chỉnh lưu có điều khiển tia 2 pha tải r và tải r+l

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ  BÀI BÁO CÁO ĐỀ TÀI: CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN TIA 2 PHA TẢI R VÀ TẢI R+L GVHD: ĐỖ ĐỨC TRÍ SVTH : DƯƠNG TRƯỜNG DUY 11141375 BÙI THỊ TUYẾT DUYÊN 11141377 MAI XUÂN HẢI 11141060 TP.HCM, ngày 15 tháng 4 năm 2013 ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Trang 2  Lời mở đầu: Điện tử công suất là một chuyên ngành của kỹ thuật điện tử nghiên cứu và ứng dụng các phần tử bán dẫn công suất trong các sơ đồ biến đổi, nhằm biến đổi và khống chế nguồn năng lượng điện với các thông số không thay đổi được thành nguồn năng lượng với các thông số thay đổi được, để cung cấp cho các phụ tải điện. Trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, ngày càng có nhiều thiết bị bán dẫn công suất hiện đại được sử dụng không chỉ trong lĩnh vực sản xuất mà cả trong việc phục vụ đời sống sinh hoạt của con người. Sự ra đời và phát triển của các linh kiện bán dẫn công suất như: diode, transistor, tiristor, triac… Cùng với việc hoàn thiện mạch điều khiển chúng đã tạo nên sự thay đổi sâu sắc, vượt bậc của kỹ thuật biến đổi điện năng và của cả ngành kỹ thuật điện nói chung. Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu ngày càng nhiều và phức tạp của công nghiệp thì các ngành điện tử công suất lớn phải nghiên cứu và tìm ra giải pháp tối ưu nhất.đặc biệt với chủ trương công nghiệp hóa hiện đại hóa của nhà nước, các nhà máy, xí nghiệp cần phải thay đổi, nâng cao để đưa công nghệ tự động điều khiển vào trong sản xuất. do đó đòi hỏi phải có thiết bị và phương pháp an toàn chính xác. Đó là nhiệm vụ của ngành điện tử công suất cần phải giải quyết. Để giải quyết các vấn đề này thì nước ta cần có đội ngũ thiết kế đông đảo và tài năng. Do đó bài báo cáo về điện tủ công suất là một bài kiểm tra kháo sát kiến thức tổng hợp của mỗi sinh viên và là điều kiện cho sinh viên ngành điện tử tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về điện tử công suất…. do chưa có nhiều kinh nghiệm trên thực tế,sự hướng dẫn nhiệt tình của giảng viên giúp chúng em hoàn thành bài báo cáo này. Chúng em xin chân thành cảm ơn ! ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Trang 3 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM PSIM: PSIM do hãng Powersim Inc. sản xuất, là phần mềm mô phỏng được thiết kế đặc biệt để mô phỏng các mạch điện tử công suất, các hệ truyền động điện. Với khả năng mô phỏng nhanh, giao diện thân thiện dễ sử dụng và phân tích dạng sóng tốt, PSIM là công cụ mô phỏng mạnh mẽ cho việc phân tích các bộ biến đổi điện tử công suất, thiết kế vòng điều khiển kín, và nguyên cứu các hệ thống truyền động điện. PSIM gồm 3 chương trình : - PSIM Schematic : Chương trình soạn thảo mạch nguyên lý, dùng để vẽ mạch cần mô phỏng (kết quả cho file với đuôi *.sch). - PSIM simulator : trình mô phỏng mạch nguyên lý (cho kết quả có đuôi là *.txt). - SIMVIEW : trình vẽ dạng sóng kết quả mô phỏng, phân tích sóng. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Trang 4 I/ TẢI R: 1/ Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng: Khi có xung điều khiển thích hợp, mỗi SCR sẽ dẫn tại các thời điểm khác nhau. Điều kiện dẫn : V A > V K , V G > 0. Giải thích: - Khoảng 0 ÷ α: Cả 2 SCR đều không dẫn. o SCR1 ( V A > V K, V G = 0) o SCR2 (V A < V K ) - Khoảng α ÷ π: SCR1 dẫn, SCR2 không dẫn. o SCR1 ( V A > V K, V G > 0) o SCR2 (V A < V K ) - Khoảng π ÷ ( π + α ): 2 SCR đều không dẫn. o SCR1 ( V A < V K ) o SCR2 (V A > V K , V G = 0) - Khoảng (π + α) ÷ 2π: SCR1 không dẫn, SCR2 dẫn. o SCR1 ( V A < V K ) o SCR2 (V A > V K , V G > 0) ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Trang 5 2/ Xác định công thức: * Áp trung bình trên tải : U d =   ∫ √ 2  sin   = 2 ×   ∫ √ 2  sin   = 2 ×   √ 2  (1 + cos ) = √     ( 1 + cos ) = 0,45  ( 1+ cos )  Dòng trung bình trên tải : I d =     Dòng hiệu dụng trên cuộn thứ : I 2 = I 22 = I 21 =    . ∫  √ .  .       ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Trang 6 II/ TẢI R - L: 1/ Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng: Điều kiện dẫn: V A > V K , V G > 0. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Trang 7 Giải thích: Trường hợp 1: λ < π + α và λ nhỏ, α lớn. - Khoảng 0 ÷ α: Cả 2 SCR đều không dẫn. o SCR1 ( V A > V K ) o SCR2 (V A < V K ) - Khoảng α ÷ π: SCR1 dẫn, SCR2 không dẫn. o SCR1 ( V A > V K, V G > 0) o SCR2 (V A < V K ) - Khoảng π ÷ λ: cuộn dây xả làm cho SCR1 tiếp tục dẫn theo chiều âm. SCR 2 không dẫn (V A > V K , V G = 0) . - Khoảng λ ÷ π + α: SCR1 không dẫn, SCR2 dẫn. o SCR1 ( V A > V K ) o SCR2 (V A < V K ) - Khoảng (π + α) ÷ 2π: SCR1 không dẫn, SCR2 dẫn. o SCR1 (V A < V K ) o SCR2 (V A > V K , V G > 0) - Khoảng 2π ÷ (π + λ): o SCR2 tiếp tục dẫn do cuộn dây xả. o SCR1 không dẫn (V A > V K ). Công thức trong trường hợp này là: I d =   ∫ √        = √     (cos− cosλ) U d = I d R Trường hợp 2: λ > π + α và λ lớn, α nhỏ. Tương tự trường hợp λ < π + α nhưng cuộn dây không có thời gian xả. Khoảng α ÷ (π + α): SCR1 dẫn. Khoảng (π + α) ÷ (2π + α): SCR2 dẫn. u 2 U m 0 - U m π 2 π θ u 21 u 22 i G α 0 θ π + α u d 0 α λ 0 ’ 2 π θ i d α π + α θ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Trang 9 Hiện tượng trùng dẫn: Trong thực tế khi điện cảm của nguồn( biến áp) rất lớn thì sự chuyển mạch giữa các SCR không xảy ra tức thời mà có quá trình, vì vậy khi một SCR này đang dẫn dòng giảm dần thì SCR khác lại dẫn dòng điện tăng lên với cùng một tốc độ. Khoảng thời gian chuyển tiếp này có sự trùng dẫn của 2 SCR. - Nếu phụ tải L= ∞ thì I d được nắn thẳng - Điện áp trung bình trên phụ tải khi có trùng dẫn là: U ’ =U d - ∆U γ Lượng giảm áp: ∆Uγ =   ∫ √ 2     dθ =       X ng =L ng w  R    =  −           =       -Hệ số : cosφ=cosφ 0 .cosφ i d u 2 T 1 L R u 2 T 2 e 2 L R e 2 T 2 T 1 L C L C i c i d u 2 T 1 L R u 2 T 2 e 2 L R e 2 T 2 T 1 L C L C i c u 21 L R u 22 SCR 2 SCR 1 L ng L ng i c i 1 I 2 [...].. .2 π 0 θ ud 2 θ3 0 2 u 22 α θ u21 α Id Id Id 0 i2 γ γ θ BÀI TẬP : Cho mạch chỉnh lưu có điều khiển một pha toàn kì biến áp có điểm giữa (tia 2 pha) Biết = 380V, Kba= 1,7, f= 50 Hz; Rd= 20 Ω; Ld r t lớn, α = 60̊ Coi tổn hao trong biến áp và trên các SCR là không đáng kể Hãy tính Ud, Id và góc trùng dẫn trong 2 trường hợp sau: 1/ Lng = 0 2/ Lng = 20 mH Giải : 1/ Lng = 0 mH U’d = Ud = √ cos √ = 22 1... dẫn trong 2 trường hợp sau: 1/ Lng = 0 2/ Lng = 20 mH Giải : 1/ Lng = 0 mH U’d = Ud = √ cos √ = 22 1 cos = 99,5 V Id = Ud / R= 5 A 2/ Lng = 20 mH Ta có: Mà: Ud’ = Ud - ∆Uγ Id’ = ∆Uγ = = = , , = 4,5 A 100 20 10 = 9V Ud’ = Ud - ∆Uγ = 99,5 – 9 = 90,5 V ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Trang 12 . i d u 2 T 1 L R u 2 T 2 e 2 L R e 2 T 2 T 1 L C L C i c u 21 L R u 22 SCR 2 SCR 1 L ng L ng i c i 1 I 2 α u d 0 θ 2 2 θ u 22 u 21 θ 3 α I d γ. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ  BÀI BÁO CÁO ĐỀ TÀI: CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN TIA 2 PHA TẢI R VÀ TẢI R+ L . γ θ 0 I d i 2 I d 0 π 2 θ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Trang 12 BÀI TẬP : Cho mạch chỉnh lưu có điều khiển một pha toàn kì biến áp có điểm giữa (tia 2 pha) . Biết = 380V,