CHƯƠNG 2 BỘ CHỈNH LƯU

Ảnh hưởng của dòng ngõ vào chỉnh lưu Is Xét cầu chỉnh lưu mắc trong mạch với các tải khác... Chỉnh lưu 3 pha cầu diode Dạng sóng nguồn Phổ tần dòng pha cửa vào của CL 3pha... Chế độ dòn

Trang 1

Chương 2

BỘ CHỈNH LƯU

Trang 2

2

Trang 3

Các tham số cơ bản của mạch chỉnh lưu

Các tham số dùng đánh giá các chỉ tiêu kĩ thuật trong phân tích hoặc thiết kế mạch:

1 Về phía tải:

Ud Giá trị trung bình của điện áp nhận được ngay sau mạch van chỉnh lưu:

Id Giá trị trung bình của dòng điện từ mạch van cấp ra:

Pd = Ud.Id Công suất một chiều tải nhận được từ mạch chỉnh lưu

)

( 2

1 ).

(

1

d u

dt t

u T

T d d

1

d i

Trang 4

U1m : Biên độ sóng bậc 1

U0 Thành phần sóng cơ bản = Ud

d sd

S

1

2 2 2

0

1

U U

kdm  m

Trang 5

Luật dẫn của van

1 Nhóm van đấu Atốt chung

Van có khả năng dẫn: Có điện thế Anốt dương nhất và dương hơn ở điểm catốt chung

2 Nhóm van Katốt chung:

Van có khả năng dẫn: Có điện thế Anốt âm nhất trong nhóm, âm hơn cả điện thế anốt chung.

An A

Trang 6

Sơ đồ khối bộ chỉnh lưu không điều khiển

Trang 7

Mạch chỉnh lưu diode 1 pha, nửa chu kì

Tải R

Trang 8

Điện áp nhận được trên tải:

Tải thuần trở nên:

Dòng qua van chính là dòng tải

Điện áp ngược chỉ xuất hiện khi van khoá

Mạch chỉnh lưu có chỉ tiêu kĩ thuật kém

2

1 )

( 2

1

U U

d U

d u

R

U

d tbv I

2

Trang 9

Dòng vẫn tiếp tục qua diode khi điện

áp nguồn <0

Trang 10

10

Trang 11

11

Trang 12

U d  



Trang 13

d

d d

I

2 max 2U

Trang 14

14

Trang 15

Mạch chỉnh lưu diode cầu 1 pha

Trang 16

Mạch chỉnh lưu diode cầu 1 pha –

Ảnh hưởng của điện cảm nguồn Ls

Trang 17

Hiện tượng chuyển mạch

Trang 18

Trang 19

với cầu chỉnh lưu diode

Trang 20

Xét mạch chỉnh lưu cầu diode 1 pha thông dụng

Trang 21

Ảnh hưởng của dòng cửa vào chỉnh lưu Is

Dạng dòng cửa vào is của cầu chỉnh lưu là không sin  chứa

nhiều sóng hài

Trang 22

Ảnh hưởng của dòng ngõ vào chỉnh lưu Is

Xét cầu chỉnh lưu mắc trong mạch với các tải khác

Trang 23

Ảnh hưởng của dòng ngõ vào chỉnh lưu Is

Thành phần hài trong dòng iS có thể làm méo dạng áp uPCC tại điểm

nối chung với các tải khác

Trang 24

Chỉnh lưu cầu ba pha

Trang 25

Van gồm hai nhóm:

D1, D3, D5 đấu kiểu Katốt chung nên hoạt động theo luật 1D2, D4, D6 đấu kiểu Anốt chung nên hoạt động theo luật 2Điện áp trung bình nhận được trên tải:

2 2

90

30

2 2

90

30

34 , 2 6

3 )]

120 sin(

sin

[ 2

6 )

( 6 2

1

U U

d U

U d

u u

U

o

o o

o

o m

m b

Trang 26

26

Trang 27

Chỉnh lưu 3 pha cầu diode

Trang 28

Chỉnh lưu 3 pha cầu diode

Dạng sóng nguồn Phổ tần dòng pha cửa vào

của CL 3pha

Trang 29

Chỉnh lưu cầu 3 pha

Cầu diode 3 pha xét tới điện cảm nguồn Ls

Trang 30

Quá trình chuyển mạch từ D5 (pha c)  D1 (pha a)

Trang 31

Quá trình chuyển mạch từ D5 (pha c)  D1 (pha a)

Trang 32

Chỉnh lưu có điều khiển

Trang 33

Thyristor (SCR) & mạch điều khiển

Mạch chỉnh lưu dùng thyristor đơn giản nhất

Trang 34

Diode dẫn điện mở tự nhiên

Thyristor mở phải có đủ hai điều kiện:

+ Điện áp trên van phải dương UAK>0 – Đ/K này giống diode.+ Có dòng điều khiển đủ mạnh để tác động vào cực điều

khiển

Như vậy, sử dụng điều kiện 2 là khống chế được Thyristor

Khái niệm về góc điều khiển:

điểm mà ở đó nếu van là diode thì nó bắt đầu dẫn) đến

thời điểm Thyristor (T) được phát xung vào cực điều khiển

để mở van.

Việc tính toán góc  theo yêu cầu công nghệ do khối điều

khiển đảm nhiệm

Trang 35

35

Trang 38

) cos 1

(

2 sin

2 2

1 )

( 2

1

2 2

2

0 2

Điện áp nhận được trên tải:

Khi điều khiển với  = 0 nhận được:

Điện áp chỉnh lưu Ud chính là hàm phụ thuộc vào góc điều khiển :

2 2

) cos 1

Trang 39

Chỉnh lưu hình tia hai pha

( Chỉnh lưu một pha có điểm giữa)

Trang 40

( 2

) cos 1

( 2

2 sin

2

1 )

( 2

1

0 2

2 2

Trang 41

41

Trang 42

Nếu góc điều khiển  = 300 đây sẽ là trường hợp đặc biệt Dòng điện xuất hiện liên tục.

Trang 45

1

3

) 30 (

1

2

6

3

)] 30 (

1

[ 2

2 3 sin

2 2

1 )

( 2

1

0 2

2 2

2 0 2

o

d o

o d

s Co U

s co U

d U

(

2 2

3

2

120 30 30

  



Trang 47

Chỉnh lưu 3 pha hình tia có điều khiển

3 Góc kích 135

4

o



  

Trang 48

Chỉnh lưu 3 pha hình tia có điều khiển

3 Góc kích 135

Trang 49

9 ,

0 2

) cos 1

(

2 0

Trang 50

Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn phần

Trang 52

3 Góc kích 135

4

o



  

Trang 53

Trang 54

Giả thiết tải có điện kháng đủ lớn để dòng tải Id có thể coi là liên tục và phẳng

Trang 55

Nguyên tắc phát xung: để cấp điện cho tải phải có 2 van dẫn: một của nhóm lẻ, một của nhóm chẵn Như vậy, phải phát xung đồng thời cho 2 van

Góc điều khiển các van phải như nhau: 1= 2= 3 = .Góc giới hạn giữa dòng liên tục và gián đoạn th = 60o

2

) 60 (

1

2

) 60 (

1

6 3 3

2

3

0 2

60

2

o d

s Co U

d Sin U

Trang 56

Dạng áp nguồn, áp trên tải và dòng trên tải - Góc kích = 15 o

Trang 57

Quan hệ giữa điện áp dây đầu vào và điện áp u d đầu

ra – Góc kích = 15 o

Trang 58

Dạng sóng dòng và áp nguồn - Góc kích = 15 o

Trang 59

Dạng áp nguồn, áp trên tải và dòng trên tải - Góc kích = 60 o

Trang 60

Trang 61

Trang 62

Quan hệ giữa điện áp dây đầu vào và điện áp u d cửa

Trang 63

Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển toàn phần

Dạng sóng dòng và áp nguồn cấp - Góc kích mở = 90 o

Trang 64

Dạng sóng điện áp nguồn, điện áp trên tải và dòng trên tải

Góc kích mở = 135 o

Trang 65

Trang 66

Chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển

Trang 67

Nhóm K chung là các T nên mở theo 

Nhóm A chung là D nên mở tự nhiên theo điện áp nguồn: D1

mở khi u2 bắt đầu âm; D2 mở khi u2 bắt đầu dương

Như vậy: + Khoảng : T1 D2 dẫn

+ Khoảng (+): T1 D1 dẫn do ở ,1 mở tự nhiên làm 2 khoá

+ Khoảng (+)2: T2 D1 dẫn , T2 được phát xung mở

ở điểm (+) và dẫn làm cho T1 khoá

+ Khoảng 2(2+): T2 D2 dẫn, D2 mở tự nhiên ở điểm 2

,

02

)cos1

(

2 0

R U

Trang 68

Dạng áp và dòng nguồn, áp trên tải và dòng trên tải - Góc kích = 30 o

Trang 69

Trang 70

+ Khoảng (+)2: T2 D1 dẫn , T1 dẫn làm D2 khoá

ud = - u2.+ Khoảng 2(2+): T2 D2 dẫn, Điện áp:

Dòng tải:

2

cos

19

,

02

)cos1

(

2 0

R U

Trang 71

Dòng trung bình qua T và qua D là không đều nhau:

d d

1

Trang 72

Trang 73

Giả thiết tải có điện kháng đủ lớn

để dòng tải I d có thể coi là liên tục và phẳng

Trang 74

Giả thiết tải có điện kháng đủ lớn

để dòng tải I d có thể coi là liên tục và phẳng

Trang 75

Chỉnh lưu hình tia ba pha T1 T3 T5 cho điện áp:

Chỉnh lưu hình tia ba pha không điều khiển D2 D4 D6 cho điện áp;

0 U 1 , 17 U

Ud  d tia 

) cos 1

( 17

, 1 )

cos 1

,

22

1

2 0



Cos U







Trang 76

Trang 77

Quan hệ giữa điện áp dây đầu vào và điện áp u d đầu

Trang 78

Dạng sóng dòng và áp nguồn vào - Góc kích = 15 o

Trang 79

Trang 80

Quan hệ giữa điện áp dây đầu vào và điện áp u d cửa

Trang 81

Trang 82

Chế độ chỉnh lưu và chế độ nghịch lưu

Trang 83

Trang 84

Ví dụ 2.13: Khi nào có thể xảy ra chế độ nghịch lưu trong các mạch dưới đây:

Trang 85

Ví dụ 2.12: Cho bộ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển hoàn toàn mắc vào nguồn ac một pha với trị hiệu dụng 220V, f=50Hz Tải RLE với R=1  , giả thiết dòng điện tải liên tục với L lớn vô cùng làm dòng tải phẳng với độ lớn I d =20A Cho biết góc điều khiển   120 0 , vẽ quá trình điện áp tải và dòng điện qua nguồn ac Xác định độ lớn sức điện động E Tính công suất phát ra của sức điện động và công suất nguồn ac nhận được

Trang 86

Giả thiết dòng tải liên tục, điện áp trung bình trên tải:

] [ cos

.

U d  2 2 220 1200   99



Sức điện động E xác định theo:

Ud=R.Id+E E=Ud-R.Id=-99-1.20=-119[V]

Công suất phát ra từ tải:

Trang 87

Chế độ dòng liên tục và chế độ dòng gián đoạn

Điện áp chỉnh lưu ud gồm thành phần một chiều Ud và thành phần xoay chiều u d :

Thành phần i d làm dòng chỉnh lưu (dòng tải) nhấp nhô và có thể bị gián đoạn

Ở chế độ dòng gián đoạn, dạng điện áp chỉnh lưu phụ thuộc vào thông số tải, góc kích và dạng điện áp nguồn

Trang 88

Ví dụ: Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha tải RLE hoạt động ở chế độ dòng gián đoạn

Khảo sát mạch trong chế độ dòng gián đoạn khá phức tạp, thường phải

giải hệ phương trình vi phân hoặc dùng chương trình mô phỏng.

Trang 89

Chế độ dịng liên tục và chế độ dịng gián đoạn

Ví dụ 2.14 : Phân tích bộ chỉnh lưu bán sĩng dùng SCR với hai trường hợp tải RL và RLE

a Tải RL

Trang 90

Khi SCR dẫn, phương trình mạch điện sẽ là:

ud=u;

dt

di L i.

Hằng số A xác định từ điều kiện ban đầu i d ()  0

Từ đĩ, ta cĩ phương trình dịng điện tải trong một chu kỳ áp lưới:

; 0

x 0

; e

).

sin(

) x sin(

Z

U )

x

(

i

x m

d

Trường hợp tải RL:

Trang 91

) sin(

Z

U 0

)

(

Góc (    ) gọi là khoảng dẫn của thyristor

Trị trung bình điện áp chỉnh lưu:

) cos (cos

2

U dx x sin U 2

x ( i 2

Trang 92

b Tải RLE

Trang 93

Thyristor có thể kích dẫn nếu xung kích thực hiện trong điều kiện áp trên thyristor dương Rõ ràng điều kiện góc kích  phải thỏa mãn là:

x e

A R

E ) x sin(

Z

U )

x

(

i

x m

Z

U

Điện áp tải chỉnh lưu trong thời gian thyristor dẫn điện bằng điện áp nguồn và trong thời

gian dòng tải gián đoạn bằng sức điện động của tải u d =E

Trường hợp tải RLE:

Trang 94

Hiện tượng chuyển mạch

Xét bộ chỉnh lưu 1 pha điều khiển toàn phần, dòng I d liên tục và phẳng

Chuyển mạch từ 3,4 sang 1,2

Trang 95

Chuyển mạch từ 3,4 sang 1,2

Trang 96

Trang 97

97

Trang 98

Trang 99

99

Trang 100

Chuyển mạch từ T5 sang T1

Trang 101

Trang 102

Trang 103

103

Trang 104

Trang 105

Ảnh hưởng của hiện tượng chuyển mạch

Làm giảm điện áp chỉnh lưu ra trên tải

U  U    U  U   R I

Làm biến dạng điện áp nguồn:

Trang 107

Hạn chế phạm vi điều khiển góc kích:

Xét cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển toàn

phần làm việc ở chế độ nghịch lưu

Trang 108

Ảnh hưởng của hiện tượng chuyển mạch

Trang 109

109

Trang 110

Rb = 0,01  ,  = 314 rad/s Độ sụt áp trên một linh kiện là 2V

a/- Phân tích hiện tượng chuyển mạch

b/- Tính điện áp lớn nhất do bộ chỉnh lưu cung cấp cho tải

c/- Tính độ tăng  max

d/- Tính độ lớn góc chuyển mạch  khi  =0

e/- Tính góc điều khiển max, giả thiết thời gian khôi phục khả năng khóa của SCR là t q =

50  S

i V1 V3

V2 V4

L b

Trang 112

b d

L I U



Trang 113

Ảnh hưởng của hiện tượng chuyển mạch

Ví dụ 2.20:

b/

Độ sụt áp trên SCR:  U V = 2 x 2V = 4[V]

Độ sụt áp trên R b :  U Rb = 0,01 x 100= 1[V]

Độ sụt áp gây ra bởi quá trình chuyển mạch :

2.314.0, 001 100 19, 9[ ]

Trang 114

s A

s

A dt

di V 0 2687 10 0 2687 

001 0 2

Trang 115

0 380

2

001 0

314 100

2 0

2 2

,

.

,

cos

.

cos

arccos

rad arcc

Trang 116

Ảnh hưởng của hiện tượng chuyển mạch

Ví dụ 2.20:

e/ Tính góc điều khiển lớn nhất

Quy đổi thời gian tắt (thời gian khôi phục khả năng khóa của SCR)

Trang 117

Tính chọn các thiết bị trong bộ chỉnh lưu

Chọn diode, SCR:

• Áp ngược cực đại đặt lên linh kiện x Ku (22.5)

• Dòng trung bình (hoặc dòng hiệu dụng) cực đại qua linh kiện x Ki (1.21.5)

Chọn biến áp:

• Điện áp chỉnh lưu cực đại

• Công suất ra cực đại

Trang 118

Trị trung bình áp tải Ud(  )

(   0) 36 U 36 UĐiện áp làm việc URWM 6 U 6 U

Dạng iV

IVAV Id/3 Id/3

Dòng qua linh kiện

IVRMS Id/ 3 Id/ 3Dòng pha cuộn thứ cấp

Trang 119

IPRMS 2 3 I. d I d 2 / 3

DC EMF 0 0 Dòng lưới

Trang 120

3 [rad]

a/- Tính trị trung bình áp U d và dòng I d

b/- Trị trung bình và trị hiệu dụng dòng qua SCR

c/- Tính trị hiệu dụng dòng điện qua nguồn xoay chiều

d/- Giả sử trong quá trình điều khiển do tải thay đổi (E),  thay đổi trong phạm vi (0,  ) Dòng tải được điều chỉnh ở giá trị xác định ở câu a/- Tính công suất máy biến áp

Trang 122

c/ Trị hiệu dụng dòng nguồn (tra bảng tóm tắt):

] [ ,

max

A I

V U

d

572

5 514 220

6 3

Trang 123

Ghép nối tiếp 2 bộ chỉnh lưu - BCL 12 xung

Trang 124

Ghép nối tiếp 2 bộ chỉnh lưu - BCL 12 xung

Trang 127

Ghép song song 2 bộ chỉnh lưu

BCL 6 xung

• Hai bộ chỉnh lưu tia 3 pha

ghép song song qua biến áp

• L T : cảm kháng của biến áp

Trang 128

Ghép song song 2 bộ chỉnh lưu –BCL 6 xung

Mạch tương đương

Trang 129

Ghép song song 2 bộ chỉnh lưu

- BCL 6 xung

Trang 131

Ghép song song 2 bộ chỉnh lưu cầu 3 pha

BCL 12 xung

Trang 132

BCL 12 xung

Trang 133

BCL 12 xung

Định dạng
Số trang	133
Dung lượng	3,44 MB