Giáo trình điện tử công suất (tái bản lần thứ 9) phần 2

: Chuong _VAN DE CHUYEN MACH VA NGHICH LUU PHU THUOC 3.1 Hién twong chuyén mach Nghiên cứu chỉnh lưu chương dựa giả thiết lý tưởng hố, ví dụ: máy biến áp đơn biến đổi điện áp qua tỷ số vòng dây cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp; van bán dẫn khoá điện tử lý tưởng với thời gian đóng cắt 0; nguồn xoay chiều đầu vào tuý nguồn điện áp với trở kháng 0, Hình dạng điện áp chỉnh lưu, quan hệ dòng điện xoay chiều với dịng chiều, đặc tính van bán dẫn thiết lập dựa mơ hình biến đổi lý tưởng Trong chương đặc tính thu từ mơ hình biến đổi lý tưởng làm xác thêm lên cách đưa dần yếu tố thực tế vào mô hình Việc xem xét chế độ nghịch lưu sơ đồ chỉnh lưu biến đổi có đảo chiều có ý Trong thực tế, đường dây ln có giá trị điện cảm điện trở dây vịng ngồi khơng khí Đối dây thường không đáng kể thành phần điện cảm đầu nghĩa tính đến yếu tố thực tế cung cấp nguồn xoay chiều đầu vào chỉnh lưu định Bản thân máy biến áp có trở kháng tản phần từ thơng móc với đải công suất lớn điện trở đường so với trở kháng điện cảm tạo nên Các vào xoay chiều chỉnh lưu cán trở dòng điện qua van bán dẫn thay đổi cách tức thời Cụ thể là, van khoá lại phải thời gian định đề dòng qua van trở 0, tương tự van mở ra, phải mắt thời gian đề dong qua van tăng từ đến giá trị dòng tải Hiện tượng gọi tượng chuyển mạch, thời gian diễn trình gọi /ởi gian chuyển mạch Quá trình chuyển mạch diễn giả thiết van bán dẫn lý tưởng với thời gian đóng cắt (tm ty) déu bang 110 zfinh 3.1 Ä/6 hình mạch từ máy biến áp Khái niệm từ thông tản giải thích qua sơ đồ mạch từ máy biến áp hai cuộn dây, cho hình 3.1 Ngồi thành phần từ thơng ®¿ móc vịng eens lõi sắt my biến áp cịn có thành phần từ thơng dịng điện cuộn sơ cấp thứ cấp móc vịng khong â,,,đ,,, goi la tu thụng tn mô tả thành phần từ thông sơ đồ tương đương máy biến áp, cho hình 3.2, ta đưa vào thành phần điện cảm tản œ Ly = a8, Lay = ‘al se al I, ze r, ® 1, a2 = Lat T2 La Ee Hinh 3.2 Mach điện tương đương máy biến áp Các điện trở z¿, r; bỏ qua 7„ điện cảm từ hố máy biến áp, có giá trị lớn _Vi vay so dé tuong duong cịn đơn giản hố nữa, cịn lại nguồn áp điệná áp thứ cấp z điện cảm tản quy đổi phía thứ cấp thành điện cảm ⁄„ nói chung 3.1.1 Chuyển mạch sơ đồ tia pha Quá trình chuyển mạch xét đến trước tiên cho sơ đồ đơn giản nhất, chỉnh lưu tỉa pha Bằng cách biến đổi tương đương máy biến áp nói đếnở có thé biểu diễn sơ đồ chỉnh lưu hình 3.3 Trên hình 3.3 điện áp xoay chiều đầu vào chỉnh lưu E+ Ty thay hai nguồn s.đ.đ z2¿, U2, noi tiếp với điện cam tan Lo Giả sử tiristo V1 dẫn dòng, đến thời điểm Ø=z+ø, tín hiệu điều : ` P Hình 3.3 Mạch vịng chuyên mạch HONE SE CRO BOG khiển đến mở V2 V2 mở điện áp anơt - catơt dương Do có điện cảm L„ mạch, dịng qua V1 khơng thê lập tức, dong qua V2 không thê Jy Nhu tồn khoảng thời gian VI V2 dẫn, tạo nên mạch vòng dòng điện gồm ¿¿, 2s, L„ V2, V1, Lo ani Trong mạch vòng xuất hién dong i,, goi la dong chuyén mạch, có chiều tăng cường đòng qua V2 làm giảm dòng qua VI Giả thiết khoảng thời gian diễn chuyển mạch tương đối ngắn so với chủ kỳ đóng cắt van nên dịng tải chưa kịp thay đổi, giữ nguyên giá trị Jy Trong giai đoạn chuyển mạch, ta có: Tetee opel toa Kết thúc chuyén mach, ta c6: i,, = 03i,, =, ` Viết phương trình cho mạch vịng chun mạch: 2X,—* Ais=2u,, “do đó: X, = @L,;0 = ot;u, =U; sind Với điều kiện đầu, tai O=a nghiệm dạng: = Gọi mạch, thi i, = 0, phương trình vi phân có >(eosø —cosØ) góc Ø=ø+7 diễn chuyển chuyên mạch kết thúc, nghĩa ¡„ = 7„ viết được: j= XL Hay : [cosz - cos(a +z)|=—==~ 7) Du, Biểu thức cho phép xác định góc chuyển mạch Z phụ thuộc góc điều khiển œ, dòng tải 1¿ tham số mach X,, Uo Trong khoảng7z, VI V2 dẫn, điện áp hai điện cảm L, nên điểm catơt Hình 3.4.‘Dang ae dién, dién dp q trình chuyển mạch chung hai van điểm nối hai nguồn Hội, M22, tồi, ug = Vì vậy, điện ap chỉnh lưu bị mat di phần, bơi đen đồ thị hình 3.4 Giá trị phần bị mắt di, ký hiệu qua AU,, gọi sụt áp trình chuyển mạch, tính sau: AU, =< 112 đ+y Jursinada =~ +[cosa— cos(aty) | Két hợp biểu thức trên, ta có: AU, = 2x0 Xu 32 #5 maT Như điện áp chỉnh lưu biểu diễn Sau: Uy =e cosa—AU, =U, cosa ela Z Biểu thức thể mối quan hệ Ư„„ dòng chỉnh lưu 7; gọi đặc tính ngồi chỉnh lưu, có đồ thị cho hình 3.5 (a) Ý nghĩa đặc tính ngồi ta thay chỉnh lưu băng sơ đô tương đương ' hình 3.5 (b), lưu giơng nguồn điện, có s.đ.đ U,, cosa, voi ndi tré bang re Ae `, xX “~* (b) Hình 3.5 (a) Đồ thị đường đặc tính ngồi chỉnh lưu tia pha; (b) Sơ đô thay thê tương đương 3.1.2 Chuyén mach sơ đồ cầu pha Chuyên mạch sơ đồ cầu pha hai van nhóm, catơt chung anơt chung, xảy giống sơ đỗ tia pha Sự khác hai sơ đồ sơ đồ cầu có bốn van chuyển mạch lúc Điều thể sơ đồ tương đương hình 3.6 ? Gia sử V1, V2 dẫn dòng tải _ Hinh 3.6 Sơ đỗ ương đương q 1„ có tín hiệu điều khiến đến mở V2 ừi: chuyển mạch sơ độ câu 8-GTDTCONG SUAT-A > 113 V4 Theo sơ đồ tương đương, xảy chuyên mạch VI với V3 V2 với V4 Có hai mạch vịng chuyển mạch hai dòng chuyển mạch ix¡, ia Điều kiện xảy kết thúc chuyển mạch giống y sơ đồ tia pha Điều kiện đầu: Ø= ø ig) = igo = Kết thúc chuyển mạch: Ø= œ+7, lại = la2= Ìa Do biểu thức để xác định góc chuyên mạch là: [cos an cos(a+y) | = at ; Hai so đồ khác sụt áp trình chuyển mạch Trong sơ đồ cầu sụt áp sinh có hai dịng chun mạch chạy qua điện cảm tản L„, sụt áp lớn gấp đơi, nghĩa là: ko ị Phương trình đặc tính là: TU De, Z =U, cosa — U30 JÍ Xda f a Đồ thị dạng dịng điện, điện áp phần tử sơ đồ giống hình 3.4, ngoại trừ điện áp van ø; 2„¿ Đồ thị đường đặc tính ngồi giống hình 3.5 (a) dốc 3.1.3 Chuyển mạch sơ đồ tỉa ba pha Hình 3.7 thể sơ đồ tương đương chỉnh lưu tia ba pha, nguồn điện áp xoay chiều thay nguồn s.đ.đ ba pha „ , ⁄„ nối tiếp với điện cảm tản L„ Hình 3.8 thể đồ thị dạng dòng điện, điện áp phần tử sơ đồ trình chuyên mạch Giả sử thời điểm VI dẫn, điện áp bắt đầu trở nên dương nhất, có tín hiệu điều khiển đưa đến V2 mở ra, bắt đầu trình chuyển mạch với VI Mạch vòng chuyển mạch tạo nên gồm 114 , L„ J2, Ứ1, L„ „ạ Lưu Hình 3.7 Sơ đồ tương đương chỉnh lưu tia ba pha trình Chun mạch 8-GTĐTCƠNG SUẤT-B y rang điện áp tạo nên dòng chuyển mạch ig điện áp dây z„ có phương thể viết trình mạch đó, == Uz Ề ị (up+u,)/2 (uc+u)/2 AU vòng chuyển mạch dạng: 2X, A Ung > Mu„ =U¿,sinØ; ?,: giá trị biên độ điện áp dây; X,=øL,; Ø: góc tính từ điểm chuyển mạch tự nhiên Trong giai đoạn chuyển mạch: iy} = Ig = Chuyển — 0; iy2 = mạch y2 À/ Tạ kết thúc khi: iyy vịng Giải phương trình mạch chuyển mạch với = Ig điều kiện đầu, tìm trị dịng điện dạng: _ Uvị giá Uy a mạch Tai @=a+y kết thúc; dịng mach bang dong tơi, chuyển Hinh3.8 Dang dién dp, dong dién qua chuyển trình chuyển mạch sơ đồ tia ba Hod =l/ TỪ : suy biêu thức để xác định góc chuyển mạch khiển ø, dong tai J, va tham số mạch X„ UN ~| “31 7, phụ thuộc góc điều U; sau: (z+?)] cosa—cos(@+y) |} Từ sơ đổ hình 3.7 ta nhận thấy, khoảng chuyển mạch, điểm catôt chung V1, V2, so với điểm trung tính nguồn (Ua+up)/2 tác dụng phân áp hai điện cảm ⁄„ Điều lý giải phép tính tốn sau Trong khoảng a