được một són xoay chiều hình sin hoàn hảo Các bộ lọc tích cực thường được lắp chung trong các thiết bị hiện đại cùng với các bộ lọc thụ động Bộ lọc tích cực cũng cần những thiết bị cảm ứng điện áp tương ứng như bộ chuyển đổi số tương tự Tăng chi phi và linh kiện nói chung sẽ làm giảm độ tinh vi của ban thiết kế Các nhà máy sản xuất các thiết bị có công suất nhỏ như máy tính, nguồn, thiết bị chiếu sáng
có những thành công thiết thực khi sử dụng các bộ chuyển đổi
Trang 3Chỉnh lưu có kiểm soát.
Chỉnh lưu có kiểm soát sử dụng một loại linh kiện mà chúng ta đã biết là thyristor Một thyristor là một linh kiện có 4 lớp(pnpn), 3 lơp tiếp giáp giống như một diode.Lớp tiếp giáp đầu tiên được sử dụng như một lớp tiếp giáp điều khiển bởi vậy, quá trình chỉnh lưu được thực hiện với sự cung cấp của thiết bị được định thiên và độ lớn tải trọng của thiết bị
Sự điều khiển của thyristor có thể giải thích bằng giả thiết là hai transistor kết nối với nhau như trong hình vẽ trên Gỉa định rằng α 1 , α 2 là tỷ số giữa dòng collector và emitter của transistor Q1,Q2
Trong hình 4.19: , khi là dòng anode chạy qua thyristor Từ
lý thuyết về transistor, giá trị được xác định bởi: , khi là dòng điện rò qua lớp chuyển tiếp p-n từ hình 4.19, do đó dòng anode
có thể được viết lại là:
Sự chuyển đổi giữa dòng collector bởi giá trị α và dòng emitter, dòng
anode:
Trang 4Nếu như tỷ số của dòng collector và dòng base của transis là và thì
ta có mối quan hệ giữa và là:
Qua đó ta có biểu thức:
Nếu như giá trị của thấp thì dòng anode thấp và có thể so sánh vơi dòng điện rò Dưới điều kiện đó, thyristor đang ở chế độ tắt Nếu như độ khuếch đại có ích của transistor gần với 1 khi đó dòng anode phóng đại là lớn nhất và thyristor goi là dẫn điện Điều kiện dòng điện ngoài có thê thay đổi làm ảnh hưởng tới độ phóng đại
Áp dụng tăng điện áp
Áp dụng cho một điện áp chạy qua từ anode tới cathode của thyristor, ở điểm tiếp giáp được định thiên thuân trong khi điểm tiếp giáp thì ngược lại Thyristor không dẫn điện gọi là chế độ cản Khi tăng giá trị của điện áp, số lượng hạt tải điện tại lớp chuyển tiếp bắt đầu thu nhận năng lượng và bắt đầu di chuyển Trong quá trình này có thể xảy ra sự tài tổ hợp lỗ trống và điện tử và sự phá vỡ liên kết , tạo ra ngày càng nhiều
sự chuyển động Nếu điện áp tăng quá một giá trị nào đó thì chuyển động của lỗ trống và điện tử sẽ tăng rất lớn và lớp chuyển tiếp kết thúc sự tồn tại Kết quả khuếch đại của hai transistor trong mẫu hai transistor tiến gần về giá trị 1 Trong phương pháp này dòng cưỡng bức chạy qua transistor là không thích hợp, từ điểm tiếp giáp sẽ thường xuyên bị hỏng do đó phương pháp này là một phương pháp phá hoại
High dv/dt
Lớp tiếp giáp là một lớp đóng chuyển tiếp khi một điện thế chuyển tiếp
từ anode tới cathode của một thyristor Với lớp chuyển tiếp pn biểu diễn khu vực nghèo khi định thiên đảo Khi lớp định thiên đảo, lớp chuyển tiếp này sẽ biểu diễn một khu vực nghèo Một cách khác để tìm kiếm vùng nghèo tại vùng định thiên đảo là lớp biên của vùng đinh thiên đảo có dư thừa lỗ trống và điện tử trong khi bản thân chúng bị làm nghèo.Đặc điểm này giống với tụ điện Nếu điện thế qua vùng chuyển tiếp thay đổi rất nhanh, sau đó
sự chuyển động của các điện từ nhanh qua vùng nghèo Nếu tốc độ của điện
tử của điện thế qua vùng chuyển tiếp vượt quá một giá trị định trước, khi
đó sự chuyển động của điện tử qua vùng nghèo rất cao,lơp chuyển tiếp một lần nữa bị tiêu hủy Sau sự việc này thyristor mất điện thế chuyển tiêp
Trang 5và bằng giá trị rất nhỏ của điện thế chuyển tiếp Cách thức này cũng phá hủy
nó bởi vậy không được khuyến cáo
Nhiệt độ
Nhiệt độ sẽ làm ảnh hưởng tới chuyển động của điện tử và lỗ trống và biến đổi cấu trúc của chất bán dẫn Tăng nhiệt độ thì lớp chuyển tiếp sẽ bị ảnh hưởng Lỗ trống nhiều hơn và điện tử sẽ bắt đầu chuyển dịch, kết quả là đẩy lỗ trống và điện tử tới gần đường tiếp giáp Nếu nhiệt độ cao được duy trì, thì lớp chuyển tiếp bị phá hủy, lại một lần nưa thyristor bị phá hủy gây trở gại cho điện thé nghịch
Bơm dòng
Nếu điện thế dương qua cathode của thyristor, thì sẽ làm định thiên lớp chuyển tiếp Các hạt tải sẽ bắt đầu chuyển động Sự chuyển động của các hạt tải tại lớp chuyển tiếp sẽ thu hút các điện tử từ miền của thyristor Một số điện tử có thể thoát ra ngoài qua cổng cuối nhưng tại đó luôn dồi dào điện tử sẵn sàng vượt qua lớp chuyển tiếp Từ đó điện tử tại miền của lớp chuyển tiếp là các hạt tải phụ, chúng có thể gây ra sự tái tổ hợp và gia tăng chuyển động của các hạt tải phụ tại lớp chuyển tiếp Bằng việc gia tăng đều đặn sự định thiên của lớp chuyển tiếp người ta có thể điều chỉnh
bề rộng của lớp chuyển tiếp Nếu như một điện thế định thiên được sử dụng từ anode đến cathode của thyristor với cổng của nó tới cực âm tác động thuận lợi vào thời gian hiện tại, sau đó thyristor có thể dẫn được điện Phương pháp này đạt được độ dẫn bằng cách tăng dòng điện rò Kết quả khuếch đại của hai transistor đạt tới một giá trị trong một cách thưc điều khiển và thyristor ở chế độ bật Đây là trường hợp duy nhất thyristor ở chế
độ bật Khi cực cathode được định thiên thích hợp, dòng điện qua transistor phụ thuộc vào điện thế đặt trên anode-cathode và trở kháng của tải
Trang 6Trở kháng của tải và điệ thế ngoài đặt lên anode-cathode sao cho dòng điện qua thyristor lớn hơn một giá trị tối thiểu bằng dòng điện chốt Dưới các điều kiện như vậy, các thyristor nói là có điểm làm việc Nói cách khác, nếu điện thế định thiên qua cưc cathode lớn, thyristor hoàn toàn dẫn điện Lớp chuyển tiếp sẽ không tồn tại trong điều kiện làm việc Thyristor sẽ trở lại trạng thái ban đầu khi dòng điện qua bé hơn một giá trị đã biết bằng dòng duy trì Có hai cách để làm được điều này, thứ nhất, tăng trở kháng của tải
sẽ làm cho dòng qua thyristor giảm xuống thấp hơn giá trị hoặc sử dụng điện thế định thiên đặt trên cực anode-cathode của thyristor
Đường đặc tuyến V-A của thyristor và biểu tượng được mô tả trong hình 4.20
Từ khi thyristor cho dòng điện qua theo hướng như một diode mà ở đó nó
có thể kiếm soát các thiết bị, một linh kiện cho phép chế tạo bộ nắn dòng và
có thể thay thế diode trong tất cả các mạch bằng thyristor Bởi vì khả năng kiểm soát của nó ngay lúc đó khi thyristor dẫn điện có thể bị trễ dẫn tới việc thay đổi điện áp ra Bởi vậy chúng ta có thể lựa chọn việc điều khiển điện áp
ra và công suất của dòng chỉnh lưu Chỉnh lưu dùng thyristor cũng gọi là bộ chỉnh lưu có kiểm soát silic hay SCR
Một dạng tín hiệu, chỉnh lưu dòng R-L với một thyristor như trong hình 4.21 Sự khác biệt lớn nhất giữa dòng điện này và của diode có thể so sánh
Cả hai mạch điều khiển quá pi radian vì sự có mặt của bộ cảm ứng điện từ khi điện áp bình thường qua bộ cảm ứng là con số 0 Nếu giá trị của thành phần dòng điện và điện thế nguồn cung cấp giống nhau ở cả hai trường hợp., thời gian từ khi dòng điện vào đến khi ra tải R-L phụ thuộc vòa giá trị của R
Trang 7và L Trong trường hợp này, dòng diode không phụ thuộc vào bất kỳ điều gì, trong khi dòng qua thyristor, nó phụ thuộc vào giá trị tức thời cho bởi bộ kích khởi
Từ hình 4.12 lưu ý là năng lượng dự trữ trong điện cảm có thể kiểm soát bằng thyristor là cách làm giảm tính dẫn bằng cách đấy thay đổi công suất đầu ra Cả diode và thyristor đều chịu được điện áp nghịch lớn với điều kiện
la điện thế nhỏ hơn điện áp đánh thủng
Yêu cầu mạch cửa
Bọ phát tín hiệu có biên độ điện thế lớn hơn giá trị điện thế tối thiểu của thyristor khi bật Nó không được lớn hớn giá trị điện thế cực đại của bộ phát tín hiệu, nó phải nằm giữa giá trị max và min của thyristor xác lập bởi nhà sản xuất Thyristor là một mạch điều khiển công tắc và vì thế mạch cửa cần
có khả năng cung cấp vào thyristor Không giống như transistor lưỡng cực, thyristor không có khả năng khuếch đại dòng điện, không hoàn tòan phụ thuộc vào điện áp và phạm vi hoạt động của thyristor Có đầy đủ cổng kích hoạt thì dòng điện sẽ chảy vào thyristor và chảy từ anode sang cathode miễn
là thyristor có tác động thuận lợi tơi tải sao cho dòng điện chảy phải lớn hơn dòng điện định mức Trong giai đoạn tử AC sang DC của bộ chỉnh lưu nút cổng sẽ bật thyristor trong suốt phần dương của chu kỳ dòng xoay chiều và
Trang 8tắt trong phần am của chu kỳ dòng xoay chiều Ngăng cản tín hiệu ở cổng trong suốt phần am của chu kỳ dòng xoay chiều không ảnh hưởng tới thyristor
Mạch nắn cầu H một pha vơi thyristor
Tương tự như bộ nắn diode H kiểu cầu dựa trên cơ sở của SCR, vì khả năng kiểm soát điên áp đầu ra theo mong muốn, kể từ khi kích hoạt thyristor thì phải đồng bộ với điện áp hình sin đầu vào Một mạch chỉnh lưu từ AC sang DC có thể đạt được đặc tính của tụ lọc
Trong điều khiển bộ chỉnh lưu từ AC sang DC, điều quan trọng là phải kiểm soát được điện trở, dung kháng, và điện kháng của tải Động cơ điện một chiều quan trọng trong công nghiệp, tuy nhiên, sư dụng động cơ điện một chiều trong công nghiệp ngày càng giảm
Trang 9Kiểm soát các động cơ điện một chiều thường sử dụng các mạch thyristor Với những động cơ nhở công suất dưới 3kW đánh giá có thể kiểm soát bởi một giai đoạn SCR, trong khi lớn hơn dùng 3 giai đoạn Điển hình là một giai đoạn cầu H SCR điều khiển một động cơ một chiều như trong hình 4.22
và dạng sóng trong hình 4.23
Trong hình 4.22, là điện áp hoạt động, nó được áp dụng ngoài và nói chung độc lập với điện áp phần ứng Một động cơ như vậy được biết đến như một động cơ riêng rẽ là dòng điện phần ứng trong khi là dòng điện ứng dụng Đầu ra của bộ nắn điện được áp dụng trên toàn phần ứng Từ đó điện áp đầu ra có thể kiểm soát, một trong những cách hiệu quả để kiểm soát phần ứng, moomen của động cơ điện một chiều có thể kiểm soát như vậy
K là động cơ điện và phụ thuộc vào số lượng dây dẫn và số lượng cực Tới đây, lực xoắn của động cơ điện một chiều có thể đượcviết dưới dạng:
Bằng việc giữ cho trường không đổi , lực xoắn sẽ dần cân đối với khung, trong khi đó điện áp đầu ra được điều chỉnh bằng một biến áp tự ngẫu Trong hình 4.22, cần chú ý rằng dòng không được điều khiển chảy theo hướng đối diện vì thế không phát sinh tiêu cực Để làm động cơ chạy theo hương ngược lại tì trường phải thay đổi
Trang 10• Là tốc độ phần ứng tính theo Lực điện từ, E là sự khác nhau giữa điện áp ra một chiều của biến thế tự ngẫu qua điện kháng của khung dây Từ đó, E có thẻ được viết lại như sau
Để kiểm soát tốc độ vượt quá tốc độ cơ bản thì các lĩnh vực hiện nay phải thay đổi Từ đây có thể cho thấy được điều đó, kiểm soat dòng điện khung
có thể kiểm soat được tốc độ và lực xoắn sinh ra bơi động cơ, kiểm soát điện
áp một chiều đầu ra có thẻ kiểm soát được dòng điện khung Bởi vì điện cảm của khung lớn, thông qua đó có thể giả định sẽ được liên tục cho một vùng thực hành Thông thường sản lượng điện áp của một pha AC-DC mạch chỉnh lưu cho bởi:
Bởi kiểm soat góc nút bấm, , kiểm soát giá trị trung bình của điện áp ra, nếu kiểm soát dòng điện khung là mục tiêu chính( để kiểm soát đầu ra, lực xoắn) có thể định hình bộ điều khiển bởi một vòng lặp Các đo lường hiện nay có thể được so sánh với một bộ tham khảo những lỗi và dùng để kiểm soát góc Từ điện áp đầu ra và dòng điện khung không phải là trực tiếp đến tỷ lệ nhưng tới Mối quan hệ giưa sản lượng điện áp và góc
là phi tuyến Tuy nhiên ta có thể sử dụng các tín hiệu báo lỗi để kiểm soát thay vi kiểm soát , sau đó dựa vào mối quan hệ tuyến tính kiểm soát
Từ phương trình tính điện áp trung bình đầu ra, sẽ là tiêu cực nều góc độ lớn hơn 90 độ Điều này đã dẫn chúng ta vào chủ đề Vì vậy cần chú ý các phương trinh sản lượng điện áp trung bình của điện áp đầu ra của tái tạo
AC-DC kiểm soát sự chỉnh lưu sử dụng thyristor có điện dung lớn kể trên AC-DC có thể được làm để hoạt động trong việc tái sinh bằng cách trì hoãn việc kích hoạt góc độ
Điều này có lợi trong việc kiểm tra tải trên những cần trục, khi tải trên móc cần trục được nâng lên, năng lượng điện được cung cấp cho động cơ Điện áp trên động cơ là đại lượng dương, và dòng trện khung dương tính Lực xoắn dương và tải được chuyển lên Khi tải đi xuống quá trình nạp quay động cơ theo hướng đối diện vì sức nặng, điện áp tại thiết bị đầu cuối trở nên tiêu cực một khi tốc độ tiêu cực Những thyristor được điều chỉnh ở một góc
độ lớn hớn 90 độ để phù hợp với việc tạo ra điện áp một chiều động cơ vì dòng thông qua thyristor không thể đi tiêu cực, dòng này bắt buộc chảy vào động cơ một chiều tích cực Điện cảm lớn của động cơ để bảo trì sự xuyên
Trang 11qua hướng cảu dòng dương tính Lực xoắn dương tính còn được tạo ra khi hướng của dòng vẫn còn dương tính
Nói cách khác động cơ phát triển lực xoắn và cố gắng di chuyển tải lên chốn lại các nguy cơ đẩy động cơ xuống, sản phẩm là dòng qua động cơ do chuyển động xuống của độngc cơ một phần là chuyên đổi và điện áp trên nó
là tiêu cực có nghĩa là động cơ không phải tiêu thụ năng lượng mà ngược lại
Năng lương này được sản xuất bởi động cơ thông qua thyristor một cách thích hợp, sự chuyển đổi động năng tới năng lượng điện hành động bằng một phanh động lực và xuống các tải Một cần trục tiêu biểu được yêu cầu vận hành trong các góc phần tư Trong góc phần tư đầu tiên, động cơ phát triển lực xoắn dương tính và động cơ chạy theo hướng xoắn dươn tính, có nghĩa là tốc độ của nó dương tính Sản phẩm của lực xoắn và tốc độ là sức mạnh, và điện năng dương tính như vậy được cung cấp tới động cơ từ bộ chỉnh lưu Khi chuyển đông đi lên gần kết thúc thì bộ nắn điều chỉnh được lam dừng động cơ Sự chuyển động đi lên tạo ra một điên thế do lực điện từ
