Thiết kế bộ điều áp xoay chiều 3 pha

ĐỀ BÀIThiết kế bộ điều áp xoay chiều ba pha với tải thuần trở công suất 20kW; điện áp nguồn ba pha 380/220V, tần số 50Hz.CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU1.1 Bộ điều áp xo

LỜI MỞ ĐẦU

- Ngày nay, cùng với việc phát triển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học kỹ thuậttrong công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp điện tử thì các thiết bị điện tử cócông suất lớn cũng được chế tạo ngày càng nhiều Đặc biệt là các ứng dụng của

nó vào các ngành kinh tế quốc dân và đời sống hàng ngày đã và đang được pháttriển hết sức mạnh mẽ

- Tuy nhiên, để đáp ứng được nhu cầu ngày càng nhiều và phức tạp của côngnghiệp thì ngành điện tử công suất phải luôn nghiên cứu để tìm ra giải pháp tối ưunhất Đặc biệt với chủ trương công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, các nhàmáy, xí nghiệp cần phải thay đổi, nâng cao công nghệ bằng cách đưa công nghệđiều khiển tự động vào trong sản xuất Do đó đòi hỏi phải có thiết bị và phươngpháp điều khiển an toàn, chính xác Đó là nhiệm vụ mà nghành điện tử công suấtcần phải giải quyết

- Để giải quyết được vấn đề này, nhà nước ta cần có đội ngũ thiết kế đông đảo và

đủ năng lực Sinh viên ngành Tự động hóa tương lai không xa sẽ đứng trong độingũ này, do đó cần phải tự trang bị cho mình một trình độ và tầm hiểu biết sâurộng Chính vì vậy, đồ án môn học Điện tử công suất là yêu cầu cấp thiết cho mỗisinh viên tự động hóa Đó là bài kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp của mỗisinh viên và cũng là điều kiện cho sinh viên tự tìm hiểu, nghiên cứu kiến thức vềđiện tử công suất

- Mặc dù vậy, do kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên vẫn cần đến sự giúp đỡ và

hướng dẫn của thầy giáo Qua đây, em xin được gởi lời cám ơn đến cô Nguyễn Thị Điệp tận tình chỉ dẫn để em có thể hoàn thành đề án này.

MỤC LỤC

ĐỀ BÀIThiết kế bộ điều áp xoay chiều ba pha với tải thuần trở công suất 20kW; điện áp nguồn ba pha 380/220V, tần số 50Hz.

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU1.1 Bộ điều áp xoay chiều

1.1.1 Định Nghĩa

Bộ biến đổi xung áp xoay chiêu là thiết bị dùng để điều chỉnh điện áp xoay chiều

ra tải từ một nguồn áp xoay chiều

1.1.2 Phân loại

Điều áp xoay chiều được phân loại theo một số cách sau đây:

-Phân loại theo số pha nguồn cấp cho mạch van:

+Điều áp xoay chiều một pha

+Điều áp xoay chiều hai pha

+Điều áp xoay chiều ba pha

-Phân loại theo van bán dẫn trong mạch

+Mạch dùng thyristor, gọi là chỉnh lưu điều khiên

+Mạch dùng triac

+Mạch dùng thyristor và diot, gọi là chỉnh lưu bán điều khiển

Bộ biến đổixung áp xoaychiều

1.2.2 Đặc tuyến Volt-Ampere của Thyritor

Đặc tính vôn –ampe của một Thyristor gòm hai phần( hình1 2) Phần thứ nhấtnằm trong góc phần tư thứ I gọi là đặc tính thuận tương ứng với trường hợp điện áp >0;

phần thứ hai nắm trong góc phần tư thứ III, gọi là đặc tính ngược, tương tứng với trườnghợp <0.

Hình 1.2: đặc tính vôn-ampe của Thyristor

a.Trường hợp dòng điện vào cực điều khiển bằng không(IG=0)

Khi dòng vào cực điều khiển của Thyristor bằng 0 hay khi hở mạch từ cực điềukhiển Thyristor sẽ cản trở dòng điện ứng với hai trường hợp phân cực điện áp giữa anot-catot Khi điện áp <0 theo cấu tạo bán dẫn của Thyristor, hai tiếp giáp J1,J3 điều đượcphân cực, lớp J2 phân cực thuận, như vậy Thyristor sẽ giống 2 diot mắc nối tiếp bị phâncực ngược qua Thyristor sẽ chỉ có một dòng điện rất nhỏ chạy qua, gọi là dong rò Khităng đạt đến một giá trị điện áp lớp nhất sẽ xảy ra hiện tượng Thyristor bị đánh thủng,dòng điện có thể tăng lên rất lớn giống như đặc tính ngược của diot, quá trình bị đánhthủng là quá trình không thể đảo ngược được, nếu có giảm điện áp xuống dưới thì dòngđiện cũng không giảm dược về mức dòng rò, Thyristor đã bị hỏng

đột ngột giảm, dòng điện chạy qua Thyristor sẽ chỉ bị giới hạn bởi điện trở mạch ngoài.Nếu khi đó dòng qua Thyristor lớn hơn một mức dòng tối thiểu, gọi là dòng duy trì , thìkhi đó Thyristor sẽ dẫn dòng trên đường đặc tính thuận, giống như đường đặc tính thuận

ở diot Đoạn đặc tính thuận đặc trung bởi tính chất dòng có thể có giá trị lớn nhưng điện

áp rơi trên anot-catot hỏ và hầu như không phụ thuộc vào giá trị của dòng điện

b Trường hợp có dòng điện vào cực điều khiển (IG>0)

Nếu có dòng điện đưa vào giữa cực điều khiển và catot, quá trình chuyển điểm càlàm việc trên đường đặc tính thuận sx xảy ra sớm hơn, trước khi điện áp thuận đạt đếngiá trị lớn nhất Điều này được mô tả trên hình 2 bằng những đường nét đứt, ứng với cácgiá trị dòng điều khiển khác nhau, IG1, IG2,IG3…nói chung, nếu dòng điều khiển lớnhơn thì điểm chuyển đặc tính làm việc sẽ xảy ra với nhỏ hơn

Quá trình xảy ra trên đường đặc tính ngược xẽ không có gì khác so với trườnghợp dòng điều khiển bằng 0

1.2.3 Mở, khóa Thyristor

Thyristor có đặc tính giống như diot, nghĩa là chỉ cho phép dòng chạy qua theomột chiều, từ anot đến catot, va cản trở dòng chayjq ua theoc hiều ngược lại tuy nhiênkhác với diot, để Thyristor có thể dẫn dòng, ngoài điều kiện phải có điện áp >0 còn cầnthêm một số điều kiện khác Do đó Thyristor được coi là phần tử bán dẫn có điều khiển

để phân biệt với diot là phần tử không điều khiển được

a.Mở khóa Thyristor

Khi được phân cực thuận, >0, Thyristor có thể mở bằng hai cách Thứ nhất, cóthể tăng áp anot-catot cho đến khi đạt đến giá trị điện áp thuận lớn nhất , điện trở tươngđương trong mạch anot-catot sẽ giảm đột ngột và dong qua Thyristor sẽ hoàn toàn domạch ngoài xác định Phương pháp này trong thực tế không được áp dụng so nguyênnhân mở không mong muốn và không phải lúc nào cũng có thể tăng được điên áp đếngiá trị, vả lại như vậy sẽ xảy ra trường hợp Thyristor tự mở ra dưới tác dụng của xungđiện áp một thời điểm ngẫu nhiên, không định trước

Phương pháp thứ hai, phương pháp được áp dụng thực tế, là đưa xung dòng điện

có giá trị nhất định vào giữa cực điều khiển ca catot Xung dòng điện điều khiển sẽchuyển trạng thái Thyristor từ trỏ kháng cao sang trở kháng thấp ở mức điện áp anot-catot nhỏ Khi đó nếu dòng qua anot-catot lớn hơn một giá trị nhất định, gọi là dòng duytrì( thì Thyristor sẽ tiếp tục ở trạng thái mở dẫn dòng mà không cần đến sự tồn tại củaxung điều khiển Điều này nghĩa là có thể điều khiển mở các Thyristor bằng các xungdòng có độ rộng xung nhất định, do đó công suất của mạch điều khiển có thể rất nhỏ, sovới công suất của mạch lực mà Thyristor là một phần tử đóng cắt, khống chế dong điện

b Khóa Thyristor

Một Thyristor đang dẫn dòng sẽ trở về trạng thái khóa( điện trở tương đươngmạch anot-catot tăng cao) nếu dòng điện giảm xuống, nhỏ hơn giá trị dòng duy trì Tuynhiên để Thyristor vẫn ở trạng thái khóa, với trở kháng cao, khi điện áp anot-catot lạidương(), cần phải có một thời gian nhất định để các lớp tiếp giáp phục hồi hoàn toàn tínhchất cản trở dòng điện của mình

Khi Thyristor dẫn dòng theo chiều thuận, >0, hai lớp tieps giáp J1, J3 phân cựcthuận, các điện tích đi qua hai lớp này dễ dàng và lấp đầy tiếp giáp J2 đang bị phân cựcngược vì vậy mà dòng điện có thể chạy qua ba lớp tiếp giáp J1,J2,J3 Để khóa Thyristorlại cần giảm dòng anot-catot về dưới mức dòng duy trì() bằng cách hoặc là đổi chiềudòng điện hoặc áp một điện áp nguợc lến giữa nanot va catot của Thyristor Sau khidòng về bằng không phải đặt một điện áp ngược lên anot-catot(<0) trong một khoảngthời gian tối thiểu gọi là thời gian phục hồi , chỉ sau đó Thyristor mới có thể cản trở dòngđiện theo cả hai chiều trong thời gian có một dòng điện ngược chạy giũa catot va anot.Dòng điện ngược này di chuyển cá điện tích ra khỏi tiếp giáp J2 và nạp điện cho tụ điệntương đương của hai tiếp giáp J1,J3 được phục hồi Thời gian phục hội phụ thuộc vàolượng lượng điện tích di chuyển ra ngoài cấu trúc bán dẫn của Thyristor và nạp điện cho

1.2.4 Các yêu cầu đối với tín hiệu điều khiển Thyristor

Quan hệ giữa điện áp trên cực điều khiển và catot với dòng điện đi vào cực điềukhiển các định các yêu cầu đối với tín hiệu điều khiển Thyristor Với cùng một loạiThyristor nhà sản xuất sẽ cung cấp một họ đặc tính điều khiển như hình 1.3

Hình 1.3: yêu cầu đối với xung điều khiển của Thyristor

Trên đó, có thể thấy được đặc tính giới hạn về điện áp và dòng điện nhở nhất ứngvới một nhiệt độ môi trường nhất định mà tín hiệu điều khiển phải đảm bảo để chắc chắn

mở được một Thyristor Dòng điều khiển đi qua tiếp giáp p-n giữa cực điều khiển vàcatot cũng là phát nóng tiếp giáp này Vì vậy tín hiệu điều khiển cũng phải bị hạn chế vềcông suất công suất giới hạn của tín hiệu điều khiển phụ thuộc độ rộng cảu xung điềukhiển tín hiệu điều khiển là một xung có độ rộng càng ngắn thì công suất cho phép cóthẻ càng lớn

Hinh 1.4: sơ đồ khuếch đại cung điều khiển Thyristor

Khóa Thyristor T được điều khiển bởi một xung có độ rộng nhất định, đóng cắtđiện áp phía sơ cấp biến áp xung Xung điều khiển đưa đến cực điều khiển của Thyristor

ở phía bên cuận thứ cấp như vậy mạch lực được cách ly hoàn toàn với mạch điều khiểnbởi biến áp xung Điện trở R hạn chế dòng qua tranzito và xác định nội trở của nguồn tínhiệu điều khiển diot D1 ngắn mạch cuận sơ cấp biến áp xung khi tranzito T khóa lại đểchống quá áp trên T diot D2 ngăn xung âm vào cực điều khiển diot D3 mắc song songvới cực điều khiển và có thể song song với tụ C có tác dụng giảm quá áp trên tiếp giápG-K khi Thyristor bị phân cực ngược

1.2.5 Các thông số cơ bản của Thyristor

Các thông số cơ bản là các thông số dựa vào đó ta cáo thể lựa chọn một Thyristorcho một ứng dụng cụ thể nào đó

a.Giá trị tring bình cho phép chạy qua Thyristor,

Đây là giá trị dòng trung bình cho phép chạy qua Thyristor với điều kiện nhiệt đọcủa cấu trúc tinh thể bán dẫn của Thyristor không vượt quá một quá trị cho phép Trongthực tế dòng điện cho phép chạy qua Thyristor còn phụ thuộc vào điều kiện làm mát vànhiệt độ môi trường Thyristor có thể được gắn lên các bộ tản nhiệt tiêu chuẩn và làmmát tự nhiên Ngoài ra Thyristor có thể được làm mắt cưỡng bức nhờ quạt gió hoặc dùngnước để tải nhiệt lượng tỏa ra nhanh hơn Vấn đề làm mát van bán dẫn sẽ được để cập pửphần sau, tuy nhiên có thể lựa chọn dòng điện theo cá điều kiện làm mát theo kinhnghiệm sau:

-Làm mát tự nhiên

-làm mát cưỡng bức bằng quạt gió

hặc bằng Ngoài ra phải đảm bảo một độ dự trữ nhất định về điện áp, nghĩa là phảiđược chọn ít nhất là bằng 1,2 đến 1,5 lần giá trị biên độ lớn nhất của điện áp trên cơ sởđó.

c.Thời gian phục hồi tính chất khóa Thyristor

Đây là thời gian tối thiều phải đặt điện áp âm lên giữa anot-catot của Thyristor saukhi dòng anot-catot đã về bằng không trước khi lại có thể có điện áp dương mà Thyristorvẫn khóa Thời gian phục hồi là một thong số rất quan trọng của Thyristor, nhất là trongcác bộ nghịch lưa phụ thuộc hoặc nghịc lưa độc lập, trong đó phải luôn đảm bảo rằngthời gian dành cho quá trình khóa bằng 1,5 đến 2 lần

d.Tốc độ tăng điện áp cho phép

Thyristor được sử dụng như một phần tử có điều khiển, nghĩa là mặc dù đượcphân cực thuận ( nhưng vẫn phải có tín hiệu điều khiển thì nó mới cho phép dòng điệnchạy qua.Khi thyristor được phân cực thuận, phần lớn điện áp rơi trên lớp tiếp giáp J2như được chỉ ra ở hình 1.5

Hình 1.5 Hiệu ứng tác dụng như dòng điều khiển.

Lớp tiếp giáp J2 bị phân cực ngược nê độ dày của nó nở ra, tạo ra vùng khônggian nghèo điện tích, cản trở dòng điện chạy qua Vùng không gian này có thể coi nhưmột tụ điện có điện dung Khi có điện áp biến thiên với tốc độ lớn, dòng điện của tụ cóthể có giá trị đáng kể, đóng vai trò như dòng điều khiển Kết quả là thyristor có thể mở

ra khi chưa có tín hiệu điều khiển vào cực điều khiển G

Tốc độ tăng điện áp là một thông số phân biệt thyristor tần số thấp với thyristortần số cao Ở thyristor tần số thấp, du/dt vào khoảng 50 đến 200; với các thyristor có tần

số cao du/dt có thể đạt 500 đến 2000V/

e.Tốc độ tăng dòng cho phép di/dt.

Khi thyristor bắt đầu mở, không phải mọi điểm trên tiết diện tinh thể bán dẫn của

nó đều dẫn dòng đồng đều Dòng điện sẽ chạy qua bắt đầu ở một số điểm, gần với cựcđiều khiển nhất, sau đó sẽ lan tỏa dần sang các điểm khác trên toàn bộ tiết diện Nếu tốc

độ tăng dòng quá lớn, có thế dẫn đến mật độ dòng điện ở các điểm dẫn ban đầu quá lớn,

sự phát nhiệt cục bộ quá mãnh liệt có thể dẫn đến hỏng cục bộ,từ dẫn đến hỏng toàn bộtiết diện tinh thể bán dẫn

Tốc độ tăng dòng cũng phân biệt thyristor tần số thấp, có di/dt cỡ 50 đến 100A/,với các thyristor tần số cao di/dt cỡ 500 đến 2000A/ Trong các ứng sụng phải luôn đảmbảo tốc độ tăng dòng cho phép Điều này đạt được nhờ mắc nối tiếp các van bán dẫn vớicác cuận kháng trị số nhỏ Cuận kháng có thể có lõi không khí hoặc lõi ferit Có thể dùngnhững xuyến ferit lồng lên thanh dẫn để tạo các điện khác giá trị khác nhau, tùy theo sốlượng xuyến sử dụng Xuyến ferit tạo nên các điện kháng có tính chất của cuận khángbão hòa Khi dòng điện qua thanh dẫn nhỏ, điện kháng sẽ có giá trị lớn để hạn chế tốc độtăng dòng Khi dòng điện lớn, cuộn kháng bị bão hòa, điện cảm gần như bằng không.Như vậy cuộn kháng kiểu này không gây sụt áp trong chế độ dòng định mức qua thanhdẫn

1.2.6.Một số hình ảnh thực tế về thyristor

Hình 1.6 Một số thyristor

1.3 Giới thiệu mạch điều áp xoay chiều ba pha

1.3.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thốngđiều chỉnh điện áp

Điện áp đặt đưa vào bộ điều khiển, điện áp ra điều khiển góc mở thytistor để điềuchỉnh điện áp đặt vào động cơ Tốc độ động cơ có tỉ lệ với bình phương điện áp nên khiđiện áp thay đổi thì tốc độ động cơ sẽ thay đổi

1.3.2 Bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều ba pha

Các bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều dùng để chỉnh giá trị điện áp xoay chiều vớihiệu suất cao Để điều chỉnh điện áp pha có thể sử dụng ba sơ đồ

Bộ điềuáp xoay chiều chủ yếu sử dụngcác thyristor mắc ngược hoặc Triac để thayđổi giá trị điện áp trong nửa chu kỳ của điện áp lưới theo góc mở α, từ đó đổi được giátrị hiệu dụng của điện áp ra tải

- Nối tam giác ba bộ điều áp một pha

- Nối hỗn hợp ba thyristo và ba điode

Dưới đây trình bày các bộ điều chỉnh điện áp dòng xoay chiều hay sử dụng nhất

a Sơ đồ đấu sao có trung tính.

Hình 1.7: Sơ đồ nối sao trung tính.

So với sơ đồ này thì các cặp thyristor mắc ngược nhau làm độc lập với nhau Ta

có thể thực điều khiển riêng biệt từng pha, tải có thể đối xứng hoặc không đối xứng Do

đó điệp áp trên các van bán dẫn nhỏ hơn vị điện áp đặt vào van bán dẫn là điện áp pha.Các van đấu ở trung tính nên số điện áp đặt vào van bán dẫn là điện áp pha Các van đấu

ở điện trung tính có tồn tại dòngđiện điều hoà bậc cao, khi góc mở các van khác không

có dòng tải gián đoạn và loại sơ đồ nối này chỉ thích hợp với các loại tải 3 pha có 4 đầudây ra

b Sơ đồ tải đấu tam giác

Hình 1.8: Sơ đồ tải đấu tam giác.

Sơ đồ này có nhiều điều khác so với sơ đồ có dây trung tính Ở đây dòng điệnchạy giữa các pha với nhau nên đồng thời phải cấp xung điều khiển cho 2 thyristor của 2pha 1 lúc Việc cấp xung điều khiển như thế đôi khi gặp khó khăn trong mạch điềukhiển, ngay cả khi việc đổi thứ tự pha nguồn cũng có thể làm cho sơ đồ không hoạtđộng

c Sơ đồ đấu sao không trung tính.

Hình 1.9: Sơ đồ đấu sao không trung tính.

Hoạt động của bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều 3 pha nối sao không dây trungtính là sự hoạt động tổng hợp của các pha Việc điều chỉnh điện áp bộ điều áp 3 phakhông dây trung tính phụ thuộc vào góc α.

Trường hợp tổng quát sẽ có 6 đoạn điều khiển và 6 đoạn điều khiển không đốixứng, đối xứng khi cả 3 Thyristor dẫn, không đối xứng khi 2 Thyristor dẫn

Việc xác định điện áp phải căn cứ vaod chương trình làm việc của các Thyristor.Giả thiết rằng tải đối xứng và sơ đồ điều khiển đảm bảo tạo ra các xung mở và góc mởlệch nhau

Khi đóng hoặc mở 1 Thyristor của một pha nào đó sẽ làm thay đổi dòng của 2 phacòn lại, ta lưu ý rằng trong hệ thống điện áp 3 pha hoặc chỉ qua 2 pha Không có trườnghợp chỉ có 1 pha dẫn dòng

Khi dòng chảy qua cả 3 pha thì điện áp trên mỗi pha đúng bằng điện áp pha

Khi dòng chảy qua cả 2 pha thì điện áp trên pha tương ứng bằng 1/2 điện áp dây

*Sau đây ta phân tích sự hoạt động của sơ đồ qua các trường hợp sau với tải R:

Mạch hoạt động theo quy luật chung:

- Trường hợp 3 van dẫn: Mỗi pha có 1 van dẫn => Utải = Unguồn

- Trường hợp 2 valve dẫn: Có 2 pha có van dẫn và 1 pha không van nào dẫn => điện

áp pha tải = 1/2 điện áp dây nguồn và có 1 pha không có điện áp

-Trường hợp không có van dẫn: Toàn bộ tải bị ngắt khỏi nguồn (Utải = 0)

Các trường hợp dẫn của van phụ thuộc vào góc điều khiển α Gồm 3 vùng điềukhiển:

Van ngắt khi điện áp nguồn bằng không.

Giá trị hiệu dụng của dòng điện áp ra tải

Điện áp ra tải không còn đoạn bằng điện áp nguồn mà chỉ có thể =

Giá trị hiệu dụng của điện áp ra tải

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH LỰC2.1 Giới thiệu và thiết kế mạch lực

a Giới thiệu mạch lực

Các bộ điều áp xoay chiều (ĐAXC) dùng để đóng ngắt hay thay đổi điện áp xoaychiều ra tải từ một nguồn xoay chiều cố định, trong đó tần số điện áp ra bằng tần số điện

áp nguồn

ĐAXC dùng van bán dẫn có đầy đủ ưu điểm của những mạch công suất sử dụng

kỹ thuật bán dẫn như: dễ điều chỉnh và tự động hóa, làm việc ổn định, phản ứng nhanhvới các đột biến điều khiển, độ tin cậy và tuổi thọ cao, kích thước gọn và dễ thay thế,thích hợp vớ quá trình hiện đại hóa, tập trung hóa các quá trình công nghệ…

Nhược điểm chung và cơ bản nhất của ĐAXC là điện áp ra tải không sin trongtoàn dải điều chỉnh, điều chỉnh càng sâu – càng giảm điện áp ra thì độ méo càng lớn, tức

là thành phần sóng hài bậc cao cũng càng lớn Nhưng vì phạm vi của đề án này là khởiđộng động cơ, thời gian khởi động chỉ trong khoảng 3 ÷ 30s và tải là động cơ bơm nên ta

có thể chấp nhận được phương án này

Do tải yêu cầu là dòng điện xoay chiều nên van bán dẫn ở đây có thể dùng là:

- Triac, đây là van bán dẫn duy nhất cho phép dòng điện chảy theo cả hai chiều Tuynhiên loại van này thường có công suất nhỏ và giá thành tương đối cao

- Ghép hai van chỉ cho phép dẫn một chiều bằng cách đấu song song ngược nhau, lúc

đó mỗi valve đảm nhận một chiều của dòng tải Bằng cách này có thể ghép haithyristor với nhau hay một thyristor với một diode Trong đề án này, ta chọn theo

phương pháp là ghép 6 Thyristor theo kiểu song song ngược và đây cũng là

phương pháp thông dụng nhất hiện nay

Nguyên tắc điều chỉnh của ĐAXC là điều chỉnh góc mở của valve bán dẫn Cácvalve làm việc với điện áp xoay chiều nên được khóa tự nhiên bằng điện áp nguồn vàcũng chịu ảnh hưởng của lưới điện đến valve, kiểu điều khiển valve là dịch pha điểmphát xung so với pha nguồn xoay chiều, tức là sử dụng mạch điều khiển xung - pha

*Trong đồ án này em sẽ sử dụng 6 Thyristor theo kiểu song song ngược

2.2 Tính toán mạch lực

Hình 2.1Mạch động lực và các thiết bị bảo vệ của điện áp xoay chiều ba pha

a) Tính toán thông số van

Dòng điện mỗi pha của phụ tải:

Điện trở pha của tải :

Chọn van

Chọn chỉ tiêu dòng van dựa vào trụ số trung bình (theo bảng 2.2 –hướng dẫn thiết kếđiện tử công suất) ta có:

A

Vậy cần chon thyristor với trị số dòng điện cỡ:

Chỉ tiêu điện áp, vẫn theo bảng 2.2 ta có :

Vậy cần chon thyristor chịu được khoảng điện áp :

Tra phụ lục 2 chọn loại thyristor T10-50 cấp điện áp 12 với và V, và tham số điều

khiển =4V, =150mA, nên điện trở tương đương của cực điều khiển là:

4(V)

6 (mA)

200(V/µs

Mạch bảo vệ van gồm các phần tử , R, C tham số của Thyristor T10-50 có , V, du/dt là

cấp 4, du/dt là cấp 2: du/dt = 200 V/; di/dt = 40 A/

Chọn độ dự trữ điện áp , điện áp tối đa cho phép đặt lên van khi hoạt động là:

 Bảo vệ quá dòng:

- Vì van được mắc trực tiếp vào lưới điện mà không qua biến áp do đó cần phải cócuộncảm để bảo vệ cho van trong trường hợp quá dòng Tốc độ di/dt sẽ lớn nhấtkhi dòng qua van là cao nhất Giả sử điện áp lưới không ổn định mà dao độngtrong khoảng ±10%, vậy lúc này sẽ tương đương:

Hinh2.2Mạch bảo vệ quá dòng thyristor

- Vì tải thuần trở nên cần có điện cảm La bảo vệ tốc độ tăng dòng qua thyristorTốc độ tăng dòng cho phép phụ thuộc vào điện áp đặt lên van và chỉ đúng với trị số tracứu nếu điện áp trên van khi làm việc nhỏ hơn 67% điện áp lớn nhất cho phép Trườnghợp này điện áp lớn nhất khi làm việc

= 342,2 V, điện áp tối đa cho phép đặt lên van 1200V, vậy có quan hệ:

-Vậy tốc độ tăng dòng cho phép được lấy bằng trị số tra cứu di/dt = 40 A/

Từ đây có trị số điện cảm La để bảo vệ bằng:

Chọn điện cảm bảo vệ = 10