Microsoft PowerPoint Ði?n t? công su?t co b?n Modau Chuong1 pptx 1 Ts Trần Trọng Minh Bộ môn Tự động hóa Công nghiệp, Mục tiêu và yêu cầu Mục tiêu Nắm được các kiến thức cơ bản về quá trình biển đ[.]
Ts Trần Trọng Minh Bộ mơn Tự động hóa Cơng nghiệp, Mục tiêu yêu cầu Mục tiêu: Nắm kiến thức trình biển đổi lượng điện dùng biến đổi bán dẫn công suất lĩnh vực ứng dụng tiêu biểu biến đổi điện Có hiểu biết đặc tính phần tử bán dẫn cơng suất lớn Có khái niệm vững trình biến đổi xoay chiều – chiều (AC – DC), xoay chiều – xoay chiều (AC – AC), chiều – chiều (DC – DC), chiều – xoay chiều (DC – AC) biến tần Biết sử dụng số phần mềm mô MATLAB, PLEC,… để nghiên cứu chế độ làm việc biến đổi Sau mơn học người học có khả tính tốn, thiết kế biến đổi bán dẫn ứng dụng đơn giản Yêu cầu: Nghe giảng đọc thêm tài liệu tham khảo, Sử dụng Matlab-Simulink để mô phỏng, kiểm chứng lại trình xảy biến đổi, Củng cố kiến thức cách tự làm tập sách tập Thi và kiểm tra Đánh giá kết quả: Điểm trình: trọng số 0,25 Kiểm tra kỳ: 0,25 Thi cuối kỳ: 0,75 Tất lần thi kiểm tra tham khảo tất loại tài liệu (Open book examination) Tà i liệu tham khảo Slides (Được cung cấp theo chương) Giáo trình Điện tử công suất; Trần Trọng Minh; NXB Giáo dục Việt nam, 2012 (new) Điện tử công suất; Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh; NXB KH&KT Hà nội, 2009 Phân tích giải mạch Điện tử công suất; Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi; NXB KH&KT, 1999 Hướng dẫn thiết kế Điện tử công suất; Phạm Quốc Hải; NXB KH&KT 2009 Các môn học liên quan đến ĐTCS EE 3410 Điện tử công suất 3(3‐0‐1‐6) EE 4336 Thiết kế hệ thống điều khiển Điện tử công suất 3(2‐1‐0‐4) EE 6032 Điều khiển Điện tử công suất 3(3‐0‐0‐6) EE 6232 Điện tử công suất nâng cao 2(2‐0‐0‐4) EE 7xxx Những thành tựu mới của Điện tử công suất 2(2‐0‐0‐4) Điện tử cơng suất là gì? u cầu về các bộ biến đổi điện – điện Tuy nhiên … Điện năng sản xuất tập trung tại Nhiều phụ tải điện u cầu các nhà máy điện Truyền tải đi xa nhờ hệ thống đường dây Tại nơi tiêu thụ các thiết bị điện được chế tạo phù hợp với các thông số của nguồn điện: điện áp (V), tần số (Hz), số pha, … Ưu điểm cơ bản của năng lượng điện nguồn điện có các thơng số thay đổi được: U=var; f=var; … AC hay DC Vì vậy cần có bộ biến đổi điện – điện, với hiệu suất cao, phục vụ nhu cầu của các phụ tải điện Điện tử cơng suất là gì? Bộ biến đổi bán dẫn Vấn đề trung tâm của ĐTCS BBĐ bán dẫn sử dụng các phần Đảm bảo BBĐ có hiệu suất cao tử bán dẫn như những khóa điện tử, nối phụ tải vào nguồn theo những quy luật nhất định, theo những khoảng thời gian nhất định, tạo nên nguồn điện theo yêu cầu của phụ tải Hiệu suất cao: vấn đề trung tâm của ĐTCS nhất có thể Điều này đạt được nhờ cách sử dụng các phần tử bán dẫn như các khóa điện tử: Thơng mạch: uV=0, rV=0; Khơng thơng: iV=0, rV= Phần tử bán dẫn: khóa điện tử khơng tiếp điểm, khơng hạn chế về tần số đóng cắt Điều khiển bởi mạch cơng suất nhỏ ĐTCS: Xu hướng phát triển và phạm vi ứng dụng Xu hướng Ví dụ Xu hướng phát triển: dải công suất trải rộng, từ nhỏ, … Vài W đến vài trăm W, thành … Đến lớn và rất lớn Ứng dụng: rộng khắp, từ các thiết bị cầm tay, dân dụng đến các hệ thống thiết bị công nghiệp Đặc biệt: tham gia vào điều khiển trong hệ thống năng lượng phần chính trong các hệ thống Power management của các thiết bị nhỏ Vài trăm kW đến vài chục MW. FACTS : hệ truyền tải, DG – Distributed Generation, Custom Grid, Renewable Energy System, … ĐTCS: Xu hướng phát triển và phạm vi ứng dụng Ngun nhân phát triển Các dữ liệu thực tế Sự phát triển của ĐTCS liên MOSFET, IGBT: tần số đóng cắt quan đến: Cơng nghệ chế tạo các phần tử bán dẫn cơng suất đạt được những bước tiến lớn Các tiến bộ vượt bậc trong cơng nghệ các phần tử điều khiển và lý thuyết điều khiển cao, chịu được điện áp cao, dịng điện lớn Các chip vi xử lý, vi điều khiển, DSP 16 bit, 32 bit, nhanh, mạnh về điều khiển: Tích hợp ADC, đầu vào counter, PWM built‐in; Truyền thơng: I2C, CAN, UART, … Mở đầu Những vấn đề chung của ĐTCS Điện tử công suất trong hệ thống năng lượng từ trước đến nay và từ nay về sau 10 Mở đầu Những vấn đề chung của ĐTCS Các loại BBĐ bán dẫn công suất Chỉnh lưu Biến tần, BBĐ xung áp AC Công tắc tơ tĩnh Các BBĐ xung áp DC Nghịch lưu 11 Mở đầu Những vấn đề chung của ĐTCS Các lĩnh vực liên quan đến Điện tử công suất 12 Mở đầu Những vấn đề chung của ĐTCS Sơ đồ khối chức năng của bộ biến đổi 13 Mở đầu Những vấn đề chung của ĐTCS Sơ đồ các lớp mạch của bộ biến đổi 14 Mở đầu Những vấn đề chung của ĐTCS Các phần tử trong mạch của bộ biến đổi 15 Mở đầu Những vấn đề chung của ĐTCS Tỷ lệ khối lượng và thể tích các phần tử trong bộ biến đổi 16 Mở đầu Những vấn đề chung của ĐTCS Chuyển mạch: vấn đề cực kỳ quan trọng đối với cơng suất lớn Ba loại chuyển mạch: Cứng (Hard switching), Snubbered, Soft‐switching 17 Chương I Những phần tử bán dẫn công suất I.1 Những vấn đề chung I.2 Điôt I.3 Thyristor I.4 Tr iac I.5 GTO (Gate‐Tu rn‐off Thyristor) I.6 BJT (Bipolar Junction Transistor) I.7 MOSFET (Metal‐Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) I.8 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) I.9 So sánh tương đối giữa các phần tử bán dẫn công suất Trong chương này cần nắm được: Ngun lý hoạt động của các phần tử bán dẫn, ký hiệu trên sơ đồ Các thơng số cơ bản (Đặc tính kỹ thuật), cần thiết để lựa chọn phần tử cho một ứng dụng cụ thể Các u cầu và các mạch phát xung mở van tiêu biểu 18 Chương I Những phần tử bán dẫn công suất I.1 Những vấn đề chung Các van bán dẫn làm việc chế độ khóa Mở dẫn dịng: iV > 0, uV = 0; Khóa: iV = 0, uV > 0; Tổn hao pV = iV*uV ~ 0; Đặc tính vơn-ampe van lý tưởng: dẫn dòng theo hai chiều; chịu điện áp theo hai chiều Phần tử bán dẫn nói chung dẫn dòng theo chiều Muốn tạo van bán dẫn hai chiều hai chiều phải kết hợp phần tử lại Phân loại: Van khơng điều khiển, ĐIƠT, Van có điều khiển, lại phân ra: Điều khiển khơng hồn tồn, TIRISTOR, TRIAC, Điều khiển hồn tồn, BIPOLAR TRANSISTOR, MOSFET, IGBT, GTO 19 Chương I Những phần tử bán dẫn công suất I.2 Điôt Cấu tạo, ký hiệu Điôt: phần tử bán dẫn nhất, có mặt hầu hết tất loại sơ đồ BBĐ Cấu trúc bán dẫn: cấu tạo từ lớp tiếp giáp p-n Tính chất bản: Ký hiệu trên sơ đồ Đặc tính vơn‐ampe lý tưởng Chỉ dẫn dịng theo chiều từ anot đến catot uAK >0 iD >0; Phân cực thuận uAK < iD = 0; Phân cực ngược 20 10 28/08/2014 VIII.5.4 Các thông số PWM cầu ba pha Thông số Ký hiệu Định nghĩa Giải thích Hệ số điều chế, sử dụng hai loại hệ số điều chế: - Biên độ sóng bậc so với dạng áp xung M U M 1m U1m ,6 s Đối với SPWM điện áp hình sin M 0,785 - Tỷ số biên độ sóng sin điều chế so với biên độ sóng cưa m Dải điều chỉnh tuyến tính lớn Mmax mmax Quá điều chế U 1m / U DC m U m ,ref U mc / 0,785 Trong dải điều chế tuyến tính SPWM m 1 … 0,907 … 1,154 Phụ thuộc dạng tín hiệu điều chế chủ đạo ZSS-PWM M > Mmax m > mmax Dải điều chế phi tuyến (điện áp méo dạng) 10/22/2010 41 VIII.5.4 Các thông số PWM cầu ba pha Thơng số Ký hiệu Định nghĩa Giải thích Tỷ số tần số điều chế so với tần số mf mf = fs/f1 mf số nguyên tốt nhất, mf >20 Tần số đóng cắt fs fs=1/Ts Ts chu kỳ điều chế Hệ số méo phi tuyến THD THD%=Ih/Is1* 100 Dùng cho dòng điện điện áp Hệ số méo dịng điện d Ih/Ih,6s Khơng phụ thuộc trở kháng tải 10/22/2010 42 21 28/08/2014 VIII.6 Phương pháp điều chế vector không gian - SVM VIII.6.1 Khái niệm vector không gian – Space vector Một hệ thống điện áp, dòng điện ba pha X = (XA, XB, XC), thỏa mãn X a X b X c 0, Qua phép biến đổi Clark trở thành vector: u A auB a 2uC 2 j ae j 2 Biểu diễn dạng ma trận: 1 1 u T 2 u A u B uC u 3 3 0 T1.u A uB uC T u Trong đó: Biểu diễn trục tọa độ vector u trở thành: u 2u A u B uC u u B uC Nếu: u U m cos t A 2 m u B U cos t 2 m uC U cos t Vector u trở thành vetor quay: u U me j t 10/22/2010 43 VIII.6 Phương pháp điều chế vector không gian - SVM VIII.6.2 Cơ SVM State switch: trạng thái van Trong biến đổi trạng thái phép van xác định điều kiện: Không làm ngắn mạch nguồn áp; Không làm hở mạch nguồn dòng State vector: vector trạng thái Ứng với trạng thái van xác định giá trị vector khơng gian điện áp Tính chất: Vector trạng thái có độ dài hướng cố định mặt phẳng Các vector trạng thái chia mặt phẳng thành phần nhau, gọi sector 10/22/2010 Vector điện áp mong muốn biểu diễn dạng hệ tọa độ m u ref U ref e j cực: Hoặc tọa độ thành phần: u ref u , u Tổng hợp vector mong muốn từ vector trạng thái Trong góc điều chế k Ts với Ts chu kỳ điều chế, vector mong muốn tổng hợp từ hai vector trạng thái: ur Ts U1t1 U 2t2 Thông thường vector trạng thái hai vector biên sector 44 22 28/08/2014 VIII.6 Phương pháp điều chế vector không gian - SVM VIII.6.2 Bảng vector chuẩn SVM No Van dẫn uA uB uC U0 V2, V4, V6 0 0 U1 V6, V1, V2 2/3UDC -1/3UDC -1/3UDC U2 V1, V2, V3 1/3UDC 1/3UDC -2/3UDC U3 V2, V3, V4 -1/3UDC 2/3UDC -1/3UDC U4 V3, V4, V5 -2/3UDC 1/3UDC 1/3UDC U5 V4, V5, V6 -1/3UDC -1/3UDC 2/3UDC U6 V5, V6, V1 1/3UDC -2/3UDC 1/3UDC U DC e j j U DC e 3 2 j U DC e 3 U DC e j 2 j U DC e 3 j U DC e 3 U7 V1, V3, V5 0 u 10/22/2010 45 VIII.6 Phương pháp điều chế vector không gian – SVM VIII.6.2 Biểu diễn vector trạng thái mặt phẳng 0 Các vector trạng thái biểu diễn mặt phẳng tọa độ 0 Đầu mút vector đỉnh lục giác Vector chia mặt phẳng thành góc nhau, gọi sector, đánh số từ I, II đến VI Hai vector không V0, V7 nằm gốc tọa độ 10/22/2010 46 23 28/08/2014 VIII.6 Phương pháp điều chế vector không gian – SVM VIII.6.3 Tổng hợp vector điện áp Giả sử vector điện áp nằm sector I Biểu diễn vector uo qua hai vector biên: uo u p ut t t Trong đó: u p u ;u t u p Ts t Ts Độ dài vector: up u sin ; 3 ut u sin Độ dài vector: u1 u U i E u Uo góc pha vector điện áp đầu ra, tính góc phần sáu: u o k ; k 0,1, 2,3, 4,5 Tính thời gian sử dụng vector biên: U U t p Ts o sin ; tt Ts o sin U 3 i Ui Gọi m=Uo/Ui, 0 m 1, hệ số điều chế, tính thời gian: 2 sin ; tt Ts q sin t p Ts q 3 Trong vùng điều chế tuyến tính tp+tt Ts Trong khoảng thời gian lại áp dụng vector không to = Ts – (tp+tt) 10/22/2010 47 VIII.6 Phương pháp điều chế vector không gian – SVM VIII.6.3 Tổng hợp vector điện áp Thời gian t1, t2 thể thời gian sử dụng vector tích cực Thời gian cịn lại t0/2=Ts/2-(t1+t2) áp dụng vector 0, V0 V7 Các cách xếp sử dụng vector khơng khơng ảnh hưởng đến giá trị vector mong muốn Cách dùng vector không tùy theo mục tiêu muốn đạt được: Giảm thiểu méo điện áp, Giảm đến tối thiểu số lần chuyển mạch van, tức giảm tổn thất van Không phải lúc giảm méo điện áp mục tiêu cao nhất, áp dụng giảm tốn thất 10/22/2010 Sine wave SVM, gọi SVPWM - SVM with Symmetrical Placement of Zero VIIIectors Đặt V0, V7 đối xứng quang nửa chu kỳ điều chế Ts Ví dụ sector I dùng vector: V0 – V1 – V2 – V7 – V7 – V2 – V1 – V0 Giảm tốn thất, gọi Discontinuous pulse width modulation - DPWM Trong chu kỳ Ts dùng vector không lần (V0 V7), giảm hai lần chuyển mạch 48 24 28/08/2014 VIII.6 Phương pháp điều chế vector không gian – SVM VIII.6.3 Các giới hạn SVM Các giới hạn SVM điện áp hình sin nhánh nửa cầu U DC u r Đồ thị giới hạn Sine wave SVM Điện áp sin Quỹ đạo vector tròn Chế độ điều chế tương đương với PWM vùng tuyến tính, điện áp hình sin, gọi SPWM U DC u U DC r Một pha bị giới hạn biên độ UDC/2 Điện áp bị méo Quỹ đạo vector theo đường lục giác, nét chấm U DC ur Hai pha bị giới hạn biên độ UDC/2 Điện áp bị méo 10/22/2010 49 VIII.6 Phương pháp điều chế vector không gian – SVM VIII.6.3 Phương pháp SVPWM với t0 = t7 Đây SVM tương đương với Đồ thị dạng điện áp điều chế PWM có điều chế thứ tự khơng, với U3f có dạng tam giác cân Ts t1 t2 1 t1 U rm cos t T 2 s t U DC sin t 2 U DC U An t1 t2 ; U An U rm cos t ; Ts U DC U Bn t1 t2 ; U Bn U rm sin t ; Ts t0 t U DC t1 t2 U Cn U An U rm cos t Ts 2 6 U An U Bn U Cn U Cn U Zn 10/22/2010 U A U An U zn ; U B U Bn U zn ; U C U Cn U zn 50 25 28/08/2014 VIII.6 Phương pháp điều chế vector không gian – SVM VIII.6.3 Các giới hạn SVPWM Các giới hạn SVPWM Khi U rm 1/ U DC điện áp pha tải ln có dạng sin hồn tồn Khi U rm 1/ U DC điện áp uAn, uBn,uCn bị giới hạn +/-UDC/2 Vectơ không gian điện áp bị giới hạn hình lục giác có đỉnh vectơ biên Dạng điện áp biến điệu uAn, uBn, uCn, uZn điện áp pha tải uA, uB, uC với UDC = 300 V, Urm = 173 V 10/22/2010 51 VIII.6 Phương pháp điều chế vector không gian – SVM VIII.6.3 Các giới hạn SVPWM Các giới hạn SVPWM Vectơ điện áp bị hạn chế hình lục giác có đỉnh vectơ biên chuẩn Dạng điện áp biến điệu uAn, uBn, uCn, uZn điện áp pha tải uA, uB, uC với UDC = 300 V, Urm = 200 V Vectơ không gian điện áp với UDC = 300 V, Urm = 200 V 10/22/2010 52 26 28/08/2014 VIII.6 Phương pháp điều chế vector không gian – SVM VIII.6.4 Quá điều chế SVPWM Phép điều chế mà vectơ điện áp vượt 1/ U d gọi điều chế (Overmodulation) Dạng điện áp biến điệu uAn, uBn, uCn, uZn điện áp pha tải uA, uB, uC với UDC = 300 V, Urm = 200 V 10/22/2010 53 VIII.6 Phương pháp điều chế vector không gian – SVM VIII.6.5 Thuật toán ứng dụng SVM SVM phương pháp dùng số Sơ đồ cấu trúc thực SVM hồn tồn Thuật tốn đơn giản, dễ ứng dụng vi xử lý Mở rộng phạm vi điều chế so với PWM Có thể thực điều chế mà thay đổi nhiều thuật tốn Là phương pháp mở rộng cho nghịch lưu phức tạp sơ đồ pha – dây, sơ đồ nghịch lưu đa cấp, cho nghịch lưu pha 10/22/2010 54 27 28/08/2014 VIII.6 Phương pháp điều chế vector khơng gian – SVM VIII.6.5 Thuật tốn ứng dụng SVM Vector điện áp đầu mong muốn: Lưu đồ thuật toán xác định sector u u , u u* Xác định vector điện áp nằm sector nào: Các sector chia ba đường thẳng: y1 : u 0, y2 : u 3u , y3 : u 3u u Bảng: Đặt: u* u / u u* u u* u u* u u* u Sector I Sector II Sector III u u 3u u 3u u 3u u u 3u Sector IV Sector V Sector VI u u 3u u 3u u 3u u u 3u 10/22/2010 55 VIII.6 Phương pháp điều chế vector khơng gian – SVM VIII.6.5 Thuật tốn ứng dụng SVM Giải với d1, d2: Tính tốn hệ số điều chế: Chuẩn hóa độ dài vector trạng thái: Ui=2/3UDC Biểu diễn vector, ví dụ: 1 u d1 u M1 d u U i Ui u 0 1 u1 U i 1,0 ; u U i , 2 Trong sector khác có ma trận M thay đổi, bảng Tính tốn: u = d1u1 + d2u2, 1 2 1 u 1 d1U i d 2U i U i 3 0 u 0 M1 1 0 ; M2 10/22/2010 ; M3 1 3 3 ; ; 1 1 u1 u2 Hàng mẫu xung cần áp dụng Ví dụ sector I mẫu xung là: u0 – u1 – u2 – u7 – u2 – u1 – u0 d1 d2 ; M4 0 3 ; 1 ; u3 u1 ; u4 u3 ; M5 ; M6 3 ; 3 ; ; u5 u4 ; u6 u5 ; u1 u6 56 28 28/08/2014 Ts Trần Trọng Minh Bộ môn Tự đông hóa, Khoa Điện, ĐHBK Hà nội Hà nội, - 2010 Khái niệm nghịch lưu CỘNG HƯỞNG Các nghịch lưu cộng hưởng nguồn dòng, nguồn áp NLCH thyristor nguồn dòng NLCH nguồn áp thyristor NLCH nguồn áp tranzitor 10/22/2010 28/08/2014 Chương Nghịch lưu cộng hưởng IX.1 Những vấn đề chung IX.1.1 Khái niệm NLCH IX.1.2 Ứng dụng nghịch lưu cộng hưởng IX.1.3 Phân loại NLCH IX.2 Nghịch lưu cộng hưởng song song thyristor IX.2.1 Sơ đồ IX.2.2 Tính tốn NLCH song song IX.2.3 Hệ thống điều khiển IX.3 Nghịch lưu cộng hưởng nối tiếp thyristor IX.3.1 Sơ đồ IX.3.2 Phân tích sơ đồ IX.4 Nghịch lưu cộng hưởng nối tiếp tranzitor IX.4.1 Sơ đồ IX.4.2 Các đặc điểm IX.5 Nhận xét chung NLCH 10/22/2010 IX.1 Những vấn đề chung IX.1.1 Khái niệm nghịch lưu cộng hưởng NLCH: biến đổi DC/AC, tải có tính chất mạch vòng dao động RLC Khác với BBĐ cộng hưởng DC-DC mạng dao động cố định, phần thiết kế, tải Nghịch lưu, bộ biến đổi DC/AC 10/22/2010 28/08/2014 IX.1 Những vấn đề chung IX.1.1 Khái niệm nghịch lưu cộng hưởng Nguồn điện tần số cao xây dựng từ nghịch lưu cộng hưởng (NLCH) Đặc điểm NLCH có phụ tải mạch vịng dao động với dịng điện điện áp có dạng hình sin, van chuyển mạch tự nhiên dịng qua khơng điện áp anơt-catơt trở nên âm, tổn thất q trình chuyển mạch nhỏ, van đóng cắt với tần số cao NLCH thường dùng để tạo dòng điện, điệp áp gần sin với tần số tương đối cao (từ vài trăm Hz đến vài trăm kHz) Van khóa lại dịng qua khơng gọi chuyển mạch dịng khơng: Zero Current Switching – ZCS; Van mở điện áp không gọi chuyển mạch áp không: Zero Voltage Switching – ZVS Chuyển mạch điều kiện ZCS ZVS có tổn thất chuyển mạch nhỏ Đây điều kiện quan trọng để van đóng cắt tần số cao cao, tổn thất biến đổi chủ yếu tổn thất chuyển mạch 10/22/2010 IX.1 Những vấn đề chung IX.1.2 Ứng dụng nghịch lưu cộng hưởng Các thiết bị nung nóng cảm ứng (Induction Heating) yêu cầu nguồn điện tần số cao, tạo nên dòng điện cảm ứng vật liệu sắt từ, cung cấp lượng làm tăng nhiệt độ vật, không cần đến tiếp xúc nguồn nhiệt với vật bị nung nóng NLCH có ứng dụng rộng rãi lĩnh vực gia nhiệt, nấu luyện thép cảm ứng NLCH nguồn cấp lượng với hiệu suất cao thiết bị cao tần, lò nấu thép cảm ứng, nguồn hàn tần số cao… NLCH dùng thiết bị quấy thép nóng chảy, thiết bị gia nhiệt khơng tiếp xúc lắp ráp, gia cơng khí NLCH có ứng dụng ngày quan trọng biến đổi nguồn DC – DC có khâu trung gian tần số cao DC – AC – DC Khâu biến đổi tần số cao với dịng hình sin áp hình sin làm giảm kích thước phần tử phản kháng L, C, máy biến áp, thường dùng hệ số biến đổi nguồn lớn 10/22/2010 IX.1 Những vấn đề chung IX.1.3 Phân loại nghịch lưu cộng hưởng Quá trình điện từ NLCH phức tạp thơng số phụ tải thay đổi phạm vi rộng NLCH phân chia làm hai loại chính: NLCH nguồn dịng song song, NLCH nguồn áp nối tiếp Theo van bán dẫn phân loại thành: NLCH tiristo, nguồn áp hay nguồn dòng, NLCH tranzito, nguồn áp hay nguồn dòng Các sơ đồ dùng tiristo tần số yêu cầu tương đối thấp, từ vài trăm Hz đến kHz, công suất lớn lớn, từ vài trăm kW đến vài MW IGBT sử dụng tần số yêu cầu cao, từ 10 kHz đến 50 kHz, công suất cỡ vài kW đến 300 kW MOSFET sử dụng dải tần số cao hơn, đến 300 kHz, công suất nhỏ hơn, vài trăm woat đến kW 10/22/2010 IX.2 Nghịch lưu cộng hưởng song song thyristor IX.2.1 Sơ đồ Sơ đồ Đồ thị dạng dòng, áp Nguyên lý hoạt động thể qua đồ thị dạng dòng điện, điện áp Phân tích chế độ xác lập qua biểu đồ vector t : Góc khóa van 10/22/2010 IX.2 Nghịch lưu cộng hưởng song song thyristor IX.2.2 Tính tốn sơ đồ Tính tốn chế độ xác lập: Từ đồ thị vector tg QC Qt Pt Điện áp trung bình cuộn cảm L phải U ab 2U Cm cos E = Uab Bỏ qua tốn thất sơ đồ: Pd = E.Id = Pt Dòng chiều bằng: Id Pt P t E U ab Tụ C nối song song với phụ tải, có tác dụng bù công suất phản kháng tải Hiệu cao làm việc với tải hệ số công suất thấp thiết bị nung nóng cảm ứng Nguồn dòng đầu vào nên dễ dàng điều chỉnh cơng suất, an tồn hoạt động Nhược điểm: Chế độ tối ưu truyền công suất =min=tr Ưu điểm sơ đồ: Khởi động phức tạp, Chế độ làm việc tối ưu phức tạp 10/22/2010 IX.2 Nghịch lưu cộng hưởng song song thyristor IX.2.3 Hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển: Sơ đồ nguyên lý xem tài liệu Giáo trình ĐTCS Giải hai vấn đề: Khởi động, Điều chỉnh công suất 10/22/2010 Sơ đồ nâng cao hiệu NLCH 10 28/08/2014 IX.3 Nghịch lưu cộng hưởng nối tiếp thyristor IX.3.1 Sơ đồ Sơ đồ đồ thị dạng dòng, áp Mạch tải dao động với tần số: 0 k Trong đó: k 4Q L ; Q k LC R Mạch hoạt động hiệu nếu: 0 2 T T0 T 10/22/2010 11 IX.3 Nghịch lưu cộng hưởng nối tiếp thyristor IX.3.2 Phân tích sơ đồ Trong dải tần số làm việc hiệu dùng phương pháp sóng hài bậc nhất, với công cụ biểu đồ vector để tính tốn (Sửa lại biểu đồ vector GT ĐTCS) 10/22/2010 Đặc điểm: Dòng phải vượt trước điện áp nghịch lưu, nghĩa tải phải mang tính dung Van tự khóa lại dịng 0, gọi Zero Current Switching – ZCS Khởi động dễ dàng cách tăng dần tần số lên 12 IX.4 Nghịch lưu cộng hưởng nối tiếp tranzitor IX.4.1 Sơ đồ Đồ thị dòng, áp NLCH tranzitor Chế độ làm việc, theo đồ thị hình bên, tương ứng với tính chất mạch tải trở cảm, nghĩa dòng tải chậm pha so với điện áp nghịch lưu, ngược với tính chất sơ đồ dùng tiristo Chỉ làm việc tốt khi: 0 ,T T0 Đặc trưng Zero Voltage Switching – ZVS Trước van dẫn dịng điện áp khơng, tổn thất giảm ZVS đặc biệt tốt cho MOSFET 10/22/2010 13 IX.5 Nhận xét chung NLCH Ở giới thiệu chủ yếu dạng NLCH ứng dụng thiết bị nung nóng cảm ứng như: lị nấu thép trung tần, lị tơi cao tần, máy hàn tần số cao, … NLCH cịn có mảng ứng dụng quan trọng biến đổi DC-AC-DC làm nguồn chiều chất lượng cao, kích thước nhỏ, hiệu suất cao Trong khn khổ chương trình chưa có điều kiện giới thiệu, đề nghị tự nghiên cứu Khái niệm ZCS, ZVS có ý nghĩa quan trọng cung cấp giải pháp chuyển mạch mềm (Soft Switching) BBĐ cơng suất lớn, điện áp cao, dịng điện lớn Trong chuyển mạch nặng (Hard Switching) gây tổn thất chấp nhận 10/22/2010 14