Giao trinh bai tap ch7 dk dco ppt

Slides ĐTCS&ƯD CHƯƠNG V Được phép mang vào phòng thi NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP VÀ BIẾN TẦN 2/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi V.1 PHÂN LOẠI NGHỊCH LƯU: - Nghòch lưu song song nối tiếp - Nghòch lưu nguồn dòng nguồn áp Phân loại nghòch lưu Khảo sát nghòch lưu nguồn áp Nghòch lưu song song nối tiếp: Phương pháp điều khiển điện áp ngỏ Phân loại theo vò trí C tắt SCR ( nghòch lưu chuyển mạch tải) Sóng hài nghich lưu hình sin a Nghòch lưu song song: C song song tải Biến tần nguồn áp Ứng dụng ♦ Nghòch lưu: Bộ biến đổi DC Ỉ AC ♦ Nghòch lưu độc lập = BBĐ DC Ỉ AC với U, f đònh (nghịch lưu ô-tô-nôm) phân biệt với nghòch lưu phụ thuộc: chế độ làm việc chỉnh lưu SCR ♦ Có nhiều sơ đồ nghòch lưu khác cho ứng dụng công nghiệp + T L SCR3 SCR1 V _ R SCR2 L C + C V SCR4 _ SCR1 SCR2 - Khi SCR dẫn điện, tụ điện C nạp, làm tắt chúng ta kích SCR2 3/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi 4/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi Nghòch lưu nguồn dòng nguồn áp: b Nghòch lưu nối tiếp: C nối tiếp tải a Nghòch lưu nguồn dòng: có L vô ngỏ vào + L1 L2 L =∞ i N N S1 U + V _ C SCR1 SCR2 Vo R - Kích SCR tạo xung dòng dương, SCR tự tắt dòng qua mạch không - Kích SCR tạo xung dòng âm Thường dùng làm nguồn trung hay cao tần _ S2 i o Tải RL u C S3 i o S4 u C io i C R i L C O iN 2π wt π L Mạch tương đương (C tụ chuyển mạch) - iN Hình V.1.3 Sơ đồ nguyên lý, mạch tương đượng dạng dòng ngỏ biến đổi => tổng trở nguồn có giá trò lớn: mạch làm việc với nguồn dòng => Dòng nguồn iN phẳng, đóng ngắt thành dòng xoay chiều: S1, S4 đóng: iO = iN > ; S2, S3 đóng: iO = – iN < Công suất tải tiêu thụ: Po = U.iN 5/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi Được phép mang vào phòng thi So sánh Nghòch lưu nguồn dòng Nghòch lưu nguồn áp => tổng trở nguồn không Ngỏ vào Nguồn Tải L=∞ Nguồn dòng Dòng xung vuông Năng lượng Áp thay đổi theo tải chiều, từ nguồn đến tải C=∞ Nguồn áp Áp xung vuông, giới hạn biên độ nguồn Dòng thay đổi theo tải chiêù, nguồn trao đổi với tải => nguồn cung cấp nhận dòng không giới hạn Các ngắt điện nghòch lưu nguồn áp cần có diod song song ngược => biên độ áp bò giới hạn áp nguồn Ví dụ: BBĐ áp chiều làm việc phần tư mặt phẳng tải NL nguồn áp pha trò trung bình áp i + S1 i U C _ 6/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD b Nghòch lưu nguồn áp: có tụ điện C giá trò lớn ngỏ vào S2 o Tả i RL u o o u o S4 Sơ đồ pha phương pháp khảo sát gần V R S3 L π π -V Mạ ch tương đương Sơ đồ nguyên lý, mạch tương đượng dạng áp ngỏ NL nguồn áp V.2 KHẢO SÁT NGHỊCH LƯU NGUỒN ÁP: wt Sơ đồ pha quan hệ điện áp Logic pha 7/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi Sơ đồ NL pha phương pháp khảo sát gần + D1 S1 io uo U _ D3 D2 S2 + D1 U D4 T C2 Sơ đồ ½ cầu + U D1 io uo U S2 D2 _ S1 D1 S2 D2 Sơ đồ BA có điểm Nghòch lưu pha: dùng luật đóng ngắt BBĐ chiều làm việc phần tư cho trung bình áp không => Ngắt điện có khả đóng ngắt theo yêu cầu: - linh kiện họ transistor (IGBT, transistor Darlington, MosFET) hay - SCR + mạch tắt, GTO công suất cao (kA) U _ D3 S1 + uo S4 _ Sơ đồ cầu S1 C1 Được phép mang vào phòng thi Ví dụ V.3.1: Tính toán dạng dòng nghòch lưu pha, sơ đồ cầu với điều khiển lệch pha hình V.4.3 Áp nguồn U, tải RL, chu kỳ T, góc lệch pha điều khiển θ, độ rộng xung áp q = T ⋅ (π − θ) / 2π , q tính giây uo S3 8/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD D2 S3 -I I1 D4 S2 uo I2 S4 θ π S1 = -S2 S3 = -S4 Xét chu kỳ tực xác lập: - Phương trình vi phân S1, S4 đóng: U=L di + Ri dt suy với điều kiện đầu i (0) = I1, i= U ⎛ U⎞ + ⎜ I1 − ⎟ ⋅ e− t /τ R ⎝ R⎠ với τ = L / R wt 2π 9/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD U + D1 S1 D3 i o uo U _ Được phép mang vào phòng thi D2 S2 S3 -I I1 D4 Khi t = q, i = I2 với 2π S1 = -S2 S4 I2 = wt π θ S3 = -S4 U ⎛ U⎞ + ⎜ I1 − ⎟ ⋅ e− q /τ R ⎝ R⎠ S4 ngắt, S3 đóng dt − (T − q ) / τ T Khi t = − q , i = - I1 ; ta có − I1 = I ⋅ e , => I1, I2, vẽ dạng dòng tải I1 = − I2 ⋅ e −( T2 − q) / τ −( T − q ) / τ V e− T / 2τ − e = R + e− T / 2τ −T / 2τ V e −1 = − I2 Kiểm tra lại: q = T/2 I1 = R − T / τ 1+ e Sử dụng nguyên lý xếp chồng, giả sử có thành phần u1 (sóng hài bậc 1) có tác dụng =>I = I1 thành phần dòng tải, i u Tải TẢI: mạch tương đương phụ tải tần số w Dòng qua tải không thay đổi tức thời,chảy qua S1, D3; phương trình vi phân: di suy i = I ⋅ e −t / τ = L + Ri với điều kiện đầu i (0) = I2 , U − e− q /τ I2 = , R + e− T / 2τ Được phép mang vào phòng thi Tính toán gần nghòch lưu nguồn áp: uo I2 10/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Từ tính công suất tiêu thụ gần đúng, suy hoạt động tải Bài tập: Cho nghòch lưu nguồn áp có áp ngỏ hình bên với U = 300V, tải R = 10 ohm, L = 0.1 H, tần số làm việc 50 Hz Tính dòng (hiệu dụng) qua tải xem sóng hài bậc cao không đáng kể Tính công suất tiêu thụ, biết θ = 120o U uo I2 -I I1 θ π S1 = -S2 S3 = -S4 wt 2π 11/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi Sơ đồ ba pha : Logic ba pha: ( ba ngắt điện làm việc lúc) Nghòch lưu nguồn áp pha : pha A S1 −> S4 −> S1 pha B S2 −> S5 −> pha C S6 −> S3 −> S6 - nghòch lưu pha lệnh 2π/3 - cầu pha làm từ nửa cầu S1>S6−>S2>S4> S3> S5>S1 S1 S4 S5 S6 U uAB S3 D1 S1 n S2 D3 S3 B D4 C D5 S4 - Áp pha trung tính nguồn uAn, uBn, uCn áp dây uAB dạng sóng nấc xung vuông - Áp dây uAB , uBC , uCA : uAB = uAn − uBn => uBC = uBn − uCn vCA = vCn − vAn + U R S6 R R iA N L L L hình V.3.2 Sơ đồ NL cầu pha Áp dây áp pha sơ đồ gọi dạng sóng nấc: Lấy làm cho việc khảo sát NL nguồn áp ba pha n D2 S2 A U D1 S1 B D4 C D5 S4 D6 S5 _ D3 S3 R S6 R R - Áp pha tải uAN (tải nối hình sao): iAN + iBN + iCN = D6 S5 _ uA D2 A U t Được phép mang vào phòng thi TÍNH TOÁN ÁP NGỎ RA NGHỊCH LƯU NGUỒN ÁP DÙNG HÌNH V.3.2 uAB + uBC + uCA = + S2 12/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD => uAN + uBN + uCN = N L L Ta có quan hệ sau: (uAN viết thành uA) uAB = uA − uB uBC = uB − uC Từ u = u − u CA C A uA + uB + uC = suy ra: uA = (uAB − uCA ) uB = (uBC − uAB ) uC = (uCA − uBC ) hay uA = (2uAn − uBn − uCn ) uB = (2uBn − uAn − uCn ) uC = (2uCn − uAn − uBn ) L 13/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi 14/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Tính trực tiếp thành phần (hữu dụng) áp pha tải u1A: Bài tập V.3.1: Vẽ trực tiếp dạng áp tính trò số hiệu dụng áp dây, áp pha nghòch lưu pha nguồn áp tải hình Y Đặt uNn áp trung tính N tải so với trung tính nguồn n uAn = uA + uNn , uBn = vB + vNn , uCn = vC + uNn + U suy uAn + uBn + uCn = 3.uNn uNn : thành phần thứ tự Khai triển Fourier thành phần: => U1An : U1A : U1An = U1A n D2 S2 A U D1 S1 D4 R + U D6 S5 S6 R R N L L hài bậc áp pha A tải cho ta thành phần áp pha tải từ luật điều khiển NL L D1 S1 n D2 S2 A U hài bậc áp pha A trung tính nguồn C D5 Xét trạng thái ngắt điện suy áp pha tải: D3 S3 B S4 _ Được phép mang vào phòng thi CHÚ Ý: Có thể tính trực tiếp áp pha tải hình Y tập sau: B D4 C D5 S4 D6 S5 _ D3 S3 R S6 R R Các trường hợp nối tải vào nguồn U tương ứng với trạng thái ngắt điện Trường hợp 1: S1, S2, S3 hay S4, S5, S6 đóng: uA = (không xảy đây) Trường hợp 2: S1, S5, S6 đóng: uA = V/3 Trường hợp 3: S1, S2, S6 hay S1, S5, S3 đóng: uA = V/3 Trường hợp 4: S4, S2, S3 đóng: uA = -2 V/3 Trường hợp 5: S4, S5, S3 hay S4, S2, S6 đóng: uA = -V/3 N L L L 15/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD S1 Được phép mang vào phòng thi S4 S5 + U S2 S6 S3 uAB n D3 S3 B D4 C D5 S4 D6 S5 _ uA D2 S2 A U t D1 S1 R S6 R R iA N L L L hình V.3.2 Sơ đồ NL cầu pha 16/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Công thức để phân tích Fourier điện áp ngỏ nghòch lưu nguồn áp: Hình V.4.1: Dạng xung cho phân tích sóng hài nghòch lưu U A = U / (ứng với biên độ 2U / 2U / ) Hệ thống điều khiển hoàn toàn (toàn phần): ½ cầu đóng/ngắt đão pha => áp dây hoàn toàn xác đònh từ luật điều khiển ngắt điện Hệ thống điều khiển không hoàn toàn có khoảng thời gian hai ngắt điện nửa cầu không làm việc => áp phụ thuộc tải u a U π π wt -U - Trục tung trục đối xứng: vO thành phần sin, - uO có π/2 tâm đối xứng: tần số bội chẵn (n ≠2k) Tích phân dạng sóng hình V.3.2.a để tính hiệu dụng, ta có: áp dây U AB = U / áp pha: Được phép mang vào phòng thi V.3 ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP: ∑ uo = Un = π ∫ 2π n= k +1 U n cos ( nwt ) k = 0, 1, 2, 3… với tích phân theo biến ω t: uo ⋅ cos ( nwt ) dwt = π π /2 ∫π − /2 uo ⋅ cos ( nwt ) dwt wt = a / 2U ⎡sin ( nwt ) ⎤⎦ wt=− a / U n = ∫ U ⋅ cos ( nwt ) dwt = π −a / nπ ⎣ a/2 ⇒ Un = 4U na sin nπ Khi a = π (xung chữ nhật) n = 1,3,5,7,9 ⇒ U n = 4U π ,− n−1 4U 4U 4U 4U 4U , ,− , , (−1) 3π 5π 7π 9π nπ 17/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi Bài tập V.4.1: Không cần tích phân, tính thành phần (sóng hài bậc 1) ngỏ nghòch lưu nguồn áp pha (hình V.1.7): Áp dây U1 = 4U áp pha: U1 = π sin π = uo 2U π 4U π 4U π 2U sin + sin = 3π 3π π u1 2U/3 Bài toán điều khiển áp ra: π 2π wt -U/3 - thay đổi theo yêu cầu tải, ví dụ: - 2U/3 Bài tập V.4.2: Được phép mang vào phòng thi U/m Mục đích: - Giữ ổn đònh điện áp ngỏ u2 18/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD tải động AC cần có quan hệ U / f = số Chứng minh dạng sóng lệch pha hình V.4.3 có góc lệch pha θ = 2π / k hài bậc bội k: => Bộ nghòch lưu ba pha hài bội Có phương pháp sau: Chứng minh dạng sóng NẤC hình V.3.2a: a Thay đổi áp nguồn cung cấp: - thành phần Fourier áp dây thành phần tương ứng áp pha b Điều chế độ rộng xung: - Tỉ số sóng hài bậc cao thành phần (bậc 1) áp dây áp pha Có hai phương án: (b) (a) f Hình V.4.2: Đặc tính U / f = số theo lý thuyết (a) thực tế (b) - điều chế xung - điều chế nhiều xung: Khi tần số làm việc bé, dòng diện điều rộng nhiều xung nhỏù xung 19/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD + D1 S1 D3 S3 io uo U _ Được phép mang vào phòng thi U D2 S2 uo I2 -I I1 π θ wt 2π S1 = -S2 D4 S3 = -S4 S4 Điều khiển áp lệch pha (điều rộng xung) uo Được phép mang vào phòng thi Bài tập V.4.4: Khảo sát sóng hài nghòch lưu điều khiển lệch pha theo góc lệch pha (giả sử điều khiển hoàn toàn) Như chứng minh, hai nửa cầu điều khiển lệch pha θ, ta có dạng xung điều rộng, bề rộng xung θ sóng hài bậc n là: Un = 4U nθ sin nπ giá trò lẻ θ khoảng từ π , n có thay đổi Khảo sát hàm số U io U n' = wt −U S1 = -S2 S4 = -S3 π 20/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD 2π Hình V.4.4: Sơ đồ điều rộng nhiều xung (NL pha) điều khiển hoàn toàn (sơ đồ cầu) Un 4U π = n ⋅θ sin n theo θ cho ta đồ thò sau với n =1, 5, 7, 11, 13 Các hài bội ba không cần Hình BTV.4 xét dạng sóng ứng dụng cho hệ ba pha 1 Ảnh hưởng sóng hài bậc cao: - Gây phát nóng phụ: dòng điện hài bậc cao - Gây momen phụ: thành phầnbậc cao tạo động xoay chiều Các phương pháp hạn chế sóng hài: Chia làm hai nhóm: - Sử dụng nghòch lưu nhiều bậc (dạng sóng nấc thang): sóng hài bé, sơ đồ phức tạp - Điều chế độ rộng xung (PWM): Có nhiều phương pháp: - điều chế độ rộng xung hình sin (SPWM) với cải tiến - triệt tiêu hài chọn trước, - dùng so sánh có trễ (điều rộng thích nghi) - điều rộng vector không gian (SVPWM) Nhược điểm quan trọng sóng hài tần số sóng mang có biên độ lớn: - không ảnh hưởng tải - gây tiếng ồn, tổn hao lõi sắt 22/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi Điều chế độ rộng xung hình sin (SPWM): a Nguyên lý: u c UCMAX U Được phép mang vào phòng thi V.4 SÓNG HÀI BẬC CAO VÀ NGHỊCH LƯU HÌNH SIN: u REF u đk u[n] u (t) REF uc: sóng mang (carrier) chu kỳ T uref: áp chuẫn (đặt – reference) u t u[n] = av = on − ta có: U CMAX U T t T t on uo uav t 21/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD T t on -U Với: - uav trung bình chu kỳ T xung áp ngỏ biên độ U - u[n] giá trò uREF chỗ giao với uc - UCMAX biên độ cực đại sóng mang uc Khi T đủ bé, dạng nấc thang “tương đương” tiến đến hình sin => giá trò điện áp u1 tương ứng với uref hay biên độ U1 thành phần áp ra: u u1 U U = REF = REFMAX U UCMAX U UCMAX 23/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi Ví dụ SPWM: c u 10.087793 đk u REF * Chỉ số điều chế tần số mf (thường gọi bội số điều chế tần số – frequency modulation ratio – lớn hay 1): thông số sơ đồ điều khiển f fC : tần số sóng mang, mf = C fO fO : tần số ngỏ 12 10 y m Hình V.4.6c: Các dạng sóng SPWM 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Được phép mang vào phòng thi b Thông số kỹ thuật điều rộng xung (PWM) nghòch lưu: * Chỉ số điều chế biên độ ma (còn gọi số điều chế – modulation index): UP UCMAX : biên độ sóng mang cưa ma = U CMAX ma : thông số điều khiển, đặc trưng cho yêu UP : biên độ áp chuẫn uREF , cầu điều khiển, lớn hay nhỏ u 24/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD 80 90 100 110 m 120 128 Hình V.4.6.d: Phổ dạng sóng SPWM hình c Thành phần có n = 41, 43, 83, 85 có biên độ cao Bài tập tính áp ngỏ SPWM: * Chỉ số điều chế điện áp ngỏ mO (gọi tắt số điện áp): cho biết hiệu sơ đồ điều chế U U1 : áp có điều chế m = ; O U1V U1V : áp điều chế (ví dụ xung vuông sơ đồ pha hay dạng sóng nấc sơ đồ pha) Trong sơ đồ NL ba pha: U1V = U1sixstep Với U1sixstep lấy tập V.4.1: mO = U U1 U = = 1R sixstep U1 πU π U với U áp nguồn chiều U1R hiệu dụng thành phần áp pha tải 25/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD c Chỉ số điều chế điện áp mO SPWM ba pha: Được phép mang vào phòng thi 26/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Khai triển Fourier uAn với số điều chế biên độ ma ≤ thông số: uAn = 0.5maU sin(wt + φ ) + H ( MwC ± Nw) Xét thành phần uAn: uAn1 = 0.5maU sin wt V vuông tương ứng: U1 = Suy ra: mO = 4U 2π 0.5maU π = ma = 0.7855ma 4U / 2π Hình V.4.8a: Chỉ số áp ngỏ mo theo số điều chế biên độ ma sơ đồ nghòch lưu pha Khi tính toán cho áp pha tải ba pha, cho ta Biên độ thành phần U1 = 0.5maU số điện áp mO : mO = a Điều chế theo mẫu: - thay sóng hình sin dạng sóng nấc thang xứng lưu ý biên độ áp ½ áp nguồn chiều Thành phần nghòch lưu xung U1 = 0.7855ma U1sixstep Được phép mang vào phòng thi Các phương pháp điều chế độ rộng xung khác: - điều chế đối xứng hay không đối Hình V.4.9.a: Nguyên lý điều chế theo mẫu: thay hình sin dạng nấc thang 27/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD n n-1 T1(n) ua(n) Được phép mang vào phòng thi UC n+1 n n-1 T1(n) UM n+1 ua(n) ts(n) UC UM ts(n) T2(n) Ts Ts Vector không gian áp ba pha: có trường hợp sau: * Hệ ba pha hình sin đối xứng: vector U quay góc ωe JJG Hình V.4.9c: Điều chế không đối xứng Khi điều chế dối xứng: Bề rộng xung kỳ lấy mẫu thứ n : T1(n) = Được phép mang vào phòng thi b Điều chế vector không gian - SVM (gọi đầy đủ điều rộng xung vector không gian - SVPWM): Tính toán lần cho dạng sóng pha, JJG T2(n) Hình V.4.9b: Điều chế đối xứng 28/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD TS ⎡ UC − ua (n) ⎤ ⎢ ⎥ ; T 2(n) = TS − T1(n) ⎣ 2UC ⎦ n.2π ua (n) = U M sin( ) N Với Ts: chu kỳ lấy mẫu; ua(n): áp chuẩn kỳ lấy mẫu thứ n; UC , UM: biên độ sóng mang tam giác áp chuẩn hình sin => độ rộng T1, T2 theo tỉ số UM / UC , TS , hàm sin(n.2π/N) [chứa ROM] * Nghòch lưu nấc thang: vector U1 , JJG JJG JJG JJG JJG U , U3 , U , U5 , U mô tả sáu trạng thái ngắt điện * Khi điều rộng xung hình sin SPWM với fC = N.fO : N vector trạng thái nằm đường tròn có bán kính thay đổi, áp mong muốn V * điện áp pha áp pha áp pha Vector không gian tải uC Trạng thái Ngắt đóng S1,S5,S6 S1,S2,S6 S4,S2,S6 tải uA 2U/3 U/3 -U/3 tải uB -U/3 U/3 2U/3 -U/3 -2U/3 -U/3 S4,S2,S3 S4,S5,S3 -2U/3 -U/3 U/3 -U/3 U/3 2U/3 S1,S5,S3 Vd/3 -2Vd/3 Vd/3 JJG V1 (1,0,0) JJG V2 (1,1,0) JJG V3 (0,1,0) JJG V4 (0,1,1) JJG V5 (0,0,1) JJG V6 (1,0,1) 29/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi Kỹ thuật điều chế độ rộng xung vecto không gian SVPWM: - mô tả vector trạng thái SPWM U theo vector NL sáu nấc thang JJG JJG - hai trạng thái U (0, 0, 0) U (1,1,1) có áp thêm vào để điều chỉnh áp 30/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Điều kiện : TC > ta + tb * U2 * Công thức cho điều chế vector không gian: JJJG JJJG π π U *sin(α ) = U b sin π π U *.sin( − α ) 3 => Ub = U *.sin(α ) Ua = - Ua , Ub tương ứng với ta tb : JJJG JJJG JJG t JJG t JJJG U * = U a + U b = a U1 + b U TC TC với TC chu kỳ điều chế độ rộng xung, Ua U TC tb = b TC U1 U1 JJG JJG với U1 = U = U1 Đặt: ta = => tO = TC - ta - tb thời gian có áp zero => JJJG U * nằm phía hình lục giác đều, * U max = U1 cos(π / 6) * Suy biên độ áp ngỏ cực đại U max : JJJG - vector không gian U * = Ua + Ub U *sin( − α ) = U a sin 3 * = U max Ub * U U1 α Ua Được phép mang vào phòng thi π U ⋅ U ⋅ cos = = 0.577U với U: áp cấp điện chiều, JJG biên độ áp nấc thang ( U1 … JJG U ) U1 = U tương ứng với số điện áp mO giới hạn (cực đại) bằng: mGH = * U max 0.577U = = 0.907 sixstep U1 πU pha a Uo U1 to ta S4 S1 U2 U7 U7 U2 tb to to tb 2 S1 S1 S1 S1 U1 Uo ta to S1 S4 pha b S5 S5 S2 S2 S2 S2 S5 S5 pha c S6 S6 S6 S3 S3 S6 S6 S6 Tc Tc Ts 31/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi c Triệt tiêu sóng hài chọn trước: Khi sử dụng dạng sóng có độ rộng xung cố đònh: Áp uo : Pha A => Có thể chọn α1, α2 để triệt tiêu sóng hài uo Đặt Out pha Phản hồi Ví dụ: Tính góc θ1, θ2 để dạng sóng v hình V.4.12.a sóng hài bậc 5, Dạng sóng điều rộng xung hình V.4.12.a phân tích thành dạng sóng hình V.4.12.b vậy, ta có: Hình V.4.12: Dạng sóng điều rộng xung hình sin Dạng tổng quát biên độ sóng hài là: Được phép mang vào phòng thi d Điều chế độ rộng xung sử dụng so sánh có trễ (điều chế delta): SO SÁNH SMIT uo = uo1 (α1 ) − uo (α ) + uo3 uO = uO1 – uO2 + uO3 , 32/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD (a) phân tích chúnh thành dạng (b) Un = 4U π ⎡ ⎣ 1− 2sin n.α + 2sin n.α1 n Cho U5 U7 không, giải α1 = 56.7Ο, α2 = 66.4Ο Khi U1 = 1.068U hay giá trò hiệu dụng U1R = 0.755U ⎤ ⎦ Hình V.4.13b: Các dạng sóng điều rộng xung dùng so sánh có trễ phản hồi dòng điện: IREF : tín hiệu đặt dòng; iO : phản hồi dòng vO : dạng áp ra; v1 : hài điện áp Bất lợi: tần số đóng ngắt phụ thuộc đặc tính tải 33/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD V.7 BIẾN TẦN: Được phép mang vào phòng thi 34/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi Biến tần trực tiếp: - Là BBĐ AC (lưới) Ỉ AC (3 pha) có tần số, điện áp thay đổi Có hai dạng biến tần tónh: Biến tần trực tiếp (cyclo-converter) biến tần qua trung gian chiều A B C T1 T2 T3 KCB - Dùng cho điều khiển động xoay chiều T4 T5 T6 i o v o L R N hình V.7.1.a: Biến tần trực tiếp, sơ đồ pha; - Là ứng dụng chỉnh lưu điều khiển pha đảo chiều - điều khiển cho áp ngỏ dạng sóng xoay chiều có chu kỳ Ưu điểm: công suất lớn lớn, hiệu suất cao nhờ biến đổi trực tiếp Nhược điểm: tần số bé (≤1/3) so với tần số lưới điện, khắc phục dùng GTO 35/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi Biến tần có trung gian môt chiều: chỉnh lưu đầu vào nghòch lưu đầu (nguồn dòng nguồn áp) Lưới - Biến tần nguồn dòng: công suất lớn, đóng ngắt tần số bé, đầu vào chỉnh lưu NL ND L Lưới L C NL NA Tải Chỉnh lưu Diod Tải C Lưới Tải BIẾN TẦN ĐK U ĐK f - Hạn chế sóng hài áp Hình V.7.4: Giống nghòch lưu, biến tần có (dòng): thực thuật toán SPWM tín hiệu điều khiển: điện áp tần số * điều khiển áp, dòng (đ/v động tốc độ, momen) R Q7 - Điều khiển áp theo yêu cầu tải, thøng gặp quan hệ U/f = số Được phép mang vào phòng thi - Các chức điều khiển tải tương ứng (trong công nghiệp động AC): Nghòch lưu nguồn áp L Bộ biến tần cần đảm bảo yêu cầu sau: - Thực logic ba pha, thay đổi tần số Biến tần có trung gian chiều gồm hai phận: SCR 36/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD A B C Hình V.7.2: Biến tần có trung gian Hình V.7.3: Mạch động lực biến tần nguồn áp dùng chiều IGBT - Biến tần nguồn áp: sử dụng ngắt điện chiều (có điều khiển khóa), đạt chất lượng điện áp ngỏ cao - Mạch hãm động năng: Q7 cho phép tiêu thụ lượng điện trả từ tải, không để áp DC tăng cao * trình khởi động, hãm * Bảo vệ (S giới thiệu kỹ chương 6, 7) 37/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD V.8 ỨNG DỤNG: Được phép mang vào phòng thi Bộ nguồn xoay chiều công nghiệp, phân làm nhóm: - Theo loại thiết bò sử dụng: máy phát điện xoay chiều (nhóm thiết bò quay) điện tử công suất (thiết bò tónh) - Theo nguồn điện: đầu vào nguồn chiều hay lưới điện xoay chiều - Theo dãy tần số hoạt động: chia làm nhóm: Ngỏ tần số công nghiệp (nhỏ 400 Hz) cố đònh: nguồn cho thiết bò điện thay điện lưới: - lưu điện (UPS – Uninterruped Power Supply) - Inverter Ngỏ tần số công nghiệp thay đổi: điều khiển tốc độ động xoay chiều (biến 38/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Nguyên lý: nung nóng dòng xoáy (eddy current) Dãy tần số làm việc thay đổi từ tần số công nghiệp đến vài trăm KHz: - Tần số làm việc giảm công suất tăng - Tần số cần phải tăng tăng bề dầy làm việc giảm (tôi bề mặt thép) Điều khiển động AC dùng biến tần: Phương pháp phổ biến để điều khiển tốc độ động xoay chiều Từ trường quay có tốc độ no = Có hai nguyên lý chính: Ngỏ trung tần hay cao tần: Từ 500 Hz đến 25 KHz sử dụng SCR hay cao dùng transistor - Điều khiển U/f - Các dao động công suất hình sin sử dụng đèn điện tử hay transistor, làm việc tần số từ 50 KHz đến vài MHz dùng cho cao tần hay nung nóng điện môi 60 ⋅ f ; no tính vòng/phút, f : tần số p (Hz) p số đôi cực Rotor quay theo từ trường quay với độ trượt s không đổi tần) - nguồn cho công nghệ điện: nung nóng cảm ứng, rung động siêu âm vật liệu từ giảo Được phép mang vào phòng thi Các nguồn tần số cao: -Điều khiển vector động KĐB sử dụng vi xử lý có khả tính toán mạnh để điều khiển động KĐB 39/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Bộ nguồn xoay chiều không gián đoạn (bộ lưu điện hay UPS uninterrupted – power – supply): Được phép mang vào phòng thi Được phép mang vào phòng thi Chấn lưu (ballast) điện tử: Điều khiển Lưới Tải Nạp Accu 40/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Nghòch lưu Chuyển mạch Hình V.8.1: Sơ đồ khối nguồn xoay chiều không gián đoạn Bao gồm nghòch lưu sử dụng accu chuyển mạch (rơ le hay TRIAC) Vấn đề then chốt UPS off-line thời gian chuyển đổi, tính từ nguồn xem bò đến xác lập áp nghòch lưu, BL loại đèn sử dụng phổ biến nhờ hiệu suất tuổi thọ cao ST nguồn Nguyên lý làm việc đèn huỳnh 220 VAC quang dựa vào phát sáng chất (bột) huỳnh quang (fluorescent) có dòng Hình V.8.2: Sơ đồ đèn huỳnh quang truyền điện tử va vào thống, dùng chấn lưu cuộn dây - Khi làm việc điện lưới cần có điện trường cao xung mồi ban đầu để tạo phóng điện Sơ đồ UPS hay nghòch lưu có đầu vào accu điện áp thấp dùng nghòch lưu: Grid converter: Bộ biến đổi nạp lượng vào lưới: Accu Ỉ [NL1 Ỉ BA tần số cao Ỉ CL Ỉ Lọc ]Ỉ NL2 Ỉ Lọc Ỉ tải - nhu cầu/ khả sử dụng lượng phân tán (mặt trời, gió ) UPS ON-LINE: UPS chuyển mạch nghòch lưu làm việc Nguồ n nă ng lượ n g phâ n tá n nạ p accu BBĐ p DC Tả i DC Nghòch lưu Tả i AC Nguồn sử dụng lượng mặt trời hay sức gió hoạt động độc lập (cổ điển) 41/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi - Bộ biến đổi nạp lượng vào lưới: cần đồng tần số nghòch lưu lưới điện MPPT: Khối dò tìm điểm làm việc cho công suất cực đại pin mặt trời 42/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi a Nối tiếp/song song pin mặt trời, dùng chung BBĐ b a dùng BBĐ pha b pin mặt trời dùng chung nghòch lưu nối lưới, ghép sau BBĐ tăng áp d Micro Inverter [...]... av = 2 on − 1 ta có: U CMAX U T t T t on uo uav t 4 21/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD T t on -U Với: - uav là trung bình trong chu kỳ T của 1 xung áp ngỏ ra biên độ U - u[n] là giá trò của uREF tại chỗ giao với uc - UCMAX là biên độ cực đại của sóng mang uc Khi T đủ bé, dạng nấc thang “tương đương” này tiến đến hình sin => giá trò điện áp u1 tương ứng với uref hay biên độ U1 của thành phần cơ... năng lượng mặt trời hay sức gió hoạt động độc lập (cổ điển) 41/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi - Bộ biến đổi nạp năng lượng vào lưới: cần đồng bộ tần số bộ nghòch lưu và lưới điện MPPT: Khối dò tìm điểm làm việc cho công suất cực đại của bộ pin mặt trời 42/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được phép mang vào phòng thi a Nối tiếp/song song pin mặt trời, dùng chung 1 BBĐ b như a nhưng dùng BBĐ ... /ĐTCS&ƯD T t on -U Với: - uav trung bình chu kỳ T xung áp ngỏ biên độ U - u[n] giá trò uREF chỗ giao với uc - UCMAX biên độ cực đại sóng mang uc Khi T đủ bé, dạng nấc thang “tương đương” tiến... phép mang vào phòng thi - Bộ biến đổi nạp lượng vào lưới: cần đồng tần số nghòch lưu lưới điện MPPT: Khối dò tìm điểm làm việc cho công suất cực đại pin mặt trời 42/42 ch5 NL&BT /ĐTCS&ƯD Được