CHƯƠNG 2 BỘ CHỈNH LƯU

CHƯƠNG BỘ CHỈNH LƯU CHƯƠNG 1.Chức chỉnh lưu ứng dụng: a Chức năng: Biến đổi dòng điện xoay chiều pha, ba pha thành dòng chiều b Ứng dụng: -Truyền động động điện chiều có điều khiển (công suất – đến hàng MW) - Nguồn cho mạch kích từ máy phát điện - Các hệ thống giao thông dùng điện chiều - Công nghệ luyện kim màu, công nghệ hóa học - Thiết bò hàn điện chiều, mạ kim loại, nạp điện acquy - Là phận thiết bò biến tần CHƯƠNG 2 Phân loại: Các dạng chỉnh lưu phân loại theo : a Tính điều khiển -Bộ chỉnh lưu không điều khiển ( dùng toàn diode cấu hình mạch động lực) -Bộ chỉnh lưu điều khiểu hoàn toàn ( dùng toàn Thyristor ) -Bộ chỉnh lưu điều khiển bán phần ( dùng Diode + Thyristor ) b Dạng mạch: - Bộ chỉnh lưu mạch tia ( có điểm ) - Bộ chỉnh lưu mạch cầu ( gồm khóa công suất nhóm Cathode + nhóm Anode ) - Bộ chỉnh lưu ghép nối tiếp, song song - Bộ chỉnh lưu kép CHƯƠNG Bộ chỉnh lưu tia CHƯƠNG Bộ chỉnh lưu cầu CHƯƠNG c Theo số pha: - Bộ chỉnh lưu pha - Bộ chỉnh lưu ba pha - Bộ chỉnh lưu nhiều pha BỘ CHỈNH LƯU TIA BA PHA KHÔNG ĐIỀU KHIỂN V1 V2 V3 R L u1 u2 u3 E BỘ CHỈNH LƯU TIA BA PHA KHÔNG ĐIỀU KHIỂN Các giả thiết : • Nguồn áp lý tưởng ( áp hài bản, hệ thống nguồn xoay chiều ba pha cân bằng, đối xứng, điện trở nguồn ) • Các linh kiện bán dẫn lý tưởng • Các dây nối phận khác mạch lý tưởng BỘ CHỈNH LƯU TIA BA PHA KHÔNG ĐIỀU KHIỂN Phân tích : Giả thiết dòng tải liên tục mạch trạng thái xác lập Trình tự tiến hành phân tích : Xác đònh khoảng dẫn trình tự đóng ngắt khóa diode chu kỳ áp nguồn Thiết lập phương trình trạng thái áp, dòng cho tải, linh kiện, nguồn Dựng giản đồ áp dòng xác lập cho tải, linh kiện, nguồn Các hệ thức, hệ xác lập tải, linh kiện, nguồn BỘ CHỈNH LƯU TIA BA PHA KHÔNG ĐIỀU KHIỂN BỘ CHỈNH LƯU CẦU MỘT PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN ¾ Linh kiện : - Dòng trung bình qua linh kiện : Mỗi SCR dẫn ½ chu kỳ áp lưới I T ( AV ) Id = - p ngược cực đại linh kiện: U RWM = 2U ¾Nguồn: Trò hiệu dụng dòng qua nguồn I S = I1 = π α +π I ∫ d dωt = I d α BỘ CHỈNH LƯU CẦU MỘT PHA ĐIỀU KHIỂN BÁN PHẦN Cấu trúc đối xứng Cấu trúc bất đối xứng BỘ CHỈNH LƯU CẦU MỘT PHA ĐIỀU KHIỂN BÁN PHẦN Mô PSIM a) b) BỘ CHỈNH LƯU CẦU MỘT PHA ĐIỀU KHIỂN BÁN PHẦN Tải: ¾ -p chỉnh lưu trung bình U dα = π π ∫ U m sin(ωt )dωt = α π ⋅ U ⋅ (1 + cos α ) -Phạm vi điều khiển áp tải : ≤ α ≤ π ⇔ ≤ Ud ≤ 2⋅ π - Dòng chỉnh lưu trung bình: I dα U dα − E = R ⋅U BỘ CHỈNH LƯU CẦU MỘT PHA ĐIỀU KHIỂN BÁN PHẦN Nhận xét: Cả hai cấu hình làm phần áp âm tải Sóng dợn thuận lợi cho ứng dụng Chế độ nghòch lưu không xảy Hệ số công suất cao so với chỉnh lưu cầu pha điều khiển toàn phần với góc kích α; Thời gian ngắt an toàn tq : Mạch không đối xứng an toàn mạch có cấu trúc đối xứng chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn nên góc αđk có phạm vi điều khiển lớn hơn; BỘ CHỈNH LƯU CẦU MỘT PHA ĐIỀU KHIỂN BÁN PHẦN Nhận xét: - Mạch cầu pha với diode chuyển mạch (diode V0) : Diode V0 mạch cầu pha pha điều khiển bán phần có tác dụng mở rộng phạm vi điều khiển điện áp chỉnh lưu đến giá trò Diode V0 cho dòng tải id qua khoảng thời gian mà trường hợp mạch không chứa V0 dòng tải không qua áp nguồn mà qua cặp diode – thyristor ( thí dụ V1 V4 ) Do làm tăng khoảng thời gian ngắt an toàn cho SCR HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH Trong thực tế , nguồn có cảm kháng làm dòng qua thay đổi đột ngột Hiện tượng chuyển mạch diễn với khoảng thời gian hình thành trạng thái nhánh dẫn điện Hiện tượng gọi tượng trùng dẫn HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH TLTK : overlap mục 11.7 p.306 Phương trình cho chỉnh lưu tia ba pha chuyển mạch V3 V1: diV = ud dt di u3 − L V = u d dt iV + iV = I d u1 − L diV diV = u3 − L u1 − L dt dt HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH Hệ quả: -Hiện tượng chuyển mạch làm giảm áp tải thời gian chuyển mạch : U cm d 3ωL Id = Ud − 2π Hạn chế phạm vi góc điều khiển phạm vi điều khiển điện áp chỉnh lưu : αmax = π - δ - γ với γ :góc chuyển mạch Góc chuyển mạch tính theo công thức : ⎛ γ = arccos⎜⎜ cos α − ⎝ 2ωLb I d ⎞ ⎟ −α 3U m ⎟⎠ HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH HIỆN TƯNG NG DÒNG NG GIÁN ĐOẠN PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BỘ CHỈNH LƯU KÉP Lý sử dụng: Các mạch chỉnh lưu phần trước làm việc với điện áp chỉnh lưu dương âm , dòng điện theo chiều Điểm làm việc dòch chuyển vùng (quadrant) hai vùng mặt phẳng Ud , Id ta gọi chỉnh lưu vùng hai vùng Bằng cách kết hợp hợp lý chỉnh lưu vùng với , ta tạo điều kiện cho dòng điện qua tải hai chiều Ta gọi mạch kết hợp chỉnh lưu bốn vùng BỘ CHỈNH LƯU KÉP BỘ CHỈNH LƯU KÉP - Có hai phương pháp điều khiển chỉnh lưu kép + Phương pháp không dùng dòng cân : thời điểm có chỉnh lưu làm việc tải dòng id , lại bò khóa hoàn toàn xung cổng bò cấm + Phương pháp dùng dòng cân có ưu điểm sau: ¾ Dòng cân trì chế độ dẫn điện liên tục chỉnh lưu không phụ thuộc tính chất tải, suốt vùng điều khiển Bởi chỉnh lưu làm việc chế độ chỉnh lưu lại làm việc chế độ nghòch lưu , công suất truyền chiều chiều thời điểm • Cả hai BCL làm việc liên tục nên đáp ứng thời gian chuyển vùng làm việc nhanh ( thích hợp cho việc điều khiển vận tốc động chiều với yêu cầu đảo chiều quay với đặc tính động cao) [...]... mạch không có V0 ¾ Trạng thái V1: V1 đóng V2 , V3, V0 ngắt , uv1 = 0 ; iv1 = id uv2 = u2 – u1; iv2 = 0 uv3 = u3 – u1; iv3 = 0 ud = u1 = -uv0 Tương tự cho trạng thái V2, V3 V2, V3 BỘ CHỈNH LƯU TIA VỚI DIODE ZERO Trạng thái V0: ¾ uv0 = ud = 0; iv0 = id uv1 = u1 ; iv1 = 0 uv2 = u2 ; iv2 = 0 uv3 = u3 ; iv3 = 0 V0 đóng, V1,V2, V3 ngắt BỘ CHỈNH LƯU TIA VỚI DIODE ZERO Mô phỏng bộ chỉnh lưu tia, quan sát các... lưu BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN id V1 V3 V5 R u1 u2 L ud u3 V4 V6 V2 E BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN - Nguồn 3 pha lý tưởng 6 SCR chia làm 2 nhóm ( Anode : V1, V3,V5 , Cathode: V2, V4, V6 ) - Tải R, L, E BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN - Giả thiết dòng qua tải liên tục, tách mạch cầu thành 2 nhóm linh kiện Anode và nhóm Cathode Điện áp phụ được đưa vào khảo... đóng SCR cần thoả 2 điều kiện: Điện áp khóa thuận dương : VAK> 0 Xung điều khiển kích đóng SCR : IG > 0 BỘ CHỈNH LƯU TIA BA PHA ĐIỀU KHIỂN BỘ CHỈNH LƯU TIA VỚI DIODE ZERO V1 V2 V3 R V0 L u1 u2 u3 E BỘ CHỈNH LƯU TIA VỚI DIODE ZERO Khi α ≤ π /6 : V0 không có tác dụng * Khi α > π /6 : Dòng tải qua V0 trong các khoảng mà áp trên tải sẽ âm nếu trong mạch không có V0 ¾ Trạng thái V1: V1 đóng V2 , V3, V0 ngắt... Chứng minh tương tự cho V3, V5 Chứng minh tương tự cho nhóm Cathode BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN Như vậy ta có thể tách mạch cầu ba pha thành 2 mạch tia ba pha nhóm anode và cathode id u1 V1 V3 u2 u3 V5 udK udA V4 u1 u2 V6 V2 u3 id BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN BỘ CHỈNH LƯU CẦU... sóng BỘ CHỈNH LƯU TIA VỚI DIODE ZERO Các hệ thức : ¾ Trường hợp α < π /6 : tương tự chỉnh lưu tia ba pha ¾ Trường hợp α > π /6 : Trò trung bình áp tải: U dα 3 = 2 π ∫ U m ⋅ sin(ωt ) ⋅ d (ωt ) = α +π / 6 π ⎞⎞ 3 2 ⎛ ⎛ U ⎜⎜1 − sin⎜α − ⎟ ⎟⎟ 2 ⎝ 3 ⎠⎠ ⎝ Phạm vi điều khiển góc α : π/6 ≤ α ≤ 5π/6 BỘ CHỈNH LƯU TIA VỚI DIODE ZERO Tác dụng của V0 Làm giảm giá trò hiệu dụng thành phần xoay chiều của áp chỉnh... cos(α )⎟⎟⎥ ⋅U = π ⎢⎣ 2 ⎝ 2 ⎠⎥⎦ BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN Trò trung bình dòng tải : I dα U dα − E = R BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN ¾ Linh kiện: p ngược lớn nhất trên linh kiện : U RWM = 6 ⋅ U Dòng trung bình qua linh kiện : I ( AV )T Id = 3 BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN ¾ Nguồn: Trò hiệu dụng dòng qua nguồn i1 = iV 1 − iV 4 ⇒ I 1 = 2 ⋅ Id 3 BỘ CHỈNH LƯU...BỘ CHỈNH LƯU TIA BA PHA KHÔNG ĐIỀU KHIỂN Mơ phỏng Bộ chỉnh lưu tia ba pha dùng phần mềm PSIM BỘ CHỈNH LƯU TIA BA PHA ĐIỀU KHIỂN V1 V2 V3 R • Nguồn xoay chiều ba pha dạng sao • 3 thyristor L u1 u2 u3 E • Tải một chiều • Các khối điều khiển đưa xung điều khiển kích đóng các thyristor BỘ CHỈNH LƯU TIA BA PHA ĐIỀU KHIỂN Phân tích: a Góc điều khiển α : Nếu như các xung... BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN Trước tiên ta chứng minh rằng 2 nhóm linh kiện làm việc độc lập với nhau và mỗi nhóm làm việc như một mạch tia 3 pha Giả thiết dòng Id đi qua tải và ta theo dõi nhóm anode BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN Giả thiết trong nhóm V1 đóng, V3,V5 ngắt uv1 = 0 ; iv1 = id uv3 = u2 – u1 ; iv3 = 0 uv5 = u3 – u1 ; iv5 = 0 udA = u1 BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA