BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN

Trong dây truyền sản xuất gạch men cao cấp Ceramic dược tự động hoá qua việc kết hợp rất nhiều lĩnh vực như điện, thuỷ lực , khí nén rất phức tạp, song về việc điện có những vấn đề sau:Công đoạn của quá trình sản xuất đi theo trình tự sau:+Tự động hoá hệ thống sản xuất nguyên liệu.+Tự động hoá hệ thông ép – sấy.+Tự động hoá dây truyền tráng men in lưới.+Tự động hoá hệ thống xếp – dỡ.+Tự động hoá hệ thống lò nung – con lăn.+Tự động hoá hệ thống phân loại – đóng bao sản phẩm.

®iÖn ¸p mét chiÒu.

Nguồn Điện Xoay Chiều

Tín hiệu điều khiển chủ đạo

2.1 Tổng quan về bộ chỉnh lưu điều khiển 2.1 TQBCL

2:06 AM

III Dòng và áp của bộ chỉnh lưu và tải

2.1 TQBCL

1 Dòng điện chỉnh lưu trên phụ tải một chiều

a Chế độ dòng tải liên tục

b Chế độ dòng tải gián đoạn

2 Điện áp chỉnh lưu trên phụ tải một chiều

c Chế độ dòng tải biên liên tục

b Điện áp chỉnh lưu trung bình

2:06 AM

1 Dßng ®iÖn chØnh lưu trªn phô t¶i mét chiÒu

2.1 TQBCL

ud = Um.Sin(ωt + ψ)Phư¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p

ωτ +

ωτ +

ωτ

ư ψ +

ωt arctg

2.6 BVBCL

2:06 AM

a Chế độ dòng tải liên tục

ắ Khi sơ đồ chỉnh lưu làm việc ở chế độ xác lập

mà dòng điện chỉnh lưu trên tải là liên tục

ắDòng lặp lại với chu kỳ bằng 1/q lần chu kì

nguồn xoay chiều nên tại ωt = 0 và ωt = 2π/q

có cùng giá trị i*0

ωτ +

ư

ωτ

ư ψ

ư ωτ

ư ψ +

π

ω π

ư

ω π

ư

2 2

2 1

1

2

) ( ).

(

).

sin(

) /

sin(

/

/

t q

t q

e

e arctg

arctg q

1 1

2

) ( ).

(

)]

sin(

) /

[sin(

/

/

ωτ +

ư

ωτ

ư ψ

ư ωτ

ư ψ +

π

ω π

ư

τ

ư

t q

t

e

e arctg

arctg q

ε

ư ωτ +

ư

ωτ

ư ψ +

ω

ω π

/q t

e

arctg t

2.6 BVBCL

− π

− ψ +

) / /

sin(

2

2 2

2:06 AM

b Chế độ dòng tải gián đoạn

Trường hợp này xảy ra :

- Tải là điện trở thuần khi α lớn

- Tải có Ld hữu hạn mà Ed hoặc α lớnKhi đó bắt đầu mở 1 van thì dòng qua tải đang bằng 0 tức là i*0 = 0

ωτ +

ωτ

ư ψ +

2:06 AM

c Chế độ dòng tải biên liên tục

ắ Chế độ biên liên tục thì đường cong dòng điện

có q điểm bằng không trong 1 chu kì nguồn xoay chiều i*0 = 0

ắ Giá trị giới hạn của s.đ.đ

2 1

1

2

) (

sin(

/

/ ωτ

+

ư

ωτ

ư ψ

ư ωτ

ư ψ +

π

ω π

ư

ω π

ư

t q

t q

e

e arctg

arctg q

Dòng tải khi phụ tải là Rd, Ed (khi Ld = 0)

2:06 AM

2 Điện áp chỉnh lưu trên phụ tải một chiều

2.1 TQBCL

a Điện áp chỉnh lưu tức thời ud

ắ Chế độ dòng tải liên tục: ud = u

ắ Chế độ dòng tải gián đoạn:

2:06 AM

b §iÖn ¸p chØnh lưu trung b×nh

Thµnh phÇn mét chiÒu cña ®iÖn ¸p chØnh lưu

ω π

2 0

ω π

q

d d t E

q 2 /

2

2.6 BVBCL

ắ Chế độ Chỉnh lưu: xoay chiều thành một chiều

ắ Chế độ Nghịch lưu: một chiều thành xoay chiều

2.4 TX ĐK

2.5 TCĐK

2.6 BVBCL

2:06 AM

2 Điều kiện xảy ra chế độ nghịch lưu

ắ Điều kiện thứ nhất:

Nếu dòng tải liên tục thì Ud = Ud0cosα

2:06 AM

2 Điều kiện xảy ra chế độ nghịch lưu

ắ BBĐ làm việc ở chế độ nghịch lưu ta

đưa ra đại lượng là góc điều khiển nghịch

lưu (góc nghịch lưu) được kí hiệu là β

2:06 AM

1 ChØnh lưu cã §K lµm viÖc víi Do

2:06 AM

1 ChØnh lưu cã §K lµm viÖc víi Do

¾T¸c dông ®iÖn c¶m?

¾ C¸ch kh¾c phôc dßng qua t¶i bÞ gi¸n ®o¹n?

¾TÝnh chÊt t¶i lµ g× khi cã Do?

¾T¹i sao kh«ng lµm viÖc ë c® NghÞch Lưu?

¾ §iÒu kiÖn Do lµm viÖc?

¾Nguyªn nh©n g× lµm cho Do lµm viÖc?

Dßng t¨ng vµ gi¶m dÇn dÇn nªn tån t¹i thêi ®iÓm

2 van cïng dÉn dßng.

§ã lµ qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch hay trïng dÉn

E F

2:06 AM

t

t t t

2:06 AM

2 Dßng qua van trong QTCM

Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p:

-LS.diT1/dt + LS.diT2/dt = u2 – u1 mµ iT1+iT2 = IdÆdiT2/dt = -diT1/dt , u2 – u1 = Um.sin(ωt + α)

2:06 AM

ắ Khoảng thời gian chuyển mạch quy ra góc

độ điện gọi là góc chuyển mạch kí hiệu là γ

2:06 AM

4 §iÖn ¸p chØnh lưu trong QTCM

a §iÖn ¸p chØnh lưu tøc thêi

¾ Trong kho¶ng thêi gian s¶y ra chuyÓn m¹ch

2:06 AM

¾ §iÖn ¸p chØnh lưu tøc thêi trong kho¶ng chuyÓn m¹ch bÞ sôt gi¶m ∆UX b»ng sôt ®iÖn

¸p r¬i trªn ®iÖn c¶m m¹ch nguån Ls.

4 §iÖn ¸p chØnh lưu trong QTCM

b §iÖn ¸p chØnh lưu trung b×nh

2:06 AM

VII ảnh hưởng của BCL đến lưới điện

1 Xuất hiện sóng hài bậc cao trong lưới điện

2.1 TQBCL

I CT và PL

2 Giảm hệ số công suất cosϕ

Do sự làm việc của bộ chỉnh lưu mà dòng qua nguồn có dạng khác sin

Xuất hiện sóng hài bậc cao như thế nào?

Thành phần nào có phổ năng lượng lớn nhất? Tại sao?

2:06 AM

2.2 Phân tích khảo sát các sơ đồ CLĐK

Phân tích các sơ đồ nguyên lý, giản đồ điện áp, các công thức, đặc điểm, công suất, khả năngứng dụng…

2:06 AM

I Các sơ đồ chỉnh lưu hình tia2.1 TQBCL

2:06 AM

b Nguyên lí làm việc của sơ đồ

udu

Ud0 =

ITtb = Id.(π - α)/2π

§iÖn ¸p chØnh lưu trung b×nh:

Dßng ®iÖn trung b×nh qua T:

Dßng ®iÖn hiÖu dông qua T: IT = ( π ư α ) / 2 π I d

Dßng ®iÖn trung b×nh qua D0: D0tb = Id.(π + α)/2πDßng ®iÖn hiÖu dông qua D0: ID0 = ( π + α ) / 2 π I d

§iÖn ¸p thuËn, ngưîc lín nhÊt trªn T,Do:

UTthmax = UTngmax = UDongmax = 2 U2

Điều kiện về điện áp:

ắ Điều kiện chọn:

ắ Điều kiện kiểm tra lại van đã chọn:

Điều kiện về tốc độ gia tăng điện áp

Điều kiện về tốc độ gia tăng dòng điện

2:06 AM

3 SĐCL hình tia ba pha

2.1 TQBCL

A Sơ Đồ Chỉnh Lưu không điều khiển

B Sơ Đồ Chỉnh Lưu điều khiển không Do

C Sơ Đồ Chỉnh Lưu điều khiển có Do

ắ Được ứng dụng trong những mạch có công suất trung bình và lớn dòng điện đạt được vài trăm Ampe

ắPhải dùng máy biến áp 3 pha có trung tính

B C

D1

D2

D3A

R L

b.

t1 t2 t3 t4

t t

1 2

48 , 1 23 , 1 2

17 , 1 / 45 , 2

45 , 2 3

2

; 3

; 3

;

17 ,

1 2

6

3

sin

2 2

3

2 1

2 2

2 2

6 / 5

6 /

U

S

S S

U U

U U

I I

I I

R

U I

U U

t d t U

U

d d d

d

BA BA

BA

d f

f NgD

d Dhd

d Dtb

d

d d

f f

f

π π

C T3

A

_ +

R L

+ _

Ud

id

t t t

2:06 AM

Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn

B S¬ §å ChØnh Lưu ®iÒu khiÓn kh«ng Do

t t t t t

I3

t

ω π

α π

α π

cos

17 , 1

sin

2 2

3

2 6

tæ nèi d©y Y/Y0:

I2 = IT = Id/ 3 I1 = Id/(kBA 3 )

α1 α2 α3 α4

p1 p1 p2 p3

t

U 17 , 1 t

d t sin U

2 2

3

6

f 2 dtb

ω π

α + π

ắ Tác dụng của Do trong sơ đồ?

ắ Sự khác nhau giữa sơ đồ có Do và không có

Do về giản đồ điện áp?

ắ Nhận xét gì về giá trị dòng điện qua Do và T?

2:06 AM

4 SĐCL hình tia sáu pha

2.1 TQBCL

2.2 PTKSSĐ

a Đặt vấn đề [ Chi tiết ]

c Sơ đồ CL có ĐK tia sáu pha [ Chi tiết ]

ắ Mắc nối tiếp nhiều van hoặc bộ chỉnh lưu đểchịu được điện áp cao

ắ Mắc song song nhiều van hoặc bộ chỉnh lưu với nhau để chịu được dòng điện lớn

a Đặt vấn đề [ Trở về ]

2 2

; 6

; 6

;

35 , 1

sin

2 2

6

2

2

3 /

6 /

I U S

U U

I I

I I

R

U I

U t

d t U

U

d d BA

f ngD

d Dhd

d Dtb

d

d d

f f

dtb

π π

ω

ω π

™ BiÓu thøc tÝnh to¸n §iÖn ¸p, dßng ®iÖnchØnh lưu vµ van

U do = π I Thd = I d / 6

¾Tham kh¶o thªm DTCS Vâ Minh ChÝnh (126)

¾Tham kh¶o thªm DTCS Lª V¨n Doanh (68)C¸c pha lÖch nhau gãc 120o vµ hai nhãm phalÖch nhau gãc 180o

ắ Khả năng ứng dụng của sơ đồ tia 6 pha?

ắ Tại sao dùng cuộn kháng cân bằng?

2:06 AM

II Các sơ đồ chỉnh lưu hình cầu2.1 TQBCL

Nhóm van khống chếdòng điện nguồn ặ tải

Nhóm van khống chếdòng điện tải ặ nguồn

SĐCL Hình Cầu

1 Sơ Đồ Chỉnh Lưu Cầu Một Pha

2 Sơ Đồ Chỉnh Lưu Cầu Ba Pha

[ Chi tiết ]

[ Chi tiết ]

2:06 AM

*tự học* ắMắc Do vào vị trí nào?

ắGiản đồ điện áp có gì khác với ko Do?

A U

t t t t

t 0

2:06 AM

2.1 TQBCL

2.2 PTKSSĐ

c Biểu thức tính toán (Sách KTBĐ)

ắ Vẽ các dạng sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha

ắ Sơ đồ nào có nhiều ưu điểm nhất?

ắ Vẽ giản đồ điện áp, dòng điện với từng sơ đồ trên?

ắ Nếu sơ đồ có tải sức điện động một chiều và điện trở thì giản đồ dòng áp ntn?

ắ Nếu sơ đồ có tải sức điện động một chiều và điện trở thì giản đồ dòng áp ntn?

ắ Những sơ đồ nào giống nhau về Ud?

-NA m¾c chung anod cho

05 , 1

34 2 / 45 , 2

45 , 2 3

2

; 3

; 3

;

34 ,

2 2

6 3

2

sin 2

3 2

6

2 2

2 2

6 / 4

3 /

I U S

U U

U U

I I

I I

R

U I

U U

t d t U

U

d d BA

d f

f ND

d Dhd

d Dtb

d

d d

f f

f

π π

¾ q=2m, n©ng cao chÊt l−îng ®iÖn ¸p 1 chiÒu

2:06 AM

2.1 TQBCL

2.2 PTKSSĐ

b Luật Phát và gửi xung điều khiển

Tại sao phải gửi xung?

Luật gửi xung ntn?

ắMục tiêu cho điện áp Ud là lớn nhất và đúng luật.

ắTại một thời điểm chỉ có 1 cặp Van dẫn nên tại thời

điểm phát xung thì có 1 xung chính và 1 xung gửi.

ắGửi xung từ nhóm Achung sang Kchung và ng−ợc lại

ắGửi từ pha này sang pha kia ng−ợc lại

2:06 AM

* LuËt göi xung

Thùc hiÖn göi xung ntn?

LuËt göi xung trong mét chu kú

L R

t t

t t

2:06 AM

2.1 TQBCL

2.2 PTKSSĐ

c Câu hỏi tham khảo

ắNhững ưu điểm của bán điều khiển?

ắGiá trị Ud so với điều khiển hoàn toàn?

ắưu điểm của mạch điều khiển?

ắLuật phát xung nào để sơ đồ điều khiển hoàntoàn tương đương với sơ đồ bán điều khiển?

2:06 AM

I Khái niệm chung [ Trở về ]

ắ Đặt vấn đề: Trong công nghệ cần đảo chiều dòng và áp trên tải

Sử dụng phần tử

đóng cắt có tiếp điểm

Sử dụng hai bộ CL mắc song song ng−ợc

2:06 AM

ắ Khái niệm:

Hai bộ chỉnh lưu song song ngược là hai bộcùng loại đấu song song và ngược nhau so với tải Mỗi bộ chỉnh lưu đảm nhận một dấucủa điện áp và một chiều dòng điện tải

Điều khiển chung

Điều khiển riêngPhương pháp

Khống chế

2:06 AM

1 Đặc điểm

- Hai bộ cùng hoạt động do cùng phát xung

điều khiển tới cả 2 bộ trong một chu kỳ làmviệc

- Vì hai bộ CL cùng làm việc mà lại được mắc ngược nhau nên phải chống dòng ngắn mạch chạy qua 2 BBĐ bằng cách dùng CK Cânbằng

II Phương pháp điều khiển phối hợp tuyến tính 2.1 TQBCL

-Thµnh phÇn 1 chiÒu qua 2 bé = 0 v× ®iÖn ¸p c©nb»ng nhau Ud2= -Ud1 = - Ud0.cosα1

-Tån t¹i dßng c©n b»ng tøc thêi gi÷a hai BCL vµnguån, dßng kh¸ lín nªn h¹n chÕ b»ng CB1, 2

2:06 AM

Ch−¬ng 2

H×nh 2-10 Dßng ®iÖn c©n b»ng

ωt ωt

4π/3 2π/3

iCB1

Khi 600≥α1≥00 th× ®iÖn ¸p CB ®Ëp m¹ch 3 lÇnKhi 900≥α1> 600 th× ®iÖn ¸p CB ®Ëp m¹ch 6 lÇn

có hai giá trị khác nhau

ắThời gian ngừng dòng khi đảo chiều lớn với tải

2:06 AM

2.1 TQBCL

1 Đặc điểm [ Sơ đồ ]

- Phương pháp điều khiển độc lập phát xung

điều khiển tới 2 bộ chỉnh lưu độc lập nhau Trong một thời điểm chỉ cho phép 1 trong 2 bộ

làm việc

- Mạch động lực không sử dụng Kháng cân bằng

-Trình tự phát lệnh đảo chiều đảo chiều

2:06 AM

2 Kết luận

ắ Không tồn tại dòng cân bằng nên giảm kích thước, tổn thất năng lượng, chi phí đầu tư

ắ Mạch điều khiển sẽ phức tạp hơn, Làm việc tin cậy

ắThời gian đảo chiều lớn, cỡ vài mS

ắVì có nhiều ưu điểm nên được sử dụng rộng rãi trong thực tế Vì rất phù hợp với điều khiển số