Chương 2: Chỉnh lưu có điều khiển doc

Chương 2: CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN 2.1.Chỉnh lưu nguồn một pha 2.1.1. Mạch chỉnh lưu bán kỳ 2.1.1.1.Tải RL Phương trình mạch tải: ud + eL = Rid Góc α là góc mở. λ là góc tắt dòng θ = ωt u d u 2 T L R u 1 + - dt di LRiu dd +=⇔ θsinU2u 22 = u 2 U m 0 -U m π 2π θ i G α 0 θ u d 0 λ ’ λ 0 ’ 2π θ i d α λ θ u T θ Do tình cảm kháng nên đường cong dòng điện id kéo dài ra ngoài π ,khi mà u2 đã chuyển sang nửa chu kỳ âm . Nếu chuyển góc tọa độ từ O sang O’ , ứng với thời điểm cấp xung điều khiển mở SCR , ta có phương trình: Chia hai vế cho L, đặt ta có: Dùng phép biến đổi Laplace, qua vài phép biến đổi ,ta nhận đươc: Trong đó: θ = ωt ( ) αθsinU2u 2d += ( ) αθsinU2Ri dt di L 2d d +=+ L R a = ( ) αθsin L U2 ai dt di 2 d d +=+ ( ) ( )       −−++= − φtg θ 2 d eφαsinφαθsin Z U2 i 2 L 2 XRZ += L X L ω = R X φtg = u d u 21 T 1 L R u 1 + - u 22 T 2 + 2.1.2.Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ 2.1.2.1.Tải RL α :góc mở dòng λ = π + α : góc tắt dòng θ = ωt Nếu ωL >>R nên id là dòng liên tục. Dòng id có cùng một giá trị Io khi θ = α và θ = π + α Xác định trị trung bình điện áp trên tải. Khi T1 dẫn cho dòng chảy qua tải , ta có phương trình: Lấy tích phân hai vế từ α = π + α và chia cho π , ta có : Ud = Rid Trong đó Trị trung bình dòng qua tải: θsinU2uu 22221 =−= Ldd eRiu −= θd di XRiθsinU2 d d2 += ∫∫∫ += ++ o o I I d απ α d απ α 2 di π X θdi π R θdθsinU2 π 1 αcos π U22 U 2 d = R U I d d = u 2 U m 0 -U m π 2π θ u 21 u 22 i G α 0 θπ+α u d 0 α λ 0 ’ 2π θ i d α π+α θ Trong đó Điện áp ngược trên SCR Khi T1 dẫn u21+ uT2 – u22 = 0 uT2 = u22 - u21 Khi T2 dẫn u22+ uT1 – u21 = 0 uT1 = u21 - u22 Điện áp ngược cực đại trên mỗi SCR: R Lω arctgφ = 2max 22 UU T −= 2.1.2.2.Tải RLE Khi T1 dẫn ta có phương trình : Dòng id có thể là dòng gián đoạn , cũng có thể là dòng liên tục điều đó tùy thuộc vào giá trị của E, φ và α. Xác định trị trung bình điện áp trên tải. Lấy tích phân hai vế từ α → λ và chia cho π , ta có : Nếu id là dòng gián đoạn id(α) =id(λ) = 0 Nếu id là dòng liên tục id(α) =id(π+α) = Io Vậy với cả hai trường hợp (dòng gián đoạn và dòng liên tục) thì ta có phương trình như sau: θd di XERiθsinU2u d2d ++== ∫∫∫∫ ++= λ α d λ α λ α d λ α 2 di π X θd π E θdi π R θdθsinU2 π 1 ∫ ∫ ==⇒ λ α 0 0 dd 0di π X di π X ∫ ∫ ==⇒ λ α I I dd 0 0 0di π X di π X ∫∫∫ += λ α λ α d λ α 2 θd π E θdi π R θdθsin π U2 ( ) αλ π E RIU dd −+= Trong đó: Trường hợp id là dòng liên tục, λ = π + α, ta có: Ranh giới của dòng liên tục và gián đoạn, ta có phương trình: Nghiệm tổng quát của phương trình: Nếu id là dòng liên tục ta có thể viết lại: ( ) λcosαcos π U2 U 2 d −= ( ) ( ) αλ Rπ E λcosαcos Rπ U2 I 2 d −−−= R EU I αcos π U22 U d d 2 d − = = u 2 U m 0 -U m π 2π θ u 21 u 22 i G α 0 θπ+α u d 0 α λ 0 ’ 2π θ i d α π+α θ u d 0 α λ 0 ’ 2π θ i d α π+α θ E θd di XERiθsinU2 d d2 ++= ( ) [ ] φtg θ 1 2 d e.Aθsinφcosφθsin R U2 i − +−−= ( ) ( ) [ ] ( ) ( ) [ ] φ απ απ φ α α θφφαπ θφφα tg tg eA R U I eA R U I + − + − +−−+= +−−= .sincossin 2 .sincossin 2 1 2 0 1 2 0 2.1.3.Hiện tượng trùng dẫn Hiện tượng trùng dẫn chỉ xuất hiện trong các sơ đồ mà số cuộn dây thứ cấp máy biến áp nguồn bằng hoặc lớn hơn 2. Giả thiết L = ∞ với giả thiết này dòng id xem như được nắn thẳng: id = Id Lc ≠ 0 điện cảm chuyển mạch nó cản trở đột biến của dòng điện. Khi θ = θ2 = π + α ta có xung kích cho T2 . SCR T2 dẫn vì lúc này e22> 0 . Kết quả là T1 & T2 cùng dẫn . Hai nguồn e21 và e22 được nối lại theo mạch e21 – Lc – T1 – T2 – Lc – e22 i d u 21 T 1 L R u 22 T 2 e 21 L R e 22 T 2 T 1 L C L C i c α u d 0 θ 2 2π θ e 22 e 21 θ 3 α i 1 μ μ θ 0 I d i 2 θ 0 I d Dòng i2 tăng lên ,còn dòng i1 giảm xuống vì i1 + i2 = Id = const. Khi θ = θ3 ⇒ i1 = 0 ⇒ T1 tắt i2 = Id ⇒ T2 dẫn mạnh. Vậy dòng tải Id đã chuyển mạch từ T1 sang T2 . Quá trình này gọi là Quá trình chuyển mạch hay gọi là Hiện tượng trùng dẫn. Góc μ = θ3 +θ2 : gọi là góc trùng dẫn Điện áp ngắn mạch uc : Gọi uc : Điện áp ngắn mạch. ic : Dòng ngắn mạch Ta có phương trình: Nếu chuyển góc tọa độ từ O sang vị trí O’ , ta có :  Vậy dt di L2eeu c c2122c =−= ( ) ( ) ( ) αθsinU2απθsinU2e αθsinU2e 2221 222 +−=++= += ( ) θd di X2 dt di L2αθsinU22u eeu c c c c2c 2122c ==+= −= ( ) θd di XαθsinU2 c c2 =+ Dòng ngắn mạch ic : Khi θ = μ ( Gốc tọa độ tại θ2 ) thì i1 = 0 và i2 = Id . Từ phương trình trên ta có phương trình chuyển mạch: Hình dạng của điện áp chỉnh lưu ud trong đọan trùng dẫn . Mà i1 + i2 = Id = const Do đó Trong đọan trùng dẫn ud = 0 . Vậy do hiện tượng trùng dẫn nên trị trung bình của điện áp trên tải Ud’ sẽ nhỏ hơn trường hợp lý tưởng Ud một lượng là ∆Uμ . Ud’ = Ud + ∆Uμ Xác định ∆Uμ Thay vào phương trình chuyển mạch (*) , ta có: ( ) ∫ += θ 0 c 2 c θdαθsin X U2 i ( ) [ ] αθα +−==> coscos 2 2 c c X U i ( ) αμcosαcos U2 IX 2 dc +−= d 1 c21 dc21 u θd di Xe uee =− =+ d c c22 u θd di Xe =− 2 ee u 2221 d + = ( ) [ ] αµα π µ +−=∆ coscos 2 2 U U π =∆ µ dc IX U 2.1.4.Mạch chỉnh lưu cầu 2.1.4.1. Tải R Khi θ = θ1 ; iG1,3 > 0 T1 dẫn & T3 dẫn ud = u2 Khi u2 ≤ 0 ⇒ T1 & T3 tắt uT = -u2 Khi θ = π + α ; iG2,4 > 0 u2 = uT2 + ud + uT4 T2 & T4 dẫn ⇒ uT2,4 = 0 ⇒ ud = u2 Dòng qua tải id là dòng gián đọan. - Trị trung bình điện áp trên tải Ud - Trị trung bình của dòng qua tải - Trị trung bình của dòng qua mỗi SCR - Điện áp ngược cực đại trên mỗi SCR R u 2 u d u 1 T 1 T 2 T 33 T 43 u 2 U m -U m 0 π 2π θ i G1,3 0 α i G2,4 0 π+α u d 0 α π+απ 2π θ θ θ ( ) αcos1 π U2 U 2 d += R U I d d = 2 I I d T = 2maxT U2U −= [...]... u2b Khi , có xung kích cho T1 dẫn vì u2a có gía trị lớn nhất Khi T1 dẫn sẽ làm T3 tắt vì u2a > u2c π θ = θ1 = + α 6 Lúc này dòng qua tải id do T1 & T5 dẫn Điện áp trên tải : ud = uab = u2a – u2b π Các xung điều khiển lệch nhau được lần 3 lượt đưa đến các cực điều khiển của SCR theo thứ tự : 1, 6, 2, 4, 3, 5, 1, Khi một SCR được kích dẫn nó sẽ khoá ngay SCR dẫn trước đó Do mạch tải có điện cảm... , ud = 0 Khi θ = θ3 = π + α có xung kích T2 dẫn, làm D1 tắt Trong khoảng từ θ3 → 2π + θ1, T1 & D2 dẫn cho dòng qua tải id = Id, ud = -u2 Trong sơ đồ ta thấy thời gian dẫn dòng của diod là π + α, còn thời gian dẫn dòng của SCR là π – α α θ Id θ iT1 Id θ iD2 iT2 iD1 i2 π+α θ θ θ θ 2.2 Chỉnh lưu nguồn 3 pha 2.2.1 Mạch chỉnh lưu 3 pha hình tia u2a u2 u2b u2c 0 Do mạch tải có địện cảm L nên id thực tế... π Nếu xét hiện tượng trùng dẫn thì thay Ud = Ud’ θ α π+α id Id θ iT1,3 Id iT2,4 θ θ 2.1.5.Mạch chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng T1 u1 ud D1 α L u2 R T2 0 θ1 θ2 θ3 id D2 Trong mạch sử dụng một nửa SCR và một nửa diod Ưu điểm là điều khiển đơn giản hơn và giá thành thấp vì diod rẽ hơn SCR Khi θ = θ1 = α có xung kích T1 dẫn Trong khoảng từ θ1 → θ2 T1 & D2 dẫn cho dòng qua tải id = Id, ud = u2 Khi... ∫ π +α 6 2U 2 sin θdθ π . Chương 2: CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN 2.1 .Chỉnh lưu nguồn một pha 2.1.1. Mạch chỉnh lưu bán kỳ 2.1.1.1.Tải RL Phương trình mạch tải: ud +. 2.1.5.Mạch chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng Trong mạch sử dụng một nửa SCR và một nửa diod. Ưu điểm là điều khiển đơn giản hơn và giá thành thấp vì diod rẽ hơn SCR. Khi θ = θ1 = α có xung. . D 1 D 2 T 2 R u 2 u 1 T 1 L 0 u d θ θ θ i d I d i T1 i D2 π+α θ i T2 θ I d θ θ θ 1 θ 2 θ 3 α α i D1 i 2 2.2 .Chỉnh lưu nguồn 3 pha 2.2.1. Mạch chỉnh lưu 3 pha hình tia Do mạch tải có địện cảm L nên id thực tế là dòng liên tục : id = Id