CHƯƠNG 2 sillicon controlled rectifier (SCR) và bộ CHỈNH lưu

C A TH O D E A N O D E Q Chương II: Sillicon Controlled Rectifier (SCR) Bộ Chỉnh Lưu G A T E I Sillicon Controlled Rectifier (SCR): Q P NCấu tạo nguyên lý :C A T H O D E SCR(silicon controlled rectifier): gọi chỉnh lưu có điều khiển, linh kiện quan trọng nhấtP họ linh kiện bán dẫn công suất lớn có nhiều lớp P-N gọNi Thyristor Có nhiều tài liệu gọi SCR thyristor lý N A N OD E G AT E C A TH O DE CA T H O DE A NO DE G A TE P P N N J J J A NO D E G A T E P P N N P N CA T H O DE AN OD E Q G AT E Q C AT HO DE a G A TE b A N O D E c d Hình II.1: a,b,c,d Thyristor gồm lớp PN mắc vào mạch gồm cổng : điện cực anode A cathode C cổng điều khiển G Về mặt lí thuyết tồn cấu trúc PNPN NPNP, thực tế người ta phát triển sử dụng loại PNPN Sơ đồ thay thyristor mạch transitor vẽ hình 1d Mạch tương đương giải thích hầu hết tính chất SCR Giả sử anode thyristor chòu tác dụng điện áp dương so với cathode (u AK>0) Khi đưa vào mạch G,K cathode (tương đương với mạch base - emiter transitor NPN ) xung dòng IG, transitor đóng Dòng điện dẫn tiếp tục qua mạch emitor – base transitor PNP đóng Các transitor tiếp tục đóng dòng i G bò ngắt Dòng qua collector transitor dòng qua base transitor thứ hai ngược lại Các transitor trì trạng thái SCR thực tế làm việc hoàn toàn giống SCR ngắt điện điện tử với tín hiệu điều khiển dòng IG: - Khi cấp điện, I G =0 : SCR khóa thuận ngược –I D dòng điện rò, cỡ mA với VAK ≠ - Khi SCR phân cực thuận – V AK >0, có tín hiệu điều khiển – I G >0, SCR chuyển sang trạng thái dẫn điện có khả tự giữ trạng thái dẫn điện dòng qua giảm Dựa vào mô hình hai BJT, ta kiểm tra SCR VOM chế độ đo điện trở: - Các đầu AK GA có điện trở vô - GK mối nối PN có điện trở song song (nhỏ 100 Ohm) Điện trở làm tăng khả chòu áp chống kích nhầm nhiễu Các tính chất trạng thái bản: Nếu transitor bò ngắt, anode chòu điện áp dương so với cathode –trạng thái khoá; điện áp âm so với cathode - trạng thái nghòch Hiện tượng đóng SCR tức chuyển từ trạng thái khoá sang trạng thái dẫn điện thực thoả mãn hai điều kiện sau: -Thyristor trạng thái khoá -Phải đưa xung dòng IG>0 đủ lớn Chiều thuận nghòch thuật ngữ dòng, áp; điện áp thuận dòng thuận ký hiệu với số T – dòng điện khóa I D, điện áp khóa UD (xem hình) UT Áp thuận, áp khóa IT Dòng thuận K A G IG UG UR Áp ngược I Dòng ngược R Hình II.2 : Kí hiệu dòng áp SCR Hiện tượng ngắt SCR : trình chuyển từ trạng thái dẫn điện sang không dẫn điện (tức trạng thái nghòch trạng thái khóa), Quá trình gồm hai giai đoạn: 1/-Giai đoạn làm dòng thuận bò triệt tiêu : thực cách thay đổi điện trở điện áp anode cathode 2/-Giai đoạn khôi phục khả khóa thyristor Sau dòng thuận bò triệt tiêu cần có thời gian – thời gian ngắt, để chuyển thyristor vào trạng thái khóa Đặc tính tónh (Volt-Ampe) : Mô tả quan hệ IT(VAK) với dòng IG khác IT VF IL IH VRB IG VAK V Hình II.3 : Đặc tuyến SCR R EA VR SCR EG Hình II.4 : sơ đồ thí nghiệm Trên hình II.3 II.4 cho ta sơ đồ thí nghiệm đặc tuyến volt – ampe SCR, IT thay đổi dòng I G điều khiển nhờ VR Đặc tính tónh SCR gồm miền: • VAK< 0: Khóa ngược : Chạy qua SCR dòng rò ngược , cở mA Khi V AK < -VRB ta có tượng gãy ngược, dòng giữ trò số lớn • ⇒ IT tăng cao VAKvẫn SCR bò hỏng VAK>0 IG =0 : Khóa thuận : Ta có dòng rò thuận cỡ mA Khi VAK>VFB ta có tương gãy thuận : SCR chuyển sang vùng dẫn điện Ta phải chọn đònh mức áp SCR lớn giá trò này, hệ số an toàn điện áp thường chọn lớn hay Khi phân cực thuận, IG tăng lên từ giá trò 0, VFB giảm dần Như vậy, dòng IG cần phải đủ lớn để sử dụng SCR ngắt điện điện tử: SCR chuyển sang trạng thái dẫn kích bất chấp điện áp phân cực thuận • Vùng dẫn điện : Ứng với trường hợp SCR kích khởi dẫn điện, sụt áp qua SCR VAK=VF khoảng 1-2 volt Trong vùng dẫn điện có hai đặc trưng dòng: +I L :dòng cài, giá trò tối thiểu I T để SCR trì trạng thái dẫn dòng cực cổng IG giảm (kích SCR xung) +I H : dòng giữ, giá trò tối thiểu I A để SCR trì trạng thái dẫn (khi không dòng cực cổng I G) Nếu dòng anode thấp IH, SCR trở trạng thái khóa IL khác IH có trình lan tỏa dòng anode từ vùng phụ cận cực G đến toàn mảnh bán dẫn SCR kích ( có dòng cực ), tương ứng mật độ dòng giảm dần, làm cho hệ số khuếch đại dòng điện tăng Quá trình độ ảnh hưởng đến giới hạn di/dt, giới thiệu đặc trưng tính động SCR Đặc tính động (đóng ngắt): a Đặc tính mở: (turn on) Có thời gian trễ ton từ cấp dòng kích IG đến SCR dẫn, ton có trò số khoảng vài micro giây; ton giảm IG tăng Một thông số khác liên quan trìng mở giới hạn tốc độ tăng dòng diT/dt Tốc độ tăng dòng qua SCR phải nhỏ giá trò cho phép để SCR không bò hư hỏng nhiệt cục chưa kòp phân bố lại mật độ dòng điện qua Người ta thường bảo vệ SCR cách thêm cuộn kháng nối tiếp với anode, có giá trò khoảng vài chục micro Henry để hạn chế diT/dt VAK IT IG t cathode distriduted gate gate water water cathode area Hình II.5 : a Đặc tính động mở khoá SCR b Cấu tạo SCR cực cổng có cấu tạo phức tạp, phân bố toàn miếng bán dẫn để tăng di/dt b Đặc tính khóa : ( turn off) Giả sử SCR dẫn dòng tải Do đặc tính tải hay tác nhân khách quan khác, dòng anode giảm 0, áp V AK chuyển thành giá trò âm hình 1.4 Dòng anode có giai đoạn dẫn điện ngược trước chuyển sang trạng thái khóa ngược tương ứng với việc giải phóng điện tích mối nối tích lũy chế độ dẫn Sau điện áp VAK dương đặt trở lại Quá trình khóa SCR có hai yêu cầu quan trọng: + Cần có thời gian đảm bảo tắt t off để SCR phục hồi khả khả khóa trước đặt áp dương trở lại t off phụ thuộc chế tạo giảm trò số áp khóa giảm toff = [10 50] micro giây với SCR tần số cao [100 300] micro giây với SCR chỉnh lưu toff thông số quan trọng để tính toán mạch tắt SCR sử dụng nguồn chiều + Có giới hạn tốc độ tăng du/dt điện áp phân cực thuận để SCR không chuyển sang chế độ dẫn Có thể giải thích tượng xét tụ điện mối nối Dòng nạp tụ du/dt dòng kích SCR Giới hạn du/dt SCR phụ thuộc cấu tạo, tăng theo đònh mức áp SCR Mạch RC nối tiếp mắc song song AK SCR (snubber) cải thiện du/dt RC mắc song song GK hạn chế khả SCR tự kích nhiễu từ (hình II.6) R1 SCR C2 R2 C1 Hình II.6 : Mạch bảo vệ SCR khỏi chế độ kích dẫn không mong muốn µ C2 =0.05 - 0.1 F ; R2 = 33 – 100 Ohm ; R1 tăng áp SCR tăng và/hay dòng tải giảm, từ 20 -100 Ohm ; C1 tăng dòng SCR tăng hay áp SCR giảm, từ 0.1 – 0.5 µ F Đặc tuyến cổng: Biểu diễn quan hệ áp dòng hai cổng G K Độ sai lệch đặc tuyến thyristor loại đáng kể Hình dạng đặc tuyến thay đổi nhiều theo nhiệt độ Trên hình vẽ có nhánh biên đặc tuyến VA lớp chuyển đổi G-K Điểm làm việc ngỏ nhập phải nằm vùng xác đònh nhánh biên Công suất tổn hao cổng G bò giới hạn giá trò PG(AV) M tức công suất tổn hao trung bình cực đại Thông thường, thyristor biến đổi điện đóng ngắt tuần hoàn xung dòng đưa vào lớp cổng cách tuần hoàn Giả sử xung có chiều rộng với xung là: PCM ψ = ψ giá trò công suất uG.iG tương ứng PC ( AV ) 2.π ψ Trên hình II.7a biểu thò hai giá trò i GT giới hạn dòng đóng cổng, uGT- giới hạn điện áp cổng Hai giới hạn cho biết vùng chứa giá trò uG, iG mà việc kích đóng SCR không đảm bảo thành công Các giá trò điện áp dòng cổng kích nên thiết lập vùng gạch chéo hình II.7a ψ ωt ψ=π/12 ψ=π/6 Hình II.7 : a Đặc tuyến V-A nhập thyristor b Sơ đồ thay đơn giản mạch cổng Nếu ta sử dụng mạch tạo xung điều khiển hình II.7b đường thẳng uG = u – i G cắt ngang vùng gạch chéo Giao điểm với đặc tuyến ngỏ vào xác đònh giá trò i G, uG đóng thyristor Để đóng thyristor, khoảng đầu xung dòng kích phải có trò đủ lớn Dạmg xung dòng thường sử dụng cho cổng có dạng hình II.7a +V cc IG SC R U G B I E ÁN A ÙP X U N G M A ÏC H K H U E ÁC H Đ A ÏI T Í N H I E ÄU Đ I E ÀU K H I E ÅN H ì n h I I : M a ïc h k h u e ác h đ a ïi v a ø c a ùc h l y Do tính chất lớp nghòch không tốt nên không phép xuất điện âm dù nhỏ Khi thyristor trạng thái nghòch, việc kích vào cổng G làm tăng dòng nghòch cách vô ích Các xung điều khiển thường truyền đến thyristor nhờ biến áp xung Nhiệm vụ tách mạch công xuất khỏi nguồn tạo xung kích Khi sử dụng biến áp xung, cần phải giải vấn đề làm tắt nhanh dòng từ hóa xung bò ngắt (nếu không dòng từ không ngừng tăng lên sau lần đưa xung vào) vấn đề cần bảo vệ lớp cổng thyristor trước điện áp nghòch Để giải vấn đề ta sử dụng dòng mạch vẽ hình II.8 Đặc tính nhiệt : Như linh kiện công suất khác, làm việc SCR tiêu tán lượng phát nóng Mục đích tính toán nhiệt cho SCR kiểm tra nhiệt độ mối nối θj tinh thể bán dẫn phải bé giá trò cho phép C Việc giải toán bao gồm: θ j max , có trò số từ 150 200 ∆P = ∫ v(t ).i (t )dt T -Tính công suất tiêu tán trung bình SCR chu kỳ T v(t),i(t) giá trò tức thời áp, dòng qua anode – cathode SCR Có thể tra tài liệu nhà sản xuất, theo hai thông số : trò số trung bình dạnh dòng điện hay tích phân trực tiếp từ dòng, áp -Tính toán truyền nhiệt từ tinh thể bán dẫn môi trường xung quanh: mối nối → vỏ SCR → tản nhiệt → môi trường Bài toán đơn giản cho chế độ xác lập, chênh lệch θ1 θ nhiệt độ đường truyền , tỉ lệ với công suất tiêu tán đặc trưng môi trường truyền – gọi điện trở nhiệt R12: ∆P thông số θ θ ∆P.R12 - = Áp dụng vào tính toán tản nhiệt cho bán dẫn công suất : θJ - θA = ∆P (RJC +RCH +RHA) với trở nhiệt : + RJC: thể khả tản nhiệt linh kiện, cung cấp nhà sản xuất, cung cấp trực tiếp hay thông qua công suất đònh mức ∆P (kí hiệu Pdiss tài liệu tiếng Anh), xác đònh nhiệt độ mối nối cho phép nhiệt độ vỏ giá trò môi trường qui đònh,là 250C θ j max + RCH : điện trở nhiệt truyền từ vỏ linh kiện qua tản nhiệt, giảm áp lực tiếp xúc, độ nhẵn bề mặt tăng Người ta có lớp đệm cao su đặc biệt vừa làm cách điện tăng tiếp xúc, hay dùng keo (paste) sillicon làm kín khe kở hai bề mặt + RHA:điện trở nhiệt truyền từ tản nhiệt môi trường xung quanh, phận chủ yếu cho tản nhiệt hệ thống, tỉ lệ nghòch với diện tích tản nhiệt Có thể giảm RHA làm đen bề mặt (tăng khả xạ nhiệt), hay dùng quạt để tản nhiệt cưỡng bức, hệ thống công suát lớn , nước bơm qua tản nhiệt để giảm thể tích tản nhiệt, tránh choán chỗ Tíng toán nhiệt thường dùng cho toán kiểm tra, chọn sơ SCR sử dụng giá trò trung bình hay hiệu dụng dòng điện sau: Dòng làm việc trung bình I0 < Giá trò trung bình đònh mức IAVE Dòng làm việc hiệu dụng IR < Giá trò hiệu dụng đònh mức IRMS Quan hệ hai giá trò : hay IRMS =1.57 IAVE Do dạng dòng qui đònh tính toán đònh mức cho diode SCR chỉnh lưu bán sóng Hệ số an toàn dòng thường chọn từ 1.2 đến lần Việc tính chọn theo hiệu dụng thường cho kết phù hợp dạng dòng mạch điện tử công xuất thường dạng xung Sau chọn giá trò đònh mức, thi công cần phải kiểm tra nhiệt độ vỏ linh kiện bán dẫn , không vượt 65 70 0C Mạch kích thyristor: Trong biến đổi công suất dùng thyristor mạch tạo xung kích vào cổng điều khiển cần cách điện Tng tự mạch kích cho transistor, ta sử dụng biến áp xung optron, xem hình II.9 +Vcc U1 A G K Hình II.9 : Sơ đồ kích optron Xung hồng ngoại diode D1(LED) phát làm photoSCR V1 đóng tạo điều kiện để dòng kích vào cổng G thyristor V Mạch cần nguồn riêng cho mạch cồng, làm tăng giá thành kích thùc mạch kích Mạch kích dùng biến áp xung vẽ hình II.10 Sau tác dụng áp lên mạch cổng B transistor Q1 Transistor Q1 dẫn bão hòa làm điện áp Vcc xuất cuộn sơ cấp biến áp xung từ xung điện áp cảm ứng xuất phía thứ cấp biến áp Xung tác dụng lên cổng G thyristor Khi khóa xung kích cho transistor Q1 bò ngắt dòng qua cuộn sơ cấp biến áp xung trì qua mạch cuộn sơ cấp diode Dm +V cc G K B I E ÁN A ÙP X U N G H ì n h I I : M a ïc h k í c h s û d u ïn g b i e án a ùp x u n g Việc đưa xung kích dài vào cổng G làm tăng thêm tổn hao mạc cổng, thay chuổi xung Muốn xung điều khiển kết hợp với tín hiệu phát xung vuông qua mạch cổng logic AND trước đưa vào cổng B transistor Q1 (xem hình II.11) +V cc G K B I E ÁN A ÙP X U N G +V cc G N D B O Ä T A ÏO X U N G H ì n h I I 1 : M a ïc h k í c h x u n g r o än g s û d u ïn g b i e án a ùp x u n g Các linh kiện khác họ thyristor : Darlistor: Là loại SCR có cấu tạo nối tầng (cascade ) để tăng hệ số khuếch đại dòng IA/IG đònh mức dòng lớn lớn ( vài trăm đến vài ngàn ampe) Lúc đó, dòng kích vài ampe Darlistor tên thương mại , nhái theo trandidtor nối tầng Darlington transistor Một số nhà sản xuất dùng tên SCR hay Thyristor nhưnh thích cực cổng khuếch đại (Amplified gate thyristor) Mạch tương đương TRIAC Hình II.12 : Kí hiệu sơ đồ tương đương linh kiện họ Thyristor Triac : linh kiện phổ biền thứ hai họ thyristor sau SCR, có mạch tương đương hai SCR song song ngược, chế tạo với dòng đònh mức đến hàng ngàn ampe Mạch tương đương hai SCR, song song ngược hoàn toàn tương thích với triac khảo sát lý thuyết, nên thường dùng thay cho sơ đồ nguyên lý thực tế chúng có nhiều tính chất khác Triac có khả khóa theo hai chiều, trở nên dẫn điện có dòng kích tự giữ trạng thái dẫn dòng qua giảm không Triac điều khiển dòng G –T2 hai cực tính hai chiều dòng điện tải làm sơ đồ điều khiển đơn giản mạch tương đươg hai SCR nhiều Nhược điểm quan trọng Triac dễ bò tự kích nhiệt độ mối nối cao giới hạn du/dt thấp, khó làm việc với tải có tính cảm Lúc đó, người ta phải dùng hai SCR song song ngược Diac: có nguyên tắc hoạt động tương tự triac cực cổng G, ngưỡng điện áp gãy thấp – thường 24 V, dược dùng mạch phát xung kích thyristor với dòng xung vài ampe 4 La SCR(light – activated – DCR ): DCR kích tia sáng Có nguyên tắc làm việc SCR kích dòng quang điện>LA SCR thiùch hợp cho ứng dụng cao áp, cách điện mạch kích động lực trở nên vấn đề phức tạp, giải tốn GTO (Gate turn off SCR, SCR tắt cực cổng ) Với khả tự giữ trạng thái dẫn điện, SCR tự tắt nguồn chiều mạch sơ đồ đặc biệt để dòng qua giảm không GTO cho phép ngắt SCR xung âm cực cổng Từ mạch tương đương hai BJT (hình 1.2), khả dự đoán Nhưng thực tế, SCR tắt cổng cực cổng mồi cho trình dẫn, sau không tác dụng GTO có cấu tạo khác cho phép kiẻm tra dẫn điện từ cực cổng Giá phải trả hệ số khuếch đại dòng kích bé, khoảng vài chục Hệ số khuếch đại dòng tắt xấp xỉ mười Người ta chế tạo GTO có dòng đònh mức đến vài ngàn ampe Bảo vệ ngắt bán dẫn: a Bảo vệ dòng: Bảo vệ dòng cực đại (ngắn mạch): bảo vệ dòng cực đại làm việc có tượng vượt dòng qui đònh, thường lớn so với trò đònh mức Bảo vệ dòng cực đại gọi bảo vệ ngắn mạch, xuất ngõ hay bên biến đổi, nguyên nhân gây dòng điện lớn cần loại bỏ ngay, tránh hư hỏng ngắt điện bán dẫn đảm bảo hoạt động bình thường lưới điện Cầu chì tác động nhanh sử dụng, đặt đầu vào biến đổi hay nối tiếp linh kiện bảo vệ Thông số đặc trưng cầu chì la dòng, áp đònh mức tích phân dòng ngắn mạch để cầu chì chảy Tích phân cần phải bé tích phân tương tự để ngắt điện bán dẫn bò hư hỏng dòng ( ngắn mạch ), lấy sổ tra nhà sản xuất Thời gian tích phân T thường nửa chu kì lưới cho SCR Cuộn kháng nối tiếp anode SCR dùng để hạn chế dòng ngắn mạch, cho dòng ngắn mạch bé khả chòu đựng SCR CB (ngắt mạch tự động-aptomat) thường gặp ngõ vào biến đổi làm nhiệm vụ: đóng ngắt, bảo vệ tải loại bỏ phần mạch hư hỏng khỏi lưới điện, khả bảo vệ phần tử bán dẫn công suất + Bảo vệ tải (quá dòng có thời gian): Quá tải trường hợp dòng điện qua mạch lớn giá trò tính toán lượng không lớn, kéo dài gay hư hỏng nhiệt phần dẫn điện Như đặc tính tải có dạng hyperbol, dòng tải lớn, thời gian cho phép ngắn Bảo vệ tải thực rơ le chuyên dùng tác động vào thiết bò đóng ngắt tự động (contactor), CB (có rơ le nhiệt) đầu vào Ở biến đổi, điều khiển thường tích hợp phận hạn dòng, tác động tức thời 120% đến 200% giá trò đònh mức thiết bò, làm nhiệm vụ bảo vệ tải cho ngắt điện bán dẫn Bảo vệ áp: Với việc chọn đònh mức áp linh kiện bán dẫn công suất tối thiểu hai lần áp khoá cực đại, ngắt điện bán dẫn thường bảo vệ áp làm việc Bảo vệ áp đặt để chống lại xung áp cảm ứng dây dẫn nguồn hay xung xuất cảm ứng hệ thống có đóng ngắt µ F Ohm Hình II.13 : Các mạch bảo vệ áp cho linh kiện đóng ngắt Người ta thường dùng đầu nguồn: RC nối tiếp mắc song song (1), Varistor loại điện trở giảm nhanh áp lớn trò số ngưỡng (2) lọc nguồn π (3) gồm mắc lọc LC hình Mạch RC song song với ngắt điện (mạch snubber) làm nhiệm vụ bảo vệ linh kiện khỏi xung áp mạch II Bộ chỉnh lưu 1.Tổng quan chỉnh lưu: Bộ chỉnh lưu có nhiệm vụ biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều Bộ chỉnh lưu áp dụng làm nguồn điện áp chiều ; làm nguồn điện chiều có điều khiển cấp cho thiết bò mạ, thiết bò hàn chiều ; nguồn điện cho truyền động động điện chiều ; nguồn cung cấp cho mạch kích từ máy điện chiều máy điện đồng Bộ chỉnh lưu dùng để chuyển đổi điện xoay chiều thành dạng chiều đề truyền tải xa Bộ chỉnh lưu tạo thành phận thiết bò biến tần, cycloconverter dùng truyền động điện động xoay chiều Công suất chỉnh lưu từ vài trăm W đến hàng chục MW Phân loại chỉnh lưu :  Theo pha: Bộ chỉnh lưu pha Bộ chỉnh lưu ba pha  Theo tính điều khiển : Bộ chỉnh lưu không điều khiển Bộ chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn Bộ chỉnh lưu bán điều khiển  Theo hình dạng : Bộ chỉnh lưu hình tia Bộ chỉnh lưu tam giác  Theo diode zero : Bộ chỉnh lưu có diode zero Bộ chỉnh lưu diode zero So sánh loại chỉnh lưu:  Biến áp: Biến áp cách ly áp nguồn chỉnh lưu với lưới điện Do tải chạy ngắn mạch thời gian ngắn Biến áp bắt buộc trường hợp ta thực nguồn cho thiết bò công nghệ điện người công nhân tiếp xúc trực tiếp với thiết bò có điện Biến áp có tác dụng lọc sóng hài bậc cao Đồng thời biến áp tạo cảm kháng chuyển mạch, hạn chế biến dạng gây trình chuyển mạch Truyền động điện không bắt buộc dùng biến áp Biến áp cung cấp điện áp nguồn có độ lớn phù hợp với yêu cầu tải  Một hay nhiều pha: Cân đối theo qui mô công suất : pha đơn giản làm lệch hệ thống pha dùng cho công suất < 5KW hay 0 α ví dụ V1, Tương tự, hoạt động nhóm cathode phân tích dạng chỉnh lưu mạch tia ba pha với áp chỉnh lưu u dK Góc điều khiển, ví dụ V tíng từ vò trí xuất điện áp khóa V2, tức: uV2 = u2 – u3 > u1 V1 V3 V5 u1 u2 u2 u udA udK u V4 V6 V2 NHÓM ANODE NHÓM CATHODE Phương trình điện áp tải dòng tải ud = udA - udK ud = R.id + L di d dt +E Tổng hợp kết phân tích trên, ta viết phương trình mô tả trạng thái mạch, ví dụ V1, V2 đóng: uV1 = ; uV2 = ; uV3 = u2 – u1 ; uV4 = u3 – u1 ; iV1 = id ; iV2 = id ; iV3 = ; iV4 = ; uV5 = u3 – u1 ; uV6 = u3 –u2 ; iV5 = ; iV6 = ; ud = udA – udK = u1 –u3 ; di d dt ud = R.id + L +E; Đồ thò điện áp dòng điện đại lượng mạch vẽ hình  Hệ quả: Khi dòng điện tải liên tục: -Dạng điện áp tải có xung phụ thuộc vào góc điều khiển điện áp nguồn xoay chiều Chu kỳ xung chỉnh lưu -Trò trung bình điện áp chỉnh lưu: α Ud ( ) = = 2π α0 + ∫α π 2π u d dX U.cos α α = UdA( ) – UdK( ) = chu kì áp nguồn Tp = 3 π Umcos T α α Um Với U trò hiệu dụng áp pha U = -Phạm vi góc điều khiển chỉnh lưu mạch tia, tức (0, α π : phạm vi góc điều khiển nhóm ) Do đó, điện áp trung bình tải điều  6  U , U  − π  π  khiển thay đổi khoảng Dòng trung bình qua tải (RLE): U dα − E R I dα = ; Mỗi thyristor dẫn ITAV = Id 3 chu kì áp nhuồm nên trò trung bình dòng điện qua nó: ; Điện áp khóa áp ngược cực đại xuất linh kiện UDRM = URRM = Um = U ; -Dòng điện qua nguồn điện áp, ví dụ qua pha 1: i1 = iV1 – iV4 ; Trò hiệu dụng điện qua nguồn xác đònh với giả thiết dòng tải không đổi:  I=  2π ∫ 2π  i dX   d 1/ = I d ; α α [...]... đồng bộ Bộ chỉnh lưu còn dùng để chuyển đổi điện xoay chiều thành dạng một chiều đề truyền tải đi xa Bộ chỉnh lưu còn tạo thành một bộ phận trong thiết bò biến tần, cycloconverter dùng trong truyền động điện động cơ xoay chiều Công suất của các bộ chỉnh lưu có thể từ vài trăm W đến hàng chục MW Phân loại bộ chỉnh lưu :  Theo pha: Bộ chỉnh lưu một pha Bộ chỉnh lưu ba pha  Theo tính điều khiển : Bộ chỉnh. .. chỉnh lưu ba pha  Theo tính điều khiển : Bộ chỉnh lưu không điều khiển Bộ chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn Bộ chỉnh lưu bán điều khiển  Theo hình dạng : Bộ chỉnh lưu hình tia Bộ chỉnh lưu tam giác  Theo diode zero : Bộ chỉnh lưu có diode zero Bộ chỉnh lưu không có diode zero So sánh các loại chỉnh lưu:  Biến áp: Biến áp cách ly áp nguồn của chỉnh lưu với lưới điện Do đó tải có thể chạy ngắn mạch trong... loại điện trở giảm nhanh khi áp lớn hơn trò số ngưỡng (2) và các bộ lọc nguồn π (3) gồm mắc lọc LC hình Mạch RC song song với các ngắt điện (mạch snubber) còn làm nhiệm vụ bảo vệ linh kiện khỏi các xung áp trong mạch II Bộ chỉnh lưu 1.Tổng quan về bộ chỉnh lưu: Bộ chỉnh lưu có nhiệm vụ biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều Bộ chỉnh lưu được áp dụng làm nguồn điện áp một chiều ; làm... như mạch chỉnh lưu tia ba pha với áp chỉnh lưu udA, (hình 2. 6) Góc điều khiển tính từ vò trí xuất hiện áp khóa trên V1 tức uV1= u1 – u3>0 α ví dụ của V1, được Tương tự, hoạt động nhóm cathode có thể phân tích dưới dạng chỉnh lưu mạch tia ba pha với áp chỉnh lưu u dK Góc điều khiển, ví dụ của V 2 được tíng từ vò trí xuất hiện điện áp khóa trên V2, tức: uV2 = u2 – u3 > 0 u1 V1 V3 V5 u1 u2 u2 u udA udK... điện áp nguồn 5 Phương pháp điều khiển bộ chỉnh lưu: Thời điểm phát xung kích cho các thyristor trong các bộ chỉnh lưu tương ứng với góc điều khiển dựa vào hai tín hiệu cơ bản tín hiệu điều khiển u đk và tín hiệu đồng bộ up Tín hiệu đồng bộ tạo mốc chuẩn về thời gian cho việc xác đònh góc điều khiển đồng thời xác lập đặc tính giữa áp chỉnh lưu trung bình U d và áp điều khiển k Do đó, tín hiệu được... tục (i d > 0) và thời gian dòng gián đoạn (id=0) trong một chu kì xung điện áp chỉnh lưu phụ α thuộc vào các giá trò tham số tải và góc điều khiển Việc tính toán điện áp chỉnh lưu trong trường hợp này rất phức tạp Khi dòng tải gián đoạn, quan hệ α giữa điện áp chỉnh lưu và không còn là duy nhất Trong điều khiển, ví dụ động cơ điện một chiều, khi dòng tải bằng 0, moment tác động triệt tiêu và việc điều... khoá trên linh kiện và nó phải dựa vào dạng điện áp nguồn xoay chiều Tín hiệu điều khiển xác đònh điểm làm việc trên đặc tính điều khiển và cho biết độ lớn góc điều khiển Cả hai tín hiệu điều khiển và tín hiệu đồng bộ trên có thể xử lí dựa trên kó thuật số hoặc analog 6 Bộ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển hoàn toàn: Sơ đồ cấu tạo: udA u1 u2 id uV1 V1 V3 V5 R iV1 L u udK ud E V4 V6 V2 Mạch nguồn xoay chiều... trò trung bình áp chỉnh lưu Ud và thành phần xoay chiều: u dδ = u d − U d Thành phần xoay chiều của áp chỉnh lưu u d làm dòng điện tải id bò gợn sóng Tươngtự như điện áp, dòng chỉnh lưu có thể tách làm hai thành phần tương ứng: i d = I d + i dδ Thành phần xoay chiều của dòng làm dòng điện tải có thể bò gián đoạn Khi dòng qua tải bò gián đoạn, dạng điện áp chỉnh lưu của tải phụ thuộc vào trạng thái mạch... udA – udK = u1 –u3 ; di d dt ud = R.id + L +E; Đồ thò điện áp và dòng điện các đại lượng mạch được vẽ trên hình  Hệ quả: Khi dòng điện tải liên tục: -Dạng điện áp tải có 6 xung và chỉ phụ thuộc vào góc điều khiển và điện áp nguồn xoay chiều Chu kỳ xung chỉnh lưu bằng -Trò trung bình điện áp chỉnh lưu: α Ud ( ) = = 1 2 6 α0 + ∫α 3 6 π 2 6 0 u d dX U.cos α α 1 6 = UdA( ) – UdK( ) = chu kì áp nguồn... càng ngắn Bảo vệ quá tải được thực hiện bằng rơ le chuyên dùng tác động vào thiết bò đóng ngắt tự động (contactor), CB (có rơ le nhiệt) ở đầu vào Ở các bộ biến đổi, bộ điều khiển thường tích hợp cả bộ phận hạn dòng, tác động tức thời ở 120 % đến 20 0% giá trò đònh mức thiết bò, làm cả nhiệm vụ bảo vệ quá tải cho ngắt điện bán dẫn 2 Bảo vệ áp: Với việc chọn đònh mức áp của linh kiện bán dẫn công suất tối ... Công suất chỉnh lưu từ vài trăm W đến hàng chục MW Phân loại chỉnh lưu :  Theo pha: Bộ chỉnh lưu pha Bộ chỉnh lưu ba pha  Theo tính điều khiển : Bộ chỉnh lưu không điều khiển Bộ chỉnh lưu điều... toàn Bộ chỉnh lưu bán điều khiển  Theo hình dạng : Bộ chỉnh lưu hình tia Bộ chỉnh lưu tam giác  Theo diode zero : Bộ chỉnh lưu có diode zero Bộ chỉnh lưu diode zero So sánh loại chỉnh lưu: ... ngưỡng (2) lọc nguồn π (3) gồm mắc lọc LC hình Mạch RC song song với ngắt điện (mạch snubber) làm nhiệm vụ bảo vệ linh kiện khỏi xung áp mạch II Bộ chỉnh lưu 1.Tổng quan chỉnh lưu: Bộ chỉnh lưu