1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

ĐỀ tài THIẾT kế MẠCH CHỈNH lưu một PHA có điều KHIỂN sử DỤNG THYRISTOR

30 2 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Thiết Kế Mạch Chỉnh Lưu Một Pha Có Điều Khiển Sử Dụng Thyristor
Tác giả Mai Văn Đạt, Phạm Đức Dũng, Chu Văn Chung
Người hướng dẫn Đặng Văn Hải
Trường học Học viện Kĩ thuật Mật mã
Chuyên ngành Kĩ thuật điện tử viễn thông
Thể loại tiểu luận
Năm xuất bản 2022
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 30
Dung lượng 1,45 MB

Cấu trúc

  • I. CẤU TẠO – NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA THYRISTOR (5)
    • 1. Cấu tạo (5)
    • 2. Nguyên lý làm việc của thyristor (6)
  • II. Đặc tuyến volt – ampere của Thyristor (7)
  • III. các thông số chủ yếu của Thyristor (10)
    • 1. điện áp thuận cực đại (Uth max) (10)
    • 2. Điện áp ngược cực đại (Ung max) (10)
    • 3. Điện áp định mức (Uđm) (10)
    • 4. Điện áp rơi trên Thyristor (10)
    • 5. Điện áp chuyển trạng thái (Uch) (10)
    • 6. Dòng điện định mức (Iđm) (10)
    • 7. Điện áp và dòng điện điều khiển (Uđkmin, Iđkmin) (10)
    • 8. Thời gian mở Thyristor (Ton) (11)
    • 9. Thời gian khóa Thyristor (Toff) (11)
    • 10. Tốc độ tăng dòng thuận cho phép(du/dt) (11)
    • 11. Tốc độ tăng dòng thuận cho phép (di/dt) (11)
  • IV. Mở Thyristor (11)
    • 1. Nhiệt độ (11)
  • V. Khóa Thyristor (12)
  • CHƯƠNG 2: ĐẶC TÍNH CƠ VÀ MẠCH CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN (13)
    • I. ĐẶC TÍNH CƠ (13)
    • II. Mạch chỉnh lưu điều khiển (14)
      • 1. Nguyên lý hoạt động (14)
      • 2. Nguyên lý phản hồi âm tốc độ (15)
  • CHƯƠNG III: CHỈNH LƯU MỘT PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG THYRISTOR (4)
    • I. Chỉnh lưu một pha điều khiển (16)
      • 1. Chỉnh lưu điều khiển chuyển mạch tuần tự (17)
  • CHƯƠNG IV: KẾT CẤU MÔ HÌNH (0)

Nội dung

CẤU TẠO – NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA THYRISTOR

Cấu tạo

Thyritor, hay còn gọi là SCR (silicon-controlled rectifier), là một linh kiện điện tử được cấu tạo từ bốn lớp bán dẫn xen kẽ nhau: P1, N1, P2, N2 Các lớp bán dẫn này tạo thành các chuyển tiếp J1, J2 và J3 từ trên xuống dưới, giúp dễ dàng phân tích cấu trúc của thyritor.

Sơ đồ cấu trúc, kí hiệu, sơ đồ tương đương và cấu tạo của thyristor được trình bày H1

Designing a single-phase controlled rectifier using thyristors involves understanding the principles of phase control and the operational characteristics of thyristors This technology enables efficient conversion of AC to DC, making it essential for various applications in power electronics By manipulating the firing angle of the thyristors, one can control the output voltage and current, optimizing performance for specific load requirements Implementing a single-phase controlled rectifier not only enhances energy efficiency but also provides precise control over electrical systems, which is crucial in modern industrial applications.

Nguyên lý làm việc của thyristor

Có thể mô phỏng một Thyristor bằng hai transistor Q 1 , Q 2 như H.I.1d Transistor Q 1 ghép kiểu PNP, còn Q 2 kiểu NPN.

Khi áp dụng điện áp U lên hai đầu A và K của thyristor, hệ số truyền điện tích α 1 và α 2 của Q 1 và Q 2 sẽ ảnh hưởng đến quá trình chuyển dịch của các mặt tiếp giáp Cụ thể, các mặt tiếp giáp J 1 và J 3 sẽ chuyển dịch theo hướng thuận, trong khi mặt tiếp giáp J 2, là mặt tiếp giáp chung của Q 1 và Q 2, sẽ chuyển dịch ngược Hệ quả là dòng điện chảy qua J 2 sẽ là I j2.

Do J 2 chuyển dịch ngược nên hạn chế dòng chảy qua nó, dẫn đến α 1 , α 2 cùng đều có giá trị nhỏ, I ≈ I 0 cae hai Transistor ở trạn thái ngắt

Dòng điện chảy qua Thyristor phụ thuộc vào hệ số truyền điện tích α 1 và α 2 Mối quan hệ giữa α và dòng emiter được thể hiện rõ trong hình H.I.2.

Thiết kế mạch chỉnh lưu một pha sử dụng thyristor là một quá trình quan trọng trong việc điều khiển dòng điện Khi hệ số α1 + α2 tăng dần đến 1, dòng điện I sẽ tăng nhanh chóng Theo sơ đồ tương đương của thyristor (SCR), có thể giải thích rằng sự thay đổi này ảnh hưởng đến hiệu suất và khả năng điều khiển của mạch Việc hiểu rõ cách thức hoạt động của thyristor trong mạch chỉnh lưu là cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất điện năng.

Dòng điện I c1 chảy vào cực b của transistor Q2 làm cho Q2 dẫn điện, dẫn đến sự gia tăng của I c2, đồng thời I b1 cũng tăng theo (I c2 = I b1) Hiện tượng này khiến Q1 dẫn mạnh hơn, dẫn đến sự tiếp tục tăng của I c1 Đây được gọi là hồi tiếp dương trong dòng điện qua transistor.

Khi dòng I e1 tăng, α 1 cũng tăng theo, và tương tự, khi I e2 tăng, α 2 cũng tăng Để đạt được điều kiện (α 1 + α 2) -> 1, cả hai transistor sẽ chuyển sang trạng thái mở, dẫn đến nội trở giữa A và K của SCR trở nên rất nhỏ Do đó, để chuyển Q 1 và Q 2 từ trạng thái ngắt sang trạng thái bão hòa (mở Thyristor), chỉ cần tăng I b2 Để thực hiện điều này, người ta thường cho một dòng điều khiển I dk chảy vào cực tổng của Thyristor, tương ứng với I b2.

Đặc tuyến volt – ampere của Thyristor

Thiết kế mạch chỉnh lưu một pha có điều khiển sử dụng thyristor là một quá trình quan trọng trong kỹ thuật điện Để hiểu rõ về ý nghĩa vật lý của đường đặc tuyến Volt – Ampere của thyristor, người ta phân chia thành bốn đoạn được đánh số bằng chữ la mã Điều này giúp người sử dụng dễ dàng nắm bắt và áp dụng các thông số kỹ thuật của thyristor trong các ứng dụng thực tế Việc phân đoạn này không chỉ hỗ trợ trong việc phân tích hiệu suất mà còn tối ưu hóa thiết kế mạch cho các hệ thống điện.

Trong đoạn (I) ứng với trạng thái ngắt của Thyristor, khi (α 1 + α 2 ) < 1, dòng rò qua Thyristor I khoảng I0 Việc tăng giá trị điện áp U ít ảnh hưởng đến dòng I Tuy nhiên, khi U đạt đến giá trị Uch (điện áp chuyển mạch), quá trình tăng trưởng nhanh chóng của dòng điện bắt đầu, và Thyristor chuyển sang trạng thái mở.

Trong đoạn (II), quá trình chuyển dịch thuận của mạch tiếp giáp J 2 xảy ra khi Q 1 và Q 2 chuyển sang trạng thái bão hòa Tại giai đoạn này, một sự gia tăng nhỏ trong dòng điện dẫn đến một sự giảm lớn trong điện áp, và đoạn này được gọi là điện trở âm.

Trong đoạn (III), Thyristor ở trạng thái mở, với cả ba mặt tiếp giáp J1, J2 và J3 đã chuyển dịch theo hướng thuận Điều này cho phép mạch thay đổi với một giá trị điện áp nhỏ.

Thiết kế mạch chỉnh lưu một pha có điều khiển sử dụng thyristor là một phương pháp quan trọng trong kỹ thuật điện Khi nhấn nút S1, thyristor T2 sẽ được ngắt nhờ vào tụ C1, tạo ra trạng thái dao động có thể lặp lại liên tục Việc ứng dụng thyristor trong mạch chỉnh lưu giúp cải thiện hiệu suất và độ ổn định của hệ thống điện.

H.I.12 Các mạch H.I.9,H.I.10, H.I.11, H.I.12 đều dùng cho tải cố định hơn giảm thuộc loại mạch tự duy trì.

H.I.13 giới thiệu một hệ thống bán động đơn giản sử dụng điện một chiều cho các tải không liên tục như chuông điện, bộ rung hoặc còi Khi nguồn điện được đóng, dòng điện chảy qua cuộn dây phần ứng trong mạch với hai tiếp điểm, tạo ra từ trường trong cuộn dây và làm mở các tiếp điểm Khi tiếp điểm mở, dòng điện bị ngắt và từ trường cũng mất đi, dẫn đến việc các tiếp điểm đóng lại, cho phép dòng điện tiếp tục chảy qua cuộn dây Hiện tượng này lặp đi lặp lại, tạo ra hoạt động cho hệ thống.

Một tải như vậy hoạt động như một công tắc đóng mở theo chu kỳ với tốc độ nhanh Khi tải này được kết nối vào mạch H.I.13a, tín hiệu báo động sẽ chỉ được phát ra nếu

S 1 đóng Do tải có điện cảm nên khi sử dụng với mạch Thyristor ta cần nối song song với một diode D 1 cản dịu.

Designing a single-phase controlled rectifier utilizing thyristors involves understanding the key principles of power conversion and control Thyristors play a crucial role in regulating voltage and current in various applications, making them essential components in modern electrical systems Effective design requires careful consideration of circuit configurations, load characteristics, and control strategies to optimize performance and efficiency By leveraging the unique properties of thyristors, engineers can achieve precise control over power flow, enhancing the reliability and functionality of electrical devices.

các thông số chủ yếu của Thyristor

điện áp thuận cực đại (Uth max)

Giá trị điện áp tối đa cho phép trên Thyristor theo chiều thuận, khi Thyristor vẫn duy trì trạng thái mở, được gọi là điện áp ngược tối đa Nếu điện áp vượt quá mức này, Thyristor có thể bị hư hỏng.

Điện áp ngược cực đại (Ung max)

Điện áp ngược tối đa mà Thyristor có thể chịu đựng mà không bị hỏng gọi là điện áp ngược lớn nhất Dưới tác động của điện áp này, dòng điện ngược sẽ có giá trị Ing từ 10 đến 20 mmA Khi áp dụng điện áp ngược lên Thyristor, cần phải giảm dòng điều khiển để đảm bảo an toàn cho thiết bị.

Điện áp định mức (Uđm)

Là giá trị điện áp cho phép đặt lên trên Thyristor theo chiều thuận và ngược Thông thường U đm = 2/3 U th max

Điện áp rơi trên Thyristor

Là giá trị điện áp trên Thyristor khi Thyristor đang ở trạng thái mở.

Điện áp chuyển trạng thái (Uch)

Ở giá trị điện áp này, không cần có I đk , Thyrisotr cũng chuyển sang trạng thái mở.

Dòng điện định mức (Iđm)

Là dòng điện có giá trị trung bình lớn nhất được phép chảy qua Thyristor.

Điện áp và dòng điện điều khiển (Uđkmin, Iđkmin)

Designing a single-phase controlled rectifier circuit using thyristors involves understanding the key components and their functions Thyristors are semiconductor devices that control the flow of electrical power, making them ideal for applications requiring precise control of voltage and current This design approach enhances efficiency and performance in various electrical systems, providing reliable operation under varying loads By effectively integrating thyristors into the circuit, engineers can achieve optimal control and regulation of electrical energy, leading to improved system stability and reduced energy losses.

Là giá trị nhỏ nhất của điện áp điều khiển đặt vào G – K và dòng điện điều khiển đảm bảo mở được Thyristor.

Thời gian mở Thyristor (Ton)

Là khoảng thời gian tính từ sườn trước xung điều khiển đến thời điểm dòng điện tăng đến 0,9 I dm

Thời gian khóa Thyristor (Toff)

Là thời gian tính từ thời điểm I=0 đến thời điểm lại xuất hiện điện áp thuận trên Anod mà Thyristor không chuyển sang trạng thái mở.

Tốc độ tăng dòng thuận cho phép(du/dt)

Là giá trị lớ nhất của tốc đọ tăng áp tren Anod mà Thyristor không chuyển trạng thái khóa sang trạng thái mở.

Tốc độ tăng dòng thuận cho phép (di/dt)

Là giá trị lơn nhất của tốc độ tăng dòng trong quá trình mở Thyristor.

Mở Thyristor

Nhiệt độ

Khi nhiệt độ của Thyristor tăng cao, số lượng điện tử tự do cũng tăng, dẫn đến dòng điện rò rỉ gia tăng Sự gia tăng dòng điện này làm tăng hệ số truyền điện tích α1 và α2, khiến Thyristor mở ra Tuy nhiên, phương pháp mở Thyristor này không kiểm soát được sự chạy hỗn loạn của dòng điện, do đó thường bị loại bỏ.

Khi phân cực Thyristor bằng điện thế lớn đạt điện áp đánh thủng Udt, Thyristor sẽ được mở Tuy nhiên, phương pháp này có thể gây hỏng hóc cho Thyristor, do đó không được khuyến nghị sử dụng Tốc độ tăng điện áp (du/dt) cũng là yếu tố quan trọng cần xem xét trong quá trình hoạt động của Thyristor.

Khi áp điện áp thuận lên Anod và Catot, dòng điện tích của tụ điện tiếp giáp có khả năng kích hoạt Thyristor Tuy nhiên, dòng điện tích lớn này có nguy cơ gây hỏng hóc cho thiết bị.

Designing a single-phase controlled rectifier circuit using thyristors is essential for efficient power conversion This type of circuit allows for precise control of the output voltage and current, making it ideal for various applications By implementing thyristors, engineers can achieve improved performance and reliability in electrical systems Understanding the principles of thyristor operation is crucial for effective design and optimization of controlled rectifiers.

Thyristor và các thiêys bị bảo vệ Thông thường tốc độ tăng điện áp du/dt thi do nhà sản xuất quy định c, Điều khiển cực G

Khi Thyristor đã phân cực thuận ta đưa dòng điều khiển dương đặt vào cực G và K thi Thyristor dẫn, dòng IG càng tăng thì U dt càng giảm

Khóa Thyristor

Khóa Thyristor tứ là thiết bị có khả năng trở về trạng thái ban đầu trước khi mở, đồng thời giữ lại đầy đủ các tính năng điều khiển Hiện có hai phương pháp chính để điều khiển Thyristor.

Giảm dòng điện thuận hoặc cắt nguồi cung cấp. Đặt điện áp ngược lên Thyristor.

Khi áp dụng điện áp ngược lên Thyristor, các tiếp giáp J1 và J3 chuyển dịch ngược, trong khi J2 chuyển dịch thuận Nhờ vào điện trường bên ngoài, các lỗ trống trong lớp P2 di chuyển qua J3 về catot, và trong lớp N1, lỗ trống chạy qua J1 về anod, tạo ra dòng điện ngược qua tải trong giai đoạn từ t0 đến t1 Khi các lỗ trống bị tiêu tán hoàn toàn, J1 và J3 (chủ yếu là J1) sẽ ngăn chặn dòng điện, giai đoạn này từ t1 đến t2 được gọi là thời gian khóa Thyristor.

Thời gian kháo này thường dài gấp 8-10 lần thời gian mở.

Designing a single-phase controlled rectifier circuit using thyristors involves understanding the operational principles and applications of these semiconductor devices Thyristors are widely used for their efficiency in converting alternating current (AC) to direct current (DC) while allowing precise control over the output voltage and current When designing such circuits, key considerations include the selection of appropriate components, ensuring thermal management, and implementing effective control strategies to optimize performance By mastering these design elements, engineers can create reliable and efficient rectifier systems suitable for various industrial applications.

ĐẶC TÍNH CƠ VÀ MẠCH CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN

ĐẶC TÍNH CƠ

Ta xét quan hệ n=f(m) khi giữ U không đổi, R kt không đổi.

Từ phương trình ta có n=

Và M=K m .I u tat hay I u vào n được:

Ke Km φ 2 M (1) a Động cơ kích từ song song

Do U,R kt không đổi nên I kt =

Do đó  không đổi biểu thức(1) có dạng:

Ke Km φ 2 =b ⇒ n=a-bm. đặc tớnh có n 0 =a = ke U φ tốc độ của động cơ khi không tải M e = M =o.

M e : mô men cản của máy công cụ, đặc tớnh cơ thay đổi. a = ke U φ thay đổi b không đổi

- Đặc tớnh cơ thay đổi điện trở mạch phần ứng a không đổi. b =

Thiết kế mạch chỉnh lưu một pha có điều khiển sử dụng thyristor là một phương pháp hiệu quả trong việc điều chỉnh điện áp và dòng điện trong các ứng dụng công nghiệp Mạch này cho phép kiểm soát tốt hơn quá trình truyền tải điện năng, mang lại hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng Đặc biệt, động cơ kênh từ nối tiếp có thể được điều khiển một cách linh hoạt nhờ vào tính năng điều chỉnh của thyristor, giúp cải thiện khả năng hoạt động và độ bền của hệ thống Việc áp dụng mạch chỉnh lưu một pha trong các thiết bị điện tử không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn giảm thiểu tổn thất năng lượng.

Do I = I u = I ktn cũng tỷ lệ với I u Nếu  tỷ lệ với I ktn cũng tỷ lệ với I u

Ta có :  =  u k.I u ta thay vào mômen thì ta có.

2 : mômen (M) tỷ lệ với I 2 u nên động cơ kích từ nối tiếp có khả năng quá tải lớn.

Nếu động cơ quá tải hai lần thì :M e = M tăng hai lần = 2M, nhưng I u tăng lên √ 2 lần Vì vậy động cơ kích từ nối tiếp được dùng nhiều trong giao thông.

Ta thay M và k b vào biểu thức (1) ta có.

Phương trình M - b xác định đường hyperbol trong hệ thống động cơ Đặc điểm quan trọng là không cho phép động cơ một chiều kích từ nối tiếp hoạt động ở chế độ không tải hoặc nối tải (khi M tiến đến 0), vì điều này dẫn đến tốc độ động cơ vượt quá giới hạn an toàn Tốc độ quá lớn có thể gây hỏng hóc cho ổ bi hoặc trục bạc, do chúng chỉ chịu được tốc độ nhất định và dễ dẫn đến tình trạng cháy ổ bi.

+ Không được dùng đai truyền đối với động cơ khi nối tiếp vì đai truyền làm tốc độ động cơ tăng lên.

CHỈNH LƯU MỘT PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG THYRISTOR

Chỉnh lưu một pha điều khiển

Chỉnh lưu một pha điều khiển đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Như hình 3-1 đã chỉ ra, chỉnh lưu một pha điều khiển có thể được phân chia thành hai nhóm lớn.

(i) Các cấu trúc hoạt động với tần số chuyển mạch thấp, còn được biết với cái tên chỉnh lưu điều khiển chuyển mạch tuần tự.

(ii) Những sơ đồ mạch làm việc với tần số cao, còn được gọi điều chỉnh hệ số công suất (power factor corrector - PFC).

Gần đây, việc kiểm soát sóng hài bậc cao trong dòng điện xoay chiều cấp cho chỉnh lưu đã thu hút nhiều sự quan tâm, dẫn đến sự phát triển của các hệ thống điều chỉnh hệ số công suất (PFC) Các sơ đồ mạch này sử dụng transistor công suất hoạt động ở tần số cao nhằm cải thiện chất lượng sóng điện xoay chiều, từ đó nâng cao hệ số công suất Chỉnh lưu hệ số công suất cao được phân chia thành hai loại: tái tạo và không tái tạo.

Designing a single-phase controlled rectifier circuit utilizing thyristors involves understanding the fundamental principles of thyristor operation and circuit design This type of rectifier is essential for converting alternating current (AC) to direct current (DC) while allowing control over the output voltage and current By implementing various control techniques, such as phase control, engineers can optimize the performance of the rectifier for specific applications Proper design considerations, including component selection and thermal management, are crucial for ensuring reliability and efficiency in thyristor-based circuits Overall, mastering the design of single-phase controlled rectifiers is vital for advancing power electronics technology.

Hình 3-1: Phân loại chỉnh lưu một pha điều khiển

1 Chỉnh lưu điều khiển chuyển mạch tuần tự a, Chỉnh lưu một pha nửa sóng

Sơ đồ chỉnh lưu một pha nửa sóng điều khiển sử dụng một thyristor để điều chỉnh điện áp cấp cho tải được trình bày trên hình 3-2.

Hình 3-2: Chỉnh lưu một pha nửa sóng điều khiển

Thyristor dẫn điện khi điện áp v AK dương và có xung dòng i G tại cực điều khiển Việc điều chỉnh điện áp đầu ra cho tải được thực hiện bằng cách thay đổi góc điều khiển α của xung dòng i G Góc điều khiển α được xác định từ thời điểm điện áp v AK lớn hơn 0 (chuyển mạch tự nhiên).

Thiết kế mạch chỉnh lưu một pha sử dụng thyristor là một phương pháp hiệu quả để điều khiển dòng điện Trong quá trình hoạt động, dạng sóng của dòng điện i d hoàn toàn trùng khớp với dạng sóng điện áp v L Khi mạch ở chế độ tải điện trở, thyristor sẽ chuyển sang trạng thái không dẫn, tức là trạng thái ngắt, khi điện áp của tải và dòng điện đạt giá trị âm Việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động này giúp tối ưu hóa hiệu suất của mạch chỉnh lưu.

Trong hình 3-3a, vẽ sơ đồ mạch chỉnh lưu một pha nửa sóng điều khiển với tải R-L và dạng sóng điện áp

Hình 3-3: Chỉnh lưu một pha nửa sóng điều khiển với tải a) tải thụ động RL b) tải có nguồn

Designing a single-phase controlled rectifier circuit using thyristors involves understanding the operation and control mechanisms of these semiconductor devices Thyristors play a crucial role in converting alternating current (AC) to direct current (DC) by controlling the phase angle of the input voltage This design process requires careful consideration of load requirements, heat dissipation, and protection circuitry to ensure efficient and reliable performance By optimizing the control strategy, engineers can achieve precise regulation of output voltage and current, making thyristors ideal for various applications in power electronics.

Khi Thyristor mở (dẫn điện) điện áp rơi trên điện cảm:

Nếu v s – v R > 0, từ công thức 3-2 có thể thấy dòng điện tải tăng, trường hợp ngược lại dòng điện tải giảm khi v s – v R < 0.

Dòng điện có thể được xác định theo:

Từ biểu thức 3-3, giải theo phương pháp đồ thị ta có thể thấy rằng dòng điện i d

= 0 khi diện tích phần A 1 và A 2 bằng nhau (v s = v R ) điều này cho thấy thyristor vẫn dẫn điện mặc dù v s < 0 (do có điện áp trên L).

Khi tải gồm điện cảm và nguồn áp được kết nối với bộ chỉnh lưu, Thyristor sẽ mở khi nhận xung dòng i G vào cực điều khiển khi điện áp v s lớn hơn E d Tương tự như trường hợp R-L, Thyristor sẽ duy trì trạng thái dẫn cho đến khi A 1 bằng A 2 Khi Thyristor tắt, điện áp trên tải sẽ bằng E d Chỉnh lưu hai pha nửa sóng là một ứng dụng quan trọng trong hệ thống điện.

Sơ đồ trong hình 2-13 cho thấy cách sử dụng điểm giữa cuộn thứ cấp của máy biến áp để chia điện áp thành hai giá trị v1 và v2, với độ lệch pha 180 độ Điểm giữa được xác định là điểm trung tính, nơi dòng điện qua các thyristor T1 và T2 sẽ được khép mạch khi điện áp v1 và v2 dương, dẫn đến việc dòng điện chảy qua tải và trở về điểm trung tính.

Designing a single-phase controlled rectifier circuit using thyristors involves understanding the operation and control mechanisms of these semiconductor devices Thyristors are crucial in converting alternating current (AC) to direct current (DC), allowing for efficient power management The design process includes selecting appropriate components, ensuring proper heat dissipation, and implementing control strategies to regulate output voltage and current Mastering these principles enables engineers to create reliable and effective rectifier systems tailored for various applications.

Hình 3-4: Chỉnh lưu hai pha nửa sóng có điều khiển tải R

Trong sơ đồ hình 3-4, Thyristor T1 có thể được kích hoạt trong toàn bộ thời gian khi v1 > 0, với xung điều khiển trễ một góc α xác định thời điểm bật T1 Trạng thái hoạt động của từng Thyristor được minh họa trên đồ thị trong hình 3-4 Các van sẽ tiếp tục dẫn điện trong chu kỳ của chúng cho đến khi điện áp ngược xuất hiện trên van.

Giá trị điện áp trên tải được tính theo biểu thức

Dòng điện xoay chiều i s được xác định bằng công thức i T1 (N 2 /N 1) khi T 1 dẫn và i T2 (N 2 /N 1) khi T 2 dẫn, trong đó N 2 /N 1 là tỉ số giữa số vòng dây của cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp Hệ số thời gian tải liên tục T L = L / R có ảnh hưởng đáng kể đến tải bình thường.

Độ gợn sóng id (t) / i R (t) / iR khi góc mở α = 0 được minh họa trong hình 3-5 Khi hệ số thời gian tải liên tục tăng, độ gợn sóng của dòng tải sẽ giảm, và trong trường hợp L → ∞, dòng điện sẽ được lọc phẳng hoàn toàn.

Designing a single-phase controlled rectifier using thyristors involves understanding the principles of phase control This technique enables efficient conversion of AC to DC, allowing for precise control over output voltage and current By manipulating the firing angle of the thyristors, one can adjust the power delivered to the load This method is widely used in various applications, including motor control and power supply systems, due to its effectiveness in managing electrical energy Proper design considerations ensure optimal performance and reliability in single-phase controlled rectifier systems.

Hình 3-5: Ảnh hưởng của hằng số thời gian tải liên tục

Thiết kế mạch chỉnh lưu một pha sử dụng thyristor có thể được thực hiện qua hai phương án điều khiển khác nhau Việc lựa chọn phương án phù hợp sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và độ ổn định của mạch Chỉnh lưu cầu một pha là một giải pháp hiệu quả để chuyển đổi điện áp AC thành DC, và việc điều khiển chính xác là rất quan trọng để tối ưu hóa hoạt động của hệ thống Các kỹ thuật điều khiển này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn nâng cao độ tin cậy của mạch chỉnh lưu.

4 Thyristor (hình 3-6a) và bán điều khiển (điều khiển một phần) sử dụng 2 Thyristor và 2 Diode (hình 3-6b).

Hình 3-6: Chỉnh lưu cầu một pha a) điều khiển b) bán điều khiển

Dạng sóng điện áp và dòng điện của chỉnh lưu cầu điều khiển với tải điện trở R được trình bày trong hình 3-6a Trong nửa sóng dương của điện áp v_s, các van T1 và T2 phải mở đồng thời để dẫn dòng, trong khi các van T3 và T4 cũng phải mở đồng thời trong nửa sóng điện áp nguồn âm Để đảm bảo tính đồng thời này, một dòng kích mở chung được sử dụng cho các van T1 và T2 Điện áp trên tải tương tự như trường hợp hai pha nửa sóng đã đề cập Dòng điện xoay chiều được mô tả bằng công thức i_s = i_T1 - i_T4, như thể hiện trong hình 3-7.

Ngày đăng: 24/12/2023, 14:52

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w