Thiết kế và thi công mô hình thí nghiệm Điện tử công suất 1

thiết kế tính toán, thi công thành các thiết bị chỉnh lưu, bộ điều khiển điện áp xoay chiều, bộ biến đổi điện một chiều thành điện một chiều .v.v..và cuối cùng kết hợp tất cả lại để tạo

BO GIAO DUC VA DAO TAO

TRUONG DAI HOC SU’ PHAM KY THUAT

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

HGMUIIE

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP NGÀNH LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

THIET KE VA THI CONG MO HINH

THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUÁT

GVHD: DAU TRONG HIEN SVTH: HO THANH NHAN

<LOO1207

TP Hồ Chí Minh, thang 07/2002

LOI CAM TA

Thấm thoát mà đã trôi qua 4 năm ở giảng đường đại học Suốt thời gian 4 năm học tập và rèn luyện chúng em đã học hồi được nhiều điều hay

và mới mẻ cho bản thân, Những kiến thức mã thây cô đã truyền đạt cùng

với sự dạy đỗ của chà mẹ, đồ như là hành trang quí báo để trang bị cho

chúng em bước vào con đường đời nhiều khó khán và thử thách Qua đó,

chúng em mi thấy được nàt vật vã của cha mẹ và sối khá nhọc của thay

<ết quả mà

cô, như ông bà tà thường not "cơm cha áo mẹ chữ ti

chúng em có đước ngày hồm nay là nhờ công lao nuôi dư

chủ mẹ và sự quyền đạt kiến thức của quí thấy cô Nhữ

qui đó luôn khác sâu trong lòng mà chúng em không bao g/Z quên Chúng

em không biết lấy gì đến đáp nỗi tình cẩm thiêng liêng cao qui 4y Vi vay, chúng em nguyện tâm sẽ cố gắng học hỏi và rèn luyện ban than để trở

thành người có ích cho xã hội, không phụ lòng mong mối cia cha me cing qui thầy cô

Xin trân trọng cám ơn thây Đậu Trọng Hiển cùng quí tháy cô, ban

giám hiệu trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật đã tận tinh dìu đất chúng em

trong suốt thời gian học tập, rèn luyện kiến thức và phẩm chất đạo đức

Cuối cùng, chúng em kính chúc cha mẹ cùng quí thây cô sức khỏe

dôi dào và mãi mãi thành công trong cuộc sống

LOI NOI BAU

pầy nay, không riêng gì ở các nước phat trién, ngay cả ở nước ta

,các thiết bị bán dân đã và đang thum nhập vao các ngành công nghiệp ‡ J § ig ng và

thành tựu của công nghiệp điện tử, đó là những mịnh c

triển của ngành canh nghiệp này,

Với mục tếu công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước

thêm nhiền xí nghiệp mới, đây chuyển mới sử dụng kỹ

cán bộ kỷ thuật và kỹ sư điện phẩi có những kiến thức v

suit, vé vi mach và vỉ xử lý trong các kỹ thuật hiện đại Do

đào tạo Kỹ thuật nói chung và trường Đại học Sư Phạm Kỹ Tĩ:

cần phải năng cao chất lượng đào tạo

Muốn vậy, họ nên trang bị các mô hình dạy học nhằm giúp cho học

sinh đễ đàng hiểu vấn để sâu sắc hơn và nó còn rút ngắn khoảng cách giữa

lý thuyết và thực tế để học sinh tự tin hơn khi tiếp cận thực tế

Với nhu cầu đòi hỏi trên, chúng em tiến hành làm cuốn luận văn của mình với để tài :“Thiết kế và thi công mô hình thí nghiệm điện tử

công suất” nhằm đáp ứng một phân nho nhỏ nào đó

Cuốn luận văn này gồm 3 phẩn với nội dung nói về việc xây dựng

mô hình về điện tử công suất từ các linh kiện Thysritor, diod, transistor,

điện trở v.v thiết kế tính toán, thi công thành các thiết bị chỉnh lưu, bộ

điều khiển điện áp xoay chiều, bộ biến đổi điện một chiều thành điện một chiều v.v và cuối cùng kết hợp tất cả lại để tạo thành một bộ thí nghiệm

về điện tử công suất

Trong thời gian thực hiện để tài này, mặc dù thầy Đậu Trọng Hiển

đã hướng dẫn tận tình chu đáo nhưng thời gian hạn hẹp cùng với trình độ

kiến thức và kinh nghiệm có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu

sót Chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp phê bình của quí thây

cô Xin chân thành cảm ơn rất nhiều và kính chúc sức khoẻ đến quí thầy

cô cùng gia quyến

càng có + cao, đòi hồi

n tỨ công

c trường adi riéng

uật

II, Mục đích nghiền cứu

PHAN I CƠ SỞ LÝ LUẬN

THIET BI CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIÊU CHÍNH ĐIỆN ÁP

II Nghiên cứu điệnáp

Ill Nghiên cứu dòng

IV Nghiên cứu sụtáp

V Nghiên cứu ngắn mạch

THIẾT BỊ CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP

Il Sơ đổ sao có diéu chỉnh điện á ấp

II Sơ đồ sao cầu đối xứng điều chink ¢

IV Sơ đồ sao cầu không đối xứng điều chỉnh điện á

V Mạch điểu khiển mở các thyristo

VI Chọn lựa mạch thi công

Chương III: KHẢO SÁT BO CHUYEN DOI DIE

MOT CHIÊU SANG XOAY CHIEU

IL Sơ đổ khối bộ chuyển: ae điệ

SANE KOAY GhiÊN bu 4á18 6630 th 83g8sp8xagtasaseseaagiđD

Ill So dé nguyén ly mach tao xung tam giác 47 Chương IV: KHẢO SÁT BỘ CHUYỂN ĐỐI ĐIỆN

LINH TOẠN ~ THIẾT KẾ,

tình toán mạch biến đổi tín hiệ

"tình toán mạch tạo xung răng cưa Tính toán mạch tạo xung vuông dùng 55Š

Phần I:

>

DAN NHAP

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

1.ĐẶT VẤN ĐỀ :

Hiện nay, chúng ta đang bước vào thiên niên kỷ mới cùng với nền khoa

học kỹ thuật văn minh và những công nghệ mới tiên tiến ra đời Muốn hiện

đại hoá công nghiệp hoá đất nước chúng ta cần phải có những cán bộ có trình

độ cao, nhằm bắt kịp được tốc độ phát triển khoa học kỹ thuật mới đó Do vậy

việc nâng cao chất lượng ở các trường rất cần thiết, cho nên hiện nay các

trường đã trang bị các mô hình thì nghuiem rất nhiều nhằm giúp học sinh lĩnh

suất tại khoa điện tử ở trường Đại học Sự Phạm Kỹ Thuật vẫn còn mới mễ đối

ứng được phần nào nhú cảu đó nên chúng em đã chọn để t2

vàn của mình là ”Phiệt kế và thi công mô hình thí nghiệm điện tử công suit.”

MW GIỚI HÁN VĂN t

Với đề tài này, chúng em chỉ thực hiện các nội dung sáu :

- Đối điện xoay chiều sang một chiều

+ Chỉnh lưu một pha không điều khiển

+ Chỉnh lưu ba pha không điều khiển

+ Chỉnh lưu một pha có điều khiển

+ Chỉnh lưu ba pha có điểu khiển

- Đổi điện một chiều sang xoay chiều

- Đổi điện một chiều sang một chiều

Do thời gian và điểu kiện có hạn nên chúng em bỏ qua phần đổi điện

xoay chiều sang xoay chiểu và phần đóng ngắt và điều chỉnh điện xoay chiều

Đó cũng là những phần khá quan trọng trong môn học Điện Tử Công Suất

II.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU :

Mô hình thí nghiệm về điện tử công suất ở khoa Điện-Điện tử chưa

được phổ biến lắm Cho nên chúng em muốn làm một bộ thí nghiệm điện tử công suất nhằm đáp ứng một phần nào cho nhu câu đòi hỏi của các bạn sinh

Phan II:

CƠ SỞ

LÝ LUẬN

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

I THẾ THỨC NGHIÊN CỨU :

1 Thời gian nghiên cứu :

Luận văn tốt nghiệp được tiến hành trong 16 tuần :

Tuần I: Chọn để tài, chính xác hod dé tài, soạn để cương, thu thập

dữ kiện

Tuần 2: Biên soạn phần giới thiệu, phần dẫn nhập, phần cơ sở lý

luận

Tuan 3: Biên soạn nội dụng phân lý thuyết,

ân 4-5: Thiết Kế mạch trên piấy,

06-11; Tiên hành thị công thứ mạch

luân 1a Hoan thiện phần lý thuyết để in ấn va nop luận văn

2 Phương pháp thú từ liệu :

Trong pun đoàn này,chúng em sử dụng phương pháp và g?

cửu của mình để thủ thấp các dữ kiện ,dữ liệu sao cho đây

hợp với nội dung của để tài,Phương pháp sử dụng thường xuyên

phương pháp tham khảo tài liệu Việc tham khảo tài liệu giúp

xung thêm kiến thức để thực hiện để tài tốt hơn Tuy nhiên, ví

liệu phải đảm bảo tính kế thừa và phát triển có chọn lọc

ý dữ kiện :

Các dữ kiện, dữ liệu được thu thập từ tài liệu gốc nên đảm bảo chính xác

về nội dung để cập Sau khi được thu thập,nó còn phải qua quá trình sàng lọc, phân tích, sửa chữa rồi mới sử dụng được

4 Trình bày luận văn :

Cuốn luận văn này được trình bày theo cấu trúc luận văn tốt nghiệp ,đồng thời đáp ứng đúng yêu cầu của thầy hướng dẫn để ra

II CƠ SỞ LÝ LUẬN :

Luận văn tốt nghiệp thực chất là một quá trình nghiên cứu khoa học

- quá trình nhận thức và hành động.Quá trình này đòi hỏi phải có thời gian

nhất định tương xứng với nội dung của đối tượng nghiên cứu và tính chất phức

tạp của vấn để nghiên cứu

Việc nghiên cứu khoa học giúp ta tìm cái mới.Cái mới ở đây không

những mang tính chủ quan của người nghiên cứu mà còn mang tính khách quan

đối với xã hội.Nghiên cứu khoa học phải nhằm mục đích phục vụ xã hội đáp

ứng yêu cầu thực tiễn

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

Hoạt động nghiên cứu khoa học muốn đạt kết quả tốt phải đủ các

yếu tố :

Phương tiện, phương pháp,cơ sở vật chất kỹ thuật máy móc thiết bị hình thức tổ chức.Các yếu tố này có mối quan hệ hữu cơ và phù hợp với đối

tượng nghiên cứu

CÁC CƠ SỞ CHO VIỆC NGHIÊN CỨU ĐỀ T

J1, Kiên thức năng lực người nghiện cứu ;

“Trong quá trình nghiện cứu và thức hiện để tài người nghiên cứu

Linh vực nghiền cứu rộng hay hẹp,ở một ngành

tượng nghiền vứu là dòng nhất hay không đồng nhất.Tuy nhì

gid ti cia để tài Không phụ thuộc vào độ phức tạp của nó.Để

là để tài Kem giá MỖI để tài nghiên cứu khoa học có mn ví nhất

định, phạm ví này càng hẹp thì sự nghiên cứu càng sâu.Độ khó củ4 đế tái nói lên tính vừa sức đối với người nghiên cứu.Do đó độ phức tạp của đ€ 2ï thường

có môi liên hệ tương hỗ với độ khó của nó

Kiến thức của người nghiên cứu(đây là điều kiện chú quan ở người nghiên cứu).Trước hết đó là vốn liếng,kinh nghiệm của người nghién cứu

Giáo sư Hà Văn Tấn nhận xét :“Trình độ của ngưới học sinh, sinh

viên hiện nay không cho phép họ ngay từ đầu chọn để tài nghiên cứu.Vì vậy phải có sự gợi ý của thầy cô giáo ”.Mỗi để tài nghiên cứu khoa học có những yêu câu nhất định của nó.Người nghiên cứu cần nắm vững nội dung,phương

pháp nghiên cứu phù hợp với để tài,nói khác đi để tài nghiên cứu mang tính VừỪa sức,

Người nghiên cứu phải thể hiện năng lực nghiên cứu khoa học bao

gồm việc nắm vững lý thuyết khoa học cơ bản ,nắm được mức độ nhất định về

sự phát triển và tiến bộ của lĩnh vực nghiên cứu,có như thế mới chọn được để tài có giá trị.Trong tình hình tiến bộ của khoa học kỹ thuật hiện nay trên thế

giới,khối lượng thông tin khoa học gia tăng với qui mô lớn và nhịp độ nhanh đồi hỏi người nghiên cứu cần phẩi tham khảo tài liệu nước ngoài Để thực hiện

được vấn để này người nghiên cứu cần có số vốn ngoại ngữ nhất định

Thể hiện lòng ham mê khoa học và quyết nghiên cứu ,tim tòi chân

Luận văn tối nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

Người nghiên cứu phải coi thực tiễn lam cd sd.Angghen viét :

“Khi xã hội có những yêu cầu kỹ thuật thì xã hội thúc đẩy khoa học hơn 10

trường đại học”.Mặt khác thực tiễn cũng là tiêu chuẩn để kiểm tra nhận thức

tổng hợp để giải quyết đề tài

Đề tài mang tính thực triển nội dung để tài là có thật phát triển từ

chủ quan ánh hướng tức tiếp đến kết quả,còn đối tượng nợ,

phẩp nghiện cứu pihthtng tiện nghiên cứu cùng người hướng đấø ïñ cứu và

nghiên cứu và Két quả nghiên cứu.Người nghiên cứu càng nắr cöấc các yếu

tổ khủch quan đó bao nhiêu thì kết quả nghiên cứu càng được khánz định bấy

Phần III :

NỘI DUNG

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIỂN

CHƯƠNG L: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN

LDIODE :

1,Cau tao và hoạt động của diode :

Diode là linh kiện do hai lớp vật liệu bán dẫn P-N ghép lại thành Do mật độ lỗ

trống và điện tử khác nhau nên có hiện tượng khuyếch tán ở vùng tiếp giáp : điện tử

từ lớp N sang lớp P, lỗ trống từ lớp P sang lớp N

Ở phân tiếp giáp phía bên N mất bát điện tứ nhãn thêm lỗ trống nên tích điện (+), 6

vùng tiếp giáp phía bên P mất bớt lỗ trong nhận thêm điện tử nên tích điện (-)

Đặc tính vôn-ampe của diode

U(D) : điện áp thuận của diode

U() : điện áp ngược lớn nhất

1(S) : đòng điện bảo hòa ngược

Nếu đặt vào P (anode) một điện áp dương so với N (cathode) sé cé dong điện chạy qua và tạo nên một điện áp rơi khoảng 0,7V (đối với Silicium) hoặc

02V (đối với Germanium) khi dòng điện định mức Nếu đặt điện áp ngược lại,

các điện tử tự do và lỗ trống bị đẩy xa lớp chuyển tiếp, kết quả chỉ có đòng rò

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 chuyển làm hàng rào điện thế bị đánh

thủng Kết quả diode mat tính chất dẫn điện theo một chiễu khi điện áp vượt

qua điện áp ngược cực đại

2.Các thông số kỹ thuât cơ bản để chọn diode là:

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIỂN

Về cấu tạo được xem như hai điode ghép ngược nhau Transistor sẽ dẫn điện

khi nó được cung cấp điện thế các cực, lúc đó diode BE được phân cực thuận

và diode BC được phân cực ngược

'Transistor PNP về cấu tạo được xem như hình vẽ dưới đây.Nó sẽ dẫn khi

được cung cấp điện thế các cực và lúc này diod BC được phân cực nghịch

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

Lưu ý : Không nhất thiết 2 diod nổi tiếp ngược nhau thể hiện được chức

giáp P-N,

Transiator loại NÊN ở chế độ khuếch đại thị;

le = pilb

Vee = Vee = TeRe

a, Đặc tuyên tính :Uce = fe)

Để cho Transistor dẫn điện áp sụt bên trong có giá trị

nổ lầm việc ở chế độ báo hoà,tức là Ib phải đủ lớn để Ie cho

Dic tuyén Is / Ucecé dạng giống như đặc tuyến của diod

sau khi điện thé Use ting đến trị số điện thế thểm U;thì bắt đầu có dòng điện I›

va dong điện Is cũng tăng lên theo hàm số mũ như dòng điện lu của diod Cứ

mỗi điện thé Use thi dong điện be có trị số khác nhau

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIỂN

Tn

0

Địt toớn ngÕ vào CẲa transiSIor

€ Đặc niyền ngô ra : k/Ue

Khi điều chính nguồn Và thì dòng điện I‹ tăng nhanh và sa kñí đát trị số

l= il tht gd như l: không thay đổi mặc dù V« tiếp tục tầng cao Muốn đồng

điện k tầng cao hơn thì phải tăng phân cực B dé c6 Ib tang cao „ khí đó đồng l: sẽ tăng theo Vetrên đường đặc tuyến cao hơn

0

Đặc tuyến ngõ ra của transistor

4 Các thông số kỹ thuat ctia Transistor :

a Độ khuếch đại dòng điện § :

Độ khuếch đại dòng điện B của Transistor thật ra không phải là một hằng

số mà B có trị số thay đổi theo dòng điện I

Luận văn tối nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

Đặt huyền Khayếch đựi dùng

Khí dòng điện Í thủ [ thấp, dòng điện k táng thì táng đến giá trị cực

tục tăng l, đến mức báo hoa thi lại giảm,

đại [lu nều tiê

b Điện thế giái hạn

Điện thể đánh thủng BV (Breakdown Voltage) ii

tối đu đật vào giữa các cập cực, nếu quá điện thế nay thi Tra:

4Có 3 loại điền giới hạn :

* IV eo điện thế đánh thủng giữa C và E khi cực B bở

* BVcwo điện thế đánh thủng giữa cực B và C khi cực E hZ

* BVeno điện thế đánh thủng giữa E và B khi cực C hở

* Ucsav điện áp Ucs khi Transistor dẫn dòng bảo hoà

c, Dòng điện giới hạn :

Dòng điện qua Transistor phải được giới hạn ở một mức cho phép, nếu quá trị số

này thì Transistor sẽ bị hư

Ta có Icm+x là dòng điện tối đa ở cực C và Iamx là dòng điện tối đa ở cực

d Công suất giới hạn :

Khi có dòng điện qua transistor sẽ sinh ra một công suất nhiệt làm nóng transistor , công suất sinh ra được tính theo công thức :

Pr = Ic.Ucr

Mỗi transistor đều có một công suất giới hạn gọi là công suất tiêu

tán tối đa Pama(Dissilution).Nếu công suất sinh ra trên BỊT lớn hơn công Pu thì BJ sé bi bu

e Tần số cắt:

Tần số cắt ( cut-offlà tấn số mà BJT hết khả năng khuếch

đại,lúc đó điện thế ngõ ra bằng điện thế ngõ vào

5 Tén hao BJT:

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

Trong lúc chuyển mạch ,điện ấp trên các cực và dòng điện BJT 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

6 Ứng dụng :

* Dùng để làm nhiệm vụ khuếch đại trong các mạch khuếch đại

* Lam nhiệm vụ đồng ngắt trong các nguôn xung,

“Tóm lại RFT rất thông dụng và có mắt hầu hết các mạch điện

HỊ,ĐIOĐE CHỈNH LƯU CÓ ĐIỂU KH

SCR (silicon enninal rectifier) c6 cdu tric 4 lớp P-Ñ-P-N được cÍ

từ silic, SCN có À cực được ki hiệu như sau: A(anode), K(cathod:

SCR thường được dùng trong mạch khống chế điều kh

công suất lớn, đồng điện ln cing như làm việc được ở nhiệt

Tax: dong dién qua SCR

Vax: dién 4p đặt trên hai cực SCR

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG BIEN

Théng qua cuc G dé diéu khiển tác dụng chỉnh lưu của SCR Chế độ làm

việc của SCR có thể phân ra 3 trường hợp sau :

1.Phân cực ngược:

Anode âm so với Cathode, SCR ngắt điện theo chiều ngược và chỉ có

dòng điện rò rất nhỏ chạy qua vì có hai mặt tiếp giáp đều bị phân cực ngược

2 Phân cực thuận:

Anode đương so với Cathode nhưng không có tín hiệu điểu khiển ở cực G,

SCR ngất điện theo chiếu thuần và có tác dụng như một điện trở lớn, và chỉ có

dòng điện rò rất nhỏ chạy qua vì có hai mật tiếp giáp bị phân cực ngược

Tuy nhiền, khi điện ấp đạt trên SCR đạt đến giá trị điện áp cất thuận (Vako) thì SCR xẻ tự đồng dân điện mặc dù không có dòng điện kích Í,

3, Phần cực thuận động thời có tín hiệu điều khiển ở cực

Nếu có một xung phầu cực thuận tác động vào giữa cực G va Cathode trong khi Anode dưựng so với Cathode thì SCR dẫn điện Thời gian chuyển từ ngắt sang dẫn nhanh (cỡ micro giây) Dong dién chay qua SCR chi bị hạn chế bởi điện trở mạch ngoài do điện trở trong của SCR rất nhỏ (sụt áp trên A-K chi khoảng 1V) Xung dòng điện tác dụng vào cực Ơ (1,) càng lớn thì điện áp phần

cực dương cho A-K cần thiết để mở thông SCR càng nhỏ,tức SCR cảng để mở

thông

Điều quan trọng là khi tín hiệu kích trên cực G đã mất thì SCR vẫn còn

dẫn điện bằng dòng duy trì SCR chỉ bị ngắt hoàn toàn khi dòng điện qua SCR (Iax) tha’p hơn giá trị dòng duy trì (thường có giá trị vài % giá trị của dòng thuận cực đại)

Trong những mạch cung cấp bằng điện xoay chiều (AC) thì SCR sẽ tự ngắt ở thời điểm điện áp = 0V, kéo dài suốt bán kì âm và chỉ có khả năng dẫn

lại ở bán kì dương nếu có tín hiệu điểu khiển đồng bộ đưa vào cực G Như vậy

nó có tác dụng như một Diode chỉnh lưu

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIỂN

CHƯƠNG II: KHẢO SÁT BỘ ĐỔI ĐIỆN XOAY CHIỀU SANG MỘT

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PAU TRONG HIEN

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIẾN

b Tri số trung bình điện áp chỉnh lưu :

Veo = Wao - Vno

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIỂN

c Điện áp trên diode :

Tương tự sơ đồ sao :

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRỌNG HIEN

Cos@, sao 0,636 | 0,675 | 0,636 | 0,55 |0,4 | 0,332 Cosp, sao cau | 0,898 | 0,945 | 0,898 | 0,770 | 0,56 | 0,464

Susa = 1,3 Veole (so dé sao 1 pha)

Supa = 1,11 Veole (sơ đổ sao cầu 1

pha)

Supa = 1,33 Veole (sơ đỗ sao 3 pha)

Supa = 1,05 Veole (sơ đỗ sao cầu 3

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

IV NGHIEN CUU SUT AP:

Luận văn tối nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

c Sơ cấp mắc tam giác:

J Sut ap doe die

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

Từ sơ dé trên ta có phương trình:

Vo =Rig+ 1% =, sin wt

dt 1{PI(p)- !(0)]+ Ri(p) = V,,

w+ pe với điều kiện đầu i(0) = 0 ta cd:

(p)=¥,, ——~ cs

{re Ae +2) hàm số gốc tương ứng:

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIỂN

- _ Thiết bị chỉnh tưu có điều chỉnh điện áp là thiết bị đổi điện xay chiều

ta điện một chiều , điện áp thay đổi được

~_ Các thiết bị được lắp đặt theo các sơ đỗ khác nhau có đặc tính khác nhau

mà người thiết kế phải biết để lựa chọn theo yêu cầu kỹ thuật Đác tính của các sơ đỗ cũng tương tự như các sơ đồ không điều khiển dùng diode

bán dẫn mà chúng ta đã nói đến ở chương II III, IV, chỉ khác ở điểm là

điện áp ra của thiết bị điện có thể điều chỉnh theo ý muốn trong phạm vi

từ 0 đến trị tối đa bằng trị điện áp của sơ đồ không điều chỉnh tương

đương dùng điode Điểm khác nữa là hệ số công suất của sơ đỗ chỉnh

lưu có điều khiển thấp hơn hệ số công suất của sơ đổ tương đương dùng

diode Hệ số công suất thay đổi theo điện áp ra , tức là cao nhất khi điện

áp ra cao nhất và giảm dẫn xuống khi điện áp ra được điều khiển giảm

- Phuong pháp đặt tên cho sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển cũng tương tự

như sơ đồ không điều khiển tức là sơ đổ sao , sơ đổ sao cầu , sơ đỗ đa giác

- Linh kién chỉnh lưu được dùng thay cho diode là tiristo Đây là loại linh

kiện chỉnh lưu có điều khiển gồm 3 cực: anode , cathode và cực khiển hay cổng

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

-_ Có loại sơ đỗ có tất cả các diode được thay bằng tiristo như sơ đổ sao

hay sơ đổ cầu , có các loại chỉ có một nửa số diode được thay như ở các

sơ đỗ có cẩn chỉnh lưu Các sơ đổ có cầu được thay một nửa số diode

bằng tiristo được gọi là cầu không đối xứng Các sơ đồ có cầu được thay 100% diode được gọi là cầu đối xứng

~_ Nội dung nghiên cứu sơ đồ chỉnh lưu điều chỉnh điện áp cũng giống

như các sơ đồ không điều chỉnh , các kết quá nghiên cứu được ở sơ đỗ

không điều chỉnh đều hầu hết ấp dụng được vào sơ đồ có điều chính trừ điện áp chỉnh lưu và hệ số công suất Do đó f4 chí nghiên cứu điện áp

š công xuất các sơ đồ

chỉnh lu và hệ

~ Một mắng quan trọng khác với thiết bị chỉnh lưu khóag

ấp là mch điều Klien tivistoc, Vi tiristor chi dan sau thị

dòng dita whe cute qiệu khiển a

H SƠ DỒỘ SAO CÓ DIÊU CHÍNH ĐIỆN ÁP:

1 Nghiên cứu điện ấp :

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIẾN

„ giao điểm giữa các hình sin đặc trưng đi

chuyển mạch các tiristo T;, T2, T; khi

„khi có điện áp cao nhất Góc W gọi là góc kích + chỉ kích được cho tiristo dẫn khi điện áp pha đưa vào tiristor cao nhất trong tất

cả điện áp pha khác Nếu kích Tị khi Vị cao nhất thì Vay = V,=V, VỊ tiếp

tục bằng Vị cho đến khi T; được kích Khi T; dẫn VÌ, = V; cho đến khi T; được kích

Điện áp chỉnh lưu trung bình được tính như sau :

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIỂN

Đường đặc trưng cho sự biến thiên điện áp chỉnh lưu theo góc kích trễ có dạng

cosin như sau :

Vi =V., cosy

Lam vide Lam vide |

Chinh hainghjet ine

Đường biểu didn way dive gidi thich nhu sau :

Khi gác kích trể W ở trong khoảng từ 0 đến 5 sơ đồ ch

chỉnh lưu tức là đổi điện xoay chiều ra điện một chiều kñi

đến Ÿ , #¿o giấm từ trị cực đại là W„„=ŸV„sin” xuống giá trị 0, 2 z q

~_ Khi góc kích \ ở trong khoảng từ a đến m điện áp 1œ có giá trị ám theo lý thuyết tính toán Trong thực tế do đặc tính của tíristo l4 chỉ dần điện từ anode qua cathode , điện áp này không thể có được vì điện áp

âm tao dòng điện qua phụ tải trở về cathode rdi qua anode tiristo Vay điện áp âm này chỉ có thể tổn tại trong điều kiện thay phụ tải bằng một

máy phát điện l chiều , cực âm máy phát nối vào M, cực dương máy

phát nối vào 0, điện áp máy phát cao hơn điện áp lý thuyết |⁄„„ cos#|

ễ <w<z) để có dòng điện chảy từ anode qua cathode tiristo Như vậy

là sơ đồ chỉnh lưu không còn làm việc đổi điện xoay chiều ra điện 1

chiều mà làm việc với chức năng ngược lại , đó là chức năng của thiết bị

nghịch lưu đổi điện 1 chiều ra điện xoay chiều Người ta không bao giờ

thiết kế thiết bị nghịch lưu theo nguyên lý thiết bị chỉnh lưu điều chỉnh

điện áp làm việc nghịch lưu Đây chỉ là trường hợp hãm tái sinh của

động cơ điện 1 chiều cấp điện từ lưới điện xoay chiều qua thiết bị chỉnh

lưu có điều chỉnh điện áp

2 Hệ số công suất : n

Hệ số công suất thứ cấp sơ đồ sao bang :

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIẾN

Yoo Te

COSs =

WVsls q: số pha

Vsls : dién áp và dòng điện thứ cấp

Ta thấy hệ số công suất tỷ lệ với điện áp chỉnh lưu Vẹo

Hệ số công suất sơ đồ chỉnh lưu sao điều khiển điện áp cũng tỷ lệ với điện

áp chỉnh lưu I2» = H„„cos*t

Như vậy tà cũng có thể kết luận tầng : hệ số công suất thứ cấp sơ đổ chỉnh

lưu sao có điều chỉnh điện áp bằng

cosy = COS x con Y

mào có điều chính sao không

điều chỉnh

Ws goe Meh ae tiristo `

IL So bd SAO CAU DOI XUNG DIEU CHINH DIEN AP :

Về cơ bán sơ đổ này là sơ đổ sao cầu không điều chỉnh điện áp đã học, trong đó tắt cả cdc diode ở nhóm anode chung và cathode chung được thay

bằng tiristo như các sơ đổ sau đây :

Vì sơ để sao cầu là 2 sơ đổ sao mắc nối tiếp, 1 sơ đổ sao ra dương và 1 sơ

đổ sao ra âm , do đó điện áp chỉnh lưu được tính như sau :

co =V wo—V xo

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIEN

Trong đó : ƒ'„ø : điện áp chỉnh lưu trung bình của sơ đồ sao điều chỉnh điện

áp ra điện áp dương

Vo: điện áp trung bình của sơ đồ cùng loại nhưng ra điện áp âm

Vay V'co = “LY, sin cos + LV, sin Zcos¥

Ta có thể giải thích về chế độ làm việc của sơ đổ như trường hợp sơ đổ sao

có điều khiển điện áp

2 Hệ số công suất :

tương tự như sơ đồ sao điều khiển điện áp , ta cũng có hệ thức :

sao cầu có sao cầu không (W :góc kích tiristo )

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

IV SƠ BO SAO CẦU KHÔNG ĐỐI XỨNG CÓ ĐIỀU CHỈNG ĐIỆN ÁP:

Nếu chỉ thay diode nhóm cathode chung hay diode nhóm anode chung ta có

sơ đỗ sao cầu không đối xứng như các sơ đổ sau đây :

Để được thuận lợi hơn trong vấn để điều khiển các tiristo người

diode nhóm cathode bằng các tiristomắc canode chung

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PAU TRONG HIEN

Vivo =4y, sinZ = :điện áp chỉnh lưu trung bình của sơ đổ sao không

VY MẠCH ĐIỀU KHIỂN MỞ CÁC TIRISTO :

Khác với thiết bị chỉnh lưu không điều chỉnh , điện áp ra không cần điều

khiển các diode, thiết bị có điểu chỉnh điện áp cần phải điều khiển lần lượt 1

hay nhiều tiristo theo thứ tự quy định với góc trễ \ vừa ổn định vừa điều chỉnh

để được thay đổi điện áp ra -

Ludn véin tốt nghiệp GVHD: PAU TRONG HIEN Các tiristo được kích lần lượt theo 1 thứ tự quy định theo thứ tự chuyển mạch như thứ tự đẫn các diode trong sơ đổ chỉnh lưu không điều chỉnh

Ngoài thứ tự vừa nói trong 1 số sơ đồ cầu đối xứng có số pha lẻ ta phải kết

hợp tiristo theo thứ tự chuyển mạch tự nhiên với các xung kích đông thời các

tiristo khác

Để biết rõ tiristo nào

2 tiristo ta hãy xét 3 sơ

phải kích đồng thời và tại sao phải kích đồng thời

Sơ đồ đánh số (1) đặc trưng cho 1 pha điện áp đang dương Sơ đồ số (2) đặc

trưng cho 2 pha sơ đồ sao cầu hay đa giác không đối xứng Sơ đồ số 3 đặc trưng cho sơ đổ sao cầu hay đa giác đối xứng Ở cả 2 sơ dé (2) và (3) ta có I pha dương nối vào anode tiristo, 1 pha 4m nối vào cathode cilia diode D's hay

tiristo 7:,

Việc kích tiristo ở 2 sơ đồ (1) và (2) không có van dé gì khó khăn vì ở sơ đổ

1 chỉ có T¡ là linh kiện khép kín mạch điện , Ở sơ đổ 2, T¡ sẽ khép kín mạch

điện khi được kích còn điode_D: sẵn sàng khép kín mạch điện khi có điện áp

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PAU TRONG HIEN

Do vậy ta phải kích các tiristo sơ đồ cầu đối xứng có số pha lẻ theo thứ tự chuyển mạch tự nhiên của sơ đồ Nhưng nếu sơ đồ chỉ có diode như sơ đỗ

không điều chỉnh kết hợp với các xung kích đồng thời để cho cả 2 tiristo cùng khép kín mạch điện, đó là 1 tiristo nhóm cathode và 1 tiristo nhóm anode

chung

Hình vẽ sau đây chỉ thứ tự kích các tiristo nhóm cathode chung ( hàng thứ nhất ), thứ tự kích các tiriste nhóm anode chung ( hàng thứ 2) , thứ tự kích các tirigto lần lượt I ở nhóm cathode rồi L ở nhóm anode xen kĩ nhau ( hàng thứ 3)

thứ tự kích các xung đồng thời gọi là xung báo đản kích cùng lượt để đảm bảo

cho có cả 2 thao, mặt ở nhằm ta đương , mỘCỞ nhóin ra âm cùng khép kín mạch điện

Thứ tự kích được thám kháo ở xơ đổ sao cầu 3 phá dùng dix ưng đổi

Luận văn tối nghiệp GVHD: BAU TRONG HIEN

Ta thay mai drista duue kich 2 xung lién tiếp cách khoảng tê n 1/6 chu

ky điện xoay chiêu Do vậy ta chỉ cần 6 mach kich tiristo để kế risto bằng

Ÿ l2 xung trong mỗi chủ kỳ điện xoay chiểu gồm 6 xung theo thứ tự chuyển

6

mạch với 6 xung bảo đám,

Sau đây là sơ đỗ mạch phân phối xung kích tiristo sau 6 mạch điêu khiển

Ngõ vào mạch điều khiển là điện áp các pha vị , v;, vạ , điện áp các pha đảo

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

May bien áp phía trái là bộ biến áp 3 pha công suất rất nhỏ cho ra điện áp

đồng bộ đưa vào 6 mạch điều khiển , mỗi mạch tạo ra 1 xung trong zz2¡ chu kỳ

điện xoay chiều Nguyên lý mạch điều khiển sẽ được nói đến ngay ở phần sau

Các diode D,D,Ð, và D.D2:Л đưa xung kích các tiristo 77,7, và 77:7:

theo thứ tự chuyển mạch tự nhiên Các diode D,d,D,d, D,dva Did, dan

xung bao dam kich lan 2 cc tfito sau xung kich lần đầu 1/6 chu kỳ điện xoay

+2 Xung kich cdc tiristo T, , T;, T thuộc nhóm cathode chung ở sơ đồ

sao , sơ đô cầu không đối xứng và so đổ cầu đối xứng phải đồng bộ với các

điện áp tại anode tiristo 1a Vi, Vo, Vạ xung kích các tiristo 7+?':7› thuộc

nhóm anode chung ở các sơ đồ cầu đối xứng phải đồng bộ với các điện áp -V,

„-Vạ, -V3

+3 Góc kích trễ các tiristo phải bằng nhau , phải ổn định nhưng lại điều

chỉnh được để có điện áp ra thay đổi từ 0 đến giá trị cao nhất

Luận văn tối nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIỂN

+4 Trừ sơ đỗ cầu đối xứng số pha lẻ cầu kích xung bảo đảm, các tiristo

phải được kích theo thứ tự chuyển mạch tự nhiên , thứ tự này được thamkhaor

từ thứ tự dẫn các diode trong các sơ đồ chỉnh lưu không điều khiển tương

đương với sơ đồ điều chỉnh điện dp

Sau đây là sơ đồ minh hoạ nguyên lý mạch tạo xung kích tiristo T¡ đồng

bộ điện áp Vị dat vao anode tiristo , góc kích trễ W có thể điều chỉnh được

Cúc Khôi có chức nâng như sau :

1.Khôi cách ly ngõ vào với ngõ ra :

Hai khôi này cách ly mạch điều khiển tiristo với phần công s

chỉnh lưu không dòng từ phần công suất chảy vào phần điều khiể: ngược lại, Có nhiều trường hợp chỉ cần khối cách ly như sơ đồ chỉnh lưu điều chỉnh 1

pha sẽ nói ở phân sau Các khối này thường là bộ biến áp hay linh kiến cách

ly quang điện

2 Khối đồng bộ :

Khối này tạo điện áp răng cưa , 1 răng cưa trong mỗi chu kỳ hoặc 2 răng

trong mỗi chu kỳ nếu là sơ đổ 1 pha dùng 2 tiristo kích đông thời ( sẽ giải thích sau ) xung răng cưa này sẽ được so sánh với điện áp điều chỉnh Vạ ở khối so

sánh phía sau

Khối này so sánh điện áp răng cưa với điện áp điều chỉnh Vạ, Để so sánh ,

có thể dùng mạch khuếch đại thuật toán hoặc transito Trường hợp transito thì

điện áp răng cưa được đưa vào cực khiển để so sánh với Vạc tại cực phát Có

các linh kiện chuyên dùng vào chức năng nầy như transito một tiếp ( UST )

hay transito một tiếp giáp lập trình được ( PUT ) còn làm thêm khối tạo xung

phía sau

Điện áp ra khối so sánh không thích hợp với việc kích tiristo cần các xung

biên độ lớn tổn tại trong thời gian dài hơn thời gian kích tiristo chậm dẫn nhất