BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT_CHƯƠNG 3 Bộ chỉnh lưu doc

Mạch chỉnh lưu diode cầu 1 pha Dạng sóng dòng , áp trong mạch với tải có điện cảm rất lớn... Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn phần Xét mạch chỉnh lưu với Ls = 0... Chế độ chỉnh lưu và

Trang 1

Chương 3

BỘ CHỈNH LƯU

Trang 2

Sơ đồ khối bộ chỉnh lưu không điều khiển

Chỉnh lưu 1 pha, 3 pha

Chỉnh lưu bán sóng, toàn sóng

Trang 3

Mạch chỉnh lưu diode 1 pha, bán sóng

Tải R

Trang 4

áp nguồn <0

Trang 5

Tải RLE

Trang 6

Mạch chỉnh lưu diode cầu 1 pha

Mô hình mạch nguồn

Trang 8

u S

u d

Trang 9

Dạng sóng dòng , áp trong mạch với tải có điện cảm rất lớn

Trang 10

Trang 11

Mạch chỉnh lưu diode cầu 1 pha –

Trang 12

Hiện tượng chuyển mạch

Trang 13

Mạch tương đương khi đang xảy ra chuyển mạch

Mạch tương đương khi hiện tượng chuyển mạch chấm dứt

Trang 14

với cầu chỉnh lưu diode

Trang 15

Xét mạch chỉnh lưu cầu diode 1 pha thông dụng

Trang 16

Ảnh hưởng của dòng ngõ vào chỉnh lưu Is

Trang 17

Xét cầu chỉnh lưu mắc trong mạch với các tải khác

Trang 18

Ảnh hưởng của dòng ngõ vào chỉnh lưu Is

Trang 19

Chỉnh lưu 3 pha cầu diode

u d

i d

Trang 20

Trang 21

Trang 22

Trang 23

Trang 24

Phổ tần sóng hài dòng ngõ vào (dòng pha)

Trang 25

Trang 26

Trang 27

Trang 28

Chỉnh lưu có điều khiển

U d Ngõ vào

IV

Trang 29

Thyristor (SCR) & mạch điều khiển

Xét mạch chỉnh lưu dùng thyristor đơn giản nhất

Trang 30

Thyristor (SCR) & mạch điều khiển

Xét mạch chỉnh lưu dùng thyristor đơn giản với tải RL và RLE

Trang 31

Phương pháp điều khiển bộ chỉnh lưu

Mạch so sánh và Logic

Mạch tạo sóng răng cưa

Trang 32

Các mạch chỉnh lưu có điều khiển thông dụng

u d Tải

u an

Trang 33

Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn phần

Xét mạch chỉnh lưu với Ls = 0

Trang 34

-100 0 100

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -100

-50 0 50 100

Góc kích   

Trang 35

-100 0 100

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -100

-50 0 50 100

Trang 36

3 Góc kích    135o

-100 0 100

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -100

-50 0 50 100

Trang 37

Trang 38

Chỉnh lưu 3 pha tia có điều khiển

Trang 46

Chỉnh lưu 3 pha cầu điều khiển toàn phần

-200 -100 0 100 200

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -200

-100 0 100 200

Dạng áp nguồn, áp trên tải và dòng trên tải - Góc kích = 15 o

Trang 47

Quan hệ giữa điện áp dây ngõ vào và điện áp ud ngõ ra –

Góc kích = 15 o

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -200

-150 -100 -50 0 50 100 150 200

Trang 48

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -150

-100 -50 0 50 100 150

Dạng sóng dòng và áp nguồn - Góc kích = 15 o

Trang 49

-200 -100 0 100 200

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -200

-100 0 100 200

Trang 50

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -150

-100

-50 0 50 100 150

i 1

u 1

Trang 51

-200 -100 0 100 200

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -200

-100 0 100 200

Trang 52

Góc kích = 90 o

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -200

-150

-100

-50 0 50 100 150 200

Trang 53

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -150

-100 -50 0 50 100 150

Trang 54

-200 -100 0 100 200

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -200

-100 0 100 200

Trang 55

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -150

-100

-50 0 50 100 150

Trang 56

Chỉnh lưu 1 pha cầu điều khiển bán phần

T 1 T 3

D2 D4

Trang 57

-150 -100 -50 0 50 100 150

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -150

-100 -50 0 50 100 150

Dạng áp và dòng nguồn, áp trên tải và dòng trên tải - Góc kích = 30 o

Trang 58

-150

-100

-50 0 50 100 150

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -150

-100

-50 0 50 100 150

Trang 59

-150

-100

-50 0 50 100 150

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -150

-100

-50 0 50 100 150

Trang 60

Giả thiết tải có điện kháng đủ lớn để dòng tải I có thể coi là liên tục và phẳng

Trang 61

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -200

-100

0 100

Trang 62

Góc kích = 15 o

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -200

-150

-100

-50 0 50 100 150 200

Trang 63

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -150

-100

-50 0 50 100

150

u 1

i 1

Trang 64

Trang 65

Góc kích = 90 o

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -200

-150

-100

-50 0 50 100

150

200

Trang 66

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 -150

-100 -50 0 50 100 150

Trang 67

Chế độ chỉnh lưu và chế độ nghịch lưu

Trang 68

Trang 69

Ví dụ 2.13: Khi nào có thể xảy ra chế độ nghịch lưu trong các mạch dưới đây:

Trang 70

Ví dụ 2.12: Cho bộ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển hoàn toàn mắc vào nguồn ac một pha

Trang 71

Giả thiết dòng tải liên tục, điện áp trung bình trên tải:

] [ cos

.

U d  2 2 220 1200   99



Sức điện động E xác định theo:

U d =R.I d +E E=U d -R.I d =-99-1.20=-119[V]

Công suất phát ra từ tải:

Trang 72

Chế độ dòng liên tục và chế độ dòng gián đoạn

Điện áp chỉnh lưu ud gồm thành phần một chiều Ud và thành phần xoay chiều u d :

Thành phần i d làm dòng chỉnh lưu (dòng tải) nhấp nhô và có thể bị gián đoạn

Ở chế độ dòng gián đoạn, dạng điện áp chỉnh lưu phụ thuộc vào thông số tải, góc kích và dạng điện áp nguồn

Trang 73

Ví dụ: Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha tải RLE hoạt động ở chế độ dòng gián đoạn

Khảo sát mạch trong chế độ dòng gián đoạn khá phức tạp, thường phải

giải hệ phương trình vi phân hoặc dùng chương trình mô phỏng.

Trang 74

Chế độ dịng liên tục và chế độ dịng gián đoạn

Ví dụ 2.14 : Phân tích bộ chỉnh lưu bán sĩng dùng SCR với hai trường hợp tải RL và RLE.

a Tải RL

Trang 75

Khi SCR dẫn, phương trình mạch điện sẽ là:

u d =u;

dt

di L i.

Hằng số A xác định từ điều kiện ban đầu i d ()  0 .

Từ đĩ, ta cĩ phương trình dịng điện tải trong một chu kỳ áp lưới:

; 0

x 0

; e

).

sin(

) x sin(

Z

U )

x

(

i

x m

d

Trường hợp tải RL:

Trang 76

Góc  là góc tắt của thyristor và có thể xác định theo điều kiện: i d () 0 .

sin(

) sin(

Z

U 0

)

(

d

Góc (    ) gọi là khoảng dẫn của thyristor.

Trị trung bình điện áp chỉnh lưu:

) cos (cos

2

U dx x sin U 2

x ( i 2

Trang 77

b Tải RLE

Trang 78

Thyristor có thể kích dẫn nếu xung kích thực hiện trong điều kiện áp trên thyristor dương.

x e

A R

E ) x sin(

Z

U )

x

(

i

x m

Z

U

Điện áp tải chỉnh lưu trong thời gian thyristor dẫn điện bằng điện áp nguồn và trong thời

Trường hợp tải RLE:

Trang 79

Hiện tượng chuyển mạchXét bộ chỉnh lưu 1 pha điều khiển toàn phần, dòng Id liên tục và phẳng

Chuyển mạch từ 3,4 sang 1,2

Trang 80

Xét bộ chỉnh lưu 1 pha điều khiển toàn phần, dòng Id liên tục và phẳng

Chuyển mạch từ 3,4 sang 1,2

1

1 2

Trang 81

Trong quá trình chuyển mạch:

2

s d

s

L I U

Trang 82

Với cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển bán phần, các công thức tíng sụt áp do chuyển mạch, điện áp ngõ ra chỉnh lưu và góc chuyển mạch sẽ ra sao?

Tóm lại, với cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển toàn phần:

d cm



Điện áp ngõ ra chỉnh lưu: U d U do cos   U cm

Góc chuyển mạch tính bởi công thức:

2 cos( ) cos

2

s d s

L I U



Trang 83

Hiện tượng chuyển mạchXét bộ chỉnh lưu 3 pha điều khiển toàn phần, dòng Id liên tục và phẳng

Chuyển mạch từ T5 sang T1

Trang 84



Trang 85

Trong khoảng thời gian chuyển mạch:

Lưu ý là diện tích sụt áp A u trên hình tương ứng với sụt áp trên L s

trong quá trình chuyển mạch, do đó:

Trang 86

Sụt áp này lặp lại mỗi khoảng / 3  , do đó, sụt áp trung bình

trong 1 chu kỳ lưới là:

3

s d cm

Bằng cách chuyển dt về vế phải và lấy tích phân 2 vế

trong khoảng thời gian chuyển mạch, ta có:

2

s d LL

L I U



Trang 87

Ảnh hưởng của hiện tượng chuyển mạch

Làm giảm điện áp chỉnh lưu ra trên tải

U U   U U   R I

Làm biến dạng điện áp nguồn:

Trang 88

Hạn chế phạm vi điều khiển góc kích:

Xét cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển

toàn phần làm việc ở chế độ nghịch

lưu

Trang 89

Bỏ qua hiện tượng chuyển mạch, ta có góc an toàn của thyristor  :

tq là thời gian khôi phục khả năng khóa của thyristor.

Giá trị góc điều khiển cực đại cho phép:

max    

Nếu xét cả hiện tượng chuyển mạch với  là độ lớn góc chuyển mạch,

độ lớn góc an toàn còn lại của thyristor bằng:

Trang 90

Ví dụ 2.20:

Bộ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển hoàn toàn mắc vào tải động cơ một chiều Tải có Lu rất lớn làm dòng tải phẳng id = 100A Nguồn xoay chiều có trị hiệu dụng U = 380V, Lb=0,001H,

R b = 0,01,  = 314 rad/s Độ sụt áp trên một linh kiện là 2V.

a/- Phân tích hiện tượng chuyển mạch

b/- Tính điện áp lớn nhất do bộ chỉnh lưu cung cấp cho tải

c/- Tính độ tăng  max

d/- Tính độ lớn góc chuyển mạch  khi  =0

e/- Tính góc điều khiển  max , giả thiết thời gian khôi phục khả năng khóa của SCR là t q =

50S

Trang 92



Trang 93

Ví dụ 2.20:

b/.

Độ sụt áp trên SCR: UV= 2 x 2V = 4[V]

Độ sụt áp trên Rb: URb= 0,01 x 100= 1[V]

Độ sụt áp gây ra bởi quá trình chuyển mạch :

Điện áp trung bình lớn nhất bộ chỉnh lưu cấp cho tải :

Udmax= Ud0 - (UV +URb+Ucm )

Trang 94

] / [

, ,

.

max

s A

s

A dt

di V 0 2687 10 0 2687 

001 0 2

Trang 95

0 380

2

001 0

314 100

2 0

2 2

,

.

,

cos

.

cos

arccos

rad arcc

Trang 96

Ví dụ 2.20:

e/ Tính góc điều khiển lớn nhất

Quy đổi thời gian tắt (thời gian khôi phục khả năng khóa của SCR)

2

b d

L I U

2.380 cos 0,8830 2, 653[rad] 152

Trang 97

Tính chọn các thiết bị trong bộ chỉnh lưu

Chọn diode, SCR:

• Áp ngược cực đại đặt lên linh kiện x Ku (22.5)

• Dòng trung bình (hoặc dòng hiệu dụng) cực đại qua linh kiện x Ki (1.21.5)

Chọn biến áp:

• Điện áp chỉnh lưu cực đại

• Công suất ra cực đại

Trang 98

Trị trung bình áp tải U d (  )

lưu

Trang 100

Ví dụ 2.22:

Cho bộ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển hoàn toàn Nguồn điện áp xoay chiều lấy từ phía thứ cấp U = 220 V, tần số  = 314 rad/s Tải R = 0,1 , L rất lớn dùng làm dòng tải liên tục và phẳng, E = 200 V, góc điều khiển   

3 [rad].

a/- Tính trị trung bình áp Ud và dòng Id .

b/- Trị trung bình và trị hiệu dụng dòng qua SCR.

c/- Tính trị hiệu dụng dòng điện qua nguồn xoay chiều.

d/- Giả sử trong quá trình điều khiển do tải thay đổi (E),  thay đổi trong phạm vi (0,) Dòng tải được điều chỉnh ở giá trị xác định ở câu a/- Tính công suất máy biến áp.

Trang 102

c/ Trị hiệu dụng dòng nguồn (tra bảng tóm tắt):

] [ ,

max

A I

V U

d

572

5 514 220

6 3

Trang 103

Ghép nối tiếp 2 bộ chỉnh lưu - BCL 12 xung

Trang 104

Điện áp chỉnh lưu trên tải:

Điện áp chỉnh lưu có dạng 12 xung

 Sĩng hài trong áp chỉnh lưu là bội bậc 12 so với áp lưới

 Việc lọc điện áp (và dòng điện tải) dễ hơn so chỉnh lưu cầu 3 pha.

 Sĩng hài trong dịng lưới cũng giảm đi nhiều

Trang 105

Ghép nối tiếp 2 bộ chỉnh lưu - BCL 12 xungGóc kích   0

Trang 106

Trang 108

Ghép song song 2 bộ chỉnh lưu

d d

d

I i

Dòng trung bình qua mỗi SCR:

d

I i

i  

Trang 109

BCL 6 xung

Đồ thị dòng áp ngõ ra với góc kích   0

Trang 110

BCL 6 xung

Đồ thị áp ngõ ra với góc kích   0

Trang 112

Ghép song song 2 bộ chỉnh lưu cầu 3 pha

Trang 113

Ghép song song 2 bộ chỉnh lưu cầu 3 pha

BCL 12 xung

Định dạng
Số trang	113
Dung lượng	1,58 MB