Phân tích và mô phỏng thiết bị chỉnh lưu bằng MATLAB, đại học Đà nẵng

2.2 Mô hình mô phỏng một số thiết bị chỉnh lưu Hình 2.2a: Mô hình thiết bị chỉnh lưu tia ba pha có diode V0.

GVHD: PGS.TS ĐOÀN QUANG VINH

SVTH : VÕ XUÂN HẢO

LÊ MINH TUẤN LỚP : 01Đ2A

1 Phân tích thiết bị chỉnh lưu

1.1 Tính chất của điện áp chỉnh lưu và dòng điện chỉnh lưu

t = 0

Z

id

Ud

R u

E u

L u

t

= Q'L

QL

uL

Ui + Rid

ud

Rid

Ui

Hình 1.1: Điện áp chỉnh lưu và dòng điện chỉnh lưu

0 0 0

id

t t t a)

b)

c)

id

id

1.2 Thiết bị chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển

π

m 2

2

α α

m π

m

π π

2

m π

π

2

π

m

π

m

uV1 uV2

0

Ud

θ

E u

U m

m

π

α

ud

uV3

iV3

iV2

iV1

V3 V2

V1

L u

E u

R u

Hình 1.2a: Bộ chỉnh lưu

tia 3 pha có điều khiển

Hình 1.2b: Dạng sóng điện áp và dòng điện

0 θ 1

ud

u2

V3 V2

V1 V3

iG3

iG2

iG1

θ

θ

θ

iV3

α

u3

V3 V2

V1

θ 3

θ2

θ 1

iG1 iG2 iG3

iG1 iG2 iG3

u1 u2

ud

ud

iV1 iV2 iV3

iV3

θ

θ

V3

0

0

u3

u1 u2

iV3 iV1 iV2 iV3

iV3

iV2

iV1 0

α

0

α

π

u1 - u3

uV1

u1 - u2

uV3

u3 - u1

1.2.2 Đặc tính điều khiển và đặc tính ngồi

3

π

3

2 2

γ

Udi0

Udi

Udi0

Id 0

0

α = 2π/3

α = π/2

α = π/3

α = 0

Chế độ nghịch lưu

Chế độ chỉ nh lưu

0,5 1

-0,5 -1

Udi

α π

π π

0

π

2 < α < π

Ud

Ud = Ui < 0

θ

Ud

id = 100 A

10 V

1.2.3 Bộ chỉnh lưu làm việc ở chế độ nghịch lưuHình 1.2.2: Đặc tính điều khiển và đặc tính ngồi

Hình 1.2.3: Bộ chỉnh lưu làm việc ở chế độ nghịch lưu

α

α

cos U

U

p

π sin π

pU U

cos p

π sin π

pU U

di0 di

m di0

m di

=

⇒









=









=

1.2.1 Điện áp chỉnh lưu

trung bình

1.2.4 Thiết bị chỉnh lưu tia 3 pha có diode V0

1 Sơ đồ và dạng sóng

V3 V2

V1

d

iV0

uV0

id

iV1

π

α

V0 V0

V0 V0

V1

V2 V1

m

ud

θ

u1

V3

α <

u1 0

ud

θ

0

m

2π

α > π π2 m

π

2 Điện áp chỉnh lưu trung bình

π π π

π α

π α π

π

π









=







 



 −

−

=



















 −

−







  

=

p

pU U

p

p U

p p

p

pU U

m di

di

m di

sin

sin 2

sin 1

sin 1 sin

2 sin

0

0

Hình 1.2.4b: Dạng sóng điện áp chỉnh lưu Hình 1.2.4a: Thiết bị chỉnh lưu tia 3 pha có V0

1.3 Thiết bị chỉnh lưu cầu 3 pha

0

2U

V3

id

udA

u 3

u 2

u 1

α

u dK

V3V6 V1V6 V1V2 V2V3 V3V4 V4V5 V5V6 V1V6 V1V2

α

iV4

iV1

i 1 = i V1 - i V4

id

π/3 2π/3

0

0

θ

6U

u d = u dA - u dK

0

α

u 1 - u 2

θ θ θ

Z

u3

u2

u1

V2 V5

Z

ud

Hình 1.3a: Thiết bị chỉnh lưu cầu 3 pha

Hình 1.3b: Dạng sóng điện áp và dòng điện

1.3.2 Giản đồ đóng cắt

1.3.1 Điện áp chỉnh lưu trung bình

α

2

3 6

=

π/3

θ

iGV6

iGV5

iGV4

iGV3

iGV2

iGV1

V6

V4

V5

V3

V1 V2

V1 V6

V5 V6

V5 V4

V3 V4

V3 V2

V1 V2

V1

V6

θ

Hình 1.3.2: Giản đồ đóng cắt

1.4 Thiết bị chỉnh lưu cầu 3 pha có V0

1 Sơ đồ và dạng sóng

ud

θ

6U

u1 - u2

V1 V6 V0

V5 V6 V0

0 V0

u3

u2

u1

V2 V5

Z

ud

2 Điện áp chỉnh lưu trung bình

Hình 1.4: Thiết bị chỉnh lưu cầu 3 pha và dạng sóng điện áp chỉnh lưu























 −

−

=

6

sin 1

3

di

U U

1.5 Thiết bị chỉnh lưu cầu 1 pha

1.5.1 Sơ đồ và dạng sóng

i = iV1 - iV4

id

iV4 = iV3

iV1 = iV2

θ

θ

udA

u1

V2 V4

V2

V1 V3

V1

α 0

0

0

u

ud = udA - udK α

V3V4 V1V2

0

u = u1 - u2

u2 - u1

uV1 0

θ

θ θ

π

α α

π

m

di m

U

U U

2 U

cos cos

2 U

di0

0 di

=

=

=

Hình 1.5.1a: Sơ đồ cầu 1 pha

Hình 1.5.1b: Dạng sóng điện áp và dòng điện

u2

u1

Z

u i

u2

u1

Z

V1 V3

V2 V4

1.5.2 Điện áp chỉnh lưu trung bình

1.6 Thiết bị chỉnh lưu cầu 1 pha có diode V0

1.6.1 Sơ đồ và dạng sóng

ud

id

V2 V3

V4 V1

iV4

iV1 i u

Z

u1 u2

u

α

V3V4 V1V2

0

V0

Hình 1.6.1a bộ chỉnh lưu cầu 1 pha có V0 Hình 1.6.1b dạng sóng điện áp chỉnh lưu

1.6.2 Điện áp chỉnh lưu trung bình

( α )

π 1 + cos

di

U U

1.7 Chỉnh lưu trong chế độ dòng điện gián đoạn

0

ω Q L = ω Q' L

R u id

ud

u1

0

α

V3

θ

id

L u R u

u L =ud-R u id

ud=R u id

ud=R u id

θ 0

V3

id

u1

ud

E u

ω QL= ω Q'L

α min

α max

α

uL=ud-E u

L u

E u

α=α5 α=α4

α=α3 α=α2 α=α1

α

5 4

3 2

1

Udi

U m

Udi0

p

π

α4

α5

α3

α2

α1

0

I dpM

U d = U i

α = 0

I d

0

Hình 1.7b Biên giới dòng gián đoạn Hình 1.7a Dạng sóng điện áp và dòng điện chỉnh lưu trong chế độ gián đoạn

1.8 Hiện tượng trùng dẫn

Hình 1.8 Dạng sóng điện áp và dòng điện chỉnh lưu khi trùng dẫn

ud

V1

Lk

u1

iV1 iV2

u2

Lk

Lk

u3

L

id

iV1Lk i1

u

Z

Z L

µ u

0

-u

ud

ω QLk

0

iV1

iV3

iV4

iV2

iV3

0

Id -Id

i

0

u1 + u2 2

u1

u2 θ

U m

ud

ω QLk

α 2πp

Ukm

uk = u2 - u1

θ θ θ

θ

0

θ) cos

Ikm(cos α

α

Ikmcos

Ikm

Id

iV2

iV1

µ

2 Mơ phỏng thiết bị chỉnh lưu

2.1 Lưu đồ thuật tốn

1/ Trường hợp Lk = 0

U, f, Lk, Rk,

E u , L u , R u , α , V0

Xuất kết quả : Dạng só ng: id, ud, u v Giá trị: Id, Ud, Uvngmax

Tìm biểu thứ c: id, ud, u v Tính: Id, Ud, Uvngmax

Tính:

U m , L, R, ω , Z, τ , τ ', ϕ , θ z

V0 = 0

θk = θ z +

id( θ z ), piV0

2π p p

2π

θk = θ z +

id( θ z )

id( θ z ) ≤0

id( θ z )=0 Tính lại θk

id( θ z )=0 Tính lại θk

id( θ z ) ≤0

θk> piV0

θk> piV0

Đú ng

Sai

Đú ng

Sai

Sai Đú ng

Sai

Đú ng

Tìm biểu thứ c: id, ud, u v Tính: Id, Ud, Uvngmax

Xuất kết quả : Dạng só ng: id, ud, u v Giá trị: Id, Ud, Uvngmax

U, f, Lk, Rk,

E u , L u , R u , α , V0

Sai

Đú ng

Tính µ, id( θ z )

id( θ z )=0 Tính lại θk

id( θ z ) ≤0

θk = θ z +

id( θ z )

2π p

Tính:

U m , L, R, ω , Z, τ , τ ', ϕ , θ z

2/ Trường hợp Lk ≠ 0

2.2 Mô hình mô phỏng một số thiết bị chỉnh lưu

Hình 2.2a: Mô hình thiết bị chỉnh lưu tia ba pha có diode V0

15 Hình 2.2b: Mô hình mô phỏng thiết bị chỉnh lưu cầu 3 pha

2.3 Kết quả mô phỏng

Hình 2.3a: Chỉnh lưu tia 3 pha không có V0, dòng điện liên tục

Hình 2.3b: Chỉnh lưu tia 3 pha có V0, dòng điện liên tục

17 Hình 2.3c: Chỉnh lưu tia 3 pha có trùng dẫn

Hình 2.3d: Chỉnh lưu cầu 1 pha có trùng dẫn

18 Hình 2.3e: Chỉnh lưu cầu 3 pha, chế độ dòng điện liên tục