Bài giảng Chương 6: Một số ứng dụng của điện tử công suất

Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA ĐTCS Giới thiệu Phần sau giới thiệu số ứng dụng điện tử công suất lãnh vực:  Điều khiển động (DC, không đồng bộ)  Chiếu sáng  Gia nhiệt (dân dụng, công nghiệp) Điều khiển động Điều khiển động DC iư Phương trình mơ tả động DC: ud e  Ru iu  Lu Rư e K  w M K iu Phuơng trình đặc tính động DC chế độ xác lập: Lư ud diu dt w e Ud Ru  M K   K   Với động DC kích từ độc lập: K = const  Đặc tính đường thẳng M w B Mạch tương đương động DC Jt Mt Điều khiển động Điều khiển động DC Nguồn w* + w Khâu hiệu chỉnh VI + iư Khâu hiệu Vđk chỉnh Mạch lọc Mạch kích Bộ biến đổi Cảm biến dòng Động Mạch lọc Máy phát tốc Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vịng kín động DC Điều khiển động Điều khiển động DC iư us + + ud ud - - (a) iư (b) Bộ biến đổi AC/DC cung cấp cho động DC (a): Chỉnh lưu có điều khiển pha (b): Chỉnh lưu có điều khiển pha Điều khiển động Điều khiển động DC iư + + U ud - + - U (a) iư - ud - (c) iư + U - Bộ biến đổi DC/DC cung cấp cho động DC + ud (b) (a): Bộ biến đổi kiểu giảm áp (b): Bộ biến đổi kiểu đảo dòng (c): Bộ biến đổi kiểu cầu Điều khiển động Điều khiển động không đồng Động không đồng pha gồm loại:  Rotor lồng sóc  Rotor dây quấn    Tốc độ đồng động cơ: 2 f w1 wdb   p p Độ trượt (slip): w w s  db wdb Tốc độ động (tốc độ quay rotor): w (1  s)wdb Tốc độ động phụ thuộc tần số nguồn cung cấp cho động  Có thể điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi tần số nguồn Điều khiển động Điều khiển tần số động không đồng 200 180 a = f/fđm 160 a=1 140 120 75 100 80 60 40 25 20 0 100 Mt 200 300 400 500 M(Nm) Đặc tính động KĐB thay đổi tần số nguồn cung cấp Điều khiển động Điều khiển tần số động không đồng (a): Bộ biến tần nguồn áp điều khiển kiểu PWM (thông dụng nay) (b): Bộ biến tần nguồn áp điều khiển kiểu six-step (c): Bộ biến tần nguồn dịng Các cấu hình biến tần cung cấp cho động KĐB Điều khiển động Điều khiển điện áp cung cấp cho động khơng đồng ia ia uan M Dịng động bị méo dạng momen động có nhiều sóng hài Thường dùng mạch khởi động / hãm mềm (Soft-start / Softstop) động KĐB 10 Điều khiển động Điều khiển công suất trượt động không đồng Công suất trả lưới aT2 I1 Rd aT1 + I2 Ud Ld Id UI Công suất trượt - + • Dùng ứng dụng điều khiển bơm với động không đồng rotor dây quấn công suất lớn • Phạm vi điều chỉnh tốc độ hạn chế 11 Điều khiển động Điều khiển công suất trượt động không đồng Điện áp ngõ chỉnh lưu: sU Ud   a T1  U: điện áp pha cung cấp cho stator  aT1: tỉ số vịng dây stator/rotor Điện áp phía DC biến đổi SCR (hoạt động chế độ nghịch lưu): U UI  cos   a T2 Nếu bỏ qua Rd, ta có: U d  U I 0 Suy độ trượt s (và từ tốc độ động cơ) điều chỉnh theo góc kích : a s  T cos   aT cos  aT 12 Chiếu sáng Ballast điện tử cho đèn huỳnh quang Đèn Điện lưới (50/ 60Hz) Ballast điện tử (tần số cao) Ánh sáng Đèn Điện lưới (50/ 60Hz) Điện áp tần số cao Chỉnh lưu Tụ lọc Bộ nghịch lưu tần số cao Ballast điện tử cho đèn huỳnh quang (a): Sơ đồ khối hệ thống, (b): Sơ đồ khối ballast điện tử Tần số làm việc thường khoảng 30 – 40kHz 13 Gia nhiệt Bếp cảm ứng Nồi kim loại Điện lưới (50/ 60Hz) Chỉnh lưu ngõ vào + Nghịch lưu tần số cao Cuộn dây Sơ đồ khối bếp cảm ứng Nồi cần làm vật liệu dẫn từ - Nhiệt sinh dịng xốy  tập trung nồi  hiệu suất cao 14 Gia nhiệt Lò gia nhiệt cảm ứng công nghiệp Cuộn dây cảm ứng + Tải (a): Nghịch lưu nguồn áp kiểu cộng hưởng nối tiếp Ud Điện lưới (50/ 60Hz) Chỉnh lưu diode Nghịch lưu Cuộn cảm (nhỏ) Sơ đồ khối bếp cảm ứng Điện lưới (50/ 60Hz) Cuộn dây cảm ứng + Tải (b): Nghịch lưu nguồn dòng kiểu cộng hưởng song song Chỉnh lưu thyristor Sơ đồ khối kiểu lò gia nhiệt cảm ứng công nghiệp 15 Gia nhiệt Máy hàn điện Điện lưới (50/60Hz) (a): Điều chỉnh áp Dùng cầu chỉnh lưu SCR Ngõ Biến áp (50/60Hz) Chỉnh lưu SCR Điện lưới (50/60Hz) Ngõ Biến áp (50/60Hz) Chỉnh lưu diode Điều chỉnh dòng Điện lưới (50/60Hz) Ngõ Biến áp (50/60Hz) Chỉnh lưu diode Bộ DC/DC kiểu giảm áp (b): Điều chỉnh áp với điều chỉnh kiểu tuyến tính (mắc nối tiếp với tải) (c): Điều chỉnh áp với điều chỉnh kiểu đóng ngắt Sơ đồ khối loại máy hàn với biến áp tần số lưới 16 Gia nhiệt Máy hàn điện Ngõ Điện lưới (50/ 60Hz) Biến áp tần số cao Chỉnh lưu diode Tụ lọc Nghịch lưu tần số cao Chỉnh lưu diode Sơ đồ khối máy hàn điện dùng biến áp tần số cao Có kích thước nhỏ khối lượng nhẹ nhiều so với máy hàn dùng biến áp tần số lưới 17