Sơ đồ nguyên lý của mạch: Việc tạo xung kích điều khiển cầu 3 pha khá phức tạp, mạch kích cần tuân thủ theo cácnguyên tắc sau: - 2 Thyristor ở cùng một cột sẽ không dẫn cùng lúc vì sẽ dẫ
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN HỌC: CƠ SỞ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
HK 211 NGÀY NỘP: 31/12/2021 Giảng viên hướng dẫn: ThS.Nguyễn Bảo Anh
Sinh viên thực hiện Mã số sinh viên Điểm số
Trần Tuấn Khải (nhóm trưởng) 1913786
Trang 2MỤC LỤC
1 Bộ chỉnh lưu ba pha điều khiển toàn phần 3
1.1 Nguyên lý hoạt động 3
1.2 Tính toán lý thuyết 4
1.3 Mô phỏng mạch trên Psim 5
2 Bộ điều khiển điện áp xoay chiều một pha 9
2.1 Nguyên lý hoạt động 9
2.1.1 Trường hợp góc điều khiển α > φ 9
2.1.2 Trường hợp góc điều khiển α < φ 10
2.2 Tính toán lý thuyết 11
2.3 Mô phỏng mạch trên Psim 12
3 Bộ biến đổi điện áp một chiều dạng giảm áp 15
3.1 Nguyên lý hoạt động 15
3.2 Tính toán lý thuyết 17
3.2.1 Chế độ dòng liên tục 17
3.2.2 Chế độ dòng gián đoạn 18
3.3 Mô phỏng mạch trên Psim 18
4 Bộ nghịch lưu ba pha điều khiển toàn phần 21
4.1 Nguyên lý hoạt động 21
4.2 Tính toán lý thuyết 23
4.3 Mô phỏng mạch trên Psim 27
Trang 3Bảng đánh giá đóng góp
kỳ âm
Sơ đồ nguyên lý của mạch:
Việc tạo xung kích điều khiển cầu 3 pha khá phức tạp, mạch kích cần tuân thủ theo cácnguyên tắc sau:
- 2 Thyristor ở cùng một cột sẽ không dẫn cùng lúc vì sẽ dẫn đến ngắn mạch
- Thyristor ở hàng trên dẫn được kích dẫn khi điện áp pha nguồn gắn trên nó là
Trang 4- Dòng qua tải phải đảm bảo là liên tục nên tại bất kỳ thời điểm nào cũng có 2 thyristor cùng dẫn Do đó khi chuyển mạch sẽ có 1 thyristor được kích lặp lại.
Các thông số đầu vào:
Nguồn 3 pha: 400 V (áp dây) – 50 Hz
Trang 5TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
Trang 6- Trị hiệu dụng dòn điện qua nguồn khi dòng tải không đổi:
1
2
Mạch mô phỏng trên Psim:
Trang 7TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
Trang 9Giản đồ Us1 – Upha
Giản đồ Id – Ia
Trang 10Giản đồ Ud – Id
Trang 11Bảng đánh giá đóng góp
Ta sẽ xét hai trường hợp với góc φ = arctg(ωL/R).L/R)
Sơ đồ nguyên lý của mạch:
Hình bên dưới dạng sóng của mạch biến đổi điện áp xoay chiều tải RL, góc kích mô phỏng trong mạch này là 120 độ
– Ở bán kỳ dương:
+ Ở đầu bán kỳ khi chưa xuất hiện góc kích dòng tải và áp tải đều bằng không
Trang 12+ Khi xuất hiện xung kích vào chân G1 thì thyristor D1 đóng, điện áp tải bằng vớiđiện áp nguồn Vo = Vs Do tải có tính cảm nên dòng điện tăng từ không đến vị trí cực đạisau đó về giảm, nhưng cuối bán kỳ dương thì dòng điện vẫn lớn hơn 0.
– Ở bán kỳ âm:
+ Đầu chu kỳ âm thyristor D1 bị áp ngược nên ngưng dẫn, nhưng do tải có tính cảm
nên phát năng lượng duy trì D1 tiếp tục dẫn, do đó Vo = Vs < 0 Dòng điện giảm về 0khi cuộn cảm xả hết năng lượng, lúc này dòng và áp tải bằng 0
+ Đến khi D2 có xung kích ở chân kích G2 thì D2 đóng, Vo = Vs và Io = Is Dòngđiện tải tăng từ 0 đến giá trị cực đại và giảm về 0, dòng điện liên tục khi đi qua điểm 0
Khi có xung kích G1 thì thyristor D1 đóng ta có điện áp tải bằng điện áp nguồn.Dòng điện tải tăng từ 0 đến cực đại và giảm về 0, dòng liên tục khi qua điểm 0
Trường hợp này góc kích α < φ nên khi xuất hiện xung kích G2 thì lúc này D1 vẫncòn dẫn, do đó thyristor D2 không thỏa mãn điều kiện đóng điện Kết quả là chỉ cóthyristor D1 dẫn và dòng tải là dòng một chiều
Do tải RL của chúng ta là các thiết bị động cơ, động cơ hoạt động theo nguyên lýcảm ứng điện từ Dòng ngõ ra của mạch này là dòng một chiều không biến thiên làmcho động cơ gia tăng nhiệt độ ở các cuộn dây Và do đó có thể dẫn đến cháy động cơ
Do đó với tải RL ta cần quan tâm đến góc kích α, để khắc phục điều này người ta
sử dụng biện pháp sau Ưu điểm của các biện pháp này là xuất hiện tình trạng dòngđiện ra một chiều nhưng 2 thyristor sẽ thay phiên dẫn và áp tải bằng với áp nguồnkhông thể điều khiển được
+ Mở rộng góc kích, nhược điểm là các bộ điều khiển SCR sẽ hoạt động liên tục, mặc dù SCR chỉ cần kích xung ngắn sẽ tự duy trì trạng thái dẫn nên không khả thi
Trang 13+ Sử dụng một chuỗi xung kích, nhược điểm là việc thiết kế mạch phức tạp và tốn
kém hơn
Giả sử mạch có tải với L đủ lớn để dòng tải id có thể xem là phẳng
Các thông số đầu vào:
Nguồn 3 pha: 400 V (áp dây) – 50 Hz
Trang 142.3 Mô phỏng mạch trên Psim
Mạch mô phỏng trên Psim:
Trang 16Giản đồ dòng IL
Thời gian dẫn của S1 và S2
Trang 17Bảng đánh giá đóng góp
Dòng ngõ ra có thể đảo chiều Mạch có thể làm việc ở chế độ đưa năng lượng từ nguồnđến tải hoặc từ tải về nguồn
Khi T được kích dẫn, (T + Diode T) tương đương khoá bán dẫn S cho phép dòng chạy
Trang 18Có 2 chế độ dòng làm việc của mạch:
- Dòng liên tục:
+ Xung kích và các khoảng dẫn được thể hiện như hình sau:
– dòng ngõ ra, Vd – nguồn DC, – điện áp ngõ ra, T – khoảng dẫn
của (T + Diode T), D – khoảng dẫn của Diode D
+ Nguyên nhân gây ra dòng liên tục là do cuộn cảm liên tục nạp điện và phóng điện.Năng lượng của cuộn cảm trong trường hợp này chưa được phóng ra hết thì lại đến chu
kỳ nạp xả tiếp theo, do đó dòng không thể có giá trị bằng 0
- Dòng gián đoạn:
+ Xung kích và các khoảng dẫn được thể hiện như hình sau:
Trang 19– dòng ngõ ra, Vd – nguồn DC, – điện áp ngõ ra, T – khoảng dẫn
của (T + Diode T), D – khoảng dẫn của Diode D
+ Năng lượng của cuộn cảm trong trường hợp này được phóng ra hết trước khi đến chu
kỳ nạp xả tiếp theo, do đó có một khoảng dòng bằng 0, không có linh kiện nào dẫn
- Điện áp ra Ud có dạng xung thay đổi giữa hai giá trị 0 và +U
- Giá trị trung bình của điện áp ngõ ra:
Trang 20Dòng điện tăng trong khoảng thời gian 1 tương ứng biến thiên từ , đến , , suy ra:
- Dòng trung bình ngõ vào Is, dòng trung bình ngõ ra tính tương tự như chế độ dòng
liên tục; , = 0( Vì dòng gián đoạn), , = ∆
Mạch mô phỏng dùng phần mềm PSIM
18
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
Trang 21̅ 0.094 0.368 3 12 21 30
̅ 0.038 0.149 1.35 7.2 15.75 27
Trang 22TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
Trang 23* Dạng sóng tại = 0.45:
U – nguồn DC, Ud – Điện áp ngõ ra, Vk – Điện áp kích cho T
Trang 24Bảng đánh giá đóng góp
Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu ba pha gồm một nguồn một chiều và sáu IGBT (mỗiIGBT có gắn thêm một con diode để dẫn điện theo chiều ngược lại) nối với tải RL bapha đấu sao như hình:
Phương pháp điều khiển: phương pháp điều biên (six step)
Trang 25Các khóa bán dẫn dẫn trong nửa chu kỳ, các khóa nằm trên cùng một nhánh (T1-T4,T3-T6, T5-T2) được kích ngược pha nhau Các khóa T1, T3, T5 được kích lệch phanhau một góc 2π/3
Trang 264.2 Tính toán lý thuyết
Trang 27Và áp tải chỉ chứa các thành phần hài bậc lẻ (n = 1, 3, 5, …) Ngoài ra với n là bội của
3 thì áp pha sẽ bằng 0 nên các hài lân cận sẽ có bậc n = 1, 5, 7, 11, …
Trị hiệu dụng dòng tải hài bậc n:
Trang 28Xét hoạt động của mạch trong 6 khoảng như trên ta có:
Xét id trong khoảng II, có dòng nguồn chính bằng dòng pha A Mà mạch trong pha Achính là mạch quá độ cấp 1 RL nên ta có thời hằng của mạch là:
Trang 30Các thông số đầu vào:
Trang 31̃ (rms)(A) 6.8996 6.7538 6.5876 6.4 6.1919 5.9682
̅ (AV)(A) 9.5209 9.1228 8.6793 8.192 7.6679 7.1238
, (A) 9.9599 9.8423 9.6554 9.6232 9.3252 9.0221
Trang 32TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
Trang 33Ảnh các dạng sóng tại f = 50Hz
Trang 36Nhận xét:
Áp pha ra không phụ thuộc vào tải mà chỉ phụ thuộc vào giá trị của nguồn cấp DC nên
áp ra dễ dàng điều chỉnh Tuy nhiên với yêu cầu áp ra quá lớn thì không có nguồn DC
đủ lớn để cấp cho mạch
Mạch sử dụng các khóa bán dẫn có tổn hao rất ít nên có thể xem như công suất đượcbảo toàn Giá trị tính toán giống với đo đạc
