ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT - CHƯƠNG 4 bộ biến đổi và bộ khóa một chiều pdf

Chương 4: Bộ biến đổi và bộ khóa một chiều 4.1 Khái niệm chung – Phân loại 4.2 Bộ khóa một chiều Đóng cắt dòng điện một chiều Sơ đồ nguyên lý sử dụng GTO a) V U V0 L R i Z Z i G i V0 i V L R 0 0 i G i V i V0 t R L Đóng Cắt Khi sử dụng thyristor: Mở - Đóng Đóng – Cắt ĐÓNG ĐÓNG CẮT S BCM S S PS Z V0 OS OS S PS t 4.3 Phân loại thiết bị biến đổi một chiều 4.3.1 Phân loại theo phương pháp biến đổi •Trực tiếp – bộ biến đổi xung • Gián tiếp 4.3.2 Phân loại theo chức năng biến đổi •Giảm áp – mắc nối tiếp • Tăng áp – mắc song song • Điều khiển xung giá trị điện trở 4.3.3 Phân loại theo phương pháp điều khiển •Tần số xung • Độ rộng xung • Hai giá trị Nghịch lưu Chỉnh lưu có điều khiển U U Z 4.4 Nguyên lý làm việc của các bộ biến đổi xung 4.4.1 Bộ biến đổi giảm áp – mắc nối tiếp • Nguyên lý làm việc Nhịp S: u Z = U i Z = i S : tăng theo đường cong hàm mũ về giá trị (U - E ư )/R Năng lượng từ nguồn U, một phần tích lũy vào cuộn L, phần lớn nạp cho E ư , phần còn lại tiêu tốn trên R Nhịp S kéo dài trong khoản thời gian T 1 . Kết thúc khi tín hiệu “cắt” đưa vào khóa S. u c S i S U i V0 V0 R L u Z i Z Z u Z 0 0 SV0SV0S U U Zi t T 1 T 2 T i S i V0 I Z ∆i Z i ZM i ZMIN t Nhịp V0: u Z = 0 i Z = i V0 : giảm theo đường cong hàm mũ về giá trị -E ư /R Năng lượng trước đây tích lũy trong cuộn L được giải phóng, phần lớn nạp cho E ư , phần còn lại tiêu tốn trên R Nhịp V kéo dài trong khoản thời gian T 2 . Kết thúc khi tín hiệu “đóng” đưa vào khóa S. u c S i S U i V0 V0 R L u Z i Z Z u Z 0 0 SV0SV0S U U Zi t T 1 T 2 T i S i V0 I Z ∆i Z i ZM i ZMIN t •Giátrị trung bình điện áp trên tải zUU T T U Zi == 1 z: tỷ số chu kỳ 0  z  1 0  U zi  U Zi z UE I R − = − u c S i S U i V0 V0 R L u Z i Z Z u Z 0 0 SV0SV0S U U Zi t T 1 T 2 T i S i V0 I Z ∆i Z i ZM i ZMIN t 4.4.2 Bộ biến đổi tăng áp – mắc song song • Nguyên lý làm việc Nhịp S: u Z = 0 i Z = i S ; tăng theo đường cong hàm mũ, về giá trị E ư /R Năng lượng từ nguồn E ư được tích lũy phần lớn vào cuộn L, phần còn lại tiêu tốn trên điện trở R Nhịp S kéo dài trong khoảng thời gian T 1 . Nhịp kết thúc khi tín hiệu “cắt” đưa vào S u c i V0 V0 i S S i Z Z U R L u Z S V0 V0SS T 1 T 2 T 0 U U Zi t u Z i S i V0 i ZMIN i ZM t Nhịp V0: u Z = U i Z = i V0 ; giảm theo đường cong hàm mũ, về giá trị (E ư –U)/R < 0 Năng lượng từ nguồn E ư cùng với năng lượng đã tích lũy trong cuộn L ở nhịp trước, tiêu tốn một phần trên điện trở R, phần lớn còn lại được trả về nguồn U. Nhịp V0 kéo dài trong khoảng thời gian T 2 . Nhịp kết thúc khi tín hiệu “đóng” đưa vào S. u c i V0 V0 i S S i Z Z U R L u Z S V0 V0SS T 1 T 2 T 0 U U Zi t u Z i S i V0 i ZMIN i ZM t [...]... phát xung Trễ T1 Đ 4. 6.3 Nguyên tắc điều khiển hai giá trị Ð ∆iZ ui1 uc M t ui2 iZM iZMIN BCM I'Z=IZ iZ ui1 Z 0 uc V0 ui1 ui2 M uc ui2 ui1 ui2 iZ uc > 0 uc < 0 Ð Bộ phát xung đóng vai trò của một bộ điều khiển dòng điện 4. 7 Các bộ biến đổi xung nhiều góc phần tư 4. 7.1 Bộ biến đổi hai góc phân tư đảo chiều dòng điện V iZ S1 S2 U Z V0 uZ 4. 7.2 Bộ biến đổi hai góc phân tư đảo chiều điện áp V2 S1S2 V1... phục hồi khả năng khóa 2 4toffV 2 Tv π (t2 − t1 ) = = LC ⇒ L = 2 4 2 π C (t2 – t1)MIN = toffV2 4. 6 Nguyên tắc điều khiển bộ biến đổi xung áp • Độ rộng xung – thay đổi T1 • Tần số xung – thay đổi T • Hai giá trị 4. 6.1 Nguyên tắc điều khiển độ rộng xung Giữ nguyên f = 1/T, thay đổi T1 T ucM T1 T2 uP uc M uc BÐK Đ BCM t 0 Đ C 4. 6.2 Nguyên tắc điều khiển tần số xung Giữ nguyên T1, thay đổi T M uc f = 1/T... t3 t4 t5 t6 t7 uZ uC t iC U 0 Nhịp V2 (t4, t6) -K1U Tại t = t4 đưa xung điều khiển vào V2 – mở V2 t0V1 uV2 = 0 iV1 Điện áp ngược trên C đặt lên V1 đóng V1 U IZ 0 t 1 iC = I Z ⇒ uC = uC (t4 ) + ∫ I Z dt Ct 4 = uV1 t0V2 uV2 iV2 K1U 0 U IZ (t − t4 ) − K1U C iV0 iZ iV2 IZ 0 t T T1 iV1 i C uC iZ V1 V0 QK K1U Z uZ U t2 V3 0 V0 U V2 V1 V3 V2 L1 V1 V0 uV1 iC T2 t1 t3 t4 t5 t6 t7 uZ uC t iC U Nhịp V2 (t4, t6)... uC = -uV0 0 -K1U t0V1 iV1 U IZ 0 uV1 Tại t = t6, uZ = 0 V0 mở, V2 đóng lại Bắt đầu nhịp V0 uZ(t6) = 0 uC = U t0V2 uV2 iV2 K1U 0 U iV0 iZ iV2 IZ 0 t Nạp điện cho tụ C khi bắt đầu làm việc • Mở V2 trước • Đóng tụ C trực tiếp vào nguồn U qua một điện trở hạn chế dòng Xác định các thông số C và L • V1 sử dụng khoảng (t4, t5) để phục hồi khả năng khóa (t5 – t4)MIN = toffV1 I ZM toffV 1 K1UC (t5 − t4 ) =... S1S2 V1 S1 V1 V2 S1S2 V1 iZ iZ Z uZ U V2 S2 0 t uZ T1 T1 − T2 U Zi = U = U (2 z − 1) T z > 0.5 z < 0.5 Uzi > 0 Uzi < 0 T2 T 4. 7.3 Bộ biến đổi bốn góc phân tư V4 S1S2 V3 S1S2 V1 S1 S3 V4 S4 t 0 Z uZ U iZ V3 iZ V2 V2 V1 S3S4 V1 S3S4 uZ V3 S1S2 S1 S1S2 V2 iZ S2 V1 V1 S3 S3S4 S3 S3S4 uZ t 0 ... uV1 iC T2 Z uZ U t2 V3 0 V0 U t1 t3 t4 t5 t6 t7 uZ uC t iC U 0 uV1 = 0 iV1 = IZ - iC uV2 = -uC iV2 = 0 -K1U t0V1 iV1 U IZ 0 uV1 Tại t = t3, dòng iC = 0; V3 đóng lại uC(t3) = -K1U; K1 = 0.7 – 0.9 t0V2 uV2 iV2 K1U 0 U iV0 iZ iV2 IZ 0 t T T1 iV1 i C uC iZ V1 V0 QK K1U Z uZ U t2 V3 0 V0 U V2 V1 V3 V2 L1 V1 V0 uV1 iC T2 t1 t3 t4 t5 t6 t7 uZ uC t iC U Nhịp V1 (t3, t4) 0 -K1U Tất cả các đại lượng giữ nguyên... (1 − z ) R p T 0 ≤ Rei ≤ R p 4. 5 Bộ chuyển mạch 4. 5.1 Mạch LC iV V C S uC(0)=0 uC i t=0 uC(0) C uC L i U L uC i t=0 0 i uC t t 1 di uC (0) + ∫ idt + L = U dt C0 ωv: tần số góc của mạch LC … i= ωv = 1 LC C 2U U O U − uC (0) sin ωvt + i (0) cos ωvt L C t t 1 uC = uC (0) + ∫ idt = C0 L = U + [uC (0) − U ] cos ωvt + i (0)sin ωvt C 4. 5.2 Phân tích bộ chuyển mạch của bộ biến đổi xung áp iV1 i uc C iS uC...• Giá trị trung bình điện áp trên tải uc U Zi T2 = U= T T − T1 = U= T = (1 − z )U S V0 S V0 S uZ iV0 Z UZi 0 V0 L S T1 U T2 T t iS U iZ R uZ iS iV0 iZMIN iZM t E− − U Zi Iz = R 4. 4.3 Bộ biến đổi xung giá trị điện trở iZ iS uc L L S U T T1 uc Rp U RP S iR iZ =iS+iR T2 iS iR iZMIN iZM 0 • Nguyên lý làm việc t Nhịp S:... T2 t1 t3 t4 t5 t6 t7 uZ uC t iC U 0 -K1U Nhịp V0 – (0, t1) iZ = iV0, uV0 = 0, uZ = 0 t0V1 Giả thiết uC = U iV1 U IZ 0 uV2 = 0; uV1 = U uV1 t0V2 uV2 iC = iV1 = iV2 =0 iV2 K1U 0 U iV0 iZ iV2 IZ 0 t T T1 iV1 i C uC iZ V1 V2 V0 V1 V3 QK K1U V2 L1 V1 V0 uV1 iC T2 Z uZ U t2 V3 0 V0 U t1 t3 t4 t5 t6 t7 uZ uC t iC U Nhịp V1, V3 (t1, t3) 0 -K1U Tại t1 đưa xung điều khiển mở V1 uZ = U; uV0 = -uZ = -U t0V1 V0... góc bằng U/L Nhịp S kéo dài trong khoảng thời gian T1 Kết thúc khi tín hiệu “cắt” đưa vào S iZ iS L S iR uc Rp U T T1 iZ =iS+iR T2 iS iR iZMIN iZM 0 t Nhịp 0 iZ = iR; giảm theo đường cong hàm mũ về giá trị U/Rp Nhịp 0 kéo dài trong khoảng thời gian T2 Kết thúc khi tín hiệu”đóng” được đưa vào S • Xác định giá trị điện trở tương đương Rei iZ iS L S iR uc Rp U T T1 iZ =iS+iR T2 iS iR iZMIN iZM 0 t U . Chương 4: Bộ biến đổi và bộ khóa một chiều 4. 1 Khái niệm chung – Phân loại 4. 2 Bộ khóa một chiều Đóng cắt dòng điện một chiều Sơ đồ nguyên lý sử dụng GTO a) V U V0 L R i Z Z i G i V0 i V L R 0 0 i G i V i V0 t R L Đóng Cắt Khi. thyristor: Mở - Đóng Đóng – Cắt ĐÓNG ĐÓNG CẮT S BCM S S PS Z V0 OS OS S PS t 4. 3 Phân loại thiết bị biến đổi một chiều 4. 3.1 Phân loại theo phương pháp biến đổi •Trực tiếp – bộ biến đổi xung • Gián tiếp 4. 3.2. khiển U U Z 4. 4 Nguyên lý làm việc của các bộ biến đổi xung 4. 4.1 Bộ biến đổi giảm áp – mắc nối tiếp • Nguyên lý làm việc Nhịp S: u Z = U i Z = i S : tăng theo đường cong hàm mũ về giá trị (U - E ư )/R Năng