Giáo trình điện tử công suất chương bộ BIẾN đổi một CHIỀU XOAY CHIỀU

KHÁI NIỆM CHUNG Trong lĩnh vực biến đổi năng lượng điện rất nhiều trường hợp phải thực hiện quátrình biến đổi một nguồn điện một chiều thành điện áp hoặc dòng điện xoay chiều có thểđiều

CHƯƠNG 5: BỘ BIẾN ĐỔI MỘT CHIỀU-XOAY CHIỀU

( Bộ nghịch lưu độc lập)

MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG

Cung cấp cho sinh viên kiến thức cơ bản về bộ biến đổi một chiều – xoay chiều (Bộnghịch lưu) Sinh viên nắm được sơ đồ nguyên lý, hình dạng dòng điện và điện áp trênvan, trên tải Từ đó xác định và biết ứng dụng các bộ nghịch lưu trong thực tế

5.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Trong lĩnh vực biến đổi năng lượng điện rất nhiều trường hợp phải thực hiện quátrình biến đổi một nguồn điện một chiều thành điện áp hoặc dòng điện xoay chiều có thểđiều chỉnh được giá trị và tần số của dòng hoặc áp xoay chiều đầu ra Có một số thiết bịbiến đổi thực hiện được nhiệm vụ này, nhưng phổ biến nhất là các BBĐ một chiều-xoaychiều sử dụng các dụng cụ bán dẫn có điều khiển mà người thường gọi theo một tên khác

là sơ đồ nghịch lưu

5.1.1 Phân loại

Có rất nhiều kiểu sơ đồ nghịch lưu khác nhau, để phân loại người ta cũng sử dụngnhiều cách khác nhau như: Dựa vào tính chất nguồn cung cấp, dựa vào số pha của đạilượng ra, dựa vào đặc trưng của thiết bị chuyển mạch, dựa vào đặc tính của phụ tải, dựavào kiểu sơ đồ, dựa vào dụng cụ sử dụng trong sơ đồ BBĐ, hoặc kết hợp một số đặctrưng trên, v.v

Ở đây ta nghiên cứu sự phân loại BBĐ dựa vào đặc tính của nguồn cung cấp và đặctính phụ tải, với cách phân loại này thì BBĐ một chiều-xoay chiều được chia ra làm 3loại :

-BBĐ điện áp (nghịch lưu điện áp): Là BBĐ một chiều-xoay chiều mà nguồn cungcấp là nguồn điện áp và phụ tải không có tính chất dao động cộng hưởng hoặc nếu có tính

(f cũng là tần số làm việc của BBĐ) Trong thực tế thì nguồn cung cấp cho BBĐ mộtchiều-xoay chiều thường lấy từ đầu ra của sơ đồ chỉnh lưu nên để cho nguồn có đặc trưnggần với dạng nguồn áp lý tưởng thì người ta thường mắc song song với 2 cực nguồn một

tụ C0 có giá trị đủ lớn (ý nghĩa của từ đủ lớn là tuỳ thuộc vào chế độ và tần số làm việc,

độ chính xác yêu cầu mà lựa chọn giá trị cần thiết của C0) Tụ C0 có tác dụng duy trì chođiện áp trên 2 cực nguồn không thay đổi khi BBĐ làm việc, đồng thời đảm bảo tính dẫndòng 2 chiều của nguồn

-BBĐ dòng điện (nghịch lưu dòng điện): Là BBĐ một chiều-xoay chiều mà nguồncung cấp là nguồn dòng điện và phụ tải không có tính chất dao động cộng hưởng hoặcnếu có tính chất dao động cộng hưởng thì tần số cộng hưởng f0 nhỏ hơn tần số dòng điện

ra của BBĐ f (f cũng là tần số làm việc của BBĐ) Trong thực tế thì nguồn cung cấp choBBĐ dòng điện cũng thường lấy từ đầu ra của sơ đồ chỉnh lưu nên để cho nguồn có đặctrưng gần với dạng nguồn dòng lý tưởng thì người ta thường mắc nối tiếp với nguồn mộtđiện cảm L0 có giá trị đủ lớn (ý nghĩa của từ đủ lớn là tuỳ thuộc vào chế độ và tần số làmviệc, độ chính xác yêu cầu mà lựa chọn giá trị cần thiết của L0) Điện cảm L0 có tác dụngduy trì cho dòng điện nguồn không thay đổi khi BBĐ làm việc, đồng thời đảm bảo tổngtrở lớn của nguồn

-BBĐ cộng hưởng (nghịch lưu cộng hưởng): Là BBĐ một chiều-xoay chiều mà nguồncung cấp có thể là nguồn điện áp hoặc nguồn dòng điện nhưng phụ tải phải có tính chất

của BBĐ f (f cũng là tần số làm việc của BBĐ) Trong thực tế thì để có tính chất daođộng cộng hưởng mạch tải phải có các phần tử điện cảm và điện dung, ngoài ra để đặctrưng cho sự tiêu thụ công suất tác dụng của tải thì tải phải có một giá trị điện trở tươngđương nào đó Từ đó ta thấy rằng quá trình dao động cộng trong mạch tải của BBĐ này

là một quá trình tắt dần Phụ thuộc vào cách nối các phần tử mạch tải mà loại BBĐ này

có thể được chia ra các loại khác nhau

5.1.2 Ứng dụng của BBĐ một chiều-xoay chiều

Các BBĐ một chiều-xoay chiều được ứng dụng ở nhiều thiết bị điện khác nhau trongcông nghiệp và trong đời sống hàng ngày, sau đây ta sẽ giới thiệu một số ứng dụng chủyếu của loại BBĐ này:

độ này ta có thể đạt được phạm vi điều chỉnh rộng với độ cứng đặc tính cơ khá cao, nó cóthể thay thế cho nhiều hệ thống truyền động điện mà trước đây phải sử dụng động cơ điệnmột chiều là loại động cơ có kích thước lớn, giá thành cao và tuổi thọ thấp hơn các động

cơ điện xoay chiều

- Cung cấp nguồn xoay chiều cho các lò tần số Đây cũng là một ứng dụng khá quantrọng của BBĐ một chiều-xoay chiều, nó thay thế cho các đèn phát điện tử có hiệu suấtthấp

5.1.3 Sơ đồ khối các BBĐ tần số có khâu trung gian một chiều

Các thiết bị biến đổi tần số được sử dụng rất nhiều trong công nghiệp Thông thườngthì các thiết bị biến tần được chia ra làm 2 loại chính:

- Các thiết bị biến tần trực tiếp: Đây là thiết bị biến đổi trực tiếp một điện áp xoaychiều (thường là điện áp của lưới điện công nghiệp) thành một điện áp xoay chiều khác

có tần số điều chỉnh được trong phạm vi nhất định Thiết bị biến tần này thực chất là các

sơ đồ chỉnh lưu mắc song song ngược Để tạo ra điện áp một pha đầu ra thiết bị này gồm

2 bộ chỉnh lưu mắc song song ngược, trong khoảng thời gian nửa chu kỳ thứ nhất củađiện áp ra ta cho sơ đồ chỉnh lưu thứ nhất làm việc, trong nửa chu kỳ tiếp theo ta cho sơ

đồ chỉnh lưu thứ hai làm việc và kết quả ta có điện áp trên tải là điện áp xoay chiều vớitần số bằng tần số chuyển đổi sự làm việc của 2 sơ đồ chỉnh lưu mắc song song ngược

Để có điện áp ra nhiều pha người kết hợp nhiều bộ biến tần một pha và khống chế chúngtheo qui luật xác định Nhược điểm của thiết bị biến tần này là phạm vi thay đổi tần sốhẹp, chất lượng điện áp ra xấu

AUd

Zt

T2T4

- Các thiết bị biến tần gián tiếp: Đây là các thiết bị biến đổi tần số thông qua một sốkhâu trung gian, nó có nhược điểm là cồng kềnh, hiệu suất thấp hơn biến tần trực tiếpnhưng lại khắc phục được các nhược điểm của biến tần trực tiếp Các BBĐ một chiều-xoay chiều thường là một khâu trong các thiết bị biến đổi tần số gián tiếp Tuỳ thuộc vàoloại BBĐ một chiều-xoay chiều được sử dụng mà ta có biến tần nguồn áp, biến tần nguồndòng hay biến tần cộng hưởng BBĐ cộng hưởng là một trường hợp đặc biệt của BBĐđiện áp hay dòng điện nên về cơ bản thì sơ đồ khối của biến tần cộng hưởng hoặc giốngbiến tần nguồn áp hoặc giống biến tần nguồn dòng Ta có sơ đồ khối của biến tần nguồn

áp là hình 5-1a và của biến tần nguồn dòng là hình 5-1b Trong đó :

*Khâu I là bộ chỉnh lưu, nó làm nhiệm vụ biến điện áp xoay chiều lưới điện có tần số

cố định f1 và điện áp không đổi U1 thành điện áp một chiều Ud

*Khâu II là khâu lọc, nó có tác dụng tạo ra nguồn cung cấp cho BBĐ một chiều cótính chất nguồn áp Ud=const hoặc tính chất nguồn dòng Id=const

*Khâu III là BBĐ một chiều-xoay chiều, trên đầu ra của nó ta thu được điện áp hoặcdòng điện xoay chiều có giá trị và tần số điều chỉnh được

Các sơ đồ BBĐ một chiều-xoay chiều có thể sử dụng các dụng cụ bán dẫn là tiristorhoặc transitor Trong phần này ta chỉ nghiên cứu các sơ đồ nghịch lưu dùng thyristor

ut Hình 5-3

Ud

T1,T2 mở T1,T2 mở

3

0

T3,T4 mở T3,T4 më

-Ud

là điện áp ra của sơ đồ chỉnh lưu

-Tụ C0 là tụ lọc, nó góp phần tạo cho nguồn cung cấp có tính chất nguồn điện áp Tụ

*Nguyên tắc khống chế : Để tạo ra điện áp xoay chiều trên tải Zt người ta khống cáctiristor chính của BBĐ làm việc theo qui luật như sau:

-Khi cần có nửa chu kỳ dương của điện áp trên tải người ta khống chế mở hai van T1,

T2 và khoá hai van T3, T4 Lúc đó điện áp trên tải (cũng là điện áp giữa 2 điểm A và B) sẽlà: ut=Ud

-Khi cần có nửa chu kỳ âm của điện áp trên tải người ta khống chế mở hai van T3, T4

và khoá hai van T1, T2 Lúc đó điện áp trên tải sẽ là: ut=-Ud

Nhờ việc khống chế các van làm việc theo qui luật như trên và lặp đi lặp lại với chu

kỳ bằng chu kỳ điện áp ra yêu cầu ta có điện áp trên tải là điện áp xoay chiều có dạng

hình chữ nhật (còn gọi là dạng sin chữ nhật) Đồ thị điện áp trên tải khi cho các van làmviệc theo qui luật trên được minh hoạ trên hình 5-3.

5.2.1.2 Nguyên lý làm việc của sơ đồ khi có xét đến các điôt ngược, tải R t -L t

a Nguyên lý làm việc của sơ đồ khi có xét đến các điôt ngược, tải R t -L t

Ta giả thiết là sơ đồ đã làm việc ở chế độ xác lập trước thời điểm ta bắt đầu xét t=0

và T2) Như vậy lân cận trước t=0 thì trong sơ đồ đang có 2 van là T3 và T4 đang dẫndòng, dòng điện trong sơ đồ lúc đó khép kín theo mạch: (+Ud) - T3 - Zt -T4 - (-Ud), điện áptrên tải ut=-Ud còn dòng tải có giá trị âm Tại t=0 ta khống chế khoá 2 van T3, T4 (nhờmạch chuyển đổi tương tự như BBĐ một chiều-một chiều) và truyền tín hiệu điều khiểnđến mở T1 và T2 Hai van T3, T4 khoá lại nhưng do tải có điện cảm Lt nên dòng qua tảikhông thể đổi chiều ngay, tức là dòng tải chưa khép qua T1, T2 Lúc hai van T3, T4 khoá

chống lại quá trình này và tiếp tục duy trì dòng tải theo chiều cũ một khoảng thời giannữa và lúc này dòng tải được khép kín theo mạch: Zt - D11 - Ud - D22 -Zt Như vậy tuydòng tải chưa đổi chiều nhưng điện áp trên tải đã đổi chiều (ut=Ud), còn dòng qua nguồnlúc này ngược chiều với điện áp nguồn, tức là trong giai đoạn này nguồn một chiều thucông suất Về mặt năng lượng thì ở giai đoạn này năng lượng tích luỹ trong điện cảm phụtải Lt ở giai đoạn T3 và T4 dẫn dòng (cũng được gọi là năng lượng phản kháng) được giảiphóng ra và chuyển trả cho nguồn cung cấp một chiều Khi toàn bộ năng lượng tích luỹtrong Lt được giải phóng hết thì dòng tải bằng không và bắt đầu đổi chiều (tại t=t1) và

sẽ khép qua T1 và T2 Vậy giai đoạn từ t=t1t= thì T1 và T2 làm việc, dòng tải khépkín theo mạch: (+Ud) - T1 - Zt - T2 - (-Ud) , ut=Ud Tại t= ta khống chế khoá T1, T2 và

mở T3, T4 Cũng tương tự như tại t=0, lúc này s.đ.đ tự cảm sinh ra trong Lt sẽ làm chodòng tải tiếp tục được duy trì theo chiều cũ (tức là it vẫn dương) và nó được khép kín theomạch: Zt - D33 - Ud - D44 - Zt , và điện áp tải thì đổi chiều: ut=-Ud Đến t=t2=t1+ thìdòng tải bằng không và đổi chiều, nó sẽ khép kín theo mạch: (+Ud) - T3 - Zt - T4 - (-Ud)cho đến t=2, trong giai đoạn này ut=-Ud Trong các chu kỳ tiếp theo sự hoạt động của

sơ đồ tương tự như chu kỳ vừa xét

b Dòng qua tải R t -L t

ut it ut Hình 5-4Ud

Rt.I(p) + p.Lt.I(p)-Lt.i(0) =Ud/p (5-2)trong đó I(p) là ảnh Laplace của it, còn i(0) là giá trị dòng tải tại thời điểm t=0, khi sơ

đồ BBĐ đã làm việc ở chế độ xác lập và với tính đối xứng của 2 nửa chu kỳ điện áp vàdòng điện trên tải ta suy ra i(0) cũng bằng giá trị it tại t=2 và bằng nhưng ngược dấuvới dòng tải tại t=, ta ký hiệu giá trị dòng tải tại t= là Im thì trong trường hợp này tacó: i(0)=-Im Ta đặt Rt/Lt =a, giải phương trình (5-2) ta được:

I(p) = Ud.a / [Rt.p.(a+p)] - Im/(a+p) (5-3) Chuyển về dạng hàm gốc ta được:

it = (Ud/Rt).(1-e- a t) - Im.e- a t (5-4)

ta có thể tìm được giá trị của Im khi cho t=T/2=/, với T là chu kỳ điện áp ra :

Im=(Ud/Rt).(1-e- a T / 2) - Im.e- a T / 2 (5-5)Suy ra Im=(Ud/Rt).(1-e- a T / 2)/(1+ e- a T / 2) (5-6)thay (5-6) vào biểu thức (5-4) và biến đổi, cuối cùng ta được :

it = (Ud/Rt).(1+e- a T / 2 -2e- a t)/(1+e- a T / 2) (5-7)

Đồ thị dòng áp trên tải như hình 5-4

-T3T1

D33D11

Ud

Zt

T2T4

từ nhận xét này ta có thể tìm được giá trị trung bình của dòng qua các van như sau:

- Dòng trung bình qua điôt ngược:

Sơ đồ nguyên lý của BBĐ như hình 5.5, trong sơ đồ này ngoài các phần tử giống như

sơ đồ hình 5.2 còn có thêm các phần tử mạch chuyển đổi (mạch để khoá các tiristorchính), trong đó: L1, L4, C1, C4 là các phần tử chuyển mạch của 2 van T1 và T4 ; còn L2,

L3, C2, C3là các phần tử chuyển mạch của 2 van T2 và T3 Các điện cảm

chuyển mạch có giá trị nhỏ và bằng nhau, mặt khác từng cặp L1 và L4 , L2 và L3 có liên hệ

hỗ cảm với nhau (ghép kiểu biến áp) với hệ số liên hệ bằng 1

 Nguyên lý hoạt động của sơ đồ

Để xét nguyên lý chuyển mạch của sơ đồ ta chỉ cần xét quá trình khoá một van của sơ

đồ rồi suy ra cho trường hợp khoá các van còn lại Ta sẽ xét quá trình khoá T1 Ta giảthiết rằng sơ đồ đang làm việc bình thường, hai van T1 và T2 đang dẫn dòng sụt điện ápbởi dòng tải trên L1 và L2 bỏ qua vì không đáng kể , uT1 = uT2 = 0, và do vậy mà các tụ C3

và C4 sẽ nạp đến giá trị bằng Ud với cực tính như ghi trên sơ đồ hình 5-5, còn điện áp trên

C1 và C2 bằng không Tại thời điểm t=t0 ta cần khoá T1, T2 và mở T3, T4, ta truyền xungđiều khiển đến hai van T3, T4 và quá trình khoá T1 , T2 sẽ diễn ra Ta chỉ xét quá trìnhkhoá T1, còn quá trình khoá T2 diễn ra tương tự Khi T4 có tín hiệu điều khiển thì T4 mở vìtrên nó đang được đặt điện áp thuận bằng điện áp trên tụ C4 và lúc đó tụ C4 sẽ phóng điệnqua điện cảm L4 và van T4, do sụt điện áp trên T4 mở bỏ qua (uT4=0) nên trên L4 được đặtđiện áp bằng điện áp trên C4, tức là: uL4=uC4 Mặt khác do sự liên hệ kiểu biến áp của L1

và L4 mà trên L1 cũng sẽ cảm ứng một điện áp bằng điện áp trên L4: uL1=uL4 Với cực tínhcác cuộn dây như trên sơ đồ ta có : Tại thời điểm T4 mở thì trên L1 và L4 xuất hiện điện

áp bằng 2Ud với cực tính dương đặt vào katôt T1 và âm đặt vào anôt T4 và trên van T1sẽ

có điện áp ngược:

uT1 = Ud - 2Ud = -Ud

và T1 sẽ khoá lại, khi điện áp trên tụ C4 giảm về bằng không thì do điôt D44 mắc songsong với C4 mà quá trình nạp ngược lại của C4 không xẩy ra, lúc này tụ C1 cũng được nạpđến điện áp bằng Ud, với phụ tải có đặc tính điện trở-điện cảm thì dòng tải chưa đổi chiều

mà nó được khép qua D44 và D33 về nguồn cung cấp, van T4 tạm thời khoá lại Khi nănglượng tích luỹ trong Lt được giải phóng hết thì dòng tải bằng không và có xu hướng đổichiều, lúc này nếu trên T4 và T3 vẫn còn tín hiệu điều khiển thì 2 van này lại mở và dòngtải đổi chiều Quá trình khoá các van T3 và T4 sẽ diễn ra tương tự khi ta truyền tín hiệuđiều khiển đến mở 2 van T1, T2

trong chúng vẫn là LI2/2 Trong sơ đồ lúc này hình thành mạch vòng dao động gồm C1 ,

C4 và L4 mắc song song nên tần số góc cộng hưởng:

0 = 1/ 2LC (5-11)trong đó C điện dung của tụ chuyển mạch

Dòng tổng của C1 và C4 phải bằng 2I vì gồm dòng phóng qua tải và qua L4 Khi điện áptrên tụ C4 hoặc trên L4 giảm xuống còn một nửa giá trị ban đầu thì điện áp trên T1 bằngkhông và bắt đầu chuyển sang dương Khoảng thời gian tụ C4 phóng từ Ud xuống còn Ud/

2 là thời gian phục hồi tính chất điều khiển của T1 Sau khi điện áp trên tụ C4 giảm xuốngbằng không thì D44 mở và dòng điện của L4 sẽ khép qua điôt này, tổn thất thực tế trên T4,

D44 và L4 sẽ tiêu tán hết năng lượng dư trong L4 và dòng qua T4 , L4 sẽ triệt tiêu Giaiđoạn tiêu tán năng lượng dư trong L4 được biểu diễn trên hình 5-6b Theo các phân tíchtrên ta có dòng qua L4 trong khoảng thời gian đầu của quá trình chuyển mạch là:

i=(Im a x+I).sin(0t+) - I (5-12) Với Imax là giá trị dòng cực đại qua L4 và T4 khi chuyển mạch, để tránh các tổn hao quálớn khi chuyển mạch ta thường chọn Imax=1,5I Góc  được xác định từ điều kiện: tại t=0thì i bằng I Vậy:

 =arcsin[2I/(Im a x+I)] (5-13)

0t+)=/2

Wd = Ud (1/2).(Imax+I)sin(0t+) d(0t) 0t=0

0tk = arccos(cos /2) -  ( 5-14)

Từ (5-14) ta tìm được 0 , giả thiết ta đặt 0=A Dòng điện qua nguồn một chiều

id=(1/2).(Imax+I)sin(0t+) Khi (0t+)=/2 thì điện áp trên tụ C4 bằng không và dòngqua cuộn dây L4 đạt giá trị cực đại bằng Imax Năng lượng lấy từ nguồn trong khoảng từ

0t=0 đến (0t+)=/2 là:

(5-15) Điện áp trên tải khi đồng thời diễn ra quá trình khoá T1 và T2 có thể xác định theomạch vòng qua nguồn, hai van T3 và T4 cùng hai điện cảm chuyển mạch:

ut=2L.di/dt - Ud (5-16) Vậy năng lượng nguồn chuyển cho tải trong giai đoạn này là :

(5-17)

Năng lượng mất đi trong C4 được chuyển vào C1 Năng lượng tích luỹ thêm của L4 trong

không là:

WL =L(Im a x2 - I2) (5-18) Cân bằng năng lượng trong giai đoạn này ta có :

Wd = Wt + WL (5-19)

Sử dụng các biểu thức (5-15) - (5-19) ta sẽ xác định được giá trị cần thiết của L, sau

đó dựa vào biểu thức (5-11) ta sẽ xác định được giá trị của C (C1= C2= C3= C4= C) Trị

số chọn của C thường lấy bằng 2 lần tính toán

b Sơ đồ 2

Trong sơ đồ hình 5-7 thì mạch chuyển đổi để khoá các tiristor chính gồm có C1, L1

dùng để khoá nhóm van anôt chung T1, T3, còn C2, L2 dùng để khoá nhóm van katôtchung T2 , T4 Trong sơ đồ còn có thêm các điôt D1  D4 được gọi là các điôt cắt (ngăncách)

Hình 5-7

L1C1

L2C2

utit

Ud

ZtT2T4

T5

- +

- +T8

T7

 Nguyên lý quá trình khoá một thyristor chính, ví dụ là T1, diễn ra như sau:

Ta cũng giả thiết là 2 van T1 và T2 đang làm việc, các tụ C1 và C2 đã được nạp điệnđến giá trị bằng Ud với cực tính như hình vẽ Tại t=t0 nào đó ta cần khoá T1 và T2, đồngthời mở T3 và T4, ta truyền tín hiệu điều khiển đến T3 và T4 Khi T3 và T4 có tín hiệu điềukhiển thì 2 van này sẽ mở, các tụ C1 và C2 sẽ phóng điện qua các van này Tụ C1 phóngđiện qua D1 - qua D11 - qua T3 - qua L1 - về C1 tạo nên trên T1 một điện áp ngược nhỏ( bằng hai lần sụt điện áp trên một điôt mở) và T1 khoá lại Đối với T2 quá trình khoácũng tương tự : tụ C2 phóng điện qua T4 - qua D22 - qua D2 - qua L2 - về C2 tạo nên trên T2

qua mạch tải và trong giai đoạn đầu 2 điôt D3 và D4 còn bị đặt điện áp ngược nên chưadẫn dòng Sau khi năng lượng tích luỹ trong Lt được giải phóng hết thì dòng tải đổi chiều

và khép vòng qua T3, D3, D4, T4 Các tụ C1 và C2 sau khi phóng hết sẽ được nạp theochiều ngược lại để chuẩn bị cho quá trình khoá T3 và T4 khi mở T1 và T2

c Sơ đồ 3

tuđkT5

Hình 5-9: Đồ thị minh họa sơ đồ nguyên lý

làm việc sơ đồ hình 5-8

t0

t3t2

t1t0

t

0

0uC10

0

00

t

iT5=iC1iT1

iD11

II

I

t

tt

ttkh

t

0iD44

0

uD1

Ud

Trong sơ đồ hình 5.8 thì mạch chuyển đổi để khoá các thyristor chính gồm có C1, L1

và các thyristor phụ T5, T8 dùng để khoá 2 van T1, T4, còn C2, L2 và các thyristor phụ T6,

T7 dùng để khoá 2 van T2, T3

 Nguyên lý làm việc

Ta giả thiết tải có điện cảm khá lớn nên trong khoảng chuyển mạch dòng tải coi như

việc bình thường, 2 van T1 và T2 đang dẫn dòng, tụ điện C1 và C2 đã được nạp đầy vớicực tính như trên sơ đồ hình 5-8

Tại thời điểm t=t0 ta cần khoá các van T1, T2 Để khoá T1 ta truyền tín hiệu điều khiểnđến van T5 làm cho T5 mở Van T5 mở thì tụ điện C1 bắt đầu phóng điện Trong giai đoạnđầu dòng phóng của tụ đi qua tải, như

đã giả thiết là dòng qua tải trong

khoảng chuyển mạch không thay đổi

và bằng I nên dòng phóng của tụ tăng

thì dòng qua T1 giảm và đến t=t1 thì

iC1=I , van T1 khoá lại (vì dòng qua nó

bằng không và có xu hướng đổi

chiều) Dòng của tụ tiếp tục tăng và

Khi điện áp trên tụ đổi chiều thì dòng

qua tụ C1 và van T5 sẽ giảm dần Tại

t=t2 thì iC1=I và sau đó sẽ nhỏ hơn dẫn

qua D44 , bây giờ mạch C1-L1 được nối

trực tiếp vào nguồn điện một chiều và

dẫn đến điện áp trên C1 sẽ vượt quá giá

trị Ud Sự chuyển mạch sẽ kết thúc khi

dòng qua tụ C1 và T5 giảm về bằng

không và có xu hướng đổi chiều,

thyristor phụ T5 sẽ khoá lại (thời điểm

t=t3), dòng tải sẽ khép hoàn toàn qua

điôt D44 dưới tác dụng của s.đ.đ tự cảm sinh ra trong điện cảm phụ tải Lt cho đến khi

trong sơ đồ cũng tương tự như đối với van T1

5.2.2 Nghịch lưu điện áp ba pha

tự làm việc lệch nhau đúng 1/3 chu kỳ Phần này ta chỉ nghiên cứu nguyên tắc tạo ra điện

áp xoay chiều ba pha đối với sơ đồ nghịch lưu điện áp ba pha

Có rất nhiều kiểu sơ đồ nghịch lưu điện áp ba pha và nguyên lý hoạt động của các sơ

đồ cũng khác nhau ít nhiều Ở đây ta sẽ nghiên cứu nguyên tắc hoạt động của một sơ đồnghịch lưu điện áp ba pha đặc trưng nhất và được sử dụng khá phổ biến , đó là sơ đồnghịch lưu điện áp ba pha mắc theo kiểu sơ đồ cầu còn được gọi là sơ đồ Lariônôp (ta gọitắt là nghịch lưu điện áp cầu ba pha) Sơ đồ mạch lực bộ nghịch lưu này (còn thiếu mạchchuyển đổi) được biểu diễn trên hình 5-10 Trong sơ đồ này thì các tiristor T1T6 là các

xoay chiều ba pha uA, uB, uC đặt lên phụ tải xoay chiều ba pha ZA , ZB , ZC Các van nàyhình thành hai nhóm van: Nhóm van katôt chung (nhóm có chỉ số chẵn) gồm T2, T4, T6 ;nhóm van anôt chung (nhóm có chỉ số lẻ) gồm T1, T3, T5 Phụ tải ba pha trong trườnghợp này nối hình sao (Y), cũng có thể nối phụ tải dạng tam giác () Trong sơ đồ này

kháng từ tải về nguồn Tụ C0 là khâu lọc, nó có tác dụng tạo cho nguồn Ud có đặc trưnggần với nguồn điện áp lý tưởng để cung cấp cho BBĐ

T5A

D55Ud

uđkT

0

t9t8

t7

Hình 5-11t6

t5

t2t1

-Các van trong cùng một nhóm làm việc thứ tự lệch nhau 1/3 chu kỳ, tức là 1200 điện

Từ các nguyên tắc nêu trên, nếu giả thiết chu kỳ làm việc của BBĐ là T và thời điểmt=0 là thời điểm phát xung điều khiển mở van T1 thì qui luật xuất hiện tín hiệu điềukhiển trên các tiristor thứ tự theo biểu đồ trên hình 5.11

5.2.2.2 Điện áp trên phụ tải của nghịch lưu điện áp ba pha

Để xác định điện áp trên phụ tải nghịch lưu điện áp ba pha người ta có thể sử dụng cácphương pháp khác nhau Chính xác hơn cả là dựa vào khoảng dẫn dòng của mỗi vantrong một chu kỳ làm việc của BBĐ kết hợp với qui luật làm việc của các van như đã nêu

ở phần nguyên tắc khống chế Cũng như các BBĐ khác, người ta gọi khoảng thời giandẫn dòng của mỗi van trong một chu kỳ làm việc của BBĐ là góc dẫn của van, ký hiệu là

thì ta có thể áp dụng các biểu thức được xây dựng sau đây

Ta gọi điện áp giữa các điểm A,B,C so với điểm cực âm của nguồn cung cấp mộtchiều là uA0 ,uB0 ,uC0 và điện áp trên các phụ tải ZA , ZB , ZC là uA , uB , uC ; điện áp dâyphụ tải là uAB, uBC, uCA Các điện áp uA0, uB0 ,uC0 được xác định như sau:

-uA0 =Ud khi T1 mở, uA0 =0 khi T4 mở, uA0 =Ud/2khi T1, T4 cùng khoá

-uB0 =Ud khi T3 mở, uB0 =0 khi T6 mở, uB0 =Ud/2khi T3, T6 cùng khoá

-uC0 =Ud khi T5 mở, uC0 =0 khi T2 mở, uC0 =Ud/2khi T5, T2 cùng khoá

D55

uAT4

ZCuC

T7

T8T12

T10

1

L1L3L2C1

C3C2

có thể thay đổi trong phạm vi rộng, giá trị góc dẫn cực đại khi không xét đến thời gianchuyển mạch là: max=

5.2.2.3 Các sơ đồ nghịch lưu điện áp ba có cả mạch chuyển đổi

Các sơ đồ nghịch lưu áp ba pha với đầy đủ mạch chuyển đổi rất đa dạng, các kiểumạch chuyển đổi ở nghịch lưu điện áp một pha cũng hoàn toàn có thể sử dụng cho nghịchlưu điện áp ba pha Sau đây ta sẽ giới thiệu một trong các sơ đồ thường dùng Đó là sơ đồvới mạch chuyển đổi dùng các thyristor phụ:

Sơ đồ nguyên lý như hình 5-12, trong sơ đồ này ngoài các phần tử như trong sơ đồhình 5-10 đã giới thiệu, còn có thêm các phần tử chuyển mạch gồm: Các tiristor phụ

T7T12 và các mạch L1-C1, L2-C2, L3-C3 Nguyên lý hoạt động để khoá một van nào đótrong sơ đồ hoàn toàn tương tự như trong sơ đồ một pha đã giới thiệu

5.2.3 Điều chỉnh điện áp và nâng cao chất lượng điện áp ra của nghịch lưu áp

5.2.3.1 Điều chỉnh điện áp ra nghịch lưu

Các phụ tải của nghịch lưu, nhất là các động cơ xoay chiều không đồng bộ thường có

sự đòi hỏi phải thay đổi giá trị điện áp theo tần số với một số qui luật nhất định nào đó thìmới đảm bảo chất lượng Do vậy một vấn đề đặt ra là ta phải điều chỉnh được điện áp racủa nghịch lưu Các nghiên cứu đã đưa ra nhiều biện pháp khác nhau, phổ biến nhất làđiều chỉnh điện áp vào nghịch lưu, điều chỉnh góc dẫn của van và điều chế xung từngnấc