n- ed u.v ui .lib ww w ui lib ww w .vn ed u lib -w ww ed - H T O THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ CỔNG SUẤT ■ ■ ui T ÍM n- ^ M u.v ww w lib ui ed n- u.v ww w lib T H TRẦN V Ă N THỊNH ế NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM r K Ể ui ed u.v n n- ed u.v ui .lib ww w ui lib ww w .vn ed u lib -w ww ed ui n- u.v ww w lib ui ed n- u.v ww w lib ui ed u.v n n- ed u.v ui .lib ww w ui lib ww w .vn ed u lib -w ww ed ui n- u.v ww w lib ui ed n- u.v ww w lib ui ed u.v n n- ed u.v ui .lib ww w ui lib ww w .vn ed u lib -w ww ed ui n- u.v ww w lib ui ed n- u.v ww w lib ui ed u.v n u.v n ed ui .ha ww w lib C H n g w lib ui ed u.v n- THIẾT KẾ CHỈNH Lưu I - TÓM TẮT LÝ THUYẾT ed u.v n -w ww lib ui ed u.v n- ww Để cấp nguồn cho tải chiểu, cần thiết kế chỉnh lưu Các chỉnh lưu biến đổi lượng điện xoay chiều thành chiều Các loại biến đổi chỉnh lưu khơng điều khiển chỉnh lưu có điều khiển Để giảm cơng suất vơ cơng, ngưịi ta thường mắc song song ngược với tải chiéu điốt (loại sơ đồ gọi sơ đồ có điốt ngược) Trong sơ đồ chỉnh lưu có điốt ngược, có khơng ‘ có điều khiển, lượng truyền từ phía lưới xoay chiều sang chiều, nghĩa loại chỉnh lưu làm việc chế độ chỉnh lưu nhận lượng từ lưới Các chỉnh lưu có điều khiển, khỏng điốt ngược trao đổi lượng theo hai chiều Khi lượng truyền từ lưới xoay chiều sang tải chiều, nguồn làm việc chế độ chỉnh lưu nhận lượng từ lưới, nẫng lượng truyền theo chiều ngược lại (nghĩa từ phía tải chiều lưới xoay chiều) nguồn làm việc chế độ nghịch lưu trả lượng lưới 1.1 Các sơ đồ chỉnh lưu u.v n -w ww lib ui Theo dạng nguồn cấp xoay chiều, chia chỉnh lưu thành hay ba pha Các thông số quan trọng sơ đồ chỉnh lưu là; dòng điện điện áp tải; dòng điện chạy cuộn dây thứ cấp biến áp; sô' lần đập mạch chu kì Dịng điện chạy cuộn dây thứ cấp biến áp chiều, hay xoay chiều, phân loại thành sơ đồ có dịng điện biến áp chiều hay, xoay chiều Sô' lầii đập mạch chu kì quan hệ tần số sóng hài thấp điộn áp chỉnh lưu với tần số điện áp xoay chiều ww w lib ui ed Chỉnh lưu loại chỉnh lưu có khơng điều khiển, khn khổ tài liệu giới thiệu khái quát loại có điều khiển Theo hình dạng sơ đồ chỉnh lưu, với chuyển mạch tự nhiên phân loại chỉnh lưu thành loại sơ đồ sau u.v n ed ui Chỉnh lưu nửa chu kì ww w lib T ■Dk U: ui H ìn h 1.1 Sơ đồ chỉnh lưu nửa chu kì ed u.v n- R L -1_TY-V\ ww w lib Sơ đồ chỉnh lưu nửa chu kì hình 1.1, sóng điện áp chiều bị gián đoạn nửa chu kì, điện áp anod van bán dẫn âm Do vậy, sử dụng sơ đồ chỉnh lưu nửa chu kì, chất lượng điện áp xấu, trị số điện áp tải trung bình lớn (khi khơng điều khiển) tính: (1.1) u.v n- Ud, = 0,45.Ư2 ed Chất lượng điện áp xấu cho hệ số sử dụng biến áp xấu: (1.2) ui Sba = 3,09.U,.Id -w ww lib Đánh giá chung vể loại chỉnh lưu nhận thấy, loại chỉnh lưu bản, sơ đồ nguyên lý mạch đcm giản Tuy vậy, chất lượng kỹ thuật như; chất lượng điện áp chiều; hiệu suất sử dụng biến áp xấu Do đó, loại chỉnh lưu ứng dụng thực tế ed u.v n Khi cần chất lượng điện áp hơn, người ta thường sử dụng sơ đồ chỉnh lưu chu kì theo phương án sau .ha ui Chỉnh lưu chu kì với biến áp có trung tính -w ww lib Theo sơ đồ hình 1.2, biến áp phải có hai cuộn dây thứ cấp với thơng số giống hệt nhau, coi hai sơ đồ chỉnh lưu nửa chu kì hình 1.1 hoạt động ed u.v n dịch pha 180*^ nửa chu kì có van dẫn cho dòng điện chạy qua Cho nên hai nửa chu kì sóng điộn áp tải trùng với điện áp cuộn dây có van dẫn Điện áp tải đập mạch hai nửa chu kì, với tần số đập mạch hai lần tần số điện áp xoay chiều ui = 2fị) Hình dạng đường cong điện áp, dòng ww w lib điện tải (Ujj, Ij), dòng điện van bán dẫn Ij, I2 H ình 1.2 Sơ đổ chỉnh lưu chu kì với biến áp có trung tính u.v n ed ed u.v n- ww w lib ui ed u.v n- ww w lib ui điện áp van T| mô tả hình 1.3a tải trở hình 1.3b tải điện cảm lớn .ha ui H ình 7.3 Các đường cong điện áp, dòng điện va điện áp Tiristor Tj -w ww lib Điện áp trung bình tải, tải trở (dịng điện gián đoạn) tính : Ud = Ud„.(l+cosa)/2 ed u.v n Trong đố: u¿g- Điện áp chỉnh lưu không điều khiển vã (1.3) = 0,9.Ơ2 ui a - Góc mở củă Tiristor Ud = Ud„.cosa (1.4) -w ww lib Khi tải điện cảm lớn, dòng điện, điện áp tải liên tục, lúc điện áp mơt chiều tính : Ư„,= V2 U ,= >/2 Ư^ ed u.v n Trong sơ đồ chỉnh lưu, loại sơ đồ có điộn áp ngược van phải chịu lớn : ui Mỗi van dẫn nửa chu kì, dịng điện trung bình mà van bán dẫn phải ww w lib chịu tối đa 1/2 dòng điện tải, trị hiệu dụng dòng điện chạy qua van Ihd = OJl.Ijj u.v n ed ui M ột s ố ưu, nhược điểm sơ đồ ed u.v n- ww w lib So với chỉnh lưu nửa chu kì, loại chỉnh lưu có chất lượng điện áp tốt Dịng điện chạy qua van khơng q lớn, tổng điện áp rơi van nhỏ Đối với chỉnh lưu có điều khiển, sơ đồ hình nói chung việc điều khiển van bán dẫn tương đốị đơn giản Tuy vậy, việc chế tạo biến áp có hai cuộn dây thứ cấp giống nhau, mà iriơi cuộn làm việc có nửa chu kì, làm cho việc chế tạo biến áp phức tạp hiệu suất sử dụng biến áp xấu hofn Mặt khác điện áp ngược van bán dẫn phải chịu có trị số lớn nhất, làm chị việc lựa chọn van bán dẫn khó hcttỊ ui Chỉnh lưu cầu pha w lib Chỉnh lưu cầụ pha có điều khiển có hai cách mắc sơ đồ: sơ đồ điều khiển đối xứng (bốn tiristor), sơ đồ điều khiển không đối xứng (hai điốt, hai tiristor) ww a) Chỉnh lưu cầu pha điều khiển đối xứng -w ww lib ui ed u.v n- Chỉnh lưu cầu pha điều khiển đối xứng cấu tạo từ bốn tiristor mắc theo sơ đồ hình 1.4 ed u.v n H ìn h 1.4 Sơ đồ chỉnh lưu cầu pha điều khiển đối xứng H ìn h 1.5 Phương án cấp xung chỉnh lưu cầu pha ui Hoạt động sơ đồ khái qt mơ tả sau Trong nửa chu kì (U^B > 0) điện áp anod Tirĩstor Tj dương (catod T2 âm), có xung điều khiển cho -w ww lib hai van Tj,T đồng thời, van dẫn để đặt điện áp lưới lên tải Điện áp tải chiều trùng với điện áp xoay chiều chừng Tiristor dẫn (khoảng dẫn Tiristor phụ thuộc vào tính chất tải) Đến nửa chu kì sau, điện áp đổi dấu (U^B < 0), anod Tiristor T3 dương catod T4 âm, có xung điều ed u.v n khiển cho hai van T3 ,T4 đồng thời, van dẫn, để đặt điện áp lưới lên tải, với điện áp chiều tải có chiều trùng với nửa chu kì trước ww w lib ui Chỉnh lưu cầu pha hình 1.4 có chất lượng điện áp hồn tồn giống chỉnh lưu chu kì với biến áp có trung tính sơ đồ hình 1.2 Hình dạng đường cong điện áp, dòng điện tải, dòng điện van bán dẫn tưcfng tự hình 1.3a.b Trong sơ u.v n ed = yỊĨ Ư2 ww w lib chịu nhỏ ui đồ này, dòng điện chạy qua van giống sơ đồ hình , điện áp ngược van phải n- Việc điều khiển đồng thời Tiristor T|,T T3 ,T4 thực nhiều cách, cách đơn giản sử dụng biến áp xung có hai cuộn thứ cấp hình 1.5 Chi tiết việc điều khiển chỉnh lưu cầu pha giói thiệu mục VI.3 u.v b) Chỉnh lưu cầu pha điều khiển không đối xứng ui ed u.v n- ww w lib ui ed Điều khiển Tiristor sơ đồ hình 1.4, đơi lúc gặp khó khăn cần mở tiristor thời, công suất xung không đủ lớn Để tránh việc phải mở đồng thời van trên, mà chất lượng điện áp chừng mực đáp ứng được, người ta sử dụng chỉnh lưu cẩu pha điều khiển không đối xứng u u b) a) H ình 1.6 Sơ đồ chỉnh lưu cầu lỊiột pha điều khiển không đối xứng ui ed u.v n -w ww lib Chỉnh lưu cầu pha điều khiển khơng đối xứng thực hai phương án khác hình 1.6 Giống hai sơ đổ là: chúng có hai Tiristor hai điốt; lần cấp xung điều khiển cần xung; điện áp chiều tải có hình dạng (xem hình 1.7a,b) trị số giống nhau; đường cong điện áp tải có phần điện áp dương, nên sơ đồ khơng làm việc với tải có nghịch lưu trả lượng lưới Sự khác hai sơ đồ thể rõ rệt làm việc với tải điện cảm lớn, lúc dòng điện chạy qua van điều khiển không điều khiển khác Trên sơ đồ hình 1.6a (với minh hoạ đường cong hình 1.7a) điện áp lib anod Tj dương catod Dj âm có dịng điện tải chạy qua Tj, Dj đến điện áp đổi -w ww dấu (với anod T2 dương) mà chưa có xung mở T2 , lượng cuộn dây tải L xả qua D , Tị Như việc chuyển mạch van không điều khiển Dị, D xảy ed u.v n điện áp bắt đầu đổi dấu Tiristor T) bị khố có xung mở T2 Kết chuyển mạch van có điều khiển thực việc mở van Từ giải thích thấy rằng, van bán dẫn dẫn nửa chu kì ui trị số, dịng điện trung bình chạy qua van Itb = ( / ) Ijị, dòng điện hiệu dụng ww w lib van Ihd = 0,71 1^ T M T d A N C S U Ấ T A u.v n ed ui .ha ww w lib nu.v ed ui .ha w lib ww n- a) b) ed u.v H inh 1.7 Giản đổ đường cong a) Cho hình 1.6a ; b) Cho hình 1.6b ui Theo sơ đồ hình 1.6b (với minh họa đưịfng cong hình 1.7b), điện áp lưới đặt vào anod catod tiristor thuận chiều có xung điều khiển, việc dẫn van hoàn toàn giống sờ đồ hình 1.6 a Khi điện áp đổi dấu, lượng -w ww lib cuộn dây L xả qua điốt Dj, D , van đóng vai trị điốt ngược Chính mà Tiristor tự động khoá điện áp đổi dấu Từ đường cong dòng điện van hình 1.7b thấy rằng, sơ đồ dòng ^iện qua tiristor nhỏ dòng điện qua điốt -w ww lib ui ed u.v n Nhìn chung, loại chỉnh lưu cầu pha có chất lượng điện áp tưcmg đương chỉnh lưu chu kì với biến áp có trung tính Chất lượng điện chiều nhau, dòng điện làm việc van nhau, nên việc ứng dụng chúng tưofng đương Mặc dù chỉnh lưu cầu pha có ỉru điểm cHỖ: điện áp ngược van bé hơn; biến áp dễ chế tạo có hiệu suất cao Thế nhưng, chỉnh lưu cầu pha có số lượng van nhiều gấp hai lần, làm giá thành cao hơn, sụt áp van lóti gấp hai lần nên đớí với tải điện áp thấp hiệu suất chỉnh lưu thấp, chỉnh lưu cầu điều khiển đối xứng điều khiển phức tạp hofn ww w lib ui ed u.v n Các sơ đồ chỉnh lưu pha cho điện áp VỚỊ ch'ất Ịượng chưa cao, biên độ đập mạch điện áp lớn, thành phần hài bậc cao lớn điểu không đáp ứng cho nhiều loại tải Muốn có chất lượng điện áp tốt hofn phải sử dụng sơ đồ có số pha nhiều 10 2.TỈNH TOÁN c SUẤT.B ... tải trở hình 1.3b tải điện cảm lớn .ha ui H ình 7.3 Các đường cong điện áp, dòng điện va điện áp Tiristor Tj -w ww lib Điện áp trung bình tải, tải trở (dịng điện gián đoạn) tính : Ud = Ud„.(l+cosa)/2... u¿g- Điện áp chỉnh lưu không điều khiển vã (1.3) = 0,9.Ơ2 ui a - Góc mở củă Tiristor Ud = Ud„.cosa (1.4) -w ww lib Khi tải điện cảm lớn, dòng điện, điện áp tải liên tục, lúc điện áp mơt chiều tính. .. nửa chu kì hình 1.1, sóng điện áp chiều bị gián đoạn nửa chu kì, điện áp anod van bán dẫn âm Do vậy, sử dụng sơ đồ chỉnh lưu nửa chu kì, chất lượng điện áp xấu, trị số điện áp tải trung bình lớn