Bài báo cáo TT Điện tử công suất và Ứng dụng trường Đại học Cần Thơ

TT Điện tử công suất và ứng dụng CT396 Trường đại học Cần Thơ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BÁO CÁO THỰC TẬP ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ ỨNG DỤNG Giảng viên hướng dẫn Hồ Minh Nhị Học phần TT Điện tử công suất Ứng dụng.

Mạch chỉnh lưu tia một pha không điều khiển

Hình A.1.1: Mạch chỉnh lưu tia một pha không điều khiển với tải R

- Nhóm lắp mạch như hình A.1.1 với tải R = 50 Ω

- Kiểm tra lại mạch, mở nguồn cung cấp

- Quan sát 𝑢 𝑠 : xoay núm tỉ lệ của kênh A về vị trí 1/100, bật SW

Multiplexer của kênh A về vị trí ON

- Quan sát 𝑢 𝑑 : xoay núm tỉ lệ của kênh B về vị trí 1/100, bật SW

Multiplexer của kênh A về vị trí ON

- Quan sát i d : xoay núm tỉ lệ của kênh C về vị trí 1/3 V/A, bật

SW Multiplexer của kênh A về vị trí ON

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝒔 , 𝒖 𝒅 , 𝒊 𝒅

Dạng sóng của 𝑢 𝑠 Dạng sóng của 𝑢 𝑑

❖ So sánh 𝒖 𝒅 và 𝒖 𝒔 và giải thích:

Giá trị và dạng sóng của us và ud trùng nhau tại bán kỳ dương của nguồn, cho thấy điện áp ngõ ra 𝑢𝑠 là một phần của dạng sóng ngõ vào 𝑢𝑑 Nguyên nhân chính là do sự phân cực thuận của diode gây nên, ảnh hưởng đến dạng sóng và giá trị của điện áp đầu ra trong mạch.

Trong bán kỳ dương của U_S, phân cực của diode thuận dẫn, cho phép dòng điện chạy qua và điện áp ngõ ra bằng với điện áp đầu vào Do đó, dạng sóng U_d và U_s sẽ trùng khớp nhau trong giai đoạn này, phản ánh quá trình diode hoạt động hiệu quả trong việc chỉnh lưu tín hiệu.

Khi ở bán kỳ âm của u_s, phân cực nghịch khiến diode ngưng dẫn, dẫn đến điện áp ngõ ra 𝑢_𝑑 bằng 0 Trong khoảng thời gian này, dạng sóng 𝑢_𝑑 trùng với trục hoành, thể hiện rằng điện áp ngõ ra bằng 0 trong suốt trạng thái này.

❖ So sánh giá trị trung bình dòng điệ n ch ỉnh lưu đo đượ c v ới giá trị lý thuy ế t

- Giá trị 𝑈 𝑑 tính toán theo lý thuyết ; 𝑈 𝑑𝐿𝑇 = √2.𝑈 𝑠

❖ Nhận xét và giải thích về dòng 𝒊 𝒅 :

Giá trị thực tế và lý thuyết của đo đạc có sự sai lệch là 0.17 V, cho thấy kết quả từ thiết bị đo thực tế thấp hơn so với giá trị lý thuyết Sự chênh lệch này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm nghiệm và điều chỉnh thiết bị đo để đảm bảo độ chính xác cao nhất Hiểu rõ sự khác biệt giữa giá trị lý thuyết và thực tế giúp nâng cao hiệu quả trong các ứng dụng kỹ thuật và nghiên cứu.

❖ Nhận xét và giải thích về dòng Id:

Dựa vào dạng sóng, chúng ta nhận thấy biên độ của 𝑈𝑑 và 𝐼𝑑 khác nhau, nhưng dạng sóng của 𝑈𝑑 tương tự 𝐼𝑑 do tải là điện trở thuần, nên 𝐼𝑑 tỷ lệ thuận với 𝑈𝑑 theo công thức.

❖ So sánh giá trị trung bình dòng điện chỉnh lưu đo được với giá 𝑹 trị lý thuyết ?

❖ So sánh và nhận xét kết quả với lý thuyết :

Trong quá trình đo lường, giá trị thực tế và lý thuyết có sự sai lệch nhỏ, chênh lệch khoảng 0.02 A, cho thấy kết quả đo gần đúng với giá trị lý thuyết Mạch có tải RL đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến các kết quả đo lường, phản ánh chính xác mối quan hệ giữa thực tế và lý thuyết trong hệ thống điện.

Hình A.1.2: Mạch chỉnh lưu một pha không điều khiển với tải RL

- Từ hình A.1.1 , tiến hành thay tải R bằng tải RL nối tiếp như hình A.1.2 (R = 50Ω , L = 100mH)

- Kiểm tra mạch, mở nguồn cung cấp

- Quan sát 𝑢 𝑑 : xoay núm tỉ lệ của kênh B về vị trí 1/100, bật

- Quan sát i d : xoay núm tỉ lệ của kênh C về vị trí 1/3 V/A, bật

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝒅 và 𝒊 𝒅

Dạng sóng của 𝑢 𝑑 Dạng sóng của 𝑖 𝑑

❖ Có sự lệch pha giữa dòng 𝒊 𝒅 và áp 𝒖 𝒅 mà ta có thể quan sát được trên Oscilloscope, giải thích về sự lệch pha đó ?

- Sự chênh lệch giữa dòng 𝑢 𝑑 và 𝑢 𝑖 nguyên nhân là: do cuộn cảm tích năng lượng và giải phóng phần năng lượng ra sau khi dòng điện đổi chiều

❖ So sánh sóng điện áp chỉnh lưu ở hai trường hợp tải R và tải RL?

Dạng sóng của cả hai mạch R và RL khá giống nhau trong bán kỳ dương, nhưng sau đó, trong bán kỳ âm, mạch RL còn xuất hiện phần điện áp âm do tác dụng của cuộn cảm L gây ra, trong khi tải R thì không gặp hiện tượng này.

Mạch chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển

Hình A.1.3: Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển với tải R

- Nhóm lắp mạch như hình A.1.3 với tải R = 50 Ω

- Quan sát u s : xoay núm tỉ lệ của kênh A về vị trí 1/100, bật

- Quan sát i s : xoay núm tỉ lệ của kênh B về vị trí 1/3 V/A, bật

SW Multiplexer của kênh B về vị trí ON

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝒔 và 𝒊 𝒔

Dạng sóng của 𝑢 𝑠 Dạng sóng của 𝑖 𝑠

❖ So sánh về dòng áp và chỉnh lưu cầu với trường hợp chỉnh lưu tia:

- Chỉnh lưu cầu biến đổi điện áp cả hai bán kỳ vào thành một điện áp đầu ra có chiều dương Vậy tín hiệu ngõ ra của mạch chỉnh lưu cầu sẽ nhiều đỉnh sóng hơn và cho tín hiệu DC ngõ ra đầy đủ hơn chỉnh lưu tia

- Chu kì của chỉnh lưu cầu ngắn hơn cho điện áp tốt hơn và cho tín hiệu DC ngõ ra đầy đủ hơn chỉnh lưu tia

Trong cả hai trường hợp, dạng sóng ngõ ra trùng với dạng sóng ngõ vào ở bán kỳ dương, thể hiện sự phù hợp giữa đầu ra và đầu vào trong quá trình chỉnh lưu Ở bán kỳ âm, dạng sóng ngõ ra của chỉnh lưu cầu đối xứng phản ánh dạng sóng ngõ vào, cho thấy sự đối xứng trong quá trình xử lý tín hiệu Trong khi đó, dạng sóng ngõ ra của chỉnh lưu tia trùng với trục hoành, biểu thị sự thích nghi của tín hiệu đầu ra với đặc điểm của tín hiệu ban đầu.

❖ So sánh giá trị trung bình điện áp và dòng điện chỉnh lưu đo được với giá trị lý thuyết

- Giá trị 𝑈 𝑑 tính toán theo lý thuyết ; 𝑈 𝑑𝐿𝑇 = 2√2.𝑈 𝑠

- Giá trị I d (tính theo công thức 0.1) ; 𝐼 𝑑𝑇𝑇 = 0.74 (A)

- Giá trị I d tính toán theo lý thuyết ; 𝐼 𝑑𝐿𝑇 = 𝑈 𝑑𝐿𝑇

❖ So sánh và nhận xét kết quả giữa lý thuyết và thực tế

- Giá trị điện áp trong thực tế nhỏ hơn so với lý thuyết 1.67 V

Giá trị dòng điện đo được gần bằng giá trị dòng điện tính theo lý thuyết và chênh lệch nhau 0.13 A

Trang 11 b Mạch có tải RL

Hình A.1.4: Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển với tải RL

- Từ mạch hình A.1.3 , tiến hành thay tải R bằng tải RL nối tiếp để được mạch như hình A.1.4 (R = 50Ω , L = 100mH)

- Kiểm tra mạch, mở nguồn cấp

- Bật SW Multiplexer của kênh C và kênh D về vị trí ON

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝒅 và 𝒊 𝒅 :

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝒔 và 𝒊 𝒔 :

Dạng sóng của 𝑢 𝑠 Dạng sóng của 𝑖 𝑠

❖ Có sự lệch pha giữa dòng 𝐢 𝐝 và áp 𝐮 𝐝 mà ta có thể quan sát được trên Oscilloscope, giải thích về sự lệch pha đó ?

- Do tải ở trường hợp này có thêm cuộn dây L (tải RL) nên có tính cảm kháng do đó dòng điện i d bị trễ pha so với điện áp u d

❖ So sánh sóng điện áp chỉnh lưu ở hai trường hợp tải R và tải RL

Sóng điện áp của cả hai loại tải, bao gồm tải R và tải RL, đều có hình dạng giống nhau, cùng tần số và biên độ đỉnh Điều này cho thấy rằng các đặc tính điện áp không đổi giữa hai hệ thống, giúp đảm bảo hoạt động ổn định của mạch điện Việc xác định tính đồng bộ của sóng điện áp là quan trọng trong việc phân tích hệ thống điện và thiết kế các giải pháp phù hợp.

❖ So sánh giá trị trung bình điện áp và dòng điện chỉnh lưu đo được với giá trị lí thuyết

- Giá trị 𝑈 𝑑 tính toán theo lý thuyết ; 𝑈 𝑑𝐿𝑇 = 2√2.𝑈 𝑠

Dòng 𝑰 𝒅 có liên tục không ?  Dòng I d là dòng liên tục

❖ So sánh và nhận xét kết quả giữa lý thuyết và thực tế

Giá trị thực tế đo được của điện áp thấp hơn so với giá trị lý thuyết, chênh lệch khoảng 1.79V, cho thấy sự khác biệt giữa kết quả thực nghiệm và tính toán Đồng thời, dòng điện ở thực tế nhỏ hơn so với giá trị lý thuyết với mức chênh lệch là 0.14A, phản ánh ảnh hưởng của các yếu tố ngoài lý thuyết trong quá trình đo lường.

Khảo sát mạch chỉnh lưu tia ba pha không điều khiển

Hình A.1.5: Sơ đồ mạch chỉnh lưu ba pha hình tia không điều khiển với tải R

- Nhóm lắp mạch như hình A.1.5 với tải R = 50Ω

- Quan sát dạng sóng 𝑢 𝐿1′ ; 𝑢 𝐿2′ ; 𝑢 𝐿3′ : chỉnh núm điều chỉnh của kênh A, B và C ở vị trí 1/100 đồng thời bật SW

Multiplexer của kênh A, B và C về vị trí ON

- Quan sát dạng sóng u d : xoay núm tỉ lệ của kênh E về vị trí

1/100, xoay núm Math Function của kênh D về vị trí E, bật

SW Multiplexer của kênh D về vị trí ON

- Vẽ thêm dạng sóng u d lên đồ thị đã có dạng sóng 𝑢 𝐿1′ ; 𝑢 𝐿2′

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng 𝒖 𝑳𝟏′ ; 𝒖 𝑳𝟐′ ; 𝒖 𝑳𝟑′ và 𝒖 𝒅

Dạng sóng của 𝑢 𝐿1 ′ Dạng sóng của 𝑢 𝐿2 ′

Dạng sóng của 𝑢 𝐿3′ Dạng sóng của 𝑢 𝑑 :

Bật SW Multiplexer của kênh A, B và C về vị trí OFF

Tắt nguồn điện, tháo các tín hiệu đo điện áp của kênh B, C Lắp tín hiệu đo dòng điện ở vị trí A-B và C-D vào kênh B và kênh C như hình A.1.6

Hình A.1.6: Sơ đồ mạch chỉnh lưu tia ba pha không điều khiển với tải R

Quan sát đồng thời dạng sóng của dòng điện và điện áp của pha L1 để phân tích chính xác Điều chỉnh núm tỉ lệ của kênh B về vị trí 1/3 V/A và bật SW Multiplexer của kênh B sang chế độ ON để đảm bảo đo lường chính xác Đồng thời, bật SW Multiplexer của kênh A về vị trí phù hợp để bắt đầu quá trình kiểm tra và phân tích dữ liệu hiệu quả.

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝒅 , 𝒊 𝒅 , 𝒖 𝑺𝑳𝟏 , 𝒊 𝑺𝑳𝟏

Dạng sóng của 𝑢 𝑆𝐿1 Dạng sóng của 𝑖 𝑆𝐿1

❖ So sánh giá trị trung bình điện áp và dòng điện chỉnh lưu đo dược với giá trị lí thuyết ?

- Giá trị 𝑈 𝑑 tính toán theo lý thuyết ; 𝑈 𝑑𝐿𝑇 = 3√3.𝑈 𝑚

Dòng điện 𝒊 𝒅 có liên tục hay không ?

- Nhìn vào dạng sóng trên hình ta có thể thấy dòng 𝐼 𝑑 là dòng liên tục

❖ So sánh và nhận xét kết quả giữa lí thuyết và thực tế ?

Giá trị đo thực tế của điện áp cao hơn so với giá trị lý thuyết, chênh lệch khoảng 2.8V, cho thấy sự khác biệt giữa dữ liệu thực tế và tính toán lý thuyết Đồng thời, dòng điện thực tế thấp hơn so với dự đoán lý thuyết, với chênh lệch khoảng 0.19A, phản ánh sự ảnh hưởng của các yếu tố ngoài lý thuyết trong quá trình đo lường.

❖ Xác định khoảng dẫn của từng diode V1, V3 và V5 ?

- Từ θ10º < θ < θ20º : điện áp 𝑢 𝐿1′ lớn nhất, V1 dẫn

- Từ θ20º< θ < θ3'0º: điện áp 𝑢 𝐿2′ lớn nhất, V2 dẫn

- Từ θ3'0º < θ < θ490º: điện áp 𝑢 𝐿3′ lớn nhất, V3 dẫn

Khảo sát mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển

Hình A.1.7: Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển với tải R

- Nhóm lắp mạch như hình A.1.7

- Quan sát u d : xoay núm tỉ lệ của kênh A về vị trí 1/100, bật

- Quan sát i d : xoay núm tỉ lệ của kênh B về vị trí 1/3 V/A, đồng thời bật SW Multiplexer của kênh B về vị trí ON

❖ So sánh giá trị trung bình điện áp và dòng điện chỉnh lưu đo được với giá trị lí thuyết ?

- Giá trị 𝑈 𝑑 tính toán theo lý thuyết ; 𝑈 𝑑𝐿𝑇 = 3√3.𝑈 𝑚

Dòng điện 𝒊 𝒅 có liên tục hay không ?  Dòng I d là dòng liên tục

- Giá trị đo được trong thực tế gần đúng với giá trị lý thuyết, và chênh lệch nhau 0.05A

Bật SW Multiplexer của kênh A, B về vị trí OFF

Quan sát u V4 : chỉnh núm điều chỉnh của kênh C ở vụ trí 1/100 đồng thời bật SW Multiplexer của kênh C về vị trí ON

Quan sát i L1 : chỉnh núm điều chỉnh của kênh E ở vị trí 1/3 V/A, xoay núm Math Function của kênh D về vị trí E đồng thời bật SW

Multiplexer của kênh D về vị trí ON

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝑽𝟒 và 𝒊 𝑳𝟏

Dạng sóng của 𝑢 𝑣4 Dạng sóng của 𝑖 𝐿1

Bật SW Multiplexer của kênh C, D về vị trí OFF

Tắt nguồn cung cấp, lắp lại các tín hiệu đo để được mạch như hình A.1.8

Kiểm tra lại mạch, cấp nguồn điện

Quan sát u v6 : xoay núm tỉ lệ của kênh A về vị trí 1/100, bật

Quan sát i L2 : xoay núm tỉ lệ của kênh B về vị trí 1/3 V/A, đồng thời bật SW Multiplexer của kênh B về vị trí ON

Hình A.1.8: Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển với tải R

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝒗𝟔 và 𝒊 𝑳𝟐

Bật SW Multiplexer của kênh A, B về vị trí OFF

Quan sát u v2 : xoay núm tỉ lệ của kênh C về vị trí 1/100, bật SW

Multiplexer của kênh C về vị trí ON

Quan sát i L3 : xoay núm tỉ lệ của kênh E về vị trí 1/3 V/A, xoay núm Math Function của kênh D về vị trí E đồng thời bật SW

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝒗𝟐 và 𝒊 𝑳𝟑

❖ Khi diode 𝑽 𝟐 dẫn thì diode nào có khả năng đồng dẫn với nó ? Giải thích ?

Diode V1, V3, V4 và V6 hoạt động theo chu kỳ nhờ sự dẫn của diode V2, do dòng điện always chạy từ nơi có điện áp cao xuống nơi có điện áp thấp Cực âm của diode đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát dòng điện, đảm bảo quá trình dẫn điện diễn ra đúng theo nguyên lý luân phiên của mạch điện Hiểu rõ cơ chế hoạt động của các diode này giúp tối ưu hóa hiệu suất của mạch điện và đảm bảo hoạt động ổn định của thiết bị.

V2 nối với pha thứ 3 của nguồn, khi V2 dẫn thì điện áp pha thứ 3 này là thấp nhất, 2 pha còn lại thì có điện áp lớn hơn pha thứ 3 Ở trường hợp điện áp pha thứ 1 cao thì đi diode

V1 dẫn, còn điện áp pha thứ 2 cao hơn thì diode V3 sẽ dẫn.

Mạch chỉnh lưu tia một pha điều khiển

Hình A.2.1: Mạch chỉnh lưu tia một pha điều khiển tải R

- Nhóm lắp mạch như hình A.2.1 (lắp mạch công suất trước, mạch tạo xung kích lắp sau)

- Quan sát 𝑢 𝑠 : xoay núm tỉ lệ của kênh A về vị trí 1/100, bật

- Quan sát 𝑖 𝑑 : xoay núm tỉ lệ của kênh C về vị trí 1/3 V/A, bật

SW Multiplexer của kênh C về vị trí ON

- Thay đổi từ từ góc kích 𝛼 từ 0° đến 180° và quan sát các dạng sóng 𝑢 𝑠 , 𝑢 𝑑 , 𝑖 𝑑

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng 𝒖 𝒔 , 𝒖 𝒅 , 𝒊 𝒅 ( 𝜶 = 𝟗𝟎°)

❖ So sánh 𝒖 𝒔 và 𝒖 𝒅 Giải thích ?

Với góc kích 90 độ, điện áp của 𝑢𝑑 chỉ xuất hiện ở bán kỳ dương của nguồn nhờ vào sự phân cực thuận của SCR Điện áp bắt đầu có ngay tại vị trí kích hoạt SCR để dẫn dòng Trong khi đó, ở bán kỳ âm, điện áp không xuất hiện do quá trình phân cực ngược của SCR.

SCR bị phân cực ngược nên không dẫn, điện áp ngõ ra trùng với trục hoành

❖ So sánh giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu đo được với giá trị lí thuyết ?

- Giá trị 𝑈 𝑑 tính toán theo lý thuyết ;

❖ So sánh và nhận xét hai kết quả ?

- Giá trị trong thực tế đo được cao hơn so với giá trị của lý thuyết, có sự chênh lệch nhau

❖ So sánh 𝒖 𝒅 và 𝒊 𝒅 và giải thích ?

- Dạng sóng của 𝑢 𝑑 và 𝑖 𝑑 tương tự như nhau nhưng chúng khác nhau về biên độ Do tải có điện trở thuần nên U tỉ lệ thuận với I

❖ So sánh giá trị trung bình dòng điện chỉnh lưu đo được với giá trị lí thuyết ?

❖ So sánh và nhận xét hai kết quả

- Giá trị đo được trên thực tế thấp hơn so với giá trị tính toán (trên lý thuyết) b Mạch có tải RL

Hình A.2.2: Mạch chỉnh lưu tia một pha điều khiển với tải RL

- Từ mạch hình A.2.1 tiến hành thay tải R bằng tải RL nối tiếp để được như hình A.2.2 (R = 50 Ω, L = 100mH)

- Quan sát 𝑖 𝑑 : xoay núm tỉ lệ của kênh C về vị trí 1/3 V/A, bật

- Quan sát 𝑢 𝐿 : xoay núm tỉ lệ của kênh E về vị trí 1/100 V, xoay núm Math Function của kênh D về vị trí E, bật SW

- Thay đổi từ từ góc kích 𝛼 từ 0° đến 180° và quan sát các dạng sóng 𝑢 𝑠 , 𝑢 𝑑 , 𝑖 𝑑

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝒔 , 𝒖 𝒅 , 𝒊 𝒅 , 𝒖 𝑳 ( 𝜶 = 𝟗𝟎°)

Dạng sóng của 𝑖 𝑑 Dạng sóng của 𝑢 𝐿

❖ Quan sát đồng thời hai dạng sóng 𝒊 𝒅 và 𝒖 𝑳 và cho nhận xét:

- Do tải có tính cảm kháng nên dòng điện i d và điện áp giữa hai đầu tải L (𝑢 𝐿 ) bị lệch trễ pha hơn điện áp u s một góc θ

❖ Góc dẫn của dòng điện tải 𝑰 𝒅 là bao nhiêu ? Theo lý thuyết thì góc dẫn tối đa là bao nhiêu ?

- Góc dẫn của dòng I d là 90° Theo lý thuyết góc dẫn tối đa là

❖ Điện áp trên cuộn L là điện áp AC hay DC ? Giải thích ?

Điện áp trên cuộn L là điện áp AC vì tín hiệu sau chỉnh lưu vẫn còn tín hiệu xoay chiều, tạo ra dòng điện biến thiên sinh ra một từ trường B vuông góc với điện trường E Cảm kháng của cuộn từ phụ thuộc vào tần số của dòng xoay chiều, ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính truyền tín hiệu trong mạch.

Chỉnh lưu cầu một pha điều khiển toàn phần

Hình A.2.3: Mạch chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển toàn phần với tải R

- Quan sát 𝑢 𝑑 : xoay núm tỉ lệ của kênh A về vị trí 1/100, bật

- Quan sát 𝑖 𝑑 : xoay núm tỉ lệ của kênh B về vị trí 1/3 V/A, bật

- Thay đổi từ từ góc kích 𝛼 từ 0° đến 180° và quan sát các dạng sóng

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝒅 và 𝒊 𝒅 ( 𝜶 = 𝟗𝟎°)

❖ So sáng giá trị trung bình điện áp và dòng điện chỉnh lưu đo được với giá trị lí thyết ?

Qua hai kết quả quan sát, chúng ta thấy rằng giá trị điện áp thực tế đo được ngoài thực tế thường lớn hơn so với giá trị lý thuyết, trong khi đó dòng điện thực tế lại thấp hơn so với dự đoán lý thuyết Hiện tượng sụp áp xảy ra trên cặp SCR gây ảnh hưởng đến hiệu suất và hoạt động của mạch điện Hiểu rõ sự khác biệt giữa thực tế và lý thuyết giúp tối ưu hóa thiết kế mạch và nâng cao hiệu quả ứng dụng của SCR trong các hệ thống điện.

V1V2 và cặp SCR của V3V4, khi điện áp giữa 2 đầu tải giảm thì dòng điện cũng giảm.

Quan sát 𝑖 𝑣2 : xoay núm tỉ lệ của kênh C về vị trí 1/3 V/A, bật SW

Multiplexer của kênh C về vị trí ON

Quan sát 𝑖 𝑣4 khi xoay núm tỉ lệ của kênh E về vị trí 1/3 V/A và điều chỉnh núm Math Function của kênh D về vị trí E để thiết lập đúng cấu hình hệ thống Bật SW Multiplexer của kênh D về trạng thái ON để chuyển đổi chế độ hoạt động của mạch Tiếp theo, điều chỉnh góc kích 𝛼 từ 0° đến 180° nhằm quan sát và phân tích các dạng sóng đầu ra, đảm bảo độ chính xác của các tín hiệu và hiệu suất hoạt động của hệ thống.

Quan sát sự thay đổi dạng sóng i v2 và i d

Bật SW của kênh C về vị trí OFF, kênh D về vị trí ON, điều chỉnh từ từ góc kích 𝛼 từ 0° đến 180°

Quan sát sự thay đổi dạng sóng 𝑖 𝑣4 và 𝑖 𝑑 Đặt góc kích 𝛼 = 90° Bật SW Mutilexer của kênh B về vị trí

OFF, kênh C về vị trí ON

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒊 𝒗𝟐 , 𝒊 𝒗𝟒 ( 𝜶 = 𝟗𝟎°)

Dạng sóng của 𝑖 𝑣2 Dạng sóng của 𝑖 𝑣4 b Mạch có tải RL

Hình A.2.4: Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển toàn phần với tải RL

- Từ mạch hình A.2.3 tiến hành thay tải R bằng tải RL nối tiếp để được hình A.2.4 (R = 50 Ω , L = 100mH)

- Quan sát 𝑢 𝐿 : xoay núm tỉ lệ của kênh C về vị trí 1/100, bật

- Điều chỉnh từ từ góc kích 𝛼 từ 0° đến 180° và quan sát các dạng sóng

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝒅 , 𝒊 𝒅 𝒖 𝑳 ( 𝜶 = 𝟗𝟎°)

❖ Dòng điện 𝒊 𝒅 có liên tục không ?  Dòng I d là dòng không liên tục

❖ Có áp dụng công thức tính 𝑼 𝒅 = 𝟐√𝟐𝑼 𝒔

- Không áp dụng được công thức này vì công thức chỉ áp dụng cho dòng qua tải liên tục

❖ Dựa vào dạng sóng làm sao biết được có một khoảng thời gian cuộn dây đóng vai trò như nguồn phát ?

Dựa vào dạng sóng dòng điện trong mạch, ta nhận thấy thời điểm dòng điện đạt giá trị cực đại là khi U L và U d bằng 0, đồng nghĩa với việc không còn dòng điện trong mạch Trong khoảng giữa hai thời điểm này, cả điện áp U L và U d đều có giá trị âm, thể hiện sự biến đổi liên tục của điện áp trong mạch.

Thời gian dạng sóng điện áp ở dưới trục hoành là khoảng thời gian cuộn dây đóng vai trò như nguồn phát.

Chỉnh lưu cầu một pha điều khiển bán phần bất đối xứng

Hình A.2.5: Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển bán phần bất đối xứng với tải R

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝒅 và 𝒊 𝒅 ( 𝜶 = 𝟑𝟎°)

Dòng 𝒊 𝒅 có liên tục không? Có thể áp dụng công thức 𝑰 𝒅 = 𝑼 𝒅

Dựa vào sóng của I_d, ta có thể nhận thấy I_d là dòng không liên tục Điều này phần nào được lý giải bởi việc điện áp sau quá trình chỉnh lưu là điện áp một chiều, giúp dòng điện trong mạch tuân theo định luật Ohm Nhờ đó, các công thức áp dụng trong phân tích dòng điện một chiều có thể được sử dụng để mô tả chính xác hành vi của dòng I_d trong mạch.

❖ So sánh và nhận xét kết quả giữa lí thuyết và thực tế :

- Ta thấy rằng giá trị trong thực tế gần đúng với giá trị của lý thuyết.

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒊 𝑽𝟐 và 𝒊 𝑽𝟒 ( 𝜶 = 𝟑𝟎°)

Dạng sóng của 𝑖 𝑉2 Dạng sóng của 𝑖 𝑉4

Tính giá trị thực tế của 𝑰 𝑽𝟐 𝑻𝑻 = 1.42 (A)

Tính giá trị thực tế của 𝑰 𝑽𝟒 𝑻𝑻 = 1.42 (A)

❖ So sánh dạng sóng và giá trị giữa 𝒊 𝑽𝟐 và 𝒊 𝑽𝟒 trong hai trường hợp:

- 𝑖 𝑉2 và 𝑖 𝑉4 có hình dạng tương tự nhau, có cùng biên độ nhưng lệch pha nhau, giá trị dòng điện 𝑖 𝑉2 và 𝑖 𝑉4 bằng nhau

❖ So sánh dạng sóng và giá trị giữa 𝒊 𝑽𝟐 và 𝒊 𝑽𝟒 với giá trị 𝑰 𝒅 trong hai trường hợp :

- Dạng sóng của 𝐼 𝑑 là tổng dạng sóng 𝑖 𝑉2 và 𝑖 𝑉4 , giá trị trung bình của 𝐼 𝑑 là tổng giá trị trung bình của 𝑖 𝑉2 và 𝑖 𝑉4 b Mạch có tải RL

Hình A.2.6: Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển bán phần bất đối xứng với tải RL

- Từ mạch hình A.2.5 tiến hành thay tải R bằng tải RL nối tiếp để được hình A.2.6 (R = 50 Ω , L = 100mH)

Dòng 𝒊 𝒅 có liên tục không? Có thể áp dụng công thức 𝑰 𝒅 = 𝑼 𝒅

- Dựa vào dạng sóng ta thấy dòng 𝐼 𝑑 là dòng liên tục Ta có thể áp dụng được công thức I d = U d

R do điện áp sau khi chỉnh lưu là điện áp một chiều, mạch tuân thủ theo định luật ohm

❖ So sánh và nhận xét kết quả giữa lí thuyết và thực tế :

Qua hai kết quả trên, chúng ta nhận thấy rõ sự sai lệch giữa giá trị lý thuyết và thực tế, chủ yếu do quá trình điều chỉnh góc kích thiếu độ chính xác, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của hệ thống.

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒊 𝑽𝟐 và 𝒊 𝑽𝟒 ( 𝜶 = 𝟑𝟎°)

Giá trị thực tế của IV2 TT = 0.72V

Giá trị thực tế IV4 TT=1.14V

❖ So sánh dạng sóng và giá trị giữa 𝒊 𝑽𝟐 và 𝒊 𝑽𝟒

- Dạng sóng của i V2 và i V4 khác nhau, hai sóng này thay nhau xuất hiện, trong khoảng i V2 xuất hiện thì i V4 ở trục hoành và ngược lại

❖ So sánh dạng sóng và giá trị giữa 𝒊 𝑽𝟐 và 𝒊 𝑽𝟒 với giá trị 𝒊 𝒅 :

Dạng sóng i d là kết quả của quá trình cộng các dạng sóng của i V2 và i V4, giúp phân tích rõ hơn về cấu trúc tín hiệu Giá trị trung bình của i d được tính bằng tổng giá trị trung bình của i V2 và i V4, phản ánh chính xác mức độ trung hòa của dòng điện trong hệ thống Việc xác định dạng sóng i d dựa trên các thành phần sóng của i V2 và i V4 là yếu tố quan trọng trong phân tích hình thái dòng điện và tối ưu hóa hiệu suất hệ thống Các kỹ thuật phân tích tín hiệu này hỗ trợ cải thiện khả năng điều chỉnh và kiểm soát dòng điện, nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống điện.

❖ So sánh, nhận xét dạng sóng và giá trị giữa 𝒊 𝑽𝟐 và 𝒊 𝑽𝟒 của phần tải

- Dạng sóng và giá trị giữa i V2 và i V4 của phần tải R có hình dạng tương tự nhau, cùng chu kì, cùng biên độ

- Dạng sóng và giá trị giữa i V2 và i V4 của phần tải RL có hình dạng khác nhau, không cùng chu kì, cùng biên độ đỉnh

- Cả 2 dạng sóng i V2 và i V4 của tải R, RL đều có hai dạng sóng luân phiên nhau xuất hiện, và khi tổng 2 dạng sóng lại ta được sóng i d

- Giá trị i V2 và i V4 của R có giá trị bằng nhau, còn của RL giá trị i V2 và i V4 chênh lệch nhau

❖ Khi nào có dòng dẫn qua diode D2 ?

+ Cuộn cảm giải phóng năng lượng Điện áp nguồn đang ở bán kì dương và SCR được kích dẫn

❖ Tại sao chúng ta phải đo dòng nghịch 𝒊 𝑽𝟐 và 𝒊 𝑫𝟒 ?

- Vì để biết khi nào diode dẫn như SCR khi nào diode nhận năng lượng từ cuộn cảm.

Mạch chỉnh lưu tia ba pha điều khiển

Hình A.3.1: Mạch chỉnh lưu tia ba pha điều khiển với tải R

- Thay đổi từ từ góc kích 𝛼 từ 0° đến 180° và quan sát các dạng sóng

Dạng sóng của 𝑢 𝑑 Dạng sóng của 𝑖 𝑑 b Mạch có tải RL

Hình A.3.2: Mạch chỉnh lưu tia ba pha điều khiển với tải RL

- Từ mạch hình A.3.1 tiến hành thay tải R bằng tải RL nối tiếp để được hình A.3.2 (R = 33Ω , L = 100mH)

- Đặt góc kích 𝛂 = 45°, 𝛂 = 45°, 𝛂 = 45° và vẽ lại các dạng sóng

➢ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝒅 và 𝒊 𝒅

❖ Với góc kích là bao nhiêu thì ta quan sát dòng điện id không còn liên tục ?

- Ta quan sát được dòng điện I d không còn liên tục với góc kích: α = 120º

❖ Khi α = 90 0 , dòng qua tải còn liên tục không? Tại sao?

- Khi α = 90 0 , dòng qua tải còn liên tục, dựa vào dạng sóng dòng điện với góc kích alpha bằng 90° ta có thể thấy dòng điện trong cuộn cảm đã xả hết năng lượng trước khi có tín hiệu điều khiển SCR của pha kế tiếp

❖ Có nhận xét gì về sự ảnh hưởng của thành phần cảm L đến tính liên tục của dòng điện 𝒊 𝒅 ?

Thành phần cảm L giúp dòng điện trong mạch dễ duy trì hơn so với mạch chỉ có trở R, nhờ hệ số tự cảm lớn, tải có thể tích trữ nhiều năng lượng hơn Điều này kéo dài thời gian xả năng lượng của cuộn cảm, ổn định dòng điện trong mạch cho đến khi nhận được tín hiệu điều khiển của pha kế tiếp, đảm bảo hoạt động liên tục và chính xác của hệ thống.

Khảo sát mạch chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển toàn phần

Hình A.3.3: Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển toàn phần với tải R

❖ Dòng điện 𝒊 𝒅 khi 𝜶 = 𝟑𝟎° có liên tục không ?

- Dựa vào dạng sóng ta có thể thấy i d là dòng liên tục

- Kết quả đo được giữa lý thuyết và thực tế có sự sai lệch

Bật SW Multiplexer của kênh B về vị trí OFF

Tắt nguồn cung cấp, lắp lại các tín hiệu để được như hình A.3.4

Hình A.3.4: Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển toàn phần với tải R

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒊 𝑽𝟒 , 𝒊 𝑽𝟔 , 𝒊 𝑽𝟐 ( 𝜶 = 𝟑𝟎°)

❖ Trình bày nguyên lí tạo ra dòng điện chỉnh lưu khi chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển hoàn toàn tải RL ?

Trong một chu kỳ dẫn của SCR, hệ thống sẽ xuất hiện hai đỉnh nhấp nhô, mỗi đỉnh nhấp nhô tượng trưng cho một khoảng dẫn của SCR ở nhánh trên Điều này cho thấy quá trình dẫn của SCR trong một chu kỳ liên tục diễn ra qua các khoảng dẫn rõ ràng, giúp kiểm soát dòng điện hiệu quả Trong khi đó, chu kỳ dẫn của SCR ở nhánh dưới sẽ cũng có hai đỉnh nhấp nhô, phản ánh quá trình dẫn trong các khoảng dẫn của nhánh dưới Hiểu rõ đặc điểm của các đỉnh nhấp nhô này giúp tối ưu hóa hoạt động của SCR trong các mạch điện, nâng cao hiệu quả điều khiển dòng điện và đảm bảo độ bền của thiết bị.

BÀI A.4 BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU

Tải R

Hình A.4.1: Sơ đồ mạch biến đổi điện áp xoay chiều một pha tải R

- Quan sát 𝑢 𝑜𝑢𝑡 : xoay núm tỉ lệ của kênh B về vị trí 1/100, bật

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝒔 và 𝒖 𝒐𝒖𝒕 ( 𝜶 = 𝟗𝟎°)

Dạng sóng của 𝑢 𝑠 Dạng sóng của 𝑢 𝑜𝑢𝑡

Trong bài viết này, chúng tôi tập trung đo trị hiệu dụng của điện áp đã điều khiển 𝑼𝑜𝑢𝑡 bằng Oscilloscope để xác định các giá trị chính xác của 𝜶 theo từng góc kích từ từ 0° đến 180° Kết quả được ghi lại trong bảng giúp dễ dàng phân tích ảnh hưởng của góc kích từ đến trị hiệu dụng của điện áp điều khiển, cung cấp thông tin hữu ích cho quá trình tối ưu hóa hệ thống Phép đo này không chỉ giúp kiểm tra hiệu quả hoạt động của mạch mà còn đảm bảo tính chính xác của các tham số trong các ứng dụng điện tử và tự động hóa.

❖ Giá trị 𝑼 𝒐𝒖𝒕 𝑳𝑻 thực tế theo công thức (0.1)

❖ Tính giá trị hiệu dụng theo lý thuyết 𝑼 𝒐𝒖𝒕 𝑳𝑻 và điền vào bảng tương ứng với các giá trị góc 𝜶 :

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝑽𝟏 và 𝒊 𝑽𝟏 ( 𝜶 = 𝟗𝟎°)

Dạng sóng của 𝑢 𝑉1 Dạng sóng của 𝑖 𝑉1

❖ Phạm vi điều khiển của góc kích 𝜶 với tải R là:

- Phạm vi điều khiển của góc kích 𝛼 đối với tải R là: 0 < 𝜶 < 𝝅

❖ Tại sao khi SCR được kích thì ta nhận thấy điện áp nguồn hơi bị biến dạng so với ban đầu ?

Vào thời điểm α, khi có tín hiệu kích điều khiển dẫn đến T1 dẫn điện và tải nối nguồn tạo dòng điện qua tải Đến thời điểm π, khi điện áp vào trở về 0 và chuyển sang bán kỳ âm, T1 bị ngắt.

Trang 42 phân cực nghịch, T2 phân cực thuận như điện áp ngõ ra vẫn bằng

0 cho đến khi có tín hiệu kích cho T2 thì T2 dẫn điện và đổi chiều điện áp ngõ ra đến bán kỳ dương thì lặp lại chu kỳ.

Tải L

Hình A.4.2: Sơ đồ mạch biến đổi điện áp xoay chiều một pha tải L

- Từ mạch hình A.4.1 tiến hành thay tải R bằng tải L nối tiếp để được hình A.4.2 (L = 100mH)

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝒔 và 𝒖 𝒐𝒖𝒕 ( 𝜶 = 𝟏𝟑𝟓°)

Trong bài viết này, chúng ta sẽ đo trị hiệu dụng của điện áp đã điều khiển 𝑼 𝒐𝒖𝒕 bằng Oscilloscope để xác định giá trị của 𝜶 khi thay đổi góc kích từ từ 0° đến 180° Các kết quả thu thập sẽ được ghi vào bảng tương ứng, thể hiện mối liên hệ giữa góc 𝜶 và trị hiệu dụng của điện áp điều khiển, giúp hiểu rõ ảnh hưởng của góc kích từ đến điện áp đầu ra Quá trình này giúp phân tích chính xác các đặc tính của mạch và tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống.

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝑽𝟏 và 𝒊 𝑽𝟏 ( 𝜶 = 𝟏𝟑𝟓°)

❖ Phạm vi điều khiển của góc kích 𝜶 với tải L là:

- Phạm vi điều khiển của góc kích 𝛼 đối với tải L là: 𝝅

❖ So sánh sóng điện áp ngõ ra (đã điều khiển) với trường hợp tải trở và giải thích ?

- Điện áp ngõ ra có giá trị nhỏ hơn hơn tải trở Nguyên nhân do góc dẫn của SCR lớn hơn làm cho khoảng dẫn ngắn lại.

Tải RL

Hình A.4.3: Sơ đồ mạch biến đổi điện áp xoay chiều một pha tải RL

- Từ mạch hình A.4.2 tiến hành thay tải L bằng tải RL nối tiếp để được hình A.4.3 (R = 100Ω , L = 100mH)

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝒔 và 𝒖 𝒐𝒖𝒕 ( 𝜶 = 𝟗𝟎°)

❖ Đo trị hiệu dụng của điện áp đã điều khiển 𝑼 𝒐𝒖𝒕 bằng Oscilloscope và điền vào bảng sau với các giá trị tương ứng của 𝜶 khi thay đổi góc kích từ 0 0 đến 180 0

❖ Quan sát và vẽ lại dạng sóng của 𝒖 𝑽𝟏 và 𝒊 𝑽𝟏 ( 𝜶 = 𝟗𝟎°)

❖ Phạm vi điều khiển của góc kích 𝜶 đối với tải RL (trong trường hợp thí nghiệm) là:

- Phạm vi điều khiển của góc kích là: ( 17° < α < 180° )

❖ So sánh giá trị điều khiển góc kích 𝜶 với giá trị 𝝋 = arctan 𝝎𝑳

- Giá trị nhỏ nhất của góc kích α gần đúng với giá trị 𝜑

- Suy ra góc kích giới hạn tải RL là: arctan 𝛚𝐋

+ Với 𝛼 < 𝜑 dòng qua tải là dòng điện một chiều

+ Với 𝛼 > 𝜑 dòng qua tải là dòng điện xoay chiều

❖ So sánh sóng điện áp ngõ ra (đã điều khiển)với trường hợp tải trỡ và giải thích ?

Sau khi kết thúc bán kỳ dương hoặc bán kỳ âm, dạng sóng điện áp ngõ ra sẽ trùng với trục hoành cho đến khi có tín hiệu điều khiển, đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống Tải R đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì dạng sóng đúng chuẩn, giúp hệ thống hoạt động hiệu quả và chính xác Việc kiểm soát dạng sóng điện áp ngõ ra sau khi tải R là yếu tố then chốt để đảm bảo ổn định và an toàn cho thiết bị điện tử.

SCR tương ứng của từng pha

Trong quá trình tải RL, sau khi kết thúc bán kỳ dương, vẫn xuất hiện một phần bán kỳ âm, điều này cho thấy mạch vẫn tiếp tục có dòng điện chạy qua do tải giải phóng năng lượng Khi kết thúc bán kỳ âm, ta vẫn thấy sóng của bán kỳ dương của điện áp đầu vào xuất hiện, chứng tỏ mạch duy trì dòng điện liên tục trong suốt quá trình hoạt động Hiện tượng này thể hiện rõ tính chất lưu trữ năng lượng của tải RL, khiến dòng điện không ngừng biến đổi ngay cả khi kỳ dương hoặc âm đã kết thúc.

PHẦN B: HƯỚNG DẪN MÔ PHỎNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT BẰNG PHẦN MỀM PSIM

BÀI B.1 CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN

Chỉnh lưu tia một pha điều khiển

Hình B.1.1: Mạch chỉnh lưu tia một pha không điều khiển

❖ Xem dạng sóng 𝑽 𝒅 và I(R) trên 2 đồ thị Nhận xét

- Ở bán kỳ dương: V s > 0 nên UAK > 0 diode dẫn, điện áp trên tải bằng với điện áp nguồn Vo = Vs

- Ở bán kỳ âm: V s < 0 dẫn đến diode không dẫn, mạch hở nên điện áp tải bằng 0

- Dạng sóng của V d và I (R ) giống nhau với tải thuần R

- Điện áp trung bình ngõ ra là: 16.01 b R , L = 0.01

❖ Xem dạng sóng 𝑽 𝒅 và I(R) trên 2 đồ thị Nhận xét

- Dạng sóng V d của trường hợp tải RL có sự thay đổi so với tải thuần

- Giá trị điện áp trung bình ở trường hợp này giảm so với trường hợp tải thuần R, giá trị là: 15.75 V c Thêm D0 (Diode hoàn năng , Diode Zero)

❖ Xem dạng sóng 𝑽 𝒅 , I(R) , I(D0) Nhận xét

❖ Giá trị điện áp chỉnh lưu tăng hay giảm ? Tại sao ?

- Giá trị điện áp chỉnh lưu trong trường hợp này tăng lên 16.01 V Do có thêm D0 được thêm vào để hoàn năng lượng về cho mạch.

Chỉnh lưu tia ba pha tải RL

➢ Nguồn 3 pha áp dây 220V , 50Hz a R = 10 , L = 0

Hình B.1.4: Mạch chỉnh lưu tia ba pha không điều khiển

❖ Chạy mô phỏng ghi lại dạng sóng áp 3 pha, áp tải, dòng qua tải, dòng qua diode Nhận xét dạng sóng ?

• Dạng sóng của dòng qua tải:

❖ Đo điện áp trung bình trên tải và so sánh với lý thuyết ?

- Điện áp trung bình trên tải đo được là: 56.26 V nhỏ hơn so với tính toán theo lí thuyết b Tăng L vô cùng lớn (L = 5)

Hình B.1.5: Mạch chỉnh lưu tia ba pha không điều khiển

❖ Điện áp chỉnh lưu khi tăng L có thay đổi không? Tại sao?

- Điện áp trung bình chỉnh lưu vẫn không thay đổi Do cuộn cảm L có tính cảm chỉ sinh ra dòng điện còn lại không ảnh hưởng đến điện áp

❖ Dòng xác lập qua tải như thế nào? Dòng qua diode (dòng trên mỗi pha) có dạng gì?

• Đồ thị xác lập của dòn qua tải:

• Dòng qua diode (trên mỗi pha) có tác dụng gì ?

Trong mạch chỉnh lưu tia 3 pha, diode dẫn điện được mắc vào nguồn áp xoay chiều tại thời điểm có giá trị tức thời lớn nhất trong các pha, đảm bảo quá trình chuyển đổi năng lượng hiệu quả Chỉ có một diode dẫn điện tại một thời điểm, tạo điều kiện ổn định dòng điện và giảm thiểu các tổn thất năng lượng trong hệ thống.

Mạch chỉnh lưu cầu ba pha tải RL

➢ Nguồn ba pha áp dây 220V, 50Hz a R = 10 , L = 0

Hình B.1.8: Mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển

❖ Xem dạng sóng điện áp ba pha nguồn và điện áp chỉnh lưu cùng đồ thị

❖ Dạng sóng dòng điện qua D1, D3, D5 trên cùng đồ thị, D2, D4, D6 trên cùng đồ thị

• Dạng sóng dòng điện qua D1, D3, D5:

• Dạng sóng dòng điện qua D2, D4, D6:

• Nhận xét về các dạng sóng trên, so sánh dòng điện qua mỗi diode và dòng qua tải

• Nhận xét về các dạng sóng trên:

- Dạng sóng của ba pha điện áp nguồn V a , V b , V c giống nhau là sóng hình sin

- Dạng sóng dòng điện qua các diode D1,D3,D5 và D2,D4,D6 cũng giống nhau

- Nhìn vào đồ thị dòng điện của các diode thứ tự dẫn điện sẽ là: D3,

• So sánh dòng điện qua mỗi diode I(D) và dòng qua tải I(R):

Dựa vào đồ thị dòng qua tải, ta nhận thấy dòng I(R) là dòng liên tục, phản ánh sự ổn định của mạch Trong khi đó, dòng điện qua mỗi diode I(D) chỉ xuất hiện khi diode đó hoạt động dẫn trong một khoảng thời gian nhất định, thể hiện tính điều chế của dòng qua các diode Khi tăng điện cảm (L) lên vô cùng, cụ thể là L = 5, hệ thống sẽ có những biến đổi đáng kể về dòng điện và khả năng điều chỉnh dòng của các diode, ảnh hưởng quan trọng đến hiệu năng mạch điện.

Hình B.1.9: Mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển

• Đặt thời gian sao cho mạch đạt trạng thái xác lập

- Đặt thời gian cho mạch là: 3s

- Thời gian để mạch xác lập khoảng: 2.2s

• Nhận xét lại các dạng sóng trên Sóng điện áp ra có thay đổi không?

Tại sao? Dòng điện qua các diode có dạng gì? Tại sao?

• Sóng điện áp ngõ ra không có sự thay đổi vì mắc thêm tải L vẫn không có ảnh hưởng đến điện áp của mạch Nó chỉ làm cho mạch thêm tính cảm dẫn đến dòng điện trễ pha hơn so với điện áp

• Dòng điện qua các diode có dạng:

Vì tải có mắc thêm L dẫn đến mạch có tính cảm nên dòng điện trễ pha hơn so với điện áp Khi chuyển mạch, dòng điện tiếp tục tăng và dần đạt đến giá trị xác lập, tạo thành đồ thị biểu thị dòng I(D) chưa ổn định Hiểu rõ đặc điểm dòng điện cảm kháng giúp tối ưu hóa hiệu suất hệ thống điện và đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện tử.

- Giá trị L càng lớn thì thời gian xác lập càng lớn

BÀI B.2 CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN

Chỉnh lưu điều khiển tia 1 pha

Nguồn biên độ 100, 50Hz a R = 10 , L = 0 góc Alpha 30 o

Hình B.2.1: Mạch chỉnh lưu điều khiển tia một pha

❖ Xem dạng sóng áp nguồn 𝑽 𝒔 , áp chỉnh lưu 𝑽 𝒅 (cùng đồ thị)

❖ Xem dòng qua tải I(RL)

❖ Nhận xét các dạng sóng trên, đo dòng trung bình qua tải Dòng điện qua tải liên tục hay gián đoạn ?

- Dạng sóng của V d và I(R) giống nhau với tải thuần R

- Ở bán kỳ dương: Thyristor được phân cực thuận, nên khi xuất hiện xung kích ở cực P, thyristor dẫn điện Điện áp trên tải lúc này bằng với áp nguồn V O = V s

- Ở bán kỳ âm: Thyristor phân cực ngược nên không dẫn điện, điện áp trên tải ở bán kỳ âm V O = 0

- Điện áp trung bình ngõ ra: 14.71 b R = 10, L = 0.1, góc Alpha 30 o

Hình B.2.2: Mạch chỉnh lưu điều khiển tia một pha

❖ Xem dạng sóng điện áp nguồn 𝐕 𝐬 và áp chỉnh lưu 𝑽 𝒅 ( cùng đồ thị)

❖ Xem dòng điện qua tải I(RL)

❖ Nhận xét các dạng sóng trên, đo dòng trung bình qua tải Dòng điện qua tải liên tục hay gián đoạn ?

- Dòng qua tải là dòng gián đoạn

- Dạng sóng của V d và I(R) khác nhau với tải thuần RL

- Ở bán kỳ dương: Thyristor được phân cực thuận nên khi xuất hiện xung kích lập tức dẫn điện Điện áp trên tải V O = V s , trường hợp tải cảm dòng điện trễ pha so với điện áp nên khi kết thúc bán kỳ dương dòng điện vẫn chưa về 0

Trong bán kỳ âm, Thyristor ban đầu không dẫn điện do bị phân cực ngược Tuy nhiên, khi tải có tính cảm, dòng điện cùng chiều với dòng ban đầu sẽ phát sinh sau khi ngừng cấp điện, khiến Thyristor tiếp tục dẫn Trong quá trình này, điện áp tải V_O bằng với nguồn V_s và có giá trị âm, nhưng khi cuộn cảm giải phóng hết năng lượng, cả điện áp và dòng tải sẽ trở về bằng 0.

- Điên áp trung bình qua tải là 10.74 V c Mắc vào mạch diode D0, góc alpha 30 o

Hình B.2.3: Mạch chỉnh lưu điều khiển tia một pha có thêm Diode

❖ Xem dạng sóng điện áp nguồn 𝐕 𝐬 và áp chỉnh lưu 𝑽 𝒅 ( cùng đồ thị)

❖ Xem dòng điện qua tải I(RL)

❖ Xem dạng sóng qua diode

• Nhận xét: Điện áp trung bình ngõ ra: 14.71 d.Mắc vào mạch diode D0, góc alpha 45 o

❖ Nhận xét các dạng sóng trên Dòng điện qua tải liên tục hay gián đoạn ? Tăng Alpha lên 45 ° thì dòng qua tải liên tục hay gián đoạn

- Dạng sóng V d của trường hợp này giống như dạng sóng V d của trường hợp tải thuần R do con diode D0 đã làm mất phần âm của điện áp đi

- Dòng qua tải là dòng liên tục

- Khi tăng Alpha lên 45° thì dòng qua tải I(RL) vẫn là dòng liên tục

Mắc vào mạch diode D0, góc alpha 30 o

❖ Nhận xét sự khác biệt dạng sóng giữa câu b và câu c

- Dạng sóng giữa câu b và câu c hầu như không có sự thay đổi

Khi điện áp nguồn và tải RL cố định, việc điều chỉnh góc kích alpha từ 30° lên 45° dẫn đến sự thay đổi trong điện áp trung bình ngõ ra Cụ thể, điện áp trung bình giảm từ khoảng 15.09 V xuống còn 14.04 V, thể hiện rõ ảnh hưởng của góc kích vào hiệu suất hoạt động của mạch Thay đổi góc alpha là yếu tố quan trọng trong việc điều chỉnh điện áp ngõ ra, giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống điện tử.

Chỉnh lưu cầu điều khiển 1 pha bán phần không đối xứng

Hình B.2.4: Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển bán phần không đối xứng

❖ Xem dạng sóng điện áp nguồn 𝐕 𝐬 , 𝑽 𝒅 và dòng tải I(RL)

❖ Nhận xét các dạng sóng:

- Dạng sóng của áp ngõ ra với dòng ngõ ra giống nhau

Trong bán kỳ dương, khi xuất hiện xung kích G1, dòng điện từ nguồn qua thyristor T1, qua tải, qua diode D2 và trở về nguồn, đảm bảo điện áp và dòng tải bằng với nguồn, cụ thể là V_O = V_s và I_O = I_s, giúp duy trì hoạt động ổn định của hệ thống.

Trong bán kỳ âm, khi xuất hiện xung kích G2, thyristor T2 sẽ dẫn, dẫn dòng điện qua diode D1, tải, T2 và trở về nguồn Lúc này, điện áp và dòng tải có chiều ngược lại so với nguồn, thể hiện qua V_O = -V_s < 0, giúp điều chỉnh quá trình truyền tải điện năng trong hệ thống.

- Điện áp trung bình chỉnh lưu là: 14.70 V b R = 10, L = 0.1 góc Alpha 30 o

Hình B.2.5: Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển bán phần không đối xứng

❖ Xem dạng sóng 𝐕 𝐬 , 𝑽 𝒅 dạng sóng I(RL), dòng qua SCR1, SCR2

(cùng đồ thị), qua D1 và D2 (2 đồ thị)

• Dạng sóng của sóng V s ,V d và I(RL):

• Dòng qua SCR1 và SCR2 (cùng đồ thị):

• Dòng qua D1 và D2 (hai đồ thị):

❖ Nhận xét về các dạng sóng Tại sao điện áp chỉnh lưu luôn dương (cho dù thay đổi góc kích hoặc tăng L) ?

- Dạng sóng của áp hai đầu tải V d và dòng điện qua tải I(RL) không giống nhau

- Dòng điện qua tải I(RL) là dòng liên tục

- Ở bán kỳ dương: Dòng điện và áp của tải bằng với dòng điện và áp tải nguồn (V O = V s , I O = I s ) Dòng điện tải trể pha so với điện áp

Trong bán kỳ âm, nếu góc kích > 0, dòng điện sẽ phát ra cùng chiều với dòng ban đầu, đi qua các diode D2, D1 và tải, khiến dòng nguồn I s = 0 Dòng qua tải giảm dần đến khi có xung kích N xuất hiện, sau đó dòng điện tiếp tục tăng theo từng chu kỳ cho đến khi đạt trạng thái ổn định.

- Ở đầu chu kỳ dương tiếp theo: tải RL phát dòng điện đi qua D1, T2 và qua tải nên dòng điện nguồn Is = 0.

Chỉnh lưu cầu điều khiển 1 pha bán phần đối xứng

➢ Nguồn biên độ 100V, 50Hz: a R= 10 L= 0 góc alpha 30 o

Hình B.2.6: Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển bán phần đối xứng

❖ Xem dạng sóng ngồn 𝐕 𝐬 , 𝑽 𝒅 dạng sóng I(RL)

❖ Nhận xét các dạng sóng, so sánh với câu 2.3a

- Dạng sóng nguồn V s có dạng hình sóng sin

- Dạng sóng V d và I(RL) giống nhau

- So sánh với câu 2.3a: Hai trường hợp này có dạng sóng tương tự với nhau b R= 10 L= 0.1 góc alpha 30 °

Hình B.2.7: Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển bán phần đối xứng

❖ Xem dạng sóng 𝐕 𝐬 , 𝑽 𝒅 dạng sóng I(RL), dòng qua SCR1, SCR2

(cùng đồ thị), qua D1 và D2 (2 đồ thị)

• Dạng sóng của sóng V s ,V d và I(RL):

• Dòng qua SCR1 và SCR2 (cùng đồ thị):

• Dòng qua D1 và D2 (hai đồ thị):

❖ Nhận xét về các dạng sóng So sánh với câu 2.3b

- Về đồ thị của V s , V d và dòng qua tải I(RL) hai trường hợp này giống nhau

- Về dòng qua diode I(D) hai trường hợp này khoảng dẫn diode dẫn khác nhau.

Chỉnh lưu tia 3 pha điều khiển

Hình B.2.8: Mạch chỉnh lưu tia ba pha điều khiển

❖ Dạng sóng điện áp ba pha, dạng sóng điện áp chỉnh lưu 𝑽 𝒅 :

❖ Xung kích X1, X2, X3 và dòng qua tải:

❖ Nhận xét về các dạng sóng Dòng qua tải liên tục hay gián đoạn?

- Dòng qua tải I(RL) là dòng liên tục

- Dạng sóng điện áp nguồn ba pha là sóng hình sin

- Dạng sóng V d tương tự như các trường hợp trên b R = 10, L=0.1 góc alpha 20 o

Hình B.2.8: Mạch chỉnh lưu tia ba pha điều khiển

❖ Xung kích X1, X2, X3 và dòng qua tải:

Chỉnh lưu cầu một pha điều khiển hoàn toàn

Hình B.2.9: Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển hoàn toàn

❖ Xem dạng sóng điện áp ba pha nguồn 𝑽 𝒔 và điện áp chỉnh lưu 𝑽 𝒅 cùng đồ thị

❖ Xem dòng điện I(RL) qua tải:

❖ Dạng sóng dòng SCR1, SCR3 (2 SCR bên trên) và dạng sóng SCR2, SCR4 (2 SCR bên dưới)

• Dạng sóng dòng điện qua SCR1, SCR3:

❖ Nhận xét về các dạng sóng Đo điện áp trung bình ngõ ra 𝑽 𝒅

- Dạng sóng Vd và I(RL) giống nhau với tải thuần R

- Điện áp trung bình ngõ ra là : 22.38 V b R= 10, L= 0.1, góc alpha 30 o

Hình B.2.9: Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển hoàn toàn

❖ Xem dạng sóng điện áp ba pha nguồn 𝑽 𝒔 và điện áp chỉnh lưu 𝑽 𝒅 cùng đồ thị

❖ Xem dòng điện I(RL) qua tải:

❖ Dạng sóng dòng SCR1, SCR3 (2 SCR bên trên) và dạng sóng SCR2, SCR4 (2 SCR bên dưới)

- Dạng sóng Vd và I(RL) khác nhau với tải thuần RL

- Điện áp trung bình ngõ ra là : 21.29 V

Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển hoàn toàn

➢ Nguồn ba pha áp dây 220V, 50Hz a R = 10, L = 0

Hình B.2.10: Mạch chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển hoàn toàn sử dụng cầu có sẵn

- Dạng sóng Vd và I(RL) giống nhau với tải thuần R

❖ Với góc Alpha bao nhiêu thì dòng tải I(RL) gián đoạn Mô phỏng kiểm chứng ?

- Với góc Alpha bằng 120° thì dòng qua tải gián đoạn:

❖ Với góc Alpha bao nhiêu thì dòng tải I(RL) bằng 0 Mô phỏng kiểm chứng ?

- Với góc Alpha bằng 180° thì dòng qua tải bằng 0: b R= 10 L= 0.1 góc alpha 30 o

❖ Mô phỏng lại như câu a b R = 10, L = 0.1

Hình B.2.11: Mạch chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển hoàn toàn sử dụng cầu có sẵn

- Dòng 𝑉 𝑑 trường hợp này giống với câu a tải thuần R Nhưng dòng điện lại có sự thay đổi do mắc thêm L nên mạch sẽ có thêm tính cảm

❖ Tăng góc Alpha lên 60 ° thì dòng liên tục hay gián đoạn ?

- Với góc Alpha được tăng lên 60° thì dòng I(RL) là dòng liên tục Do khoảng thời gian đầu I(RL) = 0 do nó chưa được ổn định

Chopper giảm áp

➢ Nguồn DC 100V, xung kích vuông tần số 1kHz, E = 20V, R = 10Ω,

L = 0.1H a Chạy mô phỏng với các thông số trên

Hình B.3.1: Bộ chopper giảm áp

❖ Xem dạng sóng 𝑽 𝒈 , điện áp ra 𝑽 𝒐 , dòng tải 𝑰 𝑳 ( dòng qua tải R và L)

❖ Dòng tải 𝑰 𝑳 liên tục hay gián đoạn:

- Dòng tải I L là dòng liên tục

❖ Đo điện áp và dòng trung bình ngõ ra :

- Điện áp trung bình ngõ ra là: 19.52 V

- Dòng điện trung bình ngõ ra là: 0.67 A b Tăng E = 60V chạy lại mô phỏng

❖ Dòng tải 𝑰 𝑳 liên tục hay gián đoạn:

- Dòng tải I L là dòng gián đoạn

- Dòng điện trung bình ngõ ra là: 0.030 A c Các thông số như ban đầu mô phỏng trường hợp không có Diode D0

Hình B.3.2: Bộ chopper giảm áp không có diode D0

❖ Dòng tải 𝑰 𝑳 liên tục hay gián đoạn Trong trường hợp này nếu tăng L lên thì dòng liên tục hay gián đoạn ?

- Dòng tải I L là dòng gián đoạn Nếu tăng L lên trong trường hợp này thì dòng I L sẽ tiếp tục gián đoạn

- Dòng điện trung bình ngõ ra là: 0.019 A d Ứng dụng bộ chopper giảm áp điều khiển động cơ DC

➢ Tham số động cơ DC (DC Motor):

𝑳 𝒇 (Field) 0.02 Moment of Inertia 0.4 𝑽 𝒕 ( Rated) 120

𝑰 𝒂 (Rated) 10 N ( Rated, in rpm) 1200 𝑰 𝒇 (Rated) 1.6

➢ Tham số khối tải ( Constant Power Load):

Maximum Torque 40 Base Speed (in rpm) 500 Moment of Inertia 0

V_peak_to_peak 2 Freqency 10000 Duty Cyde 0.5

DC Offset -1 Tstart 0 Phase Delay 0

➢ Tham số khối PI_controller

➢ Thay đổi tham số khối PI_Controller và quan sát nhận xét các tín hiệu

Lần Đại lượng Giá trị Đại lương Giá trị

Chooper tăng áp

a Nguồn nhận năng lượng từ tải

➢ Nguồn 120V, R = 10Ω, L = 0.1H, E = 100V, xung kích 1kHz,Duty cycle 0.8

Hình B.3.3: Bộ chopper tăng áp

❖ Xem dạng sóng áp 𝑽 𝒊 , dòng qua D0 , dòng qua tải, áp trung bình của tải :

- Điện áp trung bình tải là: 0.095 V

- Dòng qua tải là dòng liên tục b Mạch tạo áp cao

➢ Nguồn 100V, R = 10Ω, L = 0.1H, R = 100 Ω , E = 100V, C = 10𝜇𝐹 xung kích 1kHz,Duty cycle 0.8

Hình B.3.4: Mạch tạo áp cao

❖ Xem dạng sóng điện áp ở hai đầu Transistor

❖ Điện áp tải cao hơnhay thấp hơn điện áp nguồn ?

 Điện áp tải cao hơn điện áp nguồn

❖ Dòng qua tải liên tục hay gián đoạn ?

- Dòng qua tải I(RL) là dòng liên tục.

Inverter three – phase, six – step

➢ Nguồn 100V, R = 10Ω, L = 0.1H, tần số nguồn ba pha 60Hz a Chạy mô phỏng xem dạng sóng:

Tiêu đề	Điện Tử Công Suất Và Ứng Dụng
Tác giả	Nguyễn Nhật Linh, Nguyễn Thái Hiền, Nguyễn Hoài Linh, Đặng Nhật Nam, Trần Văn Đệ
Người hướng dẫn	Thầy Hồ Minh Nhị
Trường học	Trường Đại Học Cần Thơ
Thể loại	Báo cáo thực tập
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Cần Thơ

Định dạng
Số trang	73
Dung lượng	5,82 MB