điện tử công suất chương 2

CHỈNH LƯUChỉnh lưu là thiết bị để biến đổi năng lượng dòng điện xoay chiều thành năng lượng dòng điện một chiều.. Phân loại Chỉnh lưu được phân loại theo các cách thức sau: * Dựa theo số

CHỈNH LƯU

Chỉnh lưu là thiết bị để biến đổi năng lượng dòng điện xoay chiều thành năng lượng dòng điện một chiều

2.1.1 Cấu trúc mạch chỉnh lưu

CHỈNH LƯU

2.1.2 Phân loại

Chỉnh lưu được phân loại theo các cách thức sau:

* Dựa theo số pha nguồn cấp cho các van chỉnh lưu: có mạch một pha, ba pha, sáu

pha vvv

* Dựa theo loại van bán dẫn:

+ Mạch dùng hoàn toàn bằng diode: Chỉnh lưu không điều khiển

+ Mạch dùng kết hợp diode và tiristo : Chỉnh lưu bán điều khiển

+ Mạch dùng hoàn toàn bằng tiristo: Chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn.

* Dựa theo sơ đồ mắc van có 2 kiểu:

+ Sơ đồ hình tia : Trong sơ đồ này số van dùng cho chỉnh lưu sẽ bằng số pha nguồn cấp cho mạch chỉnh lưu Các van đấu chung một đầu nào đó với nhau: hoặc A

chung, hoặc K chung.

+ Sơ đồ hình cầu: Trong sơ đồ này số lượng van gấp đôi số pha nguồn cấp cho

mạch chỉnh lưu, trong đó một nửa số van mắc chung nhau A , một nửa số van mắc chung K.

Phương pháp phân tích mạch chỉnh lưu:

CHỈNH LƯU

1 Đấu kiểu catốt chung 2 Đấu kiểu atốt chung

Ivtb : dòng trung bình qua van

U : điện áp ngược cực đại mà van phải chịu được khi làm việc

)

( 2

1 )

(

1

d u

dt t

u T

T d d

1

d i

2 sin 2 0 45

2 2

1

U

U d

U

π

π

• Do tích luỹ và xả năng lượng của cuộn dây, nên dòng điện và điện áp có dạng như hình vẽ

• Các thông số của sơ đồ

• Điện áp tải

• Dòng điện tải: Id = Udc/Rd

• Dòng điện chạy qua diod: ID = Id

• Điện áp ngược của van:

• Công suất biến áp:

2

cos 1

U 45 , 0 t d t sin U

2 2

1

0

2 d

ϕ +

= ω

ω π

Dạng tải này phổ biến là các động cơ điện một chiều, các bộ nạp ắcquy

Khi u2 > E, diode cho dòng chảy qua, dòng id tồn tại trong khoảng thời gian θ1-θ2 là nghiệm của phương trình:

E U

u2 = 2 2 sin θ =

E U

d E U

I

2

2 R

sin

2 2

CHỈNH LƯU

Như vậy điện áp trung bình chỉnh lưu: 2

2 0

2 2 1

d U

I = π ∫π θ θ =

Dòng hiệu dụng của thứ cấp máy biến áp

R

U d

R

U I

I

2 sin

2 2

0

2 2

CHỈNH LƯU

2.2.3 Chỉnh lưu cầu một pha

2.2.3.1 Tải R

1 2

d U

d u

Dòng tải trung bình

R

U R

U

I d d

π

2

2 2

d U

I = π π∫ θ θ =

U I R

CHỈNH LƯU

2.3 CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN DÙNG TIRISTO

Khái niệm về góc điều khiển α

Góc điều khiển α là góc tính từ thời điểm mở tự nhiên đến thời điểm tiristo được phát xung vào cực điều khiển để mở van Thời điểm mở tự nhiên là điểm mà nếu thay van tiristor bằng diode thì nó bắt đầu dẫn.

CHỈNH LƯU

2.3.2.2 Tải R+L

CHỈNH LƯU

2.3.2.3 Tải RLE

CHỈNH LƯU

; 2

cos 1

9 ,

U d

; cos 9

1 17 , 1

0 2

+ +

R U

I =

CHỈNH LƯU

α

cos 17

I =

R U

I =

CHỈNH LƯU

Tải R

α = 60 o

2 17 ,

1 U

U d =

2.3.3 Chỉnh lưu điều khiển cầu 3 pha

1 [ 34

d

R

E U

d

d d

d

R

E U

CHỈNH LƯU

α = 60 o

2 17

,

1 U

U d =

CHỈNH LƯU

Tải RL

CHỈNH LƯU

Tải RLE

CHỈNH LƯU

2.4 QUÁ TRÌNH CHUYỂN MẠCH VAN VÀ ẢNH HƯỞNG

Khi nguồn lý tưởng (có L a =0)

CHỈNH LƯU

Khi nguồn không lý tưởng (có L a≠ 0)

CHỈNH LƯU

Chuyển mạch ở chỉnh lưu tia 2 pha Chuyển mạch ở chỉnh lưu cầu 1 pha

CHỈNH LƯU

Chuyển mạch ở chỉnh lưu tia 3 pha Chuyển mạch ở chỉnh lưu cầu 3 pha

∆ =

m : là số pha nguồn cấp cho mạch van

Với sơ đồ chỉnh lưu hình tia m = số pha

Với sơ đồ chỉnh lưu hình cầu m = 2 số pha

CHỈNH LƯU

CHỈNH LƯU BÁN ĐIỀU KHIỂN

Chỉnh lưu bán điều khiển chỉ sử dụng khi mạch van là sơ đồ cầu, lúc đó một nửa số van là diode, một nửa số van còn lại là tiristo

Chỉnh lưu bán điều khiển 1 pha

thyristor mắc thẳng hàng

CHỈNH LƯU

Chỉnh lưu bán điều khiển 1 pha

thyristor mắc catốt chung

CHỈNH LƯU

Chỉnh lưu bán điều khiển 3 pha

CHỈNH LƯU

ĐẤU GHÉP CÁC MẠCH CHỈNH LƯU, CHỈNH LƯU 6

PHA CÓ CUỘN KHÁNG CÂN BẰNG

Đấu nối tiếp các van Đấu nối tiếp mạch van

CHỈNH LƯU

Đấu song song các van Đấu song song các mạch van

CHỈNH LƯU

Chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng

Đặc điểm làm việc của L cb

CHỈNH LƯU

CHẾ ĐỘ NGHỊCH LƯU PHỤ THUỘC

Thiết bị chỉnh lưu là thiết bị mà dòng năng lượng được chuyển từ phía nguồn xoay chiều sang phía một chiều.Tuy nhiên, khi tải có chứa suất điện động Ed, có thể làm cho năng lượng được chuyển từ phía một chiều sang phía xoay chiều – gọi là chế độ nghịch lưu Thực tế, điều này thường xảy ra với tải là động cơ điện một chiều khi nó làm việc ở chế độ máy phát, và năng lượng này phải chuyển về lưới điện xoay chiều Lúc đó thiết bị chỉnh lưu chuyển sang chạy ở chế độ nghịch lưu Vì mạch van hoạt động phải dựa theo nguồn xoay chiều, phụ thuộc vào nguồn này, nên được gọi là nghịch lưu phụ thuộc

CHỈNH LƯU

Bản chất nghịch lưu phụ thuộc và các điều kiện thực hiện

Ta biết rằng một nguồn có thể là phát năng lượng hoặc tiêu thụ năng lượng, tuỳ thuộc chiều của dòng điện và chiều s.đ.đ

Nếu chiều s.đ.đ và dòng điện qua nó trùng nhau, nó là nguồn phát năng lượng

Nếu s.đ.đ và dòng điện ngược nhau, nó là tải tiêu thụ năng lượng

Từ nguyên tắc này ta thấy rằng, muốn có nghịch lưu cần điều

kiện:

lưu ta buộc phải:

Thực hiện điều kiện 1 bằng cách đảo chiều s.đ.đ Ed

Thực hiện điều kiện 2 bằng cách đảo chiều Udα : vì có quy luật Udα

= Ud0cosα, nên điều này có nghĩa cần làm cho Udα < 0, suy ra phải

điều khiển với α > 900

CHỈNH LƯU

Khi giữa nguyên chiều s.đ.đ Ed cần phải:

với mạch van chỉnh lưu I Như vậy khi cần chạy ở chế độ nghịch lưu

sẽ đưa bộ II vào hoạt động là thực hiện được điều kiện1

Điều kiện 2 cũng chỉ đảm bảo khi điều khiển bộ II với góc α > 900 Trong cả hai phương pháp trên luôn cần điều khiển mạch van với α

> 900 để đảm bảo điện áp Udα đảo dấu so với chế độ chỉnh lưu Như vậy chỉ có mạch có Udα = Ud0cosα mới cho phép chạy ở chế độ

nghịch lưu phụ thuộc Vì khi α > 900 ta có Udα = Ud0cosα < 0

CHỈNH LƯU

Chỉnh lưu tia 2 pha

CHỈNH LƯU

Chỉnh lưu tia 3 pha Chỉnh lưu cầu 3 pha

CHỈNH LƯU

BỘ CHỈNH LƯU ĐẢO CHIỀU

Bộ chỉnh lưu đảo chiều thực chất là hai mạch chỉnh lưu cùng loại đấu song song, ngược nhau so với tải Mỗi bộ chỉnh lưu đảm nhận một dấu (một chiều) của điện áp tải Tuy nhiên để mạch làm việc bình thường, cần phối hợp sự hoạt động của hai bộ chỉnh lưu với nhau

CHỈNH LƯU

Phương pháp điều khiển chung Phương pháp điều khiển riêng