Điện tử công suất - Chương 3 ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU pot

Kh¸i qu¸t vÒ ®iÒu ¸p xoay chiÒuBộ điều chỉnh điện áp xoay chiều được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như: – Điều chỉnh nhiệt độ trong lò điện.. Điều áp xoay chiều một pha tải R• Mạc

Chương 3

ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU

3.1 Kh¸i qu¸t vÒ ®iÒu ¸p xoay chiÒu

3.2 §iÒu ¸p xoay chiÒu mét pha

3.3 §iÒu khiÓn ®iÒu ¸p xoay chiÒu mét pha

3.4 §iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha

3.5 §iÒu khiÓn ®iÒu ¸p xoay chiÒu 3 pha

4.1 Kh¸i qu¸t vÒ ®iÒu ¸p xoay chiÒu

Bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như:

– Điều chỉnh nhiệt độ trong lò điện.

– Điều chỉnh hệ thống chiếu sáng.

– Điều chỉnh tốc độ quay của động cơ xoay

chiều.

• Các phương án điều áp xoay chiều

• Giới thiệu một số mạch điều áp xoay chiều một pha

U1

Zf

U2 i Za

U2b

• Điều khiển ON – OFF còn gọi là điều khiển toàn chu kỳ.

• Điều khiển ON – OFF có thể điều khiển dòng năng lượng cung

Ph©n lo¹i ®iÒu ¸p

Dạng điều khiển điện áp ra này ta có thể

thay đổi thời điểm kích SCR trong mỗi chu kỳ,

thời điểm kích trong mỗi chu kỳ thay đổi 

Điện áp ra thay đổi.

Phương pháp này gọi là điều khiển pha.

D¹ng ¸p ra ®iÒu khÓn pha t¶i R

4.2 Điều áp xoay chiều một pha

I Sơ đồ điều áp xoay chiều một pha

II Điều áp một pha tải thuần trở

III Điều áp một pha tải trở cảm

4.2.1 Sơ đồ điều áp xoay chiều một pha

4.2.2 Điều áp xoay chiều một pha tải R

• Mạch sử dụng hai tiristor song song ngược

• T¹i c¸c thêi ®iÓm 1, 2, cã xung ®iÒu khiÓn c¸c tiristor T1, T2, c¸c tiristor nµy dÉn.

• NÕu bá qua sôt ¸p trªn c¸c tiristor, ®iÖn ¸p t¶i

U



• Khi tiristor kho¸ i = 0

• TrÞ sè dßng ®iÖn hiÖu dông ®­îc tÝnh:

2

2 m 2

2

1 R

U

2 m 2

R U I

4.2.3 §iÒu ¸p xoay chiÒu mét pha t¶i L

• Nguyªn lÝ ®iÒu khiÓn

• §­êng cong ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn khi c¸c gãc më kh¸c nhau

Khi , dòng điện tải gián đoạn

• Phương trình của mạch là:

• Nghiệm của phương trình dòng điện là:

• Trong đó

t sin

U i.

R dt

di

 

R

L tg

; L

m td

cb

L

e

sin Z

U t

sin Z

U i

i

i

Khi <, xung måi hÑp

• NÕu xung måi d¹ng xung nhän vµ hÑp, tiristor

Z

U t

sin Z

U i

• Dòng điện triệt tiêu khi  t >  , do đó lớn

không dẫn.

• §­êng cong dßng ®iÖn khi  < 

Trường hợp đk bằng xung có độ rộng lớn

được xung mồi dẫn, phương trình dòng điện

vẫn là:

• Dòng điện triệt tiêu khi  t>  , do đó lớn

khi điện áp anod của nó chuyển sang +, nhưng xung mồi có độ rộng đủ lớn nên đến khi dòng

điện T1 triệt tiêu T2 vẫn còn tồn tại xung điều khiển nên nó được dẫn.

Trị hiệu dụng của dòng điện

•Khoảng dẫn  của các tiristor được

xác định từ phương trình siêu việt

•Trị hiệu dụng của dòng điện được

tính từ biểu thức đinh nghĩa (4.9)

ả t

(4.8) (4.9)

4 10

) h d ( c b a X

R

U 2 I

2 L 2

Q

2

c

; e 1 sin

Q

b

; 2

2 cos sin 5

L X

Q

; cos

sin Q

1 h

; cos

sin Q

1 e

4 2

2 sin 2

sin U

Dßng ®iÖn c¬ b¶n cña c¸c ®iÒu hoµ

2

5 5

2

3 3

2

1

2 2

1 1

Q 25 1

R

U I

Q 9 1 R

U I

Q 1

R

U L

f 2 R

U I

BiÕn thiªn c«ng suÊt theo gãc më

4.3 M¹ch ®iÒu khiÓn ®iÒu ¸p xoay chiÒu mét

VR R C

T R1 VR D0

UJT

• Mạch điều khiển triac đơn giản

t

R1 C1

d) c)

a)

Hình 43.2

4.3.2 Nguyên lí điều khiển

• Về nguyên lí, mạch điều áp xoay chiều có van bán dẫn đượcmắc vào lưới điện xoay chiều, nên mạch điều khiển hoàn toàngiống như chỉnh lưu

• Trường hợp mạch động lực được chọn là hai tiristor mắc songsong ngược như sơ đồ hình 3.2a, cần có hai xung điều khiểntrong mỗi chu kì Mạch điều khiển có thể sử dụng sơ đồ hoàntoàn giống điều khiển chỉnh lưu một pha cả chu kì, với mỗi

tiristor một mạch điều khiển độc lập

• Đối với những tải cần điều khiển đối xứng, đòi hỏi hai tiristor

mở đối xứng, lúc này cần các kênh điều khiển tiristor có góc

mở càng ít khác nhau càng tốt Mong muốn là chúng hoàn toàngiống nhau Nhưng sự giống nhau này chỉ có thể đạt đến mộtchừng mực nào đó

Nguyên lí điều khiển

• Giản đồ nêu nguyên lí điều

khiển giơi thiệu trên hình

Sơ đồ nguyên lí tạo điện áp tựa liên tiếp hai nửa chu kì

§­êng cong cña c¸c kh©u

H×nh 3.11 Nguyªn lÝ t¹o ®iÖn ¸p tùa trong ®iÒu ¸p xoay chiÒu

4.3.3 M¹ch ®iÒu khiÓn vÝ dô

Mạch điều khiển cặp tiristor song song ngược

Hình 3.13 Các phương án điều khiển cặp tiristor mắc song song

+ - B

R3 R4 D3

Tr1

C A2

+

-R4

U®k

R5 R6

A3

+ D V1

+15V

+15V

Giải thích hoạt động của sơ đồ

U

t t t t t t t

t t t

4.4 Điều áp xoay chiều ba pha

• I Sơ đồ động lực.

• II Nguyên lí hoạt động

• Sơ đồ điều áp xoay chiều bằng triac

c Hình 3.25: Điều áp ba pha bằng Triac

• Sơ đồ điều áp có đảo chiều

Hình 3.27: Sơ đồ điều áp ba pha có đổi thứ tự pha

4.4.2 Nguyên lí hoạt động

• Nguyên tắc dẫn dòng trong sơ đồ điều áp ba pha

• Ba pha có van dẫn: UfT = UfL

• Hai pha có van dẫn: UfT =(1/2)Udây

• Trên pha đang xét không van dẫn UfT = 0

1 Nguyên tắc dẫn dòng trong sơ đồ điều áp ba

Hai pha cã van dÉn UfT =(1/2)Ud©y

• 2 Giải thích hoạt động của sơ đồ (ví dụ  = 300)

Một số nhận xét về hoạt động của sơ đồ trên

• Điện áp tải có dạng đập mạch

• Hoạt động của sơ đồ khi góc mở lớn (ví dụ  = 1200)

4.4.3 §Æc ®iÓm ®iÒu khiÓn ®iÒu ¸p ba pha

• §iÒu khiÓn ®iÒu ¸p ba pha cã thÓ coi nh­ chØnh l­u cÇu ba ph

• §iÒu khiÓn b»ng biÕn ¸p xung hai cuén d©y

• Đệm xung trước tầng khuếch đại

• Điều khiển bằng xung đơn



t

t t t t

A1+ - B

A1 + - B

A1+ - B

§iÒu khiÓn ®iÒu ¸p ba pha khi van lµ triac

• §iÒu khiÓn b»ng chïm xung

+ A6

R3

R4 D3

Tr1

C A2

+

A3

+

-D AND

B R3

R4 D3

Tr1

C A2

+

-C 1

+

D

D4 -

R3

R4 D3

Tr1

C A2

+

A3

+

-D AND

B R3

R4 D3

Tr1

C A2

+

-C 1

D4 AND

+15V

+15V D4

R3

R4 D3

Tr1

C A2

+

A3

+

-D AND