Bài giảng Điện tử công suất - Chương 4: Biến đổi AC một pha

CHƯƠNG 4: BIẾN ĐỔI ĐIỆN AC MỘT PHA GIỚI THIỆU o GIỚI THIỆU Bộ điều khiển điện AC hay gọi điều AC, dùng chuyển đổi o BIẾN ðỔI AC MỘT PHA nguồn điện AC cố định thành nguồn ðiều khiển toàn chu kỳ điện AC thay đổi Tần số ngõ 2.ðiều khiển pha tần số ngõ vào Tương quan giửa góc kích góc dẫn 11:41 AM 11:41 AM BIẾN ĐỔI ĐIỆN AC MỘT PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN CHU KỲ Sơ đồ nguyên lý
BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN THẾ AC MỘT PHA S1 T THƯỜNG DÙNG HAI KỸ THUẬT ĐIỀU U1 KHIỂN NHƯ SAU: • ĐIỀU KHIỂN ON – OFF Tải U1 Tải Mạch điều khiển điện AC cho tải dùng công tắc AC Cơng tắc AC Triac hay SCR mắc đối song hình vẽ linh kiện giao hốn chiều Điều khiển tồn chu kỳ thích hợp với hệ thống có thời lớn hệ thống điều khiển nhiệt độ • ĐIỀU KHIỂN PHA
ĐIỀU KHIỂN PHA CÓ HAI DẠNG: ĐIỀU KHIỂN BẤT ĐỐI XỨNG VÀ ĐỐI XỨNG 11:41 AM S2 11:41 AM 1 ĐIỀU KHIỂN TOÀN CHU KỲ ĐIỀU KHIỂN TỒN CHU KỲ Dạng sóng vào Dạng sóng vào ui ui t t uo uo t ton t toff ton T toff T 11:41 AM 11:41 AM ĐIỀU KHIỂN TOÀN CHU KỲ ĐIỀU KHIỂN TỒN CHU KỲ Dạng sóng vào Dạng sóng vào ui ui t t uo uo t ton t toff ton T 11:41 AM toff T 11:41 AM ĐIỀU KHIỂN TOÀN CHU KỲ ĐIỀU KHIỂN TOÀN CHU KỲ Dạng sóng vào Điều khiển tồn chu kỳ hay cịn gọi on– ui off Cơng suất tải điều khiển t uo cách nối nguồn vào tải số chu kỳ tiếp cắt nguồn khỏi tải số chu t ton toff T kỳ khác lặp lại chu kỳ giao hốn Mạch điều khiển tồn chu kỳ hình vẽ có góc kích α=0 cho điện AC tác động vào tải khơng có góc kích diện cắt nguồn AC khỏi tải hình vẽ Nhưng cách điều khiển giao hốn khơng thích hợp với tải có thời bé 11:41 AM 11:41 AM 10 ĐIỀU KHIỂN TOÀN CHU KỲ ĐIỀU KHIỂN PHA Tính tốn o Điều khiển bất đối xứng • Sơ đồ ngun lý • Cơng suất trung bình tải: POAV V2 t V2 = i on = i D = PO max D R T R S1 D1 • Điện hiệu dụng ngõ ra: VORMS = VM t on = ViRMS D T U1 • Cơng st chuẩn hóa: PN = POAV t = D = on PO max T • Hệ số công suất: pF = 11:41 AM D2 Dạng (VAV0) P0 POAV t on = = =D S PO max T 11 11:41 AM 12 ĐIỀU KHIỂN PHA ĐIỀU KHIỂN PHA o Điều khiển bất đối xứng o Điều khiển bất đối xứng • Sơ đồ sóng dạng • Sơ đồ sóng dạng u u ωt iG1 ωt α iG1 ωt ωt 13 11:41 AM 14 11:41 AM ĐIỀU KHIỂN PHA ĐIỀU KHIỂN PHA o Điều khiển bất đối xứng o Điều khiển bất đối xứng • Sơ đồ sóng dạng • Sơ đồ sóng dạng u iG1 u α ωt iG1 ωt 11:41 AM α ωt ωt 15 11:41 AM 16 ĐIỀU KHIỂN PHA ĐIỀU KHIỂN PHA o Điều khiển bất đối xứng o Điều khiển bất đối xứng • Sơ đồ sóng dạng U u V AV = • Sơ đồ sóng dạng VM (cos α − 1) ≤ 2π u Tải ωt ωt α iG1 iG2 ωt ωt 17 11:41 AM 18 11:41 AM ĐIỀU KHIỂN PHA ĐIỀU KHIỂN PHA o Điều khiển bất đối xứng o Điều khiển bất đối xứng • Sơ đồ sóng dạng • Sơ đồ sóng dạng u U u Tải ωt Tải α iG2 ωt iG2 ωt 11:41 AM U ωt 19 11:41 AM 20 ĐIỀU KHIỂN PHA ĐIỀU KHIỂN PHA o Điều khiển bất đối xứng o Điều khiển bất đối xứng • Sơ đồ sóng dạng • Sơ đồ sóng dạng V AV = u U u Tải ωt α U VM (1 − cos α ) ≥ 2π Tải α iG2 ωt iG2 ωt ωt 21 11:41 AM 22 11:41 AM ĐIỀU KHIỂN PHA ĐIỀU KHIỂN PHA o Điều khiển bất đối xứng • Sơ đồ nguyên lý S1 U1 Tải iG1 biến đổi không đối xứng nên điện V AV = u UTải α U1 S2 2π ωt VM (1 − cos α ) ≥ tải có giá trị trung bình ωt Tải iG2 Dạng (VAV>0) 11:41 AM • Do mạch biến đổi điện AC cho phép ωt α Dạng (VAVβ 11:41 AM I RMS = u S1 u A2 S2 iL i α1 R iG1 π β1 α2 β2 α3 ωt UL iG2 ωt ωt • Vì SCR dẫn thời khoảng α≤ωt≤β, cách giải tương tự chương có kết sau: R • Dịng điện hiệu dụng qua tải: α di = VM sin ωt dt VM V V cos α − M cos ωt = M (cos α − cos ωt ) Lω Lω Lω L Utải ωt o Điều khiển đối xứng tải R-L • Vậy để có dịng qua SCR1 dương là: α < ωt < 2π−α, góc kích phải chọn: α > π αβ o Tương quan α Φ để xác định γ γ=β−α dẫn • Hiệu điện hiệu dụng γ phải nhỏ π để α2 cho SCR1 ngưng dẫn α Utải α2 Utải ωt=π+α i α1 απ cho I RMS = luận α≥Φ;α = Φ 41 TƯƠNG QUAN GIỬA GĨC KÍCH & GĨC DẪN o Đặc tính đk α theo trị số điện áp tải: 0,9 0,9 0,8 0,8 U1 U 0,7 0,6 U3 U U 0,9 0,9 0,8 P 0,7 0,6 0,5 0,5 0,4 0,4 U3 0,3 0,3 0,2 0,2 0,1 0,1 α U7 30 60 90 120 150 180 α U7 30 60 90 120 150 0,1 0,1 α α 180 ϕ = 450 ϕ=0 30 60 ϕ=0 90 120 150 180 30 60 90 120 150 180 ϕ = 450 Ba loại cơng suất so góc mở α Sóng hài từ bậc đến bậc 11:41 AM 0,2 0,2 U5 P Q U5 S Q S 0,6 0,3 TƯƠNG QUAN GIỬA GĨC KÍCH & GÓC DẪN 0,6 0,3 42 0,7 0,4 0,4  VM   α  1 41 −  cos α +  + π sin α cos α  R   π    0,7 0,5 0,5 khoảng π/2 đến π: 11:41 AM 0,8 U U1  2γ − sin 2α − sin β    π   o Biến thiên cơng suất theo góc mở: U U VM • góc kích α 11:41 AM V RMS = π α π α