Tìm hiểu về mạch chỉnh lưu có điều khiển một pha
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM - - TIỂU LUẬN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ MẠCH CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN MỘT PHA GVHD TP.HỒ CHÍ MINH ngày 20 tháng 12 năm 2014 PHỤ LỤC Phần 1: Giới thiệu SCR A Cấu tạo đặc điểm B Nguyên lí hoạt động C Đặc tuyến volt-ampe SCR D Các thông số cua SCR Phần 2: Các vấn đề chung chỉnh lưu A Khái niệm chỉnh lưu B Ứng dụng đặc điểm C Phân loại sơ đồ chỉnh lưu Phần 3: Các sơ đồ chỉnh lưu pha có điều khiển A Chỉnh lưu pha bán kì B Chỉnh lưu toàn kì C Chỉnh lưu cầu pha toàn phần D Chỉnh lưu cầu pha bán phần Giới thiệu SCR A Cấu tạo đặc tính: - SCR cấu tạo lớp bán dẫn PNPN ( có nối PN ) Như tên gọi ta thấy SCR diode chỉnh lưu kiểm soát cổng silicium Các tiếp xúc kim loại tạo cực Anot A, catot K cổng G Cấu tạo Mô hình tương đương B Nguyên lý hoạt động SCR Nếu ta mắc nguồn điện chiều VAA vào SCR, dòng điện nhỏ IG kích vào cực cổng G làm nối PN cực cổng G K dẫn phát khởi dòng lớn nhiều ta đổi chiều nguồn VAA dòng điện qua SCR cho dù có dòng diện kích IG ta hiểu SCR diode có thêm cực cổng G để SCR dẫn điện phải có dòng điện kích IG vào cực cổng - Ta thấy SCR coi tương đương với hai transistor PNP NPN liên kết qua ngõ thu - Khi có dòng điện nhỏ I kích vào cực transistor NPN T1 tức cổng G dòng điện IG tạo da dòng cực thu IC1 lớn hơn, mà IC1 lại là dòng IB2 transistor PNP T2 nên tạo da dòng điện thu IC2 lại lớn trước …hiện tượng tiếp tục nên hai transistor nhanh chóng trở nên bão hòa Dòng bảo hòa qua hai transistor dòng anod SCR dòng điện tùy thuộc vào VÂ điện trở tải RA - Cơ chế hoạt động SCR cho thấy dòng IG không cần lớn cần tồn thời gian ngắn SCR dẫn điện , ta ngắt bỏ IG SCR tiếp tục dẫn điện , nghĩa ta ngắt SCR cực cổng, nhược điểm SCR so với transistor - Ta SCR cách cắt nguồn VAA giảm VAA cho dòng điện qua SCR nhỏ trị số ( tùy thuộc vào SCR ) gọi dòng điện trì C Dặc tuyến volt – Ampere SCR - Đặc tuyến trình bày biến thiên dòng điện anod IA theo điện anod – catod VAK với dòng điện cổng IG coi thông số - Khi SCR phân cực nghịch ( điện anod âm điện catod ), có dòng điện rỉ nhỏ chạy qua SCR - Khi SCR phân cực thuận , ta nối tắt để hở nguồn VGG (IG=0) , VAK nhỏ có dòng điện chạy qua SCR ( thực tế người ta coi SCR không dẫn điện ) , VAK đạt đến trị số ( tùy thuộc vào SCR) gọi điện quay VBO điện VAK tự động sụt suống khoảng 0,7V diode thường dòng điện tương ứng dòng điện trì IH từ , SCR chuyển sang trạng thái dẫn điện có đặc tuyến gần giống diode thường - Nếu ta tăng nguồn VGG để tạo dòng điện kích IG, ta thấy điện quay nhỏ dòng kích IG lớn, điện VBO nhỏ D Các thông số SCR - Dòng thuận tối đa: dòng điện anod IA trung bình lớn mà SCR chịu đựng liên tục trường hợp dòng lớn, SCR phải giải nhiệt đầy đủ Dòng thuận tối đa tùy thuộc vào SCR, có thểtuwf vài trăm mA đến hàng trăm A - Điện ngược tối đa: Đây điện phân cực nghịch tối đa mà xảy hủy thác - Dòng chốt: Là dòng thuận tối thiểu đẻ giữ SCR trạng thái dẫn điện sau SCR từ trạng thái ngưng sang trạng thái dẫn Dòng chốt thường lớn dòng trì chút - Dòng cổng tối thiểu: Như thấy, điện VAK lớn VBO SCR chuyễn sang trạng thái dẫn điện mà không cần dòng kích IG nhiên ứng dụng, thườg người ta phải tạo dòng cổng để SCR dẫn điện ngay.tùy theo SCR - Thời gian mở: Để tắt SCR, người ta giảm điện VAK suống 0volt, tức dòng anod ta hạ điện anod xuống tăng lên SCR dẫn điện dòng kích Thời gian tắt SCR thời gian từ lúc điện VAK suống đến lúc lên cao trở lại mà SCR không dẫn trở lại thời gian lớn thời gian mở, thường khoảng vài chục Như SCR linh kiện chậm, hoạt động tần số thấp - Tốc độ tăng điện dv/dt: ta làm SCR dẫn điện cách tăng điện anod lên đến điện quay VBO cách dùng dòng kích cực cổng cách khác tăng điện anod nhanh tức dv/dt lớn mà thân điện anod không cần lớn - - Tốc độ tăng dòng thuận tối đa di/dv: Đây trị số tối đa tốc độ tăng dòng anod Trên trị số SCR bị hư Lý SCR chuyển từ trạng thái ngưng sang trạng thái dẫn, hiệu anod catod lớn lúc dòng điện anod tăng nhanh khiến công suất tiêu tán tức thời lớn SCR bắt đầu dẫn, công suất tiêu tán tập trung gần vùng cổng nên vùng dễ bị hư hỏng khả chịu đựng di/dt tùy thuộc vào SCR Phần 2:Các vấn đề chung chỉnh lưu Khái niệm chỉnh lưu: - Mạch chỉnh lưu pha có công dụng chuyển đổi điện áp AC thành điện áp DC(có nghĩa chuyển dổi nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện chiều) Ứng dụng đặc điểm: - Trong công nghiệp mạch chỉnh lưu có điều khiển dùng để làm thay đổi công suất tải theo yêu cầu khác nhau.Mạch chỉnh lưu có điều khiển thường áp dụng cách thay đổi góc kích SCR ứng để điều chỉnh tự động cho mạch :Nạp ắcqui,hàn điện,mạ điện,điện phân,điều khiển động DC,Truyền thông điện… - Tuy nhiên công nghiệp sử dụng mạch chỉnh lưu điều khiển (Diode),nhưng trường hợp xem trường hợp SCR với góc kích điều khiển không (α=0º) - Nói đến chỉnh lưu nói đến giá trị điện DC,tức quan tâm tới giá trị trung bình đại lượng điện chúng.Tuy nhiên ta cần quan tâm đến đại lượng hiệu dụng để so sánh ứng dụng điều khiển tải AC Phân loại sơ đồ chỉnh lưu - Tùy theo số pha ngườn điện xoay chiều phía đầu vào chỉnh lưu pha,ba pha,n-pha mà chỉnh lưu pha,ba pha n-pha - Nếu dòng điện xoay chiều chạy dây pha dây trung tính chỉnh lưu gọi sơ đồ hình tia.Nếu dòng điện xoay chiều chạy dây pha với chỉnh lưu gọi sơ đồ cầu - Nếu sơ đồ chỉnh lưu sử dụng toàn diode sơ đồ chỉnh lưu gọi không điều khiển.nếu sơ đồ sử dụng toàn Thyristor sơ đồ gọi điều khiển hoàn toàn.Nếu sơ đồ kết hợp Thyristor diode sơ đồ bán điều khiển Phần 3: Các sơ đồ chỉnh lưu có điểu khiển với( Tia pha Tải R: ) - Cách hoạt động: • Khi U >0 (Bán kỳ dương) góc kích α=60º,SCR dẫn,ta có dòng qua tải tạo nên điện áp hai đầu tải • Khi U 0,T1,T3 dẫn ( Với ;i2,4>0, T2,T4 dẫn Nên dòng id dòng gián đoạn 20 ) 21 • Trị trung bình điện áp tải ud , • Trị trung bình dòng điện tải • Trị trung bình dòng qua SCR • Điện áp ngược cực đại SCR Tải R+L 22 với( ) 23 Chỉnh lưu cầu pha điều khiển bán phần 24 25 Tài liệu tham khảo Điện tử công suất, Hoàng Ngọc Văn, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.Hồ Chí Minh NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN 26 [...]... Trường hợp dẫn liên tục • Ta có trị trung bình Tải R+L+E 17 18 3 Cầu 1 pha toàn phần: 19 - Ta có khi - Khi ;i1,3>0,T1,T3 dẫn ( Với ;i2,4>0, T2,T4 dẫn Nên dòng id là dòng gián đoạn 20 ) 21 • Trị trung bình điện áp trên tải ud , • Trị trung bình dòng điện trên tải • Trị trung bình dòng qua mỗi SCR • Điện áp ngược cực đại trên mỗi SCR Tải R+L 22 với( ) 23 4 Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển bán phần 24 25 Tài... Khi 2 Chỉnh lưu toàn kì Tải thuần trở(R) (dẫn liên tục) • 12 13 - Với tải thuần.Ta có mạch điện như sau: Tính toán cho tải: • Tính được điện thế trung bình của tải Dòng trung bình qua tải Tính toán linh kiện công suất: • Dòng đỉnh qua mỗi SCR • • Dòng trung bình qua mỗi SCR • Điện áp ngược cực đại trên mỗi SCR 14 Tải R+L 15 Trường hợp dẫn không liên tục Giải tương tự như chỉnh lưu bán kỳ,ta có các