điện tử công suất chương 2

CHỈNH LƯU Chỉnh lưu thiết bị để biến đổi lượng dòng điện xoay chiều thành lượng dòng điện chiều 2.1.1 Cấu trúc mạch chỉnh lưu CHỈNH LƯU 2.1.2 Phân loại Chỉnh lưu phân loại theo cách thức sau: * Dựa theo số pha nguồn cấp cho van chỉnh lưu: có mạch pha, ba pha, sáu pha vvv * Dựa theo loại van bán dẫn: + Mạch dùng hoàn toàn diode: Chỉnh lưu không điều khiển + Mạch dùng kết hợp diode tiristo : Chỉnh lưu bán điều khiển + Mạch dùng hoàn toàn tiristo: Chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn * Dựa theo sơ đồ mắc van có kiểu: + Sơ đồ hình tia : Trong sơ đồ số van dùng cho chỉnh lưu số pha nguồn cấp cho mạch chỉnh lưu Các van đấu chung đầu với nhau: A chung, K chung + Sơ đồ hình cầu: Trong sơ đồ số lượng van gấp đôi số pha nguồn cấp cho mạch chỉnh lưu, nửa số van mắc chung A , nửa số van mắc chung K CHỈNH LƯU Phương pháp phân tích mạch chỉnh lưu: Đấu kiểu catốt chung Đấu kiểu atốt chung CHỈNH LƯU 2.1.3 Các tham số Các tham số dùng để đánh giá tiêu kỹ thuật mạch chỉnh lưu: Ud : giá trị điện áp trung bình nhận sau mạch van chỉnh lưu 2π T 1 U d = ∫ u d (t )dt = ∫ u d (θ )dθ T0 2π Id : Dòng điện trung bình nhận sau mạch van chỉnh lưu 2π Id = id (θ )dθ ∫ 2π Pd= Ud Id công suất chiều mà tải nhận từ mạch chỉnh lưu Ivtb : dòng trung bình qua van Ung max: điện áp ngược cực đại mà van phải chịu làm việc CHỈNH LƯU 2.2 CHỈNH LƯU DIODE 2.2.1 Chỉnh lưu pha nửa chu kỳ Xét trường hợp tải R D A U1 U2 R F Ud E Ud Id t π 2π t CHỈNH LƯU Điện áp trung bình chỉnh lưu là: Ud = 2π π ∫ 2U sin θ dθ = 2U = 0.45U π Dòng trung bình chỉnh lưu: Id = Ud 2U = R πR Giá trị hiệu dụng dòng thứ cấp MBA : I2 = 2π  2U Sinθ  U2 d θ = ∫0  R ÷÷ 2R   π CHỈNH LƯU Xét trường hợp tải RL U D U1 ud id t U2 R t1 L eL t2 π ϕ 2π t1 λ • Do tích luỹ xả lượng cuộn dây, nên dòng điện điện áp có dạng hình vẽ • Các thông số sơ đồ π+ϕ 1 + cos ϕ U = U sin ω t d ω t = , 45 U • Điện áp tải d 2 π ∫0 • Dòng điện tải: Id = Udc/Rd • Dòng điện chạy qua diod: ID = Id • Điện áp ngược van: U N = 2U • Công suất biến áp: S1BA + S2 BA SBA = = 3,09.U d I d CHỈNH LƯU Tải R+E Dạng tải phổ biến động điện chiều, nạp ắcquy D ud t U1 U2 2π π E R Ud id t Khi u2 > E, diode cho dòng chảy qua, dòng id tồn khoảng thời gian θ1-θ2 nghiệm phương trình: u = 2U sin θ = E CHỈNH LƯU Biểu thức dòng tải id = 2U sin θ − E R Dòng trung bình chảy qua tải θ 2U sin θ − E 2U Id = ∫ dθ = ( 2cosθ1 − ωτ sin θ1 ) 2π θ1 R 2π R Trong ωτ = θ − θ1 ω = 2π / T Giá trị hiệu dụng dòng chảy qua thứ cấp biến áp: I2 = θ2 2U − E τ  2U sin θ − E  d θ =  2π θ∫1  R R 2T  CHỈNH LƯU Góc trùng dẫn cosα -cos ( α + γ ) = X a Id π U m sin m = X a Id 2U sin π m m : số pha nguồn cấp cho mạch van Ảnh hưởng chuyển mạch trùng dẫn X a Id ∆U γ = 2π / m Với sơ đồ chỉnh lưu hình tia m = số pha Với sơ đồ chỉnh lưu hình cầu m = số pha Vậy điện áp chỉnh lưu còn: U dα = U cosα - ∆U γ CHỈNH LƯU CHỈNH LƯU BÁN ĐIỀU KHIỂN Chỉnh lưu bán điều khiển sử dụng mạch van sơ đồ cầu, lúc nửa số van diode, nửa số van lại tiristo Chỉnh lưu bán điều khiển pha thyristor mắc thẳng hàng CHỈNH LƯU Chỉnh lưu bán điều khiển pha thyristor mắc catốt chung CHỈNH LƯU Chỉnh lưu bán điều khiển pha CHỈNH LƯU ĐẤU GHÉP CÁC MẠCH CHỈNH LƯU, CHỈNH LƯU PHA CÓ CUỘN KHÁNG CÂN BẰNG Đấu nối tiếp van Đấu nối tiếp mạch van CHỈNH LƯU Đấu song song van Đấu song song mạch van CHỈNH LƯU Chỉnh lưu pha có cuộn kháng cân Đặc điểm làm việc Lcb CHỈNH LƯU CHẾ ĐỘ NGHỊCH LƯU PHỤ THUỘC Thiết bị chỉnh lưu thiết bị mà dòng lượng chuyển từ phía nguồn xoay chiều sang phía chiều.Tuy nhiên, tải có chứa suất điện động Ed, làm cho lượng chuyển từ phía chiều sang phía xoay chiều – gọi chế độ nghịch lưu Thực tế, điều thường xảy với tải động điện chiều làm việc chế độ máy phát, lượng phải chuyển lưới điện xoay chiều Lúc thiết bị chỉnh lưu chuyển sang chạy chế độ nghịch lưu Vì mạch van hoạt động phải dựa theo nguồn xoay chiều, phụ thuộc vào nguồn này, nên gọi nghịch lưu phụ thuộc CHỈNH LƯU Bản chất nghịch lưu phụ thuộc điều kiện thực Ta biết nguồn phát lượng tiêu thụ lượng, tuỳ thuộc chiều dòng điện chiều s.đ.đ Nếu chiều s.đ.đ dòng điện qua trùng nhau, nguồn phát lượng Nếu s.đ.đ dòng điện ngược nhau, tải tiêu thụ lượng Từ nguyên tắc ta thấy rằng, muốn có nghịch lưu cần điều kiện: CHỈNH LƯU 1.Để phía chiều phát lượng, cần đảm bảo dòng id chiều s.đ.đ Ed chiều 2.Để phía xoay chiều nhận lượng, tương đương nguồn Udα phải nhận lượng, chiều dòng id phải ngược chiều nguồn Udα Song mạch van cho phép dòng id theo chiều xác định: Khi giữ nguyên mạch van chỉnh lưu, tức giữ chiều dòng id chỉnh lưu ta buộc phải: Thực điều kiện cách đảo chiều s.đ.đ Ed Thực điều kiện cách đảo chiều Udα : có quy luật Udα = Ud0cosα, nên điều có nghĩa cần làm cho Udα < 0, suy phải điều khiển với α > 900 CHỈNH LƯU Khi nguyên chiều s.đ.đ Ed cần phải: Đảo chiều dòng id cách đưa vào mạch van thứ II ngược với mạch van chỉnh lưu I Như cần chạy chế độ nghịch lưu đưa II vào hoạt động thực điều kiện1 Điều kiện đảm bảo điều khiển II với góc α > 900 Trong hai phương pháp cần điều khiển mạch van với α > 900 để đảm bảo điện áp Udα đảo dấu so với chế độ chỉnh lưu Như có mạch có Udα = Ud0cosα cho phép chạy chế độ nghịch lưu phụ thuộc Vì α > 900 ta có Udα = Ud0cosα < CHỈNH LƯU Chỉnh lưu tia pha CHỈNH LƯU Chỉnh lưu tia pha Chỉnh lưu cầu pha CHỈNH LƯU BỘ CHỈNH LƯU ĐẢO CHIỀU Bộ chỉnh lưu đảo chiều thực chất hai mạch chỉnh lưu loại đấu song song, ngược so với tải Mỗi chỉnh lưu đảm nhận dấu (một chiều) điện áp tải Tuy nhiên để mạch làm việc bình thường, cần phối hợp hoạt động hai chỉnh lưu với CHỈNH LƯU Phương pháp điều khiển chung Phương pháp điều khiển riêng [...]...CHỈNH LƯU 2. 2 .2 Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ Tải R A U21 U1 M U 22 B ud D1 R D2 i1 L i2 0 N id t π 2 t uD 2 2U 2 CHỈNH LƯU π 2 2U 2 1 U d = ∫ 2U 2 sin θ dθ = π0 π Như vậy điện áp trung bình chỉnh lưu: Dòng tải trung bình: Id = U d 2 2U 2 = R πR Dòng trung bình qua một diode 1 ID = 2 π ∫ 0 2U 2 sin θdθ I d = R 2 Dòng hiệu dụng của thứ cấp máy biến áp I 21 = I 22 = 1 2 2  2U 2  U   dθ = 2 sin θ...  2R   π Điện áp ngược lớn nhất trên diode: U ng max = 2 2U 2 CHỈNH LƯU 2. 2.3 Chỉnh lưu cầu một pha 2. 2.3.1 Tải R CHỈNH LƯU Như vậy điện áp chỉnh lưu trung bình 2 π 1 1 2 2U 2 U d = ∫ u d dθ = ∫ 2U 2 sin θdθ = 2 0 π0 π Dòng tải trung bình Id = U d 2 2U 2 = R πR Dòng trung bình qua 1 điốt 1 ID = 2 π ∫ 0 2U 2 sin θdθ I d = R 2 CHỈNH LƯU 2. 2.4 Chỉnh lưu hình tia ba pha (tải R)  1 3 6 Ud = 2U 2 sin... LƯU 2. 3.1 Chỉnh lưu điều khiển một pha một nửa chu kỳ 2. 3.1.1 Tải R T U1 U2 R L Giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu U dα 1 = 2 2 1 u ( θ ) d θ = ∫0 d 2 U dα = U d 0 π ∫ 2U 2 sin θ dθ = α (1 + cosα ) = U d 0 f (α ) 2 2 (1 + cosα ) U2 π 2 CHỈNH LƯU 2. 3 .2 Chỉnh lưu điều khiển một pha hai nửa chu kỳ 2. 3 .2. 1 Tải R Giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu 2 π 1 1 2 2 (1 + cosα ) U dα = ∫ ud (θ )dθ = ∫ 2U 2. .. dθ = U2 2 0 πα π 2 = Ud0 (1 + cosα ) 2 CHỈNH LƯU 2. 3 .2. 2 Tải R+L CHỈNH LƯU 2. 3 .2. 3 Tải RLE CHỈNH LƯU Chỉnh lưu cầu một pha Tải R U d = 0,9U 2 1 + cos α ; 2 Id = Tải RL U d = 0,9U 2 cos α ; Id = Ud Rd Ud Rd CHỈNH LƯU 2. 3.3 Chỉnh lưu điều khiển tia 3 pha α > 30o 2. 3.3.1 Tải R 1 + cos(α + 300 ) U d = 1,17U 2 3 Id = Ud Rd CHỈNH LƯU α = 30o α < 30o U d = 1,17U 2 cos α Id Ud = Rd CHỈNH LƯU 2. 3.3 .2 Tải RL... R 2 CHỈNH LƯU 2. 2.4 Chỉnh lưu hình tia ba pha (tải R)  1 3 6 Ud = 2U 2 sin θ = U 2 = 1.17U 2  2 / 3 30∫0 2   Ud  Id =  Rd  1500 CHỈNH LƯU 2. 2.5 Chỉnh lưu hình cầu ba pha 900 Ud = 1 6 ( u − u ) d θ = 2a 2b 2 / 6 30∫0 2 900 3 6 0   U sin θ − U sin θ − 120 d θ = U 2 = 2. 34U 2 ( ) 2m ∫0  2m π 30 CHỈNH LƯU 2. 3 CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN DÙNG TIRISTO Khái niệm về góc điều khiển α Góc điều khiển... 2. 3.3 .2 Tải RL U d = 1,17U 2 cos α Id Ud = Rd 2. 3.3.3 Tải RLE CHỈNH LƯU 2. 3.3 Chỉnh lưu điều khiển cầu 3 pha Tải R α = 60o U d = 1,17U 2 CHỈNH LƯU α > 60o U d = 2, 34U 2 [1 + cos(α + 60 0 )] Id = U d − Ed Rd α < 60o U d = 2, 34U 2 cos α Id = U d − Ed Rd CHỈNH LƯU α = 60o U d = 1,17U 2 CHỈNH LƯU Tải RL CHỈNH LƯU Tải RLE CHỈNH LƯU 2. 4 QUÁ TRÌNH CHUYỂN MẠCH VAN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỆN CẢM XOAY CHIỀU La Khi... lưu tia 2 pha Chuyển mạch ở chỉnh lưu cầu 1 pha CHỈNH LƯU Chuyển mạch ở chỉnh lưu tia 3 pha Chuyển mạch ở chỉnh lưu cầu 3 pha CHỈNH LƯU Góc trùng dẫn cosα -cos ( α + γ ) = X a Id π U 2 m sin m = X a Id 2U 2 sin π m m : là số pha nguồn cấp cho mạch van Ảnh hưởng của chuyển mạch trùng dẫn X a Id ∆U γ = 2 / m Với sơ đồ chỉnh lưu hình tia m = số pha Với sơ đồ chỉnh lưu hình cầu m = 2 số pha Vậy điện áp