Bài giảng kỹ thuật điện điện tử Chương 8

CHƯƠNG BỘ NGHỊCH LƯU – BỘ BIẾN TẦN GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ NGHỊCH LƯU: Bộ nghòch lưu có nhiệm vụ chuyển đổi lượng từ nguồn điện chiều không đổi sang dạng lượng điện xoay chiều để cung cấp cho tải xoay chiều Đại lượng điều khiển ngõ điện áp dòng điện Trong trường hợp đầu, nghòch lưu gọi nghòch lưu áp trường hợp sau nghòch lưu dòng Nguồn chiều cung cấp cho nghòch lưu áp có tính chất nguồn điện áp nguồn cho nghòch lưu dòng có tính nguồn dòng điện Các nghòch lưu tương ứng gọi nghòch lưu áp nguồn áp nghòch lưu dòng nguồn dòng gọi tắt la øbộ nghòch lưu áp nghòch lưu dòng Trong trường hợp nguồn điện đầu vào đại lượng ngõ không giống nhau, ví dụ nghòch lưu cung cấp dòng điện xoay chiều từ nguồn điện áp chiều, ta gọi chúng nghòch lưu điều khiển dòng điện từ nguồn điện áp nghòch lưu dòng nguồn áp Các nghòch lưu tạo thành phận chủ yếu cấu tạo biến tần Ứùng dụng quan trọng tương đối rộng rãi chúng nhằm vào lónh vực truyền động điện động xoay chiều với độ xác cao Trong lónh vực tần số cao, nghòch lưu dùng thiết bò lò cảm ứng trung tần, thiết bò hàn trung tần Bộ nghòch lưu dùng làm nguồn điện xoay chiều cho nhu cầu gia đình, làm nguồn điện liên tục UPS, điều khiển chiếu sáng, nghòch lưu ứng dụng vào lónh vực bù nhuyễn công suất phản kháng Các tải xoay chiều thường mang tính cảm kháng (ví dụ động không đồng bộ, lò cảm ứng), dòng điện qua linh kiện ngắt trình chuyển mạch tự nhiên Do đó, mạch nghòch lưu thường chứa linh kiện tự kích ngắt để điều khiển trình ngắt dòng điện Trong trường hợp đặc biệt mạch tải cộng hưởng, tải mang tính chất dung kháng (động đồng kích từ dư ), dòng điện qua linh kiện bò ngắt trình chuyển mạch tự nhiên phụ thuộc vào điện áp nguồn phụ thuộc vào điện áp mạch tải Khi đó, linh kiện bán dẫn chọn thyristor (SCR) Trang285 8.1 BỘ NGHỊCH LƯU ÁP: Bộ nghòch lưu áp cung cấp điều khiển điện áp xoay chiều ngõ Trong trường hợp khảo sát ta xét nghòch lưu áp với trình chuyển mạch cưỡng sử dụng linh kiện có khả điều khiển ngắt dòng điện Nguồn điện áp chiều dạng đơn giản acquy, pin điện dạng phức tạp gồm điện áp xoay chiều chỉnh lưu lọc phẳng Linh kiện nghòch lưu áp có khả kích đóng kích ngắt dòng điện qua nó, tức đóng vai trò công tắc Trong ứng dụng công suất nhỏ vừa, sử dụng transistor BJT, MOSFET, IGBT làm công tắc phạm vi công suất lớn sử dụng GTO, IGCT SCR kết hợp với chuyển mạch Với tải tổng quát, công tắc trang bò diode mắc đối song với Các diode mắc đối song tạo thành mạch chỉnh lưu cầu không điều khiển có chiều dẫn điện ngược lại với chiều dẫn điện công tắc Nhiệm vụ chỉnh lưu cầu diode tạo điều kiện thuận lợi cho trình trao đổi công suất ảo nguồn chiều tải xoay chiều, qua hạn chế điện áp phát sinh kích ngắt công tắc 8.1.1 Bộ Nghòch Lưu Áp Một Pha: Bộ nghòch lưu áp pha dạng mạch cầu (còn gọi nghòch lưu dạng chữ H (hình 8.1a) chứa công tắc diode mắc đối song a) b) Hình 8.1 Giản đồ kích đóng công tắc đồ thò áp tải vẽ hình 8.1b Bộ nghòch lưu mắc dạng mạch tia (hình 8.2) Trang286 Hình 8.2 Mạch gồm hai công tắc hai diode mắc đối song với chúng Mạch tải ngõ nghòch lưu cách ly qua máy biến áp với cuộn sơ cấp phân chia Trong trường hợp không sử dụng máy biến áp cách ly phía tải, nguồn điện áp chiều cần thiết kế với nút phân (hình 8.3), dạng mạch nghòch lưu áp nửa cầu Hình 8.3 8.1.2 Bộ Nghòch Lưu Áp Ba Pha: Trong thực tế mạch nghòch lưu áp ba pha gặp dạng mạch cầu (hình 8.4a) Mạch chứa công tắc S1, S2 S6 diode đối song D1, D2 D8 Tải ba pha mắc dạng hình (hình 8.4b) tam giác (hình 8.4c) Trang287 Hình 8.4 8.1.3 Bộ Nghòch Lưu Áp Đa Bậc: (Multi-level Voltage source Inverter) Các nghòch lưu vừa mô tả phần 8.1.1 8.1.2 chứa khóa bán dẫn (IGBT) nhánh pha tải Chúng gọi chung loại nghòch lưu áp bậc (two- level VSI), áp dụng rộng rãi phạm vi công suất vừa nhỏ Khái niệm hai bậc xuất phát từ trình điện áp đầu pha tải (vò trí 1,2,3) đến điểm điện chuẩn mạch dc (điểm 0) (pole to phase voltage) thay đổi hai bậc giá trò khác nhau, ví dụ chọn điểm có điện chuẩn tâm nguồn dc điện áp từ pha tải đến tâm nguồn thay đổi (+U/2) (-U/2) trình đóng ngắt linh kiện Bộ nghòch lưu áp bậc có nhược điểm tạo điện áp cung cấp cho cuộn dây động với độ dốc (dV/dt) lớn gây số vấn đề khó khăn tồn trạng thái khác zero tổng điện từ pha đến tâm nguồn dc (common-mode voltage) (xem dạng điện áp uNO) Bộ nghòch lưu áp đa bậc phát triển để giải vấn đề gây nêu nghòch lưu áp bậc thường sử dụng cho ứng dụng điện áp cao công suất lớn Ưu điểm nghòch lưu áp đa bậc: công suất nghòch lưu áp tăng lên; điện áp đặt lên linh kiện bò giảm xuống nên công suất tổn hao trình đóng ngắt linh kiện giảm theo; với tần số đóng ngắt, thành phần sóng hài bậc cao điện áp giảm nhỏ so với trường hợp nghòch lưu áp hai bậc Đối với tải công suất lớn, điện áp cung cấp cho tải đạt giá trò tương đối lớn, Các cấu hình nghòch lưu áp đa bậc: - Cấu hình dạng cascade (Cascade inverter): Xem hình H8.5, sử dụng nguồn dc riêng, thích hợp sử dụng trường hợp nguồn dc có sẵn ví dụ dạng Trang288 acquy, battery Cascade inverter gồm nhiều nghòch lưu áp cầu pha ghép nối tiếp, nghòch lưu áp dạng cầu pha có nguồn DC riêng Bằng cách kích đóng linh kiện nghòch lưu áp pha, mức điện áp (-U,0,U) tạo thành Sự kết hợp họat động n nghòch lưu áp nhánh pha tải tạo nên n khả mức điện áp theo chiều âm (-U,-2U,-3U, ,nU), n khả mức điện áp theo chiều dương (U,2U,3U, ,nU) mức điện áp Như vậy, nghòch lưu áp dạng cascade gồm n nghòch lưu áp pha nhánh tạo thành nghòch lưu (2n+1) bậc Tần số đóng ngắt modul dạng mạch giảm n lần dv/dt giảm Điện áp áp đặt lên linh kiện giảm 0,57n lần Cho phép sử dụng linh kiện IGBT điện áp thấp Hình 8.5 Ngoài dạng mạch gồm nghòch lưu áp pha, mạch nghòch lưu áp đa bậc có dạng ghép từ ngõ nghòch lưu áp pha (hình 8.6) Cấu trúc cho phép giảm dv/dt và tần số đóng ngắt 1/3 Mạch cho phép sử dụng cấu hình nghòch lưu áp ba pha chuẩn Mạch nghòch lưu đạt cân điện áp nguồn dc, không tồn dòng cân module Tuy nhiên, cấu tạo mạch đòi hỏi sử dụng máy biến áp ngõ Trang289 Hình 8.6 - Cấu hình nghòch lưu chứa cặp diode kẹp (Neutral point Clamped Multilevel Inverter (NPC) hoặc- diode clamped multilevel inverter): Hình 8.7, sử dụng thích hợp nguồn dc tạo nên từ hệ thống điện ac Bộ nghòch lưu đa bậc chứa cặp diode kèm có mạch nguồn DC phân chia thành số cấp điện áp nhỏ nhờ chuỗi tụ điện mắc nối tiếp Hình 8.7 Giả sử nhánh mạch dc gồm n nguồn có độ lớn mắc nối tiếp Điện áp pha – nguồn dc đạt (n+1) giá trò khác từ nghòch lưu gọi nghòch lưu áp (n+1) bậc Ví dụ chọn mức điện cuối dãy nguồn, mức điện áp đạt gồm (0, U, 2U, , nU) Điện áp từ pha tải (ví dụ pha a) thông đến vò trí mạch dc (ví dụ M) nhờ cặp diode kẹp điểm (ví dụ D1, D1’) Để điện áp pha- nguồn dc đạt mức điện áp nêu (ua0=U), tất Trang290 linh kiện bò “kẹp” hai diode (D1, D1’) – gồm n linh kiện nối tiếp liên tục kề nhau, phải kích đóng (ví dụ S1, S5’,S4’,S3’,S2’), linh kiện lại bò khóa theo qui tắc kích đối nghòch Tương ứng với trường hợp kích đóng linh kiện “bò kẹp” cặp diode (hai cặp diode “kẹp” hai vò trí biên trường hợp đặc biệt), ta thu mức điện áp pha- nguồn dc : 0, U, 2U, , 5U Vì có khả tạo mức điện áp pha- nguồn dc nên mạch nghòch lưu hình 8.7 gọi nghòch lưu bậc Dạng mạch nghòch lưu áp đa bậc dùng cặp diode kẹp cải tiến dạng sóng điện áp tải giảm shock điện áp linh kiện n lần Với nghòch lưu ba bậc, dv/dt linh kiện tần số đóng ngắt giảm nửa Tuy nhiên với n>3, mức độ chòu gai áp diode khác Ngoài ra, cân điện áp nguồn dc (áp tụ) trở nên khó khăn, đặc biệt số bậc lớn 8.2 PHÂN TÍCH BỘ NGHỊCH LƯU ÁP: 8.2.1 Phân Tích Điện Áp Bộ Nghòch Lưu Áp Pha: Giả thiết tải ba pha đối xứng thỏa mãn hệ thức: Ta tưởng tượng nguồn áp U phân chia làm hai nửa với điểm nút phân O (một cách tổng quát, điểm phân chọn vò trí mạch nguồn DC) Gọi N điểm nút tải ba pha dạng Điện áp pha tải ut1, ut2, ut3 Ta có: Điện áp u10 u20 , u30 gọi điện áp pha -tâm nguồn pha 1,2,3 Các điện áp ut1, ut2, ut3; u10, u20, u30 uNO có chiều dương qui ước vẽ hình H5.4a Cộng hệ thức để ý ut1+ ut2+ ut3=0, ta có: Từ đó: Trang291 Thay uNO vào biểu thức tính điện áp pha tải, ta có: Điện áp dây tải: Quá trình điện áp ( trình dòng điện) ngõ nghòch lưu áp ba pha xác đònh ta xác đònh điện áp trung gian u10, u20, u30 * Xác đònh điện áp pha - tâm nguồn cho nghòch lưu áp: Cặp công tắc pha gồm hai công tắc mắc chung vào pha tải, ví dụ (S1S4), (S3,S6) (S5,S2) cặp công tắc pha * Qui tắc kích đóng đối nghòch: cặp công tắc pha kích đóng theo qui tắc đối nghòch hai công tắc cặp trạng thái kích đóng kích ngắt Trạng thái hai kích đóng (trạng thái ngắn mạch điện áp nguồn ) kích ngắt không phép Nếu biểu diễn trạng thái kích linh kiện giá trò trạng thái khóa kích 0, ta viết phương trình trạng thái kích linh kiện mạch nghòch lưu áp pha sau: * Qui tắc: Giả thiết nghòch lưu áp ba pha có cấu tạo mạch chiều điện phần tử mạch cho hình vẽ 8.4.a Giả thiết công tắc pha kích đóng theo qui tắc đối nghòch giả thiết dòng điện pha tải có khả đổi dấu Điện áp pha tải đến tâm nguồn pha nguồn có giá trò +U/2 công tắc lẻ pha kích đóng -2/U công tắc chẵn kích không phụ thuộc trạng thái dòng điện * Hệ quả: Trang292 - Điện áp tải xác đònh hoàn toàn ta biết giản đồ kích đóng công tắc điện áp nguồn Do đó, ta điều khiển điện áp ngõû nghòch lưu áp cách điều khiển giản đồ xung kích đóng công tắc - Nếu cặp công tắc pha không kích đóng theo qui tắc đối nghòch, dạng điện áp tải thay đổi phụ thuộc vào trạng thái dòng điện tải (và tham số tải ) Đây trường hợp kích đóng ý muốn tải dạng cộng hưởng Dòng điện trạng thái liên tục gián đoạn Ta cần ý rằng, công tắc kích đóng nghóa dẫn điện Phụ thuộc vào chiều dòng điện dẫn qua tải xảy trường hợp công tắc kích đóng không dẫn điện mà dòng điện lại dẫn qua diode mắc đối song với công tắc kích đóng - Dạng dòng điện xác đònh dựa phương trình mạch tải Ví dụ tải đối xứng ba pha gồm RL mắc nối tiếp, ta có phương trình dòng điện ba pha tải it1, it2, it3 * Thời gian chết (dead- time): khỏang thời gian cần thiết áp đặt giản đồ đóng ngắt cặp linh kiện pha tải, khoảng thời gian hai công tắc pha tải bò khóa kích (ví dụ S1, S4) Thời gian chết bắt đầu trình chuyển mạch hai công tắc pha tải để tránh xảy tượng ngắn mạch nguồn Do thời gian chết nhỏ không đáng kể, trình phân tích hoạt động mạch, ta thường giả thiết bỏ qua giai đoạn 8.2.2 Phân Tích Bộ Nghòch Lưu Áp Một Pha: Ta phân tích điện áp tải nghòch lưu áp pha dạng mạch cầu tương tự nghòch lưu áp ba pha Hai cặp công tắc (S1, S4) (S2, S3) tương ứng với hệ thống hai pha tải đối xứng tưởng tượng (hình 8.8) Ta có: Trang293 Hình 8.8 Rõ ràng: Nếu công tắc kích theo qui tắc đối nghòch, ta xác đònh dạng áp tải dựa giản đồ kích công tắc điện áp nguồn Nếu kích S1 ngắt S4: Nếu kích S4, ngắt S1: Nếu kích S3, ngắt S2: u 20 = + U Nếu kích S2, ngắt S3: u 20 = - U Phân tích điện áp tải nghòch lưu áp pha dạng nửa cầu: điện áp với điện áp pha tải - tâm nguồn, toán trở nên đơn giản Trang294 8.34 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1800 lệch 600, điện dây cho tải khoảng từ 600 đến 1200 là: (C) 8.35 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1800 lệch 600, điện pha cho tải khoảng từ 1800 đến 2400 là: (B) Trang337 8.38 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1800 lệch 600, điện pha cho tải khoảng từ 2400 đến 3000 là: (D) 8.38 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1800 lệch 600, điện pha cho tải khoảng từ 3000 đến 3600 là: (A) Trang338 8.38 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1800 lệch 600 , điện hiệu dụng pha cho tải là: (B) 8.39 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1800 lệch 600, điện hiệu dụng hai đường dây pha cho tải là: (C) Trang339 8.40 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước tải R hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1800 lệch 600, dòng hiệu dụng qua công tắc là: (A) 8.41 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước tải R hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1800 lệch 600, dòng hiệu dụng là: (D) Trang340 8.42 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1800 lệch 600, dòng hiệu dụng qua công tắc là: (B) 8.43 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước tải R hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1800 lệch 600, công suất cung cấp cho tải là: (A) Trang341 8.44 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1200 lệch 600, điện dây cho tải khoảng từ 00 đến 600 là: (A) 8.45 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1200 lệch 600, điện dây cho tải khoảng từ 600 đến 1200 là: (C) Trang342 8.48 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1200 lệch 600, điện dây cho tải khoảng từ 1200 đến 1800 là: (D) 8.48 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1200 lệch 600, điện thếdây cho tải khoảng từ 1800 đến 2400 là: (B) Trang343 8.48 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1200 lệch 600, điện dây cho tải khoảng từ 2400 đến 3000 là: (C) 8.49 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1800 lệch 600, điện dây cho tải khoảng từ 00 đến 600 là: (A) Trang344 8.50 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1800 lệch 600, điện dây cho tải khoảng từ 600 đến 1200 là: (C) 8.51 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1800 lệch 600, điện pha cho tải khoảng từ 1200 đến 1800 là: (B) Trang345 8.52 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1800 lệch 600 , điện pha cho tải khoảng từ 1800 đến 2400 (B) 8.53 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1800 lệch 600, điện pha cho tải khoảng từ 2400 đến 3000 là: (D) Trang346 8.54 Bộ nghòch lưu ba pha điều khiển theo phương pháp bước hình sau, chu kỳ công tắc dẫn thời khoảng 1800 lệch 600, điện pha cho tải khoảng từ 3000 đến 3600 là: (A) 8.55 Trong nghòch lưu hầu hết ứng dụng đòi hỏi có điều khiển điện ngõ Các cách sau thường sử dụng: (D) a Điều khiển điện DC cấp vào đổi điện Trang347 b Điều kiển điện AC cấp đổi điện c Điều khiển điện đổi điện d Các câu a, b, c Bài Tập Về Nhà: 8.55 Cho nghòch lưu áp dạng cầu pha với dạng sóng điện áp cho hình vẽ H5.1 Giả thiết dòng điện qua tải có dạng It = 540.sin(wt-pi/4) Nguồn dc có độ lớn 300V a Vẽ dạng sóng dòng tải dòng qung xác đònh khoảng dẫn từn a uồn g linh kiện b Xác đònh trò trung bình dòng qua nguồn công suất nguồn cung cấp c Xác đònh công suất tiêu thụ tải 8.58 Bộ nghòch lưu áp pha mắc vào nguồn chiều U ,tải R = 10, L=0,01H Bộ nghòch lưu áp điều khiển theo phương pháp điều biên a Tính độ lớn nguồn U để trò hiệu dụng áp tải Ut = 100V Tính góc điều khiển chỉnh lưu cầu pha, giả thiết dòng tải chỉnh lưu liên tục Nguồn xoay chiều có trò hiệu dụng áp pha Uf = 220V b Với áp nguồn xác đònh câu a Tính trò hiệu dụng áp hài c Tính trò hiệu dụng dòng tải 8.58 Bộ biến tần áp pha có cấu trúc gồm chỉnh lưu cầu pha không điều khiển, mạch chọn LC nghòch lưu áp pha điều khiển theo phương pháp điều rộng Áp nguồn xoay chiều Uf = 220V a Tính độ rộng ϕ để đạt trò hiệu dụng điện áp tải Ut = 100V b Dẫn giải công thức tính trò hiệu dụng sóng hài bậc k áp từ thiết lập tỉ số mk1 = Ak/A với A k A1 biên độ sóng hài bậc k bậc 1; c So sánh ảnh hưởng sóng hài phương pháp điều biên phương pháp điều rộng 8.58 Cho chỉnh lưu áp pha dạng mạch cầu Tải trở R = 2,4 ; điện áp nguồn chiều U= 48V Trang348 a Tính trò hiệu dụng hài áp ; b Tính công suất trung bình tải ; c Tính trò trung bình trò tức thời lớn dòng điện qua transistor; d Xác đònh điện áp khóa lớn đặt lên transistor ; e Tính hệ số biến dạng áp 8.59 Bộ nghòch lưu áp ba pha với tải trở ba pha đối xứng đấu thành dạng Độ lớn điện trở pha R = 10 Tần số làm việc nghòch lưu áp f= 50Hz Trò hiệu dụng áp nguồn chiều U = 220V a Xác đònh trò hiệu dụng điện áp ; b Viết phương trình sóng hài bậc điện áp tải dòng tải ; c Tính công suất tải ; d Tính hệ số biến dạng áp Bài Tập Tổng Hợp: 8.60 Bộ biến tần gồm chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển hoàn tòan, mạch lọc LC nghòch lưu áp ba pha p nguồn xoay chiều chỉnh lưu có trò hiệu dụng áp pha Uf = 220V Bộ nghòch lưu áp ba pha điều khiển theo phương pháp điều biên (phương pháp bước) Giả sử dòng điện qua tải chỉnh lưu liên tục áp tụ C lọc phẳng Tính góc điều khiển chỉnh lưu cho: a Trò hiệu dụng điện áp pha tải 50V, 100V, 200V; b Trò hiệu dụng sóng hài điện áp pha tải 50V, 100V, 200V 8.11 Bộ nghòch lưu áp pha điều khiển theo phương pháp điều rộng xung Sóng mang dạng tam giác up có tần số fp = 500Hz, biên độ thay đổi (12V,+12V), điện áp điều khiển xoay chiều dạng sin, tần số fdk = 50 Hz Nguồn áp chiều U = 100V a Tính biên độ sóng hài áp udk có biên độ UdkM 1V, 5V, 10V, 12V b Tính biên độ sóng hài bậc 3,5,7 áp cho trường hợp câu a 8.62 Cho nghòch lưu dòng ba pha Dòng nguồn dc 100A Xác đònh trò hiệu dụng dòng điện qua linh kiện dòng qua tải Trang349 8.63 Bộ biến tần dòng ba pha gồm chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển hoàn toàn mắc nối tiếp, cuộn kháng nắn dòng với độ từ cảm lớn làm dòng qua phẳng nghòch lưu dòng ba pha Tải ba pha đối xứng, pha tải gồm R = 1, L = 0,01H Cho biết nguồn xoay chiều ba pha có áp pha hiệu dụng Uf = 220V Bộ biến tần dòng điều khiển theo phương pháp bước ( six-step methode) Cho dòng điện qua cuộn kháng lọc I = 100A a Tính trò hiệu dụng dòng tải; b Tình trò hiệu dụng hài hài bậc 3, dòng tải; c Tính góc điều khiển chỉnh lưu Trang350 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Bính Điện Tử Công Suất (Bài Tập, Bài Giải Và Ứng Dụng) Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật, 2002 [2] Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi Phân Tích Và Giải Mạch Điện Tử Công Suất Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật, 1998 [3] Nguyễn Văn Nhờ Điện Tử Công Suất Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, 2005 [4] Đỗ Xuân Tùng, Trương Tri Ngộ Điện Tử Công Suất Nhà Xuất Bản Xây Dựng, 1999 Trang351 [...]... riêng được vẽ minh họa trên hình 8. 8.b Mạch logic liên quan đến các tín hiệu được mô tả kèm theo bảng B5 Bảng 8. 1 Quá trình điện áp và dòng điện các phần tử mạch được vẽ trên hình 8. 8 Theo đó, tồn tại một khoảng thời gian dòng tải bằng zero khi nó thực hiện đổi dâu từ dương sang âm và ngược lại Trang319 Hình 8. 9 Đồ thò điện áp và dòng điện tải cũng như đồ thò các dòng điện thành phần đi qua các bộ chỉnh... lượng được trả về lưới điện xoay chiều qua bộ chỉnh lưu Hình 8. 2 Xu hướng nâng cao chất lượng điện năng bằng cách sử dụng loại chỉnh lưu điều rộng xung (boost PWM Rectifier) đã cho phép thực hiện trả công suất về nguồn với hệ số công suất cao (gần như bằng một) (hình 8. 3) Dòng điện đi qua nguồn lưới xoay chiều có dạng gần như sin và cùng pha với điện áp xoay chiều Hình 8. 3 8. 8.2 Bộ Biến Tần Dòng Gián... tiếp một pha trên hình vẽ 8. 8.a Trang317 a) b) Hình 8. 6 Bộ biến tần có cấu tạo của bộ chỉnh lưu kép Do đó, phân tích hoạt động và phương pháp điều khiển bộ biến tần giống như bộ chỉnh lưu kép Điều khác biệt so với chức năng của bộ chỉnh lưu kép là bộ biến tần có quá trình điện áp trên tải - tức điện áp chỉnh lưu đổi dấu một cách liên tục và tuần hoàn Hình 8. 7 Trang3 18 Hình 8. 8 Sơ đồ điều khiển bộ biến... khoảng vài chục kHz (trong kỹ thuật nhiệt điện - lò cao tần) 8. 8.1 Bộ Biến Tần Áp Gián Tiếp: Cấu trúc mạch được vẽ trên hình 8. 1 - Mạch trung gian một chiều: có chứa tụ lọc với điện dung khá lớn Cf (khỏang vài ngàn F) mắc vào ngõ vào của bộ nghòch lưu Điều này giúp cho mạch trung gian hoạt động như nguồn điện áp Tụ điên cùng với cuộn cảm Lf của mạch trung gian tạo thành mạch lọc nắn điện áp chỉnh lưu Cuộn... hình 8. 8 Điện áp tải xoay chiều tạo thành có thể phân tích thành sóng hài cơ bản có tần số bằng tần số yêu cầu của áp tải và các sóng bậc cao với tần số phụ thuộc vào số xung điện áp chỉnh lưu Chất lượng điện áp và dòng điện tải được cải thiện rõ rệt với bộ chỉnh lưu nhiều xung, ví dụ trường hợp cycloconverter gồm các bộ chỉnh lưu cầu ba pha tạo nên có dạng sóng điện áp và dòng điện tải cho trên hình 8. 9... điện, chẳng hạn nhờ mạch tích năng lượng hoặc bộ chuyển mạch 8. 5.2 Phương Pháp Điều Chế Độ Rộng Xung: Hình 8. 16 Quá trình chuyển mạch giữa các nhánh công tắc trong bộ nghòch lưu dòng tạo nên các xung gai quá điện áp tác dụng không tốt đến hoạt động các phần tử trong mạch điện Độ lớn các gai điện áp có thể giảm bớt bằng cách kéo dài thời gian chuyển mạch Thông thường chức năng nầy thực hiện nhờ tụ điện. ..Phân tích điện áp tải của bộ nghòch lưu áp một pha dạng cầu: Quá trình điện áp và dòng điện được vẽ trên hình (H8 .8) Xét quá trình các đại lượng trong một chu kỳ hoạt động ở chế độ xác lập Giả thiết rằng tại thời điểm t=0, thực hiện đóng S1 và S2, ngắt S3 và S4 Điện áp tải bằng U, dòng điện tải chạy qua mạch (U - S1 - S2) tăng lên theo phương trình: nghiệm dòng điện có dạng: A là hằng... thuộc vào tải và xác đònh theo hệ thức: 8. 2.3 Phân Tích Điện Áp Bộ Nghòch Lưu Áp Đa Bậc: Xét bộ nghòch lưu áp 6 bậc dạng chứa cặp diode kẹp (NPC) trên hình vẽ 8. 8 Gọi U là độ lớn điện áp trên mỗi tụ riêng lẻ Phụ thuộc độ lớn điện áp pha – nguồn dc cần thiết lập, các linh kiện bò kẹp giữa cặp diode nối đến một điện thế trên mạch dc cần thiết lập sẽ ở trạng thái kích Điện áp pha-tâm nguồn dc (phase -to-... sự sử dụng mạch chỉnh lưu cầu diode và phía mạch dc của nó phải có phần tử có khả năng dự trữ năng lượng Mỗi lần dòng điện tải đổi chiều, mạch dc được nạp năng lượng bởi dòng tải Phần tử tích điện có thể là tụ điện, để điện áp tụ không tăng, ta cần thực hiện điều khiển xả năng lượng tụ hoặc điều khiển năng lượng tụ trả về lưới điện xoay chiều qua mạch bán dẫn công suất (ví dụ điều khiển bộ chỉnh lưu... mạch tắt cưỡng bức (xem hình 8. 14) Các ưu nhược điểm của các cấu trúc mạch này đã được nêu trong phần bộ nghòch lưu dòng một pha Đồ thò quá trình điện áp và dòng điện các phần tử mạch cũng được minh họa trên hình vẽ cạnh sơ đồ tương ứng Đối với bộ nghòch lưu dòng điện ba pha Tại mỗi thời điểm cóù một công tắc ở nhánh trên dẫn và một công tắc ở nhánh dưới dẫn Mỗi công tắt dẫn điện trong thời gian 1/3 chu ... B5 Bảng 8. 1 Quá trình điện áp dòng điện phần tử mạch vẽ hình 8. 8 Theo đó, tồn khoảng thời gian dòng tải zero thực đổi dâu từ dương sang âm ngược lại Trang319 Hình 8. 9 Đồ thò điện áp dòng điện tải... có trình điện áp tải - tức điện áp chỉnh lưu đổi dấu cách liên tục tuần hoàn Hình 8. 7 Trang3 18 Hình 8. 8 Sơ đồ điều khiển biến tần trực phương pháp điều khiển riêng vẽ minh họa hình 8. 8.b Mạch... D2 D8 Tải ba pha mắc dạng hình (hình 8. 4b) tam giác (hình 8. 4c) Trang 287 Hình 8. 4 8. 1.3 Bộ Nghòch Lưu Áp Đa Bậc: (Multi-level Voltage source Inverter) Các nghòch lưu vừa mô tả phần 8. 1.1 8. 1.2