Bài tập lớn điện tử công suất đề tài thiết kế bộ chỉnh lưu cầu 3 pha

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ==========o0o========== BÀI TẬP LỚN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Mã: 13350 Học kỳ: – Năm học: 2022 - 2023 Đề tài: Thiết kế chỉnh lưu cầu Pha SINH VIÊN TRƯƠNG NHẬT LINH MSV LỚP NHIỆM VỤ 12345 ĐTĐ62CL Nhóm trưởng HOÀNG DUY HƯNG 23456 ĐTĐ62CL Thành viên 90216 ĐTĐ62CL Thành viên TRỊNH HOÀNG TÙNG DƯƠNG Giảng viên hướng dẫn: Bộ môn: Khoa: TS Đặng Hồng Hải Điện tự động cơng nghiệp Điện – Điện tử HẢI PHỊNG - 3/2023 ĐỀ TÀI BÀI TẬP LỚN Thiết kế chỉnh lưu có điều khiển cầu ba pha với yêu cầu sau: - Điện áp dây đầu vào: 400VAC±5%, f¿50Hz - Điện áp chiều: Udc¿ 200VDC - Công suất: Pd¿ 20KW - Tính chất tải: RL Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên Mục lục MỤC LỤC Chương 1.Lý thuyết chung 1.1.Khái niệm chỉnh lưu 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Các tham số 1.1.4: Quá trình chuyển mạch mạch chỉnh lưu 1.1.5 Ứng dụng 1.2 Giới thiệu tiristo 1.2.1: Khái niệm 1.2.2 Đặc tính vơn-ampe tiristo 1.2.3 Mở, khóa tiristo 1.2.4 Các u cầu tín hiệu điều khiển tiristo 1.2.5 Các thông số tiristo 1.2.6 Ứng dụng 1.2.7 Ưu điểm khuyết điểm 1.3 Bộ chỉnh lưu hình cầu pha có điều khiển 1.3.1: Bộ chỉnh lưu cầu pha 1.3.2: Quá trình chuyển mạch mạch chỉnh lưu 1.3.2: Bộ chỉnh lưu hình cầu pha có điều khiển Chương 2: Tính tốn thơng số 2.1 Tính tốn thơng số mạch cho 2.2 Lựa chọn linh kiện, thông số kĩ thuật Chương 3: Mô 3.1 Mô ứng dụng Chương 4: Kết luận 4.1.Kết luận, chỉnh sửa Tài liệu tham khảo Phụ lục Chương 1: Lý thuyết chung chỉnh lưu 1.1 Khái niệm chung chỉnh lưu 1.1.1 Khái niệm Chỉnh lưu q trình biến đổi lượng dịng điện xoay chiều thành lượng dòng chiều, thiết bị điện tử công suất sử dụng rộng rãi thực tế Sơ đồ cấu trúc: P̴ U1 BA P̴ U2 MV P̴ LỌC Kđmv P= Ud, Id Ud, Id Kđmra Trong sơ đồ có máy biến áp làm hai nhiệm vụ là: Chuyển từ điện áp quy chuẩn lưới điện xoay chiều U1 sang điện áp U2 thích hợp với yêu cầu tải Tuỳ theo tải mà máy biến áp tăng áp giảm áp Biến đổi số pha nguồn lưới sang số pha theo yêu cầu mạch va Thông thường số pha lưới lớn 3, song mạch van cần số pha 6, 12, … Trường hợp tải yêu cầu mức điện áp phù hợp với lưới điện mạch van đòi hỏi số pha lưới điện bỏ máy biến áp Mạch van van bán dẫn mắc với theo cách để tiến hành trình chỉnh lưu Mạc lọc nhằm đảm bảo điện áp ( dòng điện ) chiều cấp cho tải phẳng theo yêu cầu 1.1.2 Phân loại Chính lưu phân loại theo số cách sau đây: - Theo số pha nguồn cấp cho mạch van; pha, hai pha, ba pha, pha v.v Theo loại van bắn dầu mạch van Hiện chủ yếu dùng hai loại van điốt tiristo, có ba loại mạch • Mạch van dùng tồn điốt, gọi chỉnh lưu khơng điều khiển * Mạch van dùng toàn tiristo, gọi chỉnh lưu điều khiển • Mạch chỉnh lưu dùng hai loại điốt tiristo, gọi chỉnh lưu bán điều khiển - Theo sơ đồ mắc van với Có hai kiểu mắc van: a) Sơ đồ hình tỉa: Ở sơ đồ số lượng van số pha nguồn cấp cho mạch van Tất van đấu chung đầu với - catôt chung, anốt chung b) Sơ đồ cầu: Ở sơ đồ số lượng van nhiều gấp đôi số pha nguồn cấp cho mạch van Trong nửa sổ van mắc chung catôt, nửa lại mắc chung anot Như vậy, gọi tên mạch chỉnh lưu, người ta dùng ba dấu hiệu để cụ thể mạch Thí dụ: chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển, có nghĩa mạch chỉnh lưu dùng kiểu mắc van theo sơ đồ cầu, nguồn cấp cho mạch van ba pha, dùng van có điốt tiristo 1.1.3 Các tham số Các tham số dung để đánh giá chi tiết kỹ thuật phân tích thiết kế mạch chỉnh lưu, gồm có ba nhóm tham số hình đây: a) Về phía tải Ud – giá trị trung bình điện áp nhận sau mạch van chỉnh lưu T U d= 2π ∫ Ud ( t ) dt= 21π ∫ U d ( θ ) dθ T 0 Id – giá trị trung bình dịng điện từ mạch van cấp 2π I d= ∫ I d ( θ ) dθ 2π Pd =U d Id công suất chiều mà tải nhận từ mạch chỉnh lưu b) Về phía van Itbv – giá trị trung bình dịng điện chảy qua van cảu mạch van Ung max – điện áp ngược cực đại mà van phải chịu làm việc Đây hai tham số giúp việc lựa chọn van phù hợp để khơng hỏng hóc hoạt động mạch c) Về phía nguồn Thể cơng suất xoay chiều lấy từ lưới điện, thông thường sử dụng theo công suất biểu kiến biến áp: Sba = Trong S 1+ S =k sd pd S1 = UI II m S2 = ∑ U i I i i=1 Ở giá trị, UI , II,U 2i , I i trị số hiệu dụng điện áp đồng điện phía cấp thứ cấp máy biến áp Do phía thứ cấp có nhiều cuộn đây, nên phải tổng cộng công suất tất m cuộn dây Để đánh giá khả biến đổi công suất xoay chiều thành chiều, công suất lấy từ lưới điện Sba so sánh với công suất chiều Pd, mà tải nhận qua hệ số sơ đồ k sd Hệ số gắn chứng tỏ mạch có hiệu suất biến đổi tốt Ngồi nhóm ba tham số cịn có tham số dùng để đánh giá phẳng điện áp chiều nhận được, gọi hệ số đập mạch k dm xác định theo biểu thức: U lm k dm = U Trong Um biên độ sóng hài bậc theo khai triển Fourier điện áp lưu U, thành phần theo khai triển U0, giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu, tức U0 = Ud 1.1.4 Quá trình chuyển mạch mạch chỉnh lưu Với chỉnh lưu cầu nhiều pha, ta thấy trình chuyển mạch xảy hai nhóm Ở là: T5 - Nhóm lẻ: chuyển mạch theo vịng trịn T5 T1 T3 Nhóm lẻ: chuyển mạch theo vịng trịn T1 T3 Ta coi dường có hai mạch chỉnh lưu cầu ba pha đồng thời hoạt động Điện áp thực ud phải hiệu hai điện áp udN1 udN2 : ud = udN1 – udN2 Các biểu thức: ΔUγ = XaId π cos α –cos (α+γ)= XaId √3 U m Udα = Ud0 cos α – Δuγ = 2.34U2 cos α - XaId π Mạch cầu ba pha có đặc điểm riêng trùng dẫn, phân biệt góc γ =60° Các biểu thức γ < 60° Hai trường hợp lại phức tạp quy luật khác 1.1.5 Ứng dụng a) Ứng dụng mạch chỉnh lưu Ứng dụng mạch chỉnh lưu trích xuất dịng điện chiều từ nguồn xoay chiều Vì vậy, mạch chỉnh lưu thường sử dụng bên mạch cấp nguồn hầu hết thiết bị điện tử Ứng dụng mạch chỉnh lưu thực tế Mạch chỉnh lưu thành phần mạch biến đổi điện chiều từ điện áp sang điện áp khác Một ứng dụng mạch chỉnh lưu dùng mạch tách sóng tín hiệu vơ tuyến điều biến biên độ Ngồi ra, mạch chỉnh lưu sử dụng để cấp điện có cực tính cho máy hàn điện Đơi mạch thay cho diode cầu chỉnh lưu dùng Thyristor.  1.2 Giới thiệu tiristo 1.2.1: Khái niệm Tiristo phần tử bán dẫn cấu tạo từ bốn lớp bán dẫn p-n-p-n, tạo ba tiếp giáp p-n: J1, J2, J3 Tiristo có ba cực: anơt A, catôt K, cực điều khiển G Ký hiệu; 1.2.2 Đặc tính vơn-ampe tiristo Đặc tính vơn-ampe tiristo gồm hai phần Phần thứ nằm góc phần thứ tư thứ I đặc tính thuận tương ứng với trường hợp điện áp Uax > 0; phần thứ hai nằm góc phần tư thứ III, gọi đặc tính ngược, tương ứng với trường hợp Uak < 0, a Trường hợp dòng điện vào cực điều khiển khơng (lg = 0) Khi dịng vào cực điều khiển tiristo hay hờ mạch cực điều khiển tiristo cản trở dòng điện ứng với hai trường hợp phân cực điện áp anôt-catôt Khi điện áp Unk < 0, theo cấu tạo bán dẫn tiristo hai tiếp giáp J, J, phân cực ngược, lớp J, phân cực thuận, tiristo giống hai điôt mắc nối tiếp bị phân cực ngược Qua tiristo có dịng điện nhỏ chạy qua, gọi dòng rò Khi Unk tăng đạt đến giá trị điện áp lớn Ungmax xảy tượng tiristo bị đánh thủng, dịng điện tăng lên lớn Giống đoạn đặc tính ngược điơt, q trình bị đánh thủng q trình khơng thể đảo ngược được, nghĩa có giảm điện áp Uk xuống mức Ung.max dịng điện khơng giảm mức dòng rò Tiristo bị hỏng Khi tăng điện áp anôt-catôt theo chiều thuận, Unk > 0, lúc đầu có dịng điện nhỏ chạy qua, gọi dịng rị Điện trở tương đương mạch anơt-catơt có giá trị lớn Khi tiếp giáp J1, J3, phân cực thuận, J2, phân cực ngược Cho đến Unk tăng đạt đến giá trị điện áp thuận lớn nhất, U xảy tượng điện trở tương đương mạch anơt-catơt đột ngột giảm, dịng diện chạy qua tiristo bị giới hạn điện trở mạch ngồi Nếu dịng qua tiristo lớn mức dòng tối thiểu, gọi dòng trì lun tiristo dẫn dịng đường đặc tính thuận, giống đường đặc tính thuận điềt Đoạn đặc tính thuận đặc trưng tính chất dịng có giá trị lớn điện áp rơi anôt-catôt nhỏ không phụ thuộc vào giá trị dòng điện b Trường hợp có dịng điện vào cực điều khiển (Ig > 0) Nếu có dịng điều khiển đưa vào cực điều khiển catơt, q trình chuyển điểm làm việc đường dặc tính thuận xảy sớm hơn, trước điện áp thuận đạt đến giá trị lớn nhất, Uthmax Nếu dịng điều khiển lớn điểm chuyển đặc tính làm việc xảy với Uak nhỏ Q trình xảy đường đặc tính ngược khơng có khác so với trường hợp dịng điều khiển 1.2.3 Mở, khóa tiristo Tiristo có đặc tính giống điốt, nghĩa cho phép dịng chạy qua theo chiều, từ anơt đến catơt, cản trở dịng chạy theo chiều ngược lại Tuy nhiên khác với điốt, để tiristo dẫn dịng, ngồi điều kiện phải có điện áp UAK > cần thêm số điều kiện khác Do tiristo coi phần tử bán dẫn có điều khiển để phân biệt với điôt phần tử không điều khiển a) Mở tiristo Khi phân cực thuận, UAK > 0, tiristo mở hai cách Thứ nhất, tăng điện áp anơt-catốt đạt đến giá trị điện áp thuận lớn nhất, Uth.max, điện trở tương đương mạch anôt-catôt giảm đột ngột dịng qua tiristo hồn toàn mạch xác định Phương pháp thực tế không áp dụng nguyên nhân mở khơng mong muốn khơng phải lúc tăng điện áp đến giá trị Uth.max Vả lại xảy trường hợp tiristo tự mở tác dụng xung điện áp thời điểm ngẫu nhiên, không định trước Phương pháp thứ hai, phương pháp áp dụng thực tế, đưa xung dịng điện có giá trị định vào cục điều khiển catơt Xung dịng điện điều khiển chuyển trạng thái tiristo từ trở kháng cao sang trở kháng thấp mức điện áp anơt-catơt nhỏ Khi dịng qua anơtcatơt lớn giá trị định, gọi dòng trì (Idt) tiristo tiếp tục trạng thái mở dần dịng mà khơng cần đến tồn xung dịng điều khiển Điều nghĩa điều khiển mở tiristo xung dòng có độ rộng xung định, cơng suất mạch điều khiển nhỏ, so với công suất mạch lực mà tiristo phần tử đóng cắt, khống chế dịng điện b) Khóa tiristo Một tiristo dẫn dòng trở trạng thái khố (điện trở tương đương mạch anơt-catốt tăng cao) dòng điện giảm xuống, nhỏ giá trị dòng trì, Idt Tuy nhiên để tiristo trạng thái khố, với trở kháng cao, điện áp anơt-catơt lại dương (UAK > 0), cần phải có thời gian định để lớp tiếp giáp phục hồi hồn tồn tính chất cản trở dịng điện Khi tiristo dẫn dòng theo chiều thuận, UAK > 0, hai lớp tiếp giáp J1, J3 đạo phân cực thuận, điện tích qua hai lớp dễ dàng lấp đầy tiếp giáp J2 bị phân cực ngược Vì mà dịng điện chảy qua ba lớp tiếp giáp J1, J2, J3 Để khoá tiristo lại cần giảm dịng anơt-catơt mức dịng trì (Idt) cách đối chiều dịng điện áp điện áp ngược lên đuôt catơt tiristo Sau dịng khơng phải đặt điện áp ngược lên anôt-catôt (UAK < 0) khoảng thời gian tối thiểu, gọi thời gian phục hổi, tr, sau tiristo cản trở dòng điện theo hai chiều Trong thời gian phục hồi có dịng điện ngược chạy catơt anơt Dịng điện ngược di chuyển điện tích khỏi tiếp giáp J2, nạp điện cho tụ điện tương đương hai tiếp giáp J1, J3, phục hồi Thời gian phục hồi phụ thuộc vào lượng điện tích cần di chuyển cấu trúc bán dẫn tiristo nạp điện cho tiếp giáp J1, J3, đến điện áp ngược thời điểm Q trình khố tiristo có dạng gần giống khố điơt Thời gian phục hồi thông số quan trọng tiristo Thời gian phục hồi xác định dải tần số làm việc tiristo Thời gian phục hồi tr có giá trị cỡ 5-50 µs tiristo tần số cao cỡ 50200 µs tiristo tần số thấp 1.2.4 Các yêu cầu tín hiệu điều khiển tiristo Quan hệ điện áp cực điều khiển catơt với dịng điện vào cực điều khiển xác định yêu cầu tín hiệu điều khiển tiristo Với loại tiristo nhà sản xuất cung cấp họ đặc tính điều khiển, ví dụ hình 1.8, thấy đặc tính giới hạn điện áp dòng điện nhỏ ứng với nhiệt độ mơi trường định mà tín hiệu điều khiển phải đảm bảo để chắn mở tiristo Dòng điều khiển qua tiếp giáp p-n cực điều khiển catơt làm phát nóng tiếp giáp Vì tín hiệu điều khiển phải bị hạn chế công suất Công suất giới hạn tín hiệu điều khiển phụ thuộc độ rộng xung điều khiển Tín hiệu điều khiển xung có độ rộng ngắn cơng suất cho phép lớn Sơ đồ tiêu biểu mạch khuếch đại xung điều khiển tiristo Sơ tiêu biểu mạch khuếch đại xung điều khiến tiristo cho hình Khố tranzito T điều khiển xung có độ rộng định, đóng cắt điện áp phía sơ cấp biến áp xung Xung điều khiến đưa đến cực điều khiến tiristo phía bên cuộn thứ cấp Như mạch lực cách ly hoàn toàn với mạch điều khiển biến áp xung Điện trở R hạn chế dòng qua tranzito xác định nội trở nguồn tín hiệu điều khiển Điốt D1, ngắn mạch cuộn sơ cấp biến áp xung tranzito T khóa lại để chống áp T Điốt D2 ngăn xung âm vào cực điều khiển Điốt D2 ngăn xung âm vào cực điều khiển Điốt D3 mắc song song với cực điều khiển song song với tụ C có tác dụng giảm áp tiếp giáp G-K 1.2.5 Các thông số tiristo Các thông số thơng số dựa vào ta lựa chọn tiristo cho ứng dụng cụ thể a) Giá trị dịng trung bình cho phép chạy qua tiristo, lv Đây giá trị dịng trung bình cho phép chạy qua tiristo với điều kiện nhiệt độ cấu trúc tinh thể bán dẫn tiristo không vượt giá trị cho phép Trong thực tế dòng diện cho phép chạy qua tiristo phụ thuộc vào điểu kiện làm mát nhiệt độ môi trường Tiristo gắn lên tản nhiệt tiêu chuẩn làm mát tự nhiên Ngoài tiristo phải làm mát cưỡng nhờ quạt gió dùng nước để tải nhiệt lượng tỏa nhanh Vấn đề làm mát van bán dẫn đề cập đến phần sau, nhiên lựa chọn dòng điện theo điều kiện làm mát theo kinh nghiệm sau: • Làm mát tự nhiên: dòng sử dụng cho phép đến phần ba dịng Iv • Làm mát cưỡng quạt gió: dịng sử dụng hai phần ba dịng Iv • Làm cưỡng nước: sử dụng 100% dòng Iv b) Điện áp ngược cho phép lớn nhất, Ungmax Đây giá trị điện áp ngược lớn cho phép đặt lên tiristo Trong ứng dụng phải đảm bảo rằng, thời điểm điện áp anôt-catôt Unk nhỏ Ung.max Ngoài phải đảm bảo độ dự trữ định điện áp, nghĩa phải chọn 1,2 đến 1,5 lần giá trị biên độ lớn điện áp sơ đồ ng.max c) Thời gian phục hồi tính chất khố tiristo, tr, ( μs) Đây thời gian tối thiểu phải đặt điện áp âm lên anôt-catôt tiristo sau dịng anơt-catơt khơng trước lại có điện áp dương mà tiristo khố Thời gian phục hồi tr thơng số quan trọng tiristo, nghịch lưu phụ thuộc nghịch lưu độc lập, phải ln đảm bảo thời gian dành cho q trình khố phải 1,5 đến lần tr d) Tốc độ tăng điện áp cho phép,(V/μs) Tiristo sử dụng phần tử có điều khiển, nghĩa phân cực thuận (Unk > 0) phải có tín hiệu điều khiển cho phép dòng điện chạy qua Khi tiristo phân cực thuận, phần lớn điện áp rơi lớp tiếp giáp J, Lớp tiếp giáp J, bị phân cực ngược nên độ dày nở ra, tạo vùng khơng gian nghèo diện tích, cản trở dịng điện chạy qua Vùng khơng gian coi tụ điện có diện dung C, Khi có điện áp biến thiên với tốc độ lớn, dịng diện tụ có giá trị đáng kể, đóng vai trị dịng điều khiển Kết tiristo mở chưa có tín hiệu điều khiển vào cực điều khiển G Tốc độ tăng điện áp thông số phân biệt tiristo tần số thấp với tiristo tần số cao Ở tiristo tần số thấp, dU/dt vào khoảng 50 đến 200 V/ μs; với tiristo tần số cao dU/dt đạt 500 đến 2000 V/ μs dU e) Tốc độ tăng dòng cho phép, dt (A/μs) Khi tiristo bắt đầu mở, điểm tiết diện tinh thể bán dẫn dẫn dòng đồng Dòng điện chạy qua bắt đầu số điểm, gần với cực điều khiển nhất, sau lan tỏa dần sang điểm khác toàn tiết diện Nếu tốc độ tăng dịng q lớn dẫn đến mật độ dịng điện điểm dẫn ban đầu lớn, phát nhiệt cục mãnh liệt dẫn đến hỏng cục bộ, từ dẫn đến hỏng tồn tiết diện tinh thể bán dẫn Tốc độ tăng dịng phân biệt tiristor tần số thấp, có dl/dt cỡ 50 100 A/μs, với tiristo tần số cao với di/dt cỡ 500 - 2000 A/μs Trong ứng dụng phải ln đảm bảo tốc độ tăng dịng mức cho phép Điều đạt nhờ mắc nối tiếp van bán dẫn với cuộn kháng trị số nhỏ Cuộn kháng lõi khơng khí lõi ferit Có thể dùng xuyến ferit lồng lên dẫn để tạo điện kháng giá trị khác tùy theo số lượng xuyến sử dụng Xuyến ferit tạo nên điện kháng có tính chất cuộn kháng bão hòa Khi dòng qua dẫn nhỏ, điện kháng có giá trị lớn để hạn chế tốc độ tăng dòng; dòng diện lớn, cuộn kháng bị bão hịa, diện cảm giảm gần khơng Như cuộn kháng kiểu không gây sụt áp chế độ dòng định mức qua dẫn 1.2.6 Ứng dụng Các thiết bị thyristor sản xuất cho mục đích thương mại vào năm 1956 Một thiết bị thyristor nhỏ kiểm sốt lượng lớn điện áp lượng Vì ứng dụng điều chỉnh ánh sáng, điều khiển công suất điện điều khiển tốc độ động điện Trước đây, thyristor dùng cho đảo ngược dòng điện để tắt thiết bị Trên thực tế, có dịng điện trực tiếp nên khó sử dụng cho thiết bị Nhưng bây giờ, cách sử dụng tín hiệu cổng điều khiển bật tắt thiết bị mới, sử dụng Thyristor để bật tắt hồn tồn Vì vậy, thyristor sử dụng làm cơng tắc khơng thích hợp làm khuếch đại analog 1.2.7 Ưu điểm khuyết điểm Ưu điểm khuyết điểm  Ưu điểm:  Có thể xử lý điện áp, dịng điện cơng suất lớn  Có thể bảo vệ cầu chì  Rất dễ bật  Mạch kích hoạt cho chỉnh lưu điều khiển silicon (SCR) đơn giản  Rất đơn giản để kiểm sốt  Chi phí thấp  Nó điều khiển nguồn xoay chiều  Nhược điểm:  Bộ chỉnh lưu khiển silic (SCR) thiết bị chiều, điều khiển công suất nguồn chiều nửa chu kỳ dương nguồn xoay chiều Do có nguồn chiều điều khiển thyristor  Trong mạch xoay chiều, cần phải bật chu kỳ  Không thể sử dụng tần số cao  Dịng điện cổng (gate) khơng thể âm 1.3 Bộ chỉnh lưu hình cầu pha có điều khiển 1.3.1: Bộ chỉnh lưu cầu pha a) Sơ lược chung Mạch van gồm nhóm, điơt Đ1, Đ3, Đ5 đấu kiểu catôt chung, nên hoạt động theo luật 1, thế: Đ, dẫn khoảng θ 1÷ θ ua dương nhất, Đ3 dẫn khoảng ÷ θ 5, ub, dương Đ5 dẫn khoảng ÷ θ 1, uc dương Các điốt Đ2, Đ4 Đ6, đấu kiểu anôt chung nên: Đ2 dẫn khoảng θ ÷θ uc âm nhất; Đ4, dẫn khoảng θ ÷θ ua, âm nhất; Đ6, dẫn khoảng θ ÷ θ ub, âm Bất kỳ thời điểm có điốt nhóm dẫn với điốt nhóm Thí dụ khoảng θ 1÷ θ 2, điốt Đ1, Đ6, dẫn Lúc theo sơ đồ thay ta thấy điện áp tải ud điện áp đầy nguồn xoay chiếu xạ Làm tương tự ta thấy rằng, chu kỳ điện áp xoay chiều, điện áp ud hình thành từ đoạn điện áp dãy nguồn xoay chiều theo thứ tự uab - uac – ubc – uba – uca – ucb Điện áp trung bình nhận tải là: Ud= 2π 90 ° ∫ ¿ ¿ ua – ub)dθ= 30 ° 90 ° ∫ [U msin¿θ−U msin ( θ−120° ) ] ¿ π 30 ° = √ U2=2.34 U2 π So sánh giá trị với trường hợp chỉnh lưu bap hình tia, ta thấy có trị số gấp lần Điều theo sơ đồ cầu ba pha dường hai sơ đồ hình tia mắc nối tiếp nhau, nhóm điốt lẻ chỉnh lưu lấy điện áp dương, nhóm điốt chắn chỉnh lưu lấy nốt phần điện áp âm cịn lại, tổng qt ta có hai pha chỉnh lưu bap hình tia nối tiếp Điện áp Ud mạch chỉnh lưu có dạng gợn song, khơng phẳng, gọi độ đập mạch Số lần đập mạch (ký hiệu mdm) chu kỳ nguồn xoay chiều phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu Số đập mạch mdm cao dạng Ud phẳng, tức hệ số đập mạch Kdm nhỏ b) Nguyên lý chỉnh lưu Nguyên lý chỉnh lưu dựa theo nguyên lý chỉnh lưu pha + Trong khoảng thời gian UT > UU cặp điốt D2 D3 thơng, có dịng điện qua tải + Trong khoảng thời gian UT < UU cặp điốt D1 D4 thơng, có dịng điện qua tải + Trong khoảng thời gian UT > UV cặp điốt D2 D5 thơng, có dịng điện qua tải + Trong khoảng thời gian UT < UU cặp điốt D1 D6 thơng, có dịng điện qua tải + Trong khoảng thời gian UU > UY cặp điốt D4 D5 thơng, có dịng điện qua tải + Trong khoảng thời gian UU< UY cặp điốt D3 D6 thơng, có dịng điện qua tải - Các dòng điện (I) chảy qua tải (RT) theo hướng định nên điện áp tải điện áp chiều 1.3.2: Bộ chỉnh lưu hình cầu pha có điều khiển Thay tồn điơt tiristo ta có chỉnh lưu điều khiển sơ đồ cầu ba ha.Việc xác định góc điều khiểnα cho van đề cập Tuy nhiên cần lưu ý để cấp điện cho tải cần phải đảm bảo có van dẫn: nhóm lẻ, nhóm chẵn Như phát xung mở vam cho mạch hoạt động phải đồng thời cho hai tiristo phát hai xung: xung xác định góc α ,xung thứ đảm bảo thơng mạch tải Ở phải đảm bảo góc điều khiển van phải nhau: α 1=α 2=…=α 6=α Góc giới hạn θtbgiữa dịng liên tục dịng gián đoạn 60° Vậy : Nếu α ≤ 60° ta có quy luật dễ nhớ Udα = Ud0 cosα = 2.34 U2 cosα là: Nếu α >¿60° dịng điện gián đoạn Điện áp chỉnh lưu nhận Udα = π π 1+cos (α +60 °) 1+cos ⁡(α + 60° ) Ud ∫ √2 √ 3U sinθdθ= √π U 2 α +60 ° Chương 2: Tính tốn thơng số 2.1.Tính tốn thơng số mạch cho - Điện áp dây đầu vào: 400VAC±5%, f¿50Hz - Điện áp chiều: Udc¿ 200VDC - Công suất: Pd¿ 20KW Udα = Ud0 cos α = 2.34U2 cos α 200 = 2.34.220 cos α  α = 0.37 Ud Có I d = Rd Mà Pd = Ud Id => I d=¿ 100 (A) Id Itbv ¿ => Itbv ¿ 3.33 (A) Ungcmax ¿ √ U2 => Ungcmax ¿ 538.887 (V) 2.2.Lựa chọn linh kiện,thông số kĩ thuật - Tiristo: Vi mạch TCA 785: Điốt: Cầu chỉnh lưu có điều khiển Fig Power dissipation vs output current Fig.2 Surge overload current vs time thyristors/diodes Fig Forward characteristics of single thyristor Fig.4 Transient thermal impedance vs time for single thyristor Fig Gate trigger characteristics Dimensions in mm 2%/ 2%/ GM * The specifications of our components may not be considered as an assurance of component characteristics Components have to be tested for the respective application Adjustments may be necessary The use of SEMIKRON products in life support appliances and systems is subject to prior specification and written approval by SEMIKRON We therefore strongly recommend prior consultation of our personal Chương 3: Mô 3.1 Mô ứng dụng (Sử dụng phần mềm Matlab)