Qui luật điều khiển riêng biệt bộ chỉnh lưu kép được tóm tắt trong bảng B2.1 Khâu hiệu chỉnh dòng tải có tín hiệu ngõ ra là điện áp tải yêu cầu.. Nếu bộ chỉnh lưu dùng để cấp nguồn cho đ
Trang 12.16.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BỘ CHỈNH LƯU KÉP
a Phương pháp điều khiển riêng: bộ chỉnh lưu kép có cấu trúc đơn giản gồm
hai bộ chỉnh lưu đơn ghép lại (xem hình H2.75) Tại mỗi thời điểm, chỉ có một bộ chỉnh lưu được điều khiển hoạt động, bộ chỉnh lưu thứ hai bị khóa kích
Chẳng hạn, để cho dòng điện id qua tải dương, ta kích BCL I và khóa kích BCL II Ngược lại, đề dòng qua tải âm, bộ chỉnh lưu 2 được điều khiển hoạt động và bộ chỉnh lưu thứ nhất bị khóa kích
Khi nào cần đổi chiều dòng điện tải, ví dụ từ dương thành âm, mạch điều khiển tác động làm góc kích αI đạt giá trị cực đại làm quá trình dòng tải giảm nhanh về 0 Khi dòng tải triệt tiêu, cả hai bộ chỉnh lưu sẽ bị khoá kích Lý do, khi dòng qua BCL I vừa về 0, khả năng dẫn điện của các linh kiện BCL I còn tồn tại thêm một thời gian ngắn Nếu ta cho kích BCL II ngay lập tức, hiện tượng ngắn mạch với dòng điện khép kín qua BCL I, BCL II có thể phát sinh
Sau khi khoá xung kích cho cả hai BCL một thời gian vừa đủ đảm bảo linh kiện của bộ chỉnh lưu 1 khôi phục khả năng khóa, BCL II sẽ được kích để cho dòng điện qua tải âm, còn xung kích BCL I vẫn tiếp tục bị khóa
τ
Giải thích tương tự cho trường hợp đảo chiều dòng điện tải từ âm sang dương
Để thực hiện đảo chiều dòng điện tải, có thể sử dụng mạch logic trong sơ đồ hình H2.76 Qui luật điều khiển riêng biệt bộ chỉnh lưu kép được tóm tắt trong bảng B2.1 Khâu hiệu chỉnh dòng tải có tín hiệu ngõ ra là điện áp tải yêu cầu Khối 1,2 có chức năng chuyển yêu cầu áp tải thành tín hiệu xung kích với góc điều khiển α1 ,α 2 Bộ logic xử lý khóa và cho phép các khối điều khiển bộ chỉnh lưu hoạt động theo bảng B2.2
Nếu bộ chỉnh lưu dùng để cấp nguồn cho động cơ dc, để tạo điều kiện thuận lợi cho việc hãm tái sinh trả công suất từ nguồn về lưới, bộ chỉnh lưu phải được thiết kế với độ dự trữ nhất định về điện áp ở chế độ nghịch lưu Điều này có nghĩa là, điện áp cực đại khi bắt đầu chế độ nghịch lưu ít nhất phải bằng với điện áp cực đại ở chế độ chỉnh lưu và ta có:
M 0
di MIN 0
di cos U cos
Từ đó: αMIN >0
Bảng B2.2
Sign(idyc) Id1 Id2 Khóa xung kích
± >0 0 Kích BCL1, khóa BCL2
± 0 >0 Khóa BCL1, kích BCL2
Trang 2Khóa BCL1 trong thời gian τ
Khóa BCL2 trong thời gian τ
Hệ quả:
Do tồn tại khoảng thời gian khoá kích τ nên dòng điện tải bị gián đoạn (xem hình H2.77) Tính chất gián đoạn của dòng điện làm đặc tính điều khiển của bộ chỉnh lưu trở thành phi tuyến và tính động học của hệ thống vì thế không cao Với linh kiện có thời gian khôi phục khả năng khóa nhỏ, dòng điện tải được xem như liên tục
Để mạch hoạt động được, đòi hỏi phải có cảm biến dòng điện 0 qua tải
Các quá trình điện áp và dòng điện tải, dòng điện qua mỗi bộ chỉnh lưu được vẽ minh hoạ trên hình H2.77 cho trường hợp điều khiển riêng biệt
b Phương pháp điều khiển đồng thờiû
Cấu tạo của bộ chỉnh lưu kép theo phương pháp điều khiển đồng thời phức tạp hơn vì phải trang bị các cuộn kháng cân bằng (xem hình H2.79) Sơ đồ mạch mô tả nguyên lý điều khiển được vẽ trên hình H2.78 Khối 1 và 2 chuyển yêu cầu dòng điện tải thành yêu cầu dòng điện của từng nhánh bộ chỉnh lưu Tín hiệu ioyc làm tăng thêm dòng điện yêu cầu qua mỗi nhánh chỉnh lưu với độ lớn dòng tăng bằng dòng cân bằng
Trang 3Theo nguyên lý, các bộ chỉnh lưu I và II đều được điều khiển kích đóng Gọi UdI, UdII lần lượt là trị trung bình áp chỉnh lưu của bộ chỉnh lưu I và II và
αI,αII là các góc điều khiển tương ứng
Điều kiện để không xảy ra hiện tượng ngắn mạch khép kín qua BLC I, BLC II là điện áp chỉnh lưu trung bình tổng không tạo điều kiện làm phát sinh dòng điện một chiều ngắn mạch có chiều thuận với chiều dẫn qua các bộ chỉnh lưu Từ đó:
UdI + UdII ≤ 0
Trang 4Giả thiết dòng qua tải liên tục:
UdI = Ud0.cosαI
UdII = Ud0.cosαII
⇒ cosαI + cosαII ≤ 0 ⇒αI + αII ≥ π
Trong thực tế, trường hợp điều khiển đối xứng ( tức αI + αII = π) không được áp dụng vì nếu xét cả quá trình quá độ, dòng điện phát sinh trong mạch khép kín qua các BCL có thể đạt giá trị trung bình khá lớn Do đó, αI + αII >π điều khiển không đối xứng được áp dụng rộng rãi hơn
Do góc điều khiển của mỗi bộ chỉnh lưu bị giới hạn ở cận trên nên:
αmax < π nên αI min > 0 và tương tự αIImin > 0
Mặc dù, thoả mãn điều kiện về trị trung bình của điện áp chỉnh lưu: UdI
+UdII<0, dòng điện ngắn mạch một chiều phát sinh trong mạch BCL I, BCL II bị khử bỏ Nhưng sự khác biệt giữa các giá trị tức thời của điện áp chỉnh lưu udI, udII sẽ tác
Trang 5động gây ra dòng điện cân bằng i o trong mạch Dòng điện cân bằng có thể đạt giá trị khá lớn Để hạn chế dòng cân bằng, đầu ra của mỗi BCL được mắc nối tiếp với cuộn kháng cân bằng với nhiệm vụ hạn chế biên độ dòng cân bằng trên (hình H2.78)
Ưu điểm của phương pháp điều khiển với dòng điện cân bằng là dòng điện tải liên tục Do đó, đem lại các tính chất động học cao cho hệ thống điều khiển Mạch điều khiển không cần bộ cảm biến dòng điện bằng 0
Điều bất lợi là mạch chứa các cuộn kháng cân bằng làm tăng thêm kích thước cũng như khối lượng mạch động lực Ngoài ra, các cuộn kháng tiêu thụ công suất ảo làm cho việc định mức mạch nguồn bị tăng lên và hệ số công suất bị giảm
Một trong các sơ đồ điều khiển bộ chỉnh lưu kép theo phương pháp điều khiển đồng thời được vẽ minh họa trên hình H2.78, trong đó sử dụng khả năng điều chỉnh độ lớn dòng điện cân bằng
Các quá trình điện áp và dòng điện tải, dòng điện qua từng bộ chỉnh lưu trong trường hợp điều khiển đồng thời được vẽ minh hoạ trên hình H2.80 Bộ chỉnh lưu kép gồm hai bộ chỉnh lưu mạch tia 3 pha mắc đối song Tín hiệu dòng điện tải yêu cầu idyc sau khi qua các mạch chuyển đổi thành tín hiệu dòng yêu cầu của từng bộ chỉnh lưu Dòng điện qua mỗi bộ chỉnh lưu sẽ được điều chỉnh bằng dòng điện qua tải cộng với dòng điện cân bằng Dòng điện cân bằng yêu cầu được thiết lập từ mạch ngoài
Trang 6Ví dụ 2.30:
Bộ chỉnh lưu kép gồm hai mạch tia mắc thành dạng đối song và điều khiển đồng thời sao cho góc điều khiển α1,α2 của hai bộ chỉnh lưu thỏa mãn điều kiện
α1+α2= α12 >π
Xung răng cưa của các bộ chỉnh lưu thay đổi trong khoảng (-12V ; +12V ) Điện áp điều khiển cho các bộ chỉnh lưu lần lượt là udk1và udk2
a/- Dòng qua bộ chỉnh lưu thứ nhất liên tục udk1= 9V và udk2 = -10V Tính α12 b/- Cho biết α1+α2 =
6
7π , α1=
3
π Tính udk1,udk2 và trị trung bình điện áp tải Cho biết dòng điện tải qua bộ chỉnh lưu thứ hai liên tục
Giải:
a.- Ta có:
] [ , ,
.
] [
.
] [
rad
rad u
rad u
dk dk
272 3 0416 1 12
11 8
12
11 2 12
10 12 2 12 12
8 2 12
9 12 2 12 12
2 1 12
2 2
1 1
=
= +
= +
=
=
−
−
=
−
=
=
−
=
−
=
π π
π α α
α
π π π
α
π π π
α
b/-
] rad [ 6
5 3 6
7 ], rad [
= π
− π
= α π
= α
] V [ 4 3 24 12 24 12
π
−
= α π
−
=
] V [ 8 6
5 24 12
24 12
π
−
= α π
−
=
2
6 3 U
π
−
= α
−
= α
] V [ 828 , 222 6
5 cos 220 2
6
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ π π
−
=