Bài giảng Điện tử công suất _ Chương 2 docx

Bài giảng Điện tử công suất Chương 2.1 THIẾT BỊ CHỈNH LƯU Các khái niệm • Chỉnh lưu biến đổi lượng điện xoay chiều thành lượng điện chiều • Các chỉnh lưu thường dùng phần tử bán dẫn công suất (điôt, tranzitor, tiristor…) Tùy theo thiết bị chỉnh lưu mà người ta phân thành: * Chỉnh lưu không điều khiển (dùng điơt) * Chỉnh lưu có điều khiển (dùng tiristor) • Để chỉnh lưu tín hiệu cơng suất nhỏ thường dùng chỉnh lưu pha chỉnh lưu tín hiệu công suất lớn thường dùng chỉnh lưu pha Điện áp dịng điện sau chỉnh lưu có chiều không thay đổi dao động trị số, để hạn chế dao động thường người ta cho qua lọc • Sơ đồ khối Tín hiệu Tín hiệu chỉnh lưu 1C dao vào XC động 2.2 Tín hiệu 1C Chỉnh lưu pha 2.2.1 lọc Chỉnh lưu pha không điều khiển a) Sơ đồ hình tia: Đ1 Error: Reference source not found u21= V2 sin ωt = V2 sin θ U1 U21 U22 Z u22=- V2 sin ωt = − V2 sin θ Đ2 * Nguyên lý: - Trong khoảng ÷ π : - Trong khoảng π ÷ 2π : u,i + Tải trở: ud ↑ , id ↑ (id= ud ) ngược lại R ud id π U21 U22 Trang θ Bài giảng Điện tử công suất u,i ud + Tải trở kháng: ud ↑ , id tăng chậm π id U21 + Tải có nguồn: θ U22 u,i E R - id ud + ud E id π U21 U22 u −E ud= i.R+ E → i= d R Trong khoảng từ < θ < π dòng xuất ud >E - Giá trị trung bình điện áp tải: 2π π π 2 2 Ud= ∫ u d dθ = 2π ∫ u d dθ = 2π ∫ 2V2 sin θdθ = π V2 2π 0 - Giá trị trung bình dịng tải: * Tải R: Ud R U −E Id= d R Id = * Tải R+E: - Giá trị trung bình dịng qua điôt: Id ID1 = ID2 = - Giá trị dịng điện tức thời qua Điơt: iD1 = u 21 = R 2V2 sin θ π = I d sin θ R - Giá trị hiệu dụng dòng điện cuộn thứ cấp MBA T I2 = - i dθ = T∫ π πI d sin θ π I 2m ∫ ( ) dθ = I d = 2π Giá trị hiệu dụng dòng sơ cấp biến áp I1= I 2m 2k ba = Id π k ba 2 Trang Bài giảng Điện tử công suất - Công suất cuộn dây thứ cấp: π π U d I d = 1.74Pd S2 = 2.V2.I2 = 2 - Công suất cuộn dây sơ cấp: π Ud S1 = V1.I1 = kba 2 π I d = 1.23Pd k ba 2 - Công suất máy biến áp: Sba = (S1+S2)/2 = 1.48Pd * Nhận xét: - Để đảm bảo công suất tải Pd cơng suất lắp đặt MBA lớn gấp 1.48 lần - Dòng điện qua pha ½ dịng tải, điện áp ngược gấp lần biên độ nên sơ đồ hình tia dùng trường hợp tải có dịng lớn điện áp thấp b) Sơ đồ hình cầu: i2 Đ2 Đ1 A u2 u1 id Z ud B Đ4 Đ3 * Nguyên lý: + Xét tải trở: - Điện áp chỉnh lưu trung bình: π 2U m Ud= ∫ U m sin θdθ = π0 π - Dịng trung bình qua điôt bằng: ID= Id - Điện áp ngược lớn điôt Ungmax= U2m= U2 - Giá trị hiệu dụng dòng sơ cấp biến áp I1= - I2 Id π = k ba k ba 2 (với I2 xác định trên) Công suất máy biến áp: Sba = (S1+S2)/2 = V2I2 = π 2 Ud π 2 I d =1.23Pd (bỏ qua tỉ số biến áp, dòng sơ thứ cấp có dạng sin nên S = S2) Trang 10 Bài giảng Điện tử công suất * Đồ thị dòng điện, điện áp u ud id θ π 2π u2 iD1,iD3 θ iD2,iD4 θ i1 θ uD1 θ ung.max u2 * Nhận xét: - Sơ đồ cầu dùng MBA tốt sơ đồ hình tia cơng suất lắp đặt MBA công suất chỉnh lưu 1.23 lần - Sơ đồ cầu phù hợp với tải có dịng nhỏ, điện áp cao điện áp ngược điơt phải chịu biên độ áp nguồn T - Tuy nhiên tổn thất công suất điện áp sơ đồ cầu lớn sơ đồ hình tia 2.2.2 Chỉnh lưu pha có điều khiển U21 L R U U22 u T2 i Trang 11 Bài giảng Điện tử công suất a) Sơ đồ hình tia: Error: Reference source not found * Nguyên lý: T1, T2 điều khiển iG1, iG2 với iG1 chậm sau u21 góc α iG2 chậm sau iG1 góc π + α Để id liên tục điều kiện là: b) Sơ đồ hình cầu: α T1, T3 phân cực thuận - Trong khoảng π ÷ 2π → u2 < T2, T4 phân cực thuận + Tải trở: ud,id ud id θ α π+α iG iG1,iG3 iG2,iG4 θ + Tải trở kháng: có cuộn dây L nên i d tăng hay giảm chậm so với ud Trang 12 Bài giảng Điện tử cơng suất Để id liên tục T1, T3 chưa tắt phải kích mở T2, T4 * id xác định theo phương trình: L di + Ri d = U m sin ωt dt - Giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu Ud= 2π α+ π ∫ α U m sin θdθ = U m cos α π Khi thay đổi α từ ÷ π điều khiển Ud từ U m → π * Đồ thị dòng điện điện áp tải: ud, id ud id θ θ π+α α iG α iG1,iG3 iG2,iG4 θ α+θ * Hiện tượng trùng dẫn: Do cuộn dây thứ cấp máy biến áp, θ = α dòng qua T2,T4 chưa giảm đến nên T2, T4 mở Đồng thời vị trí T1, T3 phân cực thuận có tín hiệu điều khiển → Ti mở Cả Ti mở gọi tượng trùng dẫn, có tượng trùng dẫn → Ud = θ = α đến iT2, iT4 giảm đến θ = α + µ + Chứng minh ud = + T1, T2 mở nguồn u21 , u22 nối lại với + i1 + i2 = Id = const + Quá trình chuyển mạch từ T1 sang T2 Gọi ic dòng chuyển mạch (dòng ngắn mạch), uc điện áp ngắn mạch Trang 13 Bài giảng Điện tử công suất uc = u22 – u21 = 2Lcdic/dt = 2U sin θ = 2Xcdic/dθ 2U (cos α − cos(α + µ )) Xc ic = Kết thúc trình chuyển mạch i1 = 0, i2 = Id cosα-cos(α+µ) = XcId/ 2U u ud π µ µ U21 id T2 θ U22 T2 T1 θ α+µ + Giá trị trung bình Ud ↓ lượng ∆U µ : ∆U µ = π α +µ ∫U 2m sin ωtdωt = α 2X c I d U 2m [cos α − cos(α + µ)] = π π 2.3 Chỉnh lưu ba pha hình tia 2.3.1 Chỉnh lưu ba pha hình tia không điều khiển * Sơ đồ: U2a Error: Reference source not found D1 i A U2b U2c N D1 B D2 iD2 C D3 iD3 R L E * Ngun lý: u Để có dịng qua tải u2 > E Đ1 Dòng qua tải liên tục E < u2a= U sin θ M ud Đ2 U 2 2π ) 4π U m sin(θ − ) u2b= U sin(θ − id u2c= Đ3 E Điện áp pha thứ cấp biến áp θ θ 2π Trang 14 u2a u2b u2c Bài giảng Điện tử công suất π 5π