BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT_CHƯƠNG 6 Bộ nghịch lưu, bộ biến tần pot

1 Chương 6 BỘ NGHỊCH LƯU BỘ BIẾN TẦN 2 Giới thiệu Bộ nghịch lưu: DC  AC Phân loại theo cấu hình:  Nghịch lưu nguồn áp  Nghịch lưu nguồn dòng Phân loại theo tín hiệu được điều khiển ở ngõ ra bộ nghịch lưu:  Bộ nghịch lưu áp  Bộ nghịch lưu dòng Ứng dụng của bộ nghịch lưu: Truyền động điện động cơ xoay chiều Thiết bị gia nhiệt cảm ứng: lò cảm ứng, thiết bị hàn… Các áp dụng trong lãnh vực truyền tải điện, chiếu sang… 3 Giới thiệu Bộ biến tần: AC AC Biến tần gián tiếp: AC DC  AC Biến tần trực tiếp (Cycloconverter): AC (tần số cao)  AC (tần số thấp) Với bộ biến tần: cần thay đổi điện áp và tần số đồng thời Bộ biến tần gián tiếp 3 pha Bộ biến tần trực tiếp 1 pha 4 Bộ nghịch lưu áp một pha Cấu hình bộ nghịch lưu áp một pha Nguyên tắc kích :  Hai công tắc bán dẫn trên cùng một nhánh cầu (S1 & S4, S3 & S2) được kích đối nghịch nhau  Không có trường hợp hai công tắc trên cùng một nhánh cầu cùng dẫn hoặc cùng tắt 5 Bộ nghịch lưu áp một pha Nghịch lưu áp một pha điều khiển đơn giản: 6 Bộ nghịch lưu áp một pha Nghịch lưu áp một pha điều khiển đơn giản: P hân tích Fourier c ủa điện áp ngõ ra dạng xung vng : 1,3,5 4. ( ) .sin( . . ) t n U u t n t n       p tải chỉ chứa các thành phần hài bậc lẻ. Độ méo dạng điện áp được tính theo hệ thức sau: )1(t 2 )1(t 2 t )1(t 2n 2 )n(t U U UU U U THD      Dễ dàng suy ra rằng: 2 2 2 2 (1) (1) 4 2 0,483 4 2 48,3% t t U t U U U U THD U U               ; U t =U 7 Bộ nghịch lưu áp một pha Ví dụ 5.4: Cho bộ nghòch lưu áp dạng cầu một pha với dạng sóng điện áp cho trên hình. Giả thiết dòng điện qua tải có dạng 540sin( 4) t i t     . Nguồn DC có độ lớn 300V. a. Vẽ dạng sóng dòng tải và dòng qua nguồn và xác đònh khoảng dẫn của từng linh kiện. b. Xác đònh trò trung bình dòng qua nguồn và công suất do nguồn cung cấp. c. Xác đònh công suất tiêu thụ của tải. 8 Bộ nghịch lưu áp một pha a. D ạng sóng dòng tải và dòng nguồn vẽ trên hình b. Dòng trung bình qua nguồn:        0 1243 4 540 1 AtdtI sAV ,)().sin(. Cơng suất nguồn cung cấp: Ps=300.243,1=72.930W=72,93kW c. Trò hiệu dụng thành phần hài cơ bản áp ra: V U U t 14270 2 300400 2 4 1 , . )(   P t =U t(1). I t(1). cos 1  =270,14. 4 2 540  cos. =72,930W=72,93kW 9 Bộ nghịch lưu áp một pha Ví dụ 5.5: Bộ nghòch lưu áp một pha mắc vào nguồn một chiều U. Tải R = 10, L =0,01H. Bộ nghòch lưu áp được điều khiển theo phương pháp điều biên. a- Tính độ lớn nguồn U để trò hiệu dụng áp tải U t = 100V. b- Với áp nguồn xác đònh ở câu a. Tính trò hiệu dụng hài cơ bản của điện áp ngõ ra. c- Tính trò hiệu dụng dòng tải . 10 Bộ nghịch lưu áp một pha Giải: a/- Trò hiệu dụng áp tải: U trms = U = 100V Vậy cần có áp nguồn U = 100V b/- Áp dụng phân tích Fourier cho áp tải u t , biên độ của sóng hài bậc n của áp ra: 4 n U U n   , n = 1, 3, 5, 7… Trò hiệu dụng sóng hài cơ bản (n = 1) của áp tải:   1 1 4. 90,03[ ] 2 . 2 t U U U V     [...]... tính Đối với bộ nghòch lưu áp một pha, biên độ hài cơ bản của điện áp ngõ ra: U t (1)m  ma U 17 Bộ nghịch lưu áp một pha Phổ tần sóng hài điện áp – điều khiển kiểu PWM 18 Bộ nghịch lưu áp một pha Un/U Bậc của sóng hài Phổ tần sóng hài điện áp – điều khiển kiểu sóng vng 19 Bộ nghịch lưu áp ba pha 20 Bộ nghịch lưu áp ba pha Giả thiết tải ba pha đối xứng thỏa mãn hệ thức: ut1 + ut2 + ut3 = 0 Điện áp pha... Các diode đối song với transistor không dẫn điện Mỗi transistor dẫn điện trong 1/3 chu kỳ với trò trung bình dòng điện qua nó bằng : ITAV  I C 14 ,66 4   4,888[ A] 3 3 27 Bộ nghịch lưu áp ba pha Điều khiển kiểu điều rộng xung (PWM) 28 Bộ nghịch lưu áp ba pha Dạng sóng điều khiển và dạng điện áp ngõ ra 29 Bộ nghịch lưu áp ba pha Gọi mf là tỉ số điều chế tần số (Frequency modulation ratio) : mf  f... 24 Bộ nghịch lưu áp ba pha Điều khiển kiểu 6 bước (six-step) Ví dụ 5.8: Bộ nghòch lưu áp ba pha điều khiển kiểu 6 bước (six-step) Tải thuần trở ba pha đối xứng đấu thành dạng sao Độ lớn điện trở mỗi pha R = 10 Tần số làm việc của bộ nghòch lưu áp f= 50Hz Điện áp nguồn một chiều U = 220V a Xác đònh trò hiệu dụng điện áp ra ; b Viết phương trình sóng hài bậc 1 của điện áp tải và dòng tải ; c Tính công. .. tính điện áp mỗi pha tải, ta có: 2u  u  u 2u  u  u 2u  u  u ut1  10 20 30 ; ut 2  20 30 10 ; ut 3  30 10 20 3 3 3 Điện áp dây trên tải: ut12 =u10 - u20; ut23 = u20 - u30 ; ut31 = u30 -u10 21 Bộ nghịch lưu áp ba pha Điều khiển kiểu 6 bước (six-step) 22 Bộ nghịch lưu áp ba pha Điều khiển kiểu 6 bước (six-step) 23 Bộ nghịch lưu áp ba pha Điều khiển kiểu 6 bước (six-step) Phân tích Fourier của điện. .. R 26 Bộ nghịch lưu áp ba pha Điều khiển kiểu 6 bước (six-step) c Vì tải thuần trở nên công suất tải cho bởi hệ thức : U t2 103 ,7 2 Pt  3  3  32 26 , [W ] 1 R 10 d Hệ số méo dạng của áp ra: THD U U  2 t  U t21) ( U t (1 )  1 2  103 ,7 2  140         2     140       2  2 1 2      0 ,312 e Trò trung bình dòng điện ngõ vào bộ nghòch lưu : IC  Pt 32 26 , 1   14 ,66 4... điện áp tải và dòng tải ; c Tính công suất tải ; d Tính hệ số biến dạng của áp ra e Tính trò trung bình dòng điện qua transistor 25 Bộ nghịch lưu áp ba pha Điều khiển kiểu 6 bước (six-step) Giải: a Trị hiệu dụng áp pha: Ut  2 2 U  220  103 ,7 [V ] 3 3 b Biên độ sóng hài bậc một của áp: 4.U  4 U 3 U t (1) m  sin   0, 63 66. U  0, 63 66. 220  140[V ] 3 3. 3  2 Phương trình sóng hài bậc một của... xung (PWM) 15 Bộ nghịch lưu áp một pha Nghịch lưu áp một pha điều khiển kiểu điều rộng xung (PWM) 16 Bộ nghịch lưu áp một pha Nghịch lưu áp một pha điều khiển kiểu điều rộng xung (PWM) Gọi mf là tỉ số điều chế tần số (Frequency modulation ratio) : mf  f carrier f reference  f tria f sin e Tăng mf  tăng giá trò tần số các sóng hài  dễ lọc các sóng hài hơn Điểm bất lợi của việc tăng tần số sóng mang... ra và áp điều khiển là tuyến tính Đối với bộ nghòch lưu áp ba pha, biên độ hài cơ bản của điện áp ngõ ra: U U t (1) m  ma 2 30 Bộ nghịch lưu áp ba pha Ví dụ 5.10 Bộ nghòch lưu áp một pha được điều khiển theo phương pháp điều rộng xung Sóng mang tam giác up có tần số fp = 500Hz, biên độ thay đổi giữa (12V,+12V), Điện áp điều khiển xoay chiều u dk dạng sin, tần số fdk = 50 Hz Nguồn áp một chiều U =... ; c Tính trò trung bình và trò tức thời lớn nhất của dòng điện qua transistor; d Xác đònh điện áp khóa lớn nhất đặt lên transistor ; e Tính hệ số biến dạng của áp ra 12 Bộ nghịch lưu áp một pha Giải: a U t (1)  4U  2 4.48   2  43 ,2 [V ] b Công suất trung bình của tải : Pt  U t2 R   1   2  2 0 1 2 u t2 dx   R U2 48 2    960 R 2 ,4 [w] c Trò trung bình dòng qua transistor: 1 U U... It(3) 2,13 Ut(5) 17, 56 It(5) 0,94 Ut(7) 12,54 It(7) 0,51 Ut(9) 9,75 It(9) 0,325 Ut(11) 7,98 It(11) 0,22 Tính gần đúng It qua hài dòng bậc 1, 3, 5: It   It21   It23  1 2  It 5  2   8,72 [A] 11 Bộ nghịch lưu áp một pha Ví dụ 5.7: Cho bộ chỉnh lưu áp một pha dạng mạch cầu Tải thuần trở R = 2,4 ; điện áp nguồn một chiều U= 48V a Tính trò hiệu dụng hài cơ bản của áp ra ; b Tính công suất trung bình . tải điện, chiếu sang… 3 Giới thiệu Bộ biến tần: AC AC Biến tần gián tiếp: AC DC  AC Biến tần trực tiếp (Cycloconverter): AC (tần số cao)  AC (tần số thấp) Với bộ biến tần: cần thay đổi điện. thay đổi điện áp và tần số đồng thời Bộ biến tần gián tiếp 3 pha Bộ biến tần trực tiếp 1 pha 4 Bộ nghịch lưu áp một pha Cấu hình bộ nghịch lưu áp một pha Nguyên tắc kích :  Hai công tắc bán dẫn. 1 Chương 6 BỘ NGHỊCH LƯU BỘ BIẾN TẦN 2 Giới thiệu Bộ nghịch lưu: DC  AC Phân loại theo cấu hình:  Nghịch lưu nguồn áp  Nghịch lưu nguồn dòng Phân loại theo