Thiết kế và thi công bộ thí nghiệm Điện tử công suất

Với sự ra đời và phát triển của dụng cụ bán dẫn công suất lớn, cùng với việc các mạch điểu khiển các linh kiện điện tử công suất ngày càng được cải tiến và hoàn thiện đã tạo nên sự thay

TRUONG DAI HOC SU’ PHAM KY THUAT

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

HGMUIIE

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP NGÀNH LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

THIẾT KÉ VÀ THỊ CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM

ĐIỆN TỬ CÔNG SUÁT

GVHD: VŨ ĐÕ CƯỜNG SVTH: NGUYÊN LÊ MINH THƯ

BO GIAO DUC VA DAO TAO

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

THIET KE THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM

ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

'TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập - Tự do— Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Lê Minh Thư

Nguyễn Thị Hồng Huệ

Ngành : Điện Tử

1, Tên để tài : Thiết kế ~ Thi cong bộ thí nghiệm Điện Tử Công Suất

2, Nội dung các phần thuyết minh:

3, Các bản vẽ:

4 Giáo viên hướng dẫn: Vũ Đỗ Cường

5 Ngay giao nhiệm vụ:

6 Nuày hoàn thành nhiện vụ:

Chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Thây Vũ Đỗ Cường,

Thây Cô trong Khoa Điện đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành

tập đô án tốt nghiệp

Chúng tôi xin cầm ơn bạn bè, thân hữu đã giúp đỡ, động viên chúng tôi làm tốt nhiệm

vụ được giao một cách tốt đẹp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập - Tự do— Hạnh phúc

BANG NHAN XET

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DAN

Hộ và tên sinh viên: NGUYỄN LÊ MINH THƯ

NGUYEN THI HONG HUE

Lớp : 9EKDD

Tén dé tài :_ Thiết kế -Thi công bộ thí nghiệm Điện Tử Công Suất

Nội dung luận văn Tốt Nghiệp:

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

BO GIAO DUC VA DAO TAO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BANG NHAN XET LUAN VAN TOT NGHIEP CUA CAN BO PHAN BIEN

Hộ và lên sinh viên: ` NGUYÊN LÊ MINH THƯ

NGUYÊN T HỊ HỖNG HUỆ Lớp : 9SKDD

Tén dé tai : Thiết kế - Thi công bộ thí nghiệm Điện Tử Công Suất

Nội dung luận văn Tốt Nghiệp:

Nhận xét của cán bộ phản biện:

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

LOINOI DAU

Trong mạng lưới điện hiện nay, điện xoay chiều chiếm ưu thế và được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực Tuy nhiên, nguồn điện một chiều không mất di the’ đứng của nó Với sự ra đời và phát triển của dụng cụ bán dẫn công suất lớn, cùng với việc các mạch điểu khiển các linh kiện điện tử công suất ngày càng được cải tiến và hoàn thiện đã tạo nên sự thay đổi lớn của kỹ thuật biến đổi điện

năng,

ĐỂ cùng cấp điện một chiều cho các thiết bị dùng nguồn điện một chiều mà nguôn điện này không có sẾn, người ta hoàn chỉnh các bộ chỉnh lưu để đáp ứng

áp và dùng điện cho các thiết bị một cách thuận lợi, tối ưu nhất

Chỉnh lưu dùng dụng cụ bán dẫn công suất có điều khiển đã ra đời nhằm thỏa miin nhú cầu ngày cáng cáo của các thiết bị dùng nguồn điện một chiều, với sự

điều chính điện áp một cách có lợi nhất,

Tập luận án này đã thiết kế và thi công bộ thí nghiệm điện tử công suất cụ thể

là chỉnh lưu bán điều khiển một và ba pha, với mục đích giúp cho sinh viên hiểu

rõ hơn về các vấn để đã được học trong lý thuyết của môn học Điện Tử Công Suất

Mặc dù thấy Vũ Đố Cường đã hướng dẫn tận tình, chu đáo nhưng do trình độ người thực hiện luận án không cao, kiến thức kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên trong tập luận án này chắc không tránh khỏi thiếu sót Mong nhận sự đóng góp ý kiến quí báu của Thầy Cô và các bạn để tập luận án được hoàn thiện hơn,

có thể áp dụng vào thực tế,

'Thành phố Hồ Chí Minh ngày 20 tháng 2 năm 2000

Sinh viên thực hiện Nguyễn Lê Minh Thư Nguyễn Thị Hồng Huệ

Trang

Chương I: Các linh kiện điện tử công suất

1 Diode công suất

II Transistor c6ng suat

hiển cầu một pha

II Chinh luu ding dicde va thyristor

II Chỉnh lưu ba pha hình tỉa có điểu khiểi

'V Chỉnh lưu điều khiển hình câu ba pha

1 Tải là thuần trở R và R+L với œ = 0

2 Tải là R và œ#0

3, Tải là LÈR với L = œ và góc œ #0 Chương II Nguyên lý hoạt động II

1, §ơ đồ khối

2 Mạch nguyên lý Chương IV: Thiết tính

1I Thiết tính mach ba pha

1, Mach dich pha

II Thi công bàn thí nghiệ

Chương VỊ: Soạn bài thí nghiệm

A Mục đích yêu câu

Ð Các bài thí nghiệm

Bài 1: Giới thiệu bàn thí nghiệm Điện tử công suất

1 Giới thiệu bộ thí nghiệm

2 Mô hìnf thí nghiệm

3 Yêu cầu đối với sinh viên thực tập

Bài 2: Chỉnh lưu có điều khiển một pha

Chương VII, Lời giải

Bài 2: Chỉnh lưu có điều khiển một pha

1 Chỉnh lưu bán kỳ một pha

CHUONG |

CAC LINH KIEN

BAN DAN CONG SUAT

CHƯƠNG I: CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN CÔNG SUẤT

Trong một thời gian dài ứng dụng của Kỹ thuật điện tử chủ yếu là trong lĩnh

vực tần số cao, từ những năm 50 ngành Điện tử Công Nghiệp ra đời nhưng

ứng dụng của chúng bị hạn chế vì thiếu những linh kiện điện tử công suất tần

số cao, kích thước nhỏ, và đặc biệt là có độ tin cậy cao Các đèn điện tử chân

không và có khí, các đèn thủy ngân không đáp ứng được các yêu câu khắc khe

của điều khiển công nghiệp.Từ những năm 60 do sự hoàn thiện của của kỹ

thuật bán dẫn, một loạt những linh kiện bán bẫn công suất như Diode,

Thyristo, Transistor ra đời Từ những năm70 Kỹ thuật vi mạch và Tin hoc

ngày càng phát triển tạo nên những thiết bị điện tử công suất có điểu khiển

với tính náng ngày càng phong phú và làm thay đổi tận gốc ngành Kỹ thuật

điện Từ đây kỹ thuật điện và điện tử hòa nhập và thúc đẩy nhau cùng phát

triển,

“Trong chương này sẽ giới thiệu những linh kiện bán dẫn công suất chủ yếu là

Iiode, Transisuar, Thyrisu›, cùng các lình kiện điều khiển chúng

È CÔNG SLẤT:

Diode do hai lớp vật liệu bán dẫn p-n ghép lại thành Các điện tử tự do

trong bán dẫn n sẽ liền kết với các lỗ tự do của bán dẫn p, do đó phía n sẽ

mang điện tích đương và phí p sẽ mang điện tích âm

Trang 2

Hình 1-2 trình bày đặc tính Vôn- ampe cửa Diode Nếu đặt vào p (anode) một

điện áp đương so với n (cathode) sẽ có dòng chạy qua và tạo nên một điện áp

rơi khoảng 0,7V khi dòng điện định mức Nếu điện áp ngược lại, các điện tử tự

do và lỗ trống bị đẩy xa lớp chuyển tiếp, kết quả chỉ có dòng rò vào khoảng

vài mA có thể chạy qua Khi tăng tiếp tục điện áp ngược, các điện tích được

gia tốc, gây nên va chạm dây chuyền làm hàng rào điện thế bị chọc thủng Kết

qua Diode mất tính chất dẫn điện theo một chiều khi điện áp vượt qua điện áp

ngược cực đại

Các thông số kỹ thuật cơ bản để chọn Diode là:

Đồng điện định mức lạm (A)

Điện áp ngược cực đại Uagma;(V)

Điện áp rdi ALI (V)

H, TRANSISIOR CÔNG SUẤT;

Transistor la linh kiện bán đẫn gồm ba lớp npn hay pnp và được biểu diễn trên

B

E Phát

Hình 1-4 Transistor pnp a.Cấu tạo b Ký hiệu

Ở chế độ làm việc tuyến tính đòng điện cực góp Ic là hàm số của dòng điện

cực gốc Ip , với một điện áp cực góp — phát Uca đã định một biến thiên rất nhỏ

của dòng điện gốc dẫn đến sự biến thiên lớn của dòng điện góp, tỉ số giữa hai

đồng điện đó vào khoảng từ l5 đến 100 Hình 1-5 vẽ đặc tính của Transistor

loại npn

Luận văn Tốt Nghiệp

Hình |-5 Đặc tính V-A aia Transistor loai npn

Trong thực tế sử dụng, Transisvzr công suất thường được cho làm việc ở chế độ

khóa Ở chế độ này, khi d2ng điện gốc bằng không, dòng cực góp bằng không,

transistor được xem như h2 mạch Nhưng với dòng điện gốc ở trạng thái có giá

trị bảo hòa, thì transiswr trở về trạng thái đóng hoàn toàn Transistor là một

linh kiện phụ thuộc nén cân phài phối hợp đòng điện gốc với dòng điện góp.Ở

trạng thái bảo hòa, để duy trì khã năng điều khiển và để tránh điện tích ở cực

gốc quá lớn, dòng điện gốc ban đẩu phải cao để chuyển sang trạng thái dẫn

nhanh chóng Ở chế độ khóa dòng điện gốc phải giảm cùng qui luật như dòng,

điện góp để tránh hiện tượng chọc thủng thứ cấp

Hình 1-6 Trạng thái dẫn và bị khóa

Để giảm dòng điện góp ở trạng thái khóa người ta duy trì một điện áp ngược

với giá trị nhổ ở cực gốc như một khóa chuyển mạch, tổn hao công suất trong

transistor là nhỏ Tổn hao đó sinh ra do dòng rò nhổ ở trạng thái md, do điện

áp bảo hòa (trong hình 1-6) và dòng góp ở trạng thái đóng Điện áp bảo hòa

thông thường của transistor công suất silic khoảng 1,1 V

Luận văn Tốt Nghiệp

Trang 4

Các tổn hao chuyển mach cia transistor có thể lớn Trong lúc chuyển mạch,

điện áp trên các cực và đồng điện của transistor cũng lớn Tích của điện áp với

dòng điện và thời gian chuyển mạch tạo nên tổn hao năng lượng trong một lần

chuyển mạch Công suất tổn hao chính xác do chuyển mạch là hàm số của các

thông số của mạch phụ tải và dạng biến thiên của dòng điện gốc

Người ta cải thiện hệ số khuếch đại dòng điện của transistor bằng cách lấy

đồng gốc từ một transistor khác theo mạch Darlington trình bày như hình 1-7:

SCR hoạt động như một cóng tắc bán dẫn cho đòng chạy qua ti anode

đến cathode đến tải nếu có tín hiệu cấp cho cực cổng SCRs khác với một công,

tắc thuần túy là SCR đổi từ điện áp AC thành DC ( mach loc ) nếu áp AC

được dùng như nguồn cung cấp Ngoài ra thời gian dẫn của SCR cũng có thể

thay đổi nên đòng cung cấp cho tải cũng thay đổi từ zêro đến giá trị lớn nhất

của nguồn cung cấp

ies SCR Neudn : Mach ;

Bà Hới l-8 €7?

Hình 1-8 mô tả SCR kết nối với trở tải SCR có thể làm việc với nhiều loại

nguồn cung cấp khác nhau Nếu nguồn cung cấp hình 1-8 là điện 4p DC, SCR

sẽ đẫn khi có tín hiệu được kích ở cực cổng để SCR ngưng dẫn thì ta cắt nguồn

cung cấp cho SCR, nên nó không được tiện lợi cho lắm Nếu nguồn cung cấp

cho SCR là nguồn xung hay AC thì SCR sẽ tự ngắt ở điểm cuối mỗi chu kỳ khi

điện áp bằng không Nếu nguồn cung cấp là điện áp AC thì SCR sẽ chỉ dẫn ở

nửa chu kỳ đương của dạng sóng SCR có thể thay đổi đòng cho phép qua tải

bằng cách thay đổi điểm kích ở cực cổng Nếu SCR được dẫn, ngay lập bfc nó

sẽ đẫn đòng và áp đầy ở 1⁄2 chu kỳ (180°), Nếu điểm kích trễ 90” thì SCR chi

dẫn xấp xỉ mức đòng và áp đến tải Nếu điểm kích trễ 175° , SCR sẽ dẫn ít

hơn 10% mức đòng và áp của nguồn đến tải, vì nửa chủ kỳ sẽ tự động tất SCR

tại điểm 180° Diéu nay có nghĩa rằng cực cổng của SCR có thể điều khiển

mức áp và đòng của tải từ zêro đến max

Luận văn Tốt Nghiệp

Anode va cathode ctla SCR được xác định giống như mối nối của Diode Cực

cổng dùng kích giúi

Ho ne bic? SCR da cho ah Sboa-vA 4p qua: SER tk anode a

SCR được cấu tạo từ bốn lớp pnpn gổm hai transistor như được mô tả ở hình 1-

vào cực âm của nguồn điện áp, J¡ và Js được phân cực thuận, J¿ được phân cực

nghịch Gần như toàn bộ điện áp nguồn đặt lên mặt ghép 1; Điện trường nội

tại E của J; có chiều từ Nị hướng về P; Điện trường ngoài tác động cùng, chiều

với E, vùng chuyển tiếp cũng là vùng cách điện càng mở rộng ra, không có

dong điện chảy qua SCR mặc dù nó bị đặt đưới điện áp

Mở SCR: nếu cho một xung điện áp dương 'U, tác động vào cực G (dương

so với cathode), các điện tử từ Nạ chạy sang P› Đến đây, một số ít chúng chay

vào nguồn U, và hình thành dòng điều khién I, chy theo mach G-Js-K-G, cdn

phần lớn điện tử chịu sức hút của điện trường tổng hợp của mạch ghép 1a, lao

vào vùng chuyển tiếp này chúng được tăng tốc độ, động năng lớn lên, bẻ gãy

các liên kết nguyên tử Si, tạo nên những điện tử tự do mới Số điện tử mới

được giải phóng này lại tham gia bắn phá các nguyên tử Sỉ trong vùng chuyển

tiếp Kết quả của phản ứng dây chuyên làm xuất hiện ngày càng nhiều điện tử

chảy vào Nị qua P¡ và đến cực dương của nguồn điện ngoài, gây nên hiện

tượng dẫn điện ào ạt 1z trở thành mặt ghép dẫn điện, bắt đầu từ một điểm nào

đó ở xung quanh cực G rồi phát triển toàn bộ ra toàn bộ mặt ghép

Luận văn Tốt Nghiệp

: „ Trang 6

Khóa SCR: một SCR đã mở thi sự hiện điện của tín hiệu điều khiển

(1;) là không còn cần thiết Để khóa SCR có hai cách :

- Làm giảm dòng điện làm việc I xuống dưới giá trị dòng duy trì I„ (

holding current )

-Đặt một điện áp ngược lên SCR(thường dùng).Khi đặt điện áp ngược

lên SCR Uạ <0

hai mat ghép J, va Js phân cực ngược J; phân cực thuận Những điện tử

trước thời điểm đáo cực tính Ua« đang có mặt P\, Nị,P;, bây giờ đảo chiều

hành tình, tao nên dòng điện ngược chẩy từ cathode về anode, về cực âm

của nguần điền áp ngoài Đác tính V ~ A của SCR:

Hình 1-10

Đặc tính V-A của SCR gồm 4 đoạn :

’

Đoạn 1: ứng với trạng thái khóa của SCR, chỉ có dong điện rò chảy qua

SCR Khi tăng U đến Uạy ( điện áp chuyển trạng thái ), dòng tăng nhanh

và chuyển sang trạng thái mỡ,

Đoạn 2: ứng với giai đoạn phân cực thuận của J; Trong đoạn này ứng

với mỗi một lượng tăng nhỏ của dòng điện ứng với một lượng giảm lớn

của điện áp đặt lên SCR Đoạn 2 còn được gọi là đoạn điện trở âm

Đoạn 3: ứng với trạng thái mở của SCR Lúc này cả ba mặt ghép trở thành dẫn điện Dòng điện chảy qua SCR chỉ còn bị hạn chế bởi điện trổ mạch ngoài Điện áp rơi trên SCR rất nhỏ khoảng 1V SCR được giữ ở trạng thái mở chừng nào ï còn lớn hon Ip

Đoạn 4: ứng với trạng thái SCR bị đặt dưới điện áp ngược, Dòng điện

ngược rất nhỏ, khoảng vài chục m Nếu tăng U đến Uz thì dòng điện ngược tăng lên rất nhiều, mặt ghép bị chọc thủng Bằng cách cho những ly

> 0 sẽ nhận được một họ đặc tính V-A với các Ua, nhỏ dân đi

Luận văn Tốt Nghiêp

Hình 1-11 mồ tả dang sóng SCR được kích tại điểm 135, khi đó SCR được dẫn

cho đến khi gáp điểm 18” điện áp bằng không SCR bị phân cực nghịch Nếu

góc kích nhỏ thì thai gian md SCR sớm Vì SCR luôn bị ngắt tại góc 180” nên

để điều khiển dòng quá %CE ta điều khiển thời điểm kích

UIT là một linh kiện bán dẫn đác biệt, được thiết kế để tạo ra các xung nhọn

Cấu tạo gồm 3 cực goi là b4se 2 ( B2), base 1 ( B1) và emitter (E) Chức năng

của cực B và E thì khác so với cực B và E của transistor vì UT chỉ có một mối

nối pn còn transistor thì 2 được mó tả ở hình dưới đây:

Từ hình 1-12a ta nhận thấy, trong cấu tạo của UJT chất bán dẫn n được

chiếm phần lớn mà hai cực Bị và Ba được lấy ra từ chất bán dẫn này Cực E

được lấy ra từ chất bán dẫn p, chất bán dẫn này chỉ chiếm một phần nhỏ trong,

UIT và được ghép với chất bán dẫn n hình thành mối nối pn Hinh 1-12b, là sơ

đổ tương đương của UJT, hình 1-12c ký hiệu

Như đã nói ở trên, UIT là một linh kiện được thiết kế tạo xung nhọn kích mổ

SCR hoặc Triac

Luận văn Tốt Nghiệp

Trang 8

Quá trình tạo xung được tóm tắt như sau: khi dién dat vao gittacuc E với B,

tăng đến giá trị điện áp đỉnh thì mối nối pn được phân cực thuận, điện trở nội

rại giảm dẫn đến gần bằng không và có dòng đi từ E xuống Bị Điện trở rạ;

được giữ cố định nghĩa là đồng qua rạ; tạo nên một điện ấp Vp; tương ứng với

dòng lạ; Sự thay đổi điện trở rp¡ làm điện áp tăng rất nhanh đến giá trị điện

áp đỉnh và sau đó giảm dân vẻ gần bằng không ( xem hình 1-13 ) Nếu điện

áp đặt vào E vàB¡ được cung cấp bởi điện áp tụ thì điện áp giảm từ đỉnh vẻ

gần không sẽ nhanh hơn tương ứng với thời gian xả của tụ

KHAO SAT CAC DANG

MACH DONG LUC

Trang 9

CHƯƠNG II KHẢO SÁT CÁC DẠNG MẠCH ĐỘNG LỰC

Bộ chỉnh lưu liên hệ nguồn xoay chiều với tải một chiều, nghĩa là đổi điện

áp xoay chiều thành điện áp một chiều trên tải Điện áp một chiều trên tải không

được lý tưởng như điện áp của ácquy mà có chứa các thành phần xoay chiều cùng

với một chiều

Đầu ra của các sơ đồ chỉnh lưu được xem là một chiều, nhưng thật ra thì điện

áp đập mạch Trị số điện áp một chiểu, hiệu suất và ảnh hưởng của chúng do

nguồn xoay chiều rất khác nhau

Các bô chỉnh lưu được chia làm hai nhóm chính: chỉnh lưu nửa chu kỳ còn

gọi là chính lưu nửa sóng và chỉnh lưu hai nửa chu kỳ còn gọi là chỉnh lưu toàn

Hong trưởng lợp chỉnh lưu nửa chu kỳ, để cung cấp cho tải một chiều, cần

mắc nối UEp chink lưu vi mỗi đấu ra của nguồn xoay chiều và nối các cathode

củu mỗi chính lưu với chung Theo nghĩa của từ nửa chu kỳ dồng điện từ

1 phan wf chi qua một chiêu, nên người ta gọi là chỉnh

một đường

Chỉnh lưu hai nữa chủ kỳ gồm hai chỉnh lưu nửa chu kỳ mắc nối tiếp, một

chỉnh lưu cung cấp cho tải (catsode nối chung) còn chỉnh lưu kia đưa dòng điện tải

về nguồn (anode nối chung), do đó bổ được trung tính của nguồn xoay chiều

Chỉnh lưu hai nửa chu kỹ thường đùng là chỉnh lưu cầu, chỉnh lưu có trung tính ở

điểm giữa, còn gọi là chỉnh lưu hai đường hoặc chỉnh lưu toàn sóng

Người ta chia các phan tử chỉnh lưu ra làm ba loại: chỉnh lưu không điều

khiển đùng toàn diode, chính lưu có điều khiển dùng toàn SCR và chỉnh lưu bán điều khiển dùng cả SCR và diode

Chỉnh lưu không điểu khiển chỉ gồm có toàn diode Điện áp ra là điện áp

một chiều cố định

Chỉnh lưu có điều khiển gồm các SCR (đôi khi cùng dùng Transistor công suất) Người ta điều chỉnh điện áp một chiêu của tải theo góc mở sếp SCR Chỉnh lưu có điều khiển thường gọi là bộ biến đổi hai chiêu vì công suất có thể chạy

theo hai chiều giữa nguồn và tải

Chỉnh lưu bán điều khiển gồm các SCR và Diode, cho phép điều chỉnh

Chỉnh lưu bán điều khiển và không điều khiển còn gọi là bộ biến đổi một

chiều vì nó chỉ cho công suất từ nguồn đến tải theo một chiều

Luan văn Tốt Nghiệp

CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN:

1 Chỉnh lưu dùng Thyristor:

1, Chỉnh lưu điều khiển một pha nữa cịu kỳ:

Thyristor khác diode ở chỗ khi bị đặt dưới điện 4p Unx > 0, thyristor vin ở trạng thái khóa Thyristor chi cho dong chảy qua khi thỏa hai điểu kiện sau:

Uax> 0

Io >0 1.1 Khi tdi la R+ L:

pha hdn điện áp u_ nên đường cong của dòng điện i¿ kéo

¡yÊn sang nửa chu kỳ âm

Hình II.1: sơ đổ mạch và dạng sóng chỉnh lưu nửa bán kỳ

Khi thyristor mở, ta có phương trình:

Trang 11 1.1.1 Xác định các giá trị trung bình Us, le

"Ta có:

V2U,sinot= Ry + 14

V2U, sind = Ry dd + Xdi,

Khi 6 =a va @=A, ta lấy tích phân,

Xác định 2 vế từ œ đến A, lạ = 0

[v20, sino ao =R fico + xfa,

chia hai vế cho 2 vì 0 ở hai bán kỳ

Theo định nghĩa về giá trị trung bình ta có: Us = Ria `

Khi dùng diode chuyển mạch D thì uạ không trở thành âm được, do đó điện áp

uy trong nửa chu kỳ ấm được đặt lên thyristor

1.2 Khi tdi là R+L+E: ta chỉ có thể mở thyristor nếu thỏa: 8, < œ< 6 : Ôi <œŒ<

Khi thyristor mở ta có phương trình : :

~ Trường hợp đùng diode hoàn năng lượng D ur

2 Chỉnh lưu điều khiển một pha hụ nửa chu kỳ;

= Jv2u, snoaa == J2e +5 fa

Giải phương trình trên và theo định luật Ohm: Uy = Rig

Trang 15 2.2.2 Hình dạng điện áp trén T1:

suy ra: Un = Uy - Ủy;

Mỗi thyristor phải chịu điện áp ngược lớn nhất

Hinh IL8 Dang séng ng6 ra khi tai 1a R+L+E

Luan văn Tối Nghiệp

Khi Tì ở trạng thái hoạt động ta có phương nh;

ig 1a dong lién we: ig (a) = i) = Ip

Vậy hai trường hợp trên với phương trình sau là đúng:

Hình II.9 Dang sóng ngõ ra của dòng điện i¿ gián đoạn và liên tục

Hình dang điện ấp trên thyristor:

Do góc mở quá lớn nên thyristor khóa phải chịu điện áp dương trong phẩn lớn

thời gian, và nó chỉ chịu điện áp âm với góc B, gọi là góc khoá Ứng với góc ñ

là thời gian tạ = B/o

Dé bdo dim cho thyristor được khóa chắc chắn thì ty > to của thyristor

Thực tế người ta dành cho = 7/18

Đối với các loại thyristor thông dụng, thường tor = 100 + 200 ps Vậy việc

Luận văn Tốt Nghiệp

$ÈL000105

3 Chỉnh lưu điều khiển cầu một pha (chỉnh lưu đối xứng đùng thyristor) tor)

Hình II.13 Dạng sóng ngõ ra khi tải là R+E+L

ig IA dòng liên tục vì có điện cảm L trong, mach tai: ig = Id

(bán kỳ dương) thì lúc đó ta có

Khi mở nguồn T,và T; mổ cho dòng chẩy qua

phương trình:

JŠU, sn60 =Ri, + E+ X ore 6-3)

Giá trị trung bình: chia (3-3) cho % và tích phần xác định từ œ đến z + ơ

Luận văn Tốt Nghiệp

pee ies + Ị _ An or

vin64ø = % J4+Ẻ Jeo + ofa,

Dị và Dạ cùng dẫn cho đồng qua: Uạ = 0

Khi 9 = 6; = z + ơ thì cho xung mở Tiristor T; Lúc này dong tai iy = lạ sẽ chạy

qua Dị và Tạ dẫn đến D; bị khóa lại

Do đây là sơ đổ chỉnh lưu 1 pha không đối xứng nên góc dẫn dòng A cia thyristor và điode không bằng nhau:

Góc dẫn dòng của thyristorơy = Z - Œ

Góc dẫn dòng của Diode ap = % +0

12 Giá trị trung bình:

Giá trị dòng trong Thyristor Ir = la(- 0)/2

Tuận văn Tối Nghiệp

Tác dụng của Diode chuyển mach:

Diode chuyển mạch ngăn điện áp chỉnh lưu trở thành âm (xuống 0) nên điện

áp chỉnh lưu không giống với trường hợp không có diode chuyển mạch Khi có điện áp nguồn = 0 và trước khi kích Thyristor Tạ, Tiristor T, vẫn tiếp tục dẫn nhưng mạch trổ về của dòng điện đã chuyển từ Diode Dz sang Diod Dy, đồng

thoi dong dién ngudn = 0,

Diode chuyén mach khéng tao nên mach song song với mạch gồm I Tiristor va

| Diode, do 46 Thyristor đễ đăng trở về trạng thái khoá,

Sau khi trừ đi điện áp rơi trén các Thyristor và Diode thì ta có:

Giá trị trung bình của chỉnh lưu;

Hình IIL.L7: Sơ đổ mạch và dạng sóng chỉnh lưu 3 pha hình tia

Chỉnh lưu 3 pha hình tia có điểu khiển có thể điều chỉnh được wi os

bình nhờ thay đổi góc mổ œ Các mạch kích mở To toa tỂu tố

thiệu ở chương này, nên ta giả thiết rằng mối Mhyrisor bộ với điện ấp pha

mạch điều khiển nối vào cực G của nó, và xung kích đồng ‘

Luan văn Tốt Nghiệp

mổ ơ được tính từ giao điểm của h ai dién 4p pha (phdn giá trị dương), , ng Hen the sy Ge

1 Tải là R thuần và góc ơ = 0

1.1, Hoat dong:

- 8),82,64 la c&c thai 4iém chuyén trang th4i cia van T;,, To, Ta trên sơ đổ mạch,

- Trước 6), ta có tử, > Q vã u„ > uạ, vậy lúc đó T› mổ và tại thời điểm Ô¡ trạng thái mở bắt đẫu chuyển từ T; sang Tụ vì lúc nay u, >0 va Us> Ue Do dé 0; và các thời điểm 9;9; được gọi là điểm chuyển mạch tự nhiên trên sơ đổ chỉnh lưu 3 pha

- Khi góc œ = 0, nghĩa là xung kích mở Thyristor đúng vào điểm chuyển mạch

tự nhiên thì chế độ làm việc của bộ chỉnh lưu có điểu khiển sẽ giống như chế

độ làm việc cửa bộ chỉnh lưu không điều khiển (diode) Các thyristor của sơ

đổ sẽ lần lượt đẫn trong nửa chu kỳ (2z/3) và ở bất cứ thời điểm nào dòng điện cũng chỉ chạy qua van có điện thế trên anode so với masse lớn hơn các van khác,

1.2, Giá trị trung binh Ugly:

Điện áp ngược chỉnh lưu thường có dạng đập mạch với số lần đập mạch trong một chu kỳ là p thường phụ thuộc vào số pha m của cuộn dây thứ cấp máy biến

áp và sơ đổ nối bộ chỉnh lưu, theo công thức sau:

Uy: giá trị hiệu dụng của điện áp pha cuộn thứ cấp máy biến áp

Điện áp tưượ cực đại đặt lên thyristor sẽ bằng trị số biên độ của điện áp dây

trên cuộn thứ cấp máy biến áp:

Tuận văn Tốt Nghiệp

Unga = VOU, = 2,45U,

IV Chỉnh lưu hình cầu ba pha bán điều khiển: