CHƯƠNG III : BỘ CHỈNH LƯU – RECTIFIER pptx

TS. LÊ MINHPHƯƠNG [CHƯƠNG III : BỘ CHỈNH LƯU – RECTIFIER] 1. Sơ đồ: II . BỘ CHỈNH LƯU TIA 3 PHA KHÔNG ĐIỀU KHIỂN i d i D1 i D2 i D3 - Nguồn xoay chiều 3 pha: u A = U m sin ωt UD1 D1 UD2 D2 U D3 D3 R Ud u B = U u C = U m sin( ω t − 2 π ) 3 sin( ω t + 2 π ) 3 UA UB UC L - Linh kiện bán dẫn: 3 diode công suất D 1 ,D 2 , D 3 - Tải một chiều dạng tổng quát RLE E 2. Ký hiệu: - Dòng tức thời qua linh kiện diodes công suất i D1 ,i D2 , i D3 - Điện áp trên linh kiện diodes công suất u D1 , u D2 , u D3 - Điện áp và dòng điện tải u d , i d - Trị trung bình điện áp, dòng điện tải U d , I d - Trị hiệu dụng áp pha nguồn U - Trị hiệu dụng dòng điện nguồn I 1 - Biên độ điện áp pha nguồn U m 3. Giả thiết: - Nguồn áp lý tưởng : nguồn xoay chiều ba pha cân bằng, đối xứng điện trở trong của nguồn bằng không. - Các linh kiện bán dẫn lý tưởng: điện áp trên linh kiện khi dẫn bằng 0. - Tải L đủ lớn để dòng tải phẳng và liên tục. - Mạch ở trạng thái xác lập. 4. Phân tích: Tại mỗi thời điểm chỉ có một linh kiện diode dẫn điện. a. Xác định khoảng đóng ngắt khoá diodes. - Để phân tích trình tự đóng ngắt các khoá diode ta dùng phép chứng minh phản chứng. Xét trong khoảng [ π /6 ÷ 5 π /6]: Giả sử D 2 dẫn và D 1 , D 3 ngắt ta có u D 2 = 0 ; u D1 < 0 ; u D 3 < 0 - Xét mạch điện u A, u D1 , u D2, u B theo định luật Kirshop u D1 − u D 2 + u B − u A = 0 u D 2 = 0 ⇒ u D1 = u A − u B - Trên giản đồ trong khoảng [ π /6 ÷ 5 π /6] ta thấy u D1 = u A − u B > 0 tức là D1 dẫn trong khoảng này, điều này mâu thuẫn với giả thiết. Vậy D 2 không thể dẫn trong khoảng này. Giả sử D 3 dẫn và D 1 , D 2 ngắt ta có u D 3 = 0 ; u D1 < 0 ; u D 2 < 0 - Xét mạch điện u A, u D1 , u D3, u C theo định luật Kirshop u D1 − u D 3 + u C − u A = 0 u D 3 = 0 ⇒ u D1 = u A − u C - Trên giản đồ trong khoảng [ π /6 ÷ 5 π /6] ta thấy u D1 = u A − u C > 0 tức là D1 dẫn trong khoảng này, điều này mâu thuẫn với giả thiết. Vậy D 3 không thể dẫn trong khoảng này. - Như vậy trong khoảng [ π /6 ÷ 5 π /6] chỉ có D 1 có thể dẫn : Giả sử D 1 dẫn và D 2 , D 3 ngắt ta có u D1 = 0 ; u D 2 < 0 ; u D 3 < 0 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUÂT Page 29 1 2 TS. LÊ MINHPHƯƠNG [CHƯƠNG III : BỘ CHỈNH LƯU – RECTIFIER] - Theo giản đồ ta thấy u D1 = 0 ⇒ u D 2 = u B − u A < 0 : phù hợp với giả thiết. - Theo giản đồ ta thấy u D1 = 0 ⇒ u D 3 = u C − u A < 0 : phù hợp với giả thiết D1 D2 D3 D1 D 2 U A U B U C UA UB U C 0 UA-UB U A -U C Hình 3.3 Giản đồ điện áp, dòng điện chỉnh lưu và linh kiện - K ết l uận : Linh kiện Diode ở pha nào có điện áp tức thời lớn nhất sẽ dẫn. [ π ÷ 5 π ] - Diode D dẫn 6 6 [ π + 2 π ÷ 5π + 2 π ] - Diode D dẫn 6 3 [ π + 4 π 6 3 6 ÷ 5 π 6 3 + 4 π ] 3 => Diode D 3 dẫn b. Phương trình trạng thái: - Khi D1 dẫn. ⎧ u D1 = 0 ⎨ ⎧ u D 2 = u B − u A < 0 ; ⎨ ; ⎧ u D 3 = u C − u A < 0 ⎨ ⎩ i D1 = i d ⎩ i D 2 = 0 ⎩ i D 3 = 0 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUÂT Page 30 i d d d TS. LÊ MINHPHƯƠNG [CHƯƠNG III : BỘ CHỈNH LƯU – RECTIFIER] u d = u A ; u d d = Ri d + L + E - Khi D2 dẫn. ⎧ u D1 = u A − u B ⎨ ; ⎧ u D 2 = 0 ⎨ d t ⎧ u D 3 = u C − u B ; ⎨ ⎩ i D1 = 0 ⎩ i D 2 = i d ⎩ i D 3 = 0 d i - Khi D3 dẫn. u d = u B ; u d = Ri d + L + E d t ⎧ u D1 = u A − u C < 0 ⎨ ⎧ u D 2 = u B −u C < 0 ; ⎨ ; ⎧ u D 3 = 0 ⎨ ⎩ i D1 = 0 ⎩ i D 2 = 0 d i ⎩ i D 3 = i d 5. Hệ quả u d = u C ; u d = Ri d + L + E d t Áp chỉnh lưu có dạng ba xung trong một chu kỳ áp nguồn BCL được gọi là bộ chỉnh lưu ba xung. Tần số hài cơ bản áp chỉnh lưu bằng 3 lần tần số áp nguồn Trong đó: p - số xung chỉnh lưu f (1) = p. f = 3.50 = 150Hz Trị trung bình điện áp chỉnh lưu (điện áp tải). 1 5π / 6 3 3 3 6 U d 0 = 2π / 3 ∫ U m sin( ω t )d ( ω t ) = π / 6 U m = U 2π 2π Trị trung bình dòng điện chỉnh lưu (dònh điện tải). I d Áp ngược lớn nhất mà diode phải chịu. = Ud − E R Dòng trung bình qua diode. U rwm = 6U = 3U m - Khi thiết kế ta phải chọn linh kiện sao cho : I D1 = Id 3 U RRM ≥ K u .U RWM và I d Trong đó: K u = 2,5- 3,5 : Hệ số an toàn áp K i ≥ 1 : hệ số an toàn về dòng Trị hiệu dụng dòng điện nguồn. ≥ K i I D1 Công suất tiêu thụ trên tải. Id I 1 = 3 Hệ số công suất nguồn bộ chỉnh lưu. P d = U d I d λ = P d = U d .I d = 3 2 =0,676. S 3U .I 1 2 π BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUÂT Page 31 d TS. LÊ MINHPHƯƠNG [CHƯƠNG III : BỘ CHỈNH LƯU – RECTIFIER] III. BỘ CHỈNH LƯU TIA 3 PHA ĐIỀU KHIỂN 1. Sơ đồ : i d iT1 iT2 iT3 - Nguồn xoay chiều 3 pha: u A = U m sin ωt U T1 T1 U T2 T2 U T3 T3 R Ud u B = U u C = U m sin( ω t − 2 π ) 3 sin( ω t + 2 π ) 3 UA UB UC L - Linh kiện bán dẫn: 3 SCR công suất T 1 ,T 2 , T 3 - Tải một chiều dạng tổng quát RLE E 2. Ký hiệu: - Dòng tức thời qua linh kiện SCR công suất i T1 ,i T2 , i T3 - Điện áp trên linh kiện SCR công suất u T1 , u T2 , u T3 - Điện áp và dòng điện tải u d , i d - Trị trung bình điện áp, dòng điện tải U d , I d - Trị hiệu dụng áp pha nguồn U. - Trị hiệu dụng dòng điện nguồn I 1 - Biên độ điện áp pha nguồn U m 3. Giả thiết: - Nguồn áp lý tưởng : nguồn xoay chiều ba pha cân bằng, đối xứng điện trở trong của nguồn bằng không. - Các linh kiện bán dẫn lý tưởng: điện áp trên linh kiện khi dẫn bằng 0. - Tải L đủ lớn để dòng tải phẳng và liên tục. - Mạch ở trạng thái xác lập. 4. Phân tích: - Góc điều khiển (α): là góc trễ so với góc mà nếu ở vị trí đó các diode sẽ dẫn, độ lớn của nó được tính từ thời điểm xuất hiện áp dương trên Thyristor đến khi xuất hiện xung kích ở cổng điều khiển. - Phạm vi góc điều khiển α là : 0 ≤ α ≤ π a. Phương trình trạng thái. Thyristor T1 dẫn [ π + α ÷ 5 π 6 6 + α ] ⎧ u T 1 = 0 ⎨ ⎧ u T 2 = u B − u A < 0 ; ⎨ ; ⎧ u T 3 = u C − u A < 0 ⎨ ⎩ i T 1 = i d ⎩ i T 2 = 0 ⎩ i T 3 = 0 d i u d = u A ; u d = Ri d + L + E d t Thyristor T2 dẫn [ 5 π 6 + α ÷ 9 π 6 + α ] ⎧ u T 1 = u A − u B < 0 ⎨ ; ⎧ u T 2 = 0 ⎨ ⎧ u T 3 = u C − u A < 0 ; ⎨ ⎩ i T 1 = 0 ⎩ i T 2 = i d ⎩ i T 3 = 0 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUÂT Page 32 UT1(V) iT1(A) id(A) Us(V) Ud(V) i d i d TS. LÊ MINHPHƯƠNG [CHƯƠNG III : BỘ CHỈNH LƯU – RECTIFIER] u d = u B ; u d d = Ri d + L + E Thyristor T3 dẫn [ 9 π 6 + α ÷ 13 π 6 d t + α ] ⎧ u T 1 = u A − u C < 0 ⎨ ⎧ u T 2 = u B −u C < 0 ; ⎨ ; ⎧ u T 3 = 0 ⎨ ⎩ i T 1 = 0 ⎩ u d = u C ; u d i T 2 = 0 d = Ri d + L + E ⎩ i T 3 = i d d t Hình 3.4 Giản đồ điện áp, dòng điện chỉnh lưu và linh kiện BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUÂT Page 33 [...]...TS LÊ MINHPHƯƠNG [CHƯƠNG III : BỘ CHỈNH LƯU – RECTIFIER] 5 Hệ qu : Áp chỉnh lưu có dạng ba xung trong một chu kỳ áp nguồn BCL được gọi là bộ chỉnh lưu ba xung Tần số hài cơ bản áp chỉnh lưu bằng 3 lần tần số áp nguồn f (1) = p = 3.50 = 150Hz Trong đ : p - số xung chỉnh lưu f Trị trung bình điện áp chỉnh lưu (điện áp tải) α +5π / 6 3 3 3 6 1 Ud = ∫ / U m sin(ωt... LƯU – RECTIFIER] 1 0.5 0 -0.5 -1 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 6 Chế độ chỉnh lưu và nghịch lưu - Khi α thay đổi Ud α có thể âm nhưng Id > 0 Công suất trung bình : P = Ud.Id - Nếu Ud > 0 => P > 0 bộ chỉnh lưu làm việc ở chế độ chỉnh lưu, công suất chuyển từ phía xoay chiều về phía một chiều - Nếu Ud < 0 => P < 0 bộ chỉnh lưu làm việc ở chế độ nghịch lưu công suất chuyển từ 1 chiều sang xoay chiều Chế độ chỉnh. .. chọn linh kiện sao cho : Uđm ≥ Ku.U RWM và Iđm ≥ Ki ID1 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUÂT Page 38 TS LÊ MINHPHƯƠNG [CHƯƠNG III : BỘ CHỈNH LƯU – RECTIFIER] Trong đ : Ku: Hệ số an toàn áp (Ku = 2,5- 3,5) Ki: hệ số an toàn về dòng (Ki ≥ 1) Trị hiệu dụng dòng điện nguồn 5π −α 1 π 6 I1 = Id = ∫ π6 Id d( ωt ) 2π 2π α + Công suất tiêu thụ trên tải Pd = U d I d Hệ số công suất nguồn bộ chỉnh lưu 3 2 π 2 π U (1 + cos(α... 1 = ⎩ iT 3 = 0 ⎩ i Do = 5 Hệ qu : = Ri d + 0 id ud = 0 ; L 0 di d E dt + ud Áp chỉnh lưu có dạng ba xung trong một chu kỳ áp nguồn BCL được gọi là bộ chỉnh lưu ba xung Tần số hài cơ bản áp chỉnh lưu bằng 3 lần tần số áp nguồn f (1) = p = 3.50 = 150Hz Trong đ : p - số xung chỉnh lưu f π : Tương tự tia ba pha điều khiển 6 π 5π b Khi . TS. LÊ MINHPHƯƠNG [CHƯƠNG III : BỘ CHỈNH LƯU – RECTIFIER] 1. Sơ đ : II . BỘ CHỈNH LƯU TIA 3 PHA KHÔNG ĐIỀU KHIỂN i d i D1 i D2 i D3 - Nguồn xoay chiều 3 pha: u A = U m sin ωt UD1 D1. bộ chỉnh lưu. P d = U d I d λ = P d = U d .I d = 3 2 =0,676. S 3U .I 1 2 π BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUÂT Page 31 d TS. LÊ MINHPHƯƠNG [CHƯƠNG III : BỘ CHỈNH LƯU – RECTIFIER] III. BỘ. Giản đồ điện áp, dòng điện chỉnh lưu và linh kiện BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUÂT Page 33 TS. LÊ MINHPHƯƠNG [CHƯƠNG III : BỘ CHỈNH LƯU – RECTIFIER] 5. Hệ qu : Áp chỉnh lưu có dạng ba xung trong một