Tài liệu CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BỘ CHỈNH LƯU KÉP doc

Điện tử công suất 1 2.16.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BỘ CHỈNH LƯU KÉP a. Phương pháp điều khiển riêng: bộ chỉnh lưu kép có cấu trúc đơn giản gồm hai bộ chỉnh lưu đơn ghép lại (xem hình H2.75). Tại mỗi thời điểm, chỉ có một bộ chỉnh lưu được điều khiển hoạt động, bộ chỉnh lưu thứ hai bò khóa kích. Chẳng hạn, để cho dòng điện i d qua tải dương, ta kích BCL I và khóa kích BCL II. Ngược lại, đề dòng qua tải âm, bộ chỉnh lưu 2 được điều khiển hoạt động và bộ chỉnh lưu thứ nhất bò khóa kích. Khi nào cần đổi chiều dòng điện tải, ví dụ từ dương thành âm, mạch điều khiển tác động làm góc kích α I đạt giá trò cực đại làm quá trình dòng tải giảm nhanh về 0. Khi dòng tải triệt tiêu, cả hai bộ chỉnh lưu sẽ bò khoá kích. Lý do, khi dòng qua BCL I vừa về 0, khả năng dẫn điện của các linh kiện BCL I còn tồn tại thêm một thời gian ngắn. Nếu ta cho kích BCL II ngay lập tức, hiện tượng ngắn mạch với dòng điện khép kín qua BCL I, BCL II có thể phát sinh. Sau khi khoá xung kích cho cả hai BCL một thời gian vừa đủ đảm bảo linh kiện của bộ chỉnh lưu 1 khôi phục khả năng khóa, BCL II sẽ được kích để cho dòng điện qua tải âm, còn xung kích BCL I vẫn tiếp tục bò khóa. τ Giải thích tương tự cho trường hợp đảo chiều dòng điện tải từ âm sang dương. Để thực hiện đảo chiều dòng điện tải, có thể sử dụng mạch logic trong sơ đồ hình H2.76. Qui luật điều khiển riêng biệt bộ chỉnh lưu kép được tóm tắt trong bảng B2.1 Khâu hiệu chỉnh dòng tải có tín hiệu ngõ ra là điện áp tải yêu cầu. Khối 1,2 có chức năng chuyển yêu cầu áp tải thành tín hiệu xung kích với góc điều khiển 21 ,αα . Bộ logic xử lý khóa và cho phép các khối điều khiển bộ chỉnh lưu hoạt động theo bảng B2.2. Nếu bộ chỉnh lưu dùng để cấp nguồn cho động cơ dc, để tạo điều kiện thuận lợi cho việc hãm tái sinh trả công suất từ nguồn về lưới, bộ chỉnh lưu phải được thiết kế với độ dự trữ nhất đònh về điện áp ở chế độ nghòch lưu. Điều này có nghóa là, điện áp cực đại khi bắt đầu chế độ nghòch lưu ít nhất phải bằng với điện áp cực đại ở chế độ chỉnh lưu và ta có: M0diMIN0di cos.Ucos.U α−≤α Từ đó: >0. MIN α Bảng B2.2 Sign(i dyc ) I d1 I d2 Khóa xung kích ± >0 0 Kích BCL1, khóa BCL2 ± 0 >0 Khóa BCL1, kích BCL2 + 0 0 Khóa BCL2, 2-81 Điện tử công suất 1 Khóa BCL1 trong thời gian τ - 0 0 Khóa BCL1, Khóa BCL2 trong thời gian τ Hệ quả: Do tồn tại khoảng thời gian khoá kích τ nên dòng điện tải bò gián đoạn (xem hình H2.77). Tính chất gián đoạn của dòng điện làm đặc tính điều khiển của bộ chỉnh lưu trở thành phi tuyến và tính động học của hệ thống vì thế không cao. Với linh kiện có thời gian khôi phục khả năng khóa nhỏ, dòng điện tải được xem như liên tục. Để mạch hoạt động được, đòi hỏi phải có cảm biến dòng điện 0 qua tải. Các quá trình điện áp và dòng điện tải, dòng điện qua mỗi bộ chỉnh lưu được vẽ minh hoạ trên hình H2.77 cho trường hợp điều khiển riêng biệt. b. Phương pháp điều khiển đồng thờiû Cấu tạo của bộ chỉnh lưu kép theo phương pháp điều khiển đồng thời phức tạp hơn vì phải trang bò các cuộn kháng cân bằng (xem hình H2.79). Sơ đồ mạch mô tả nguyên lý điều khiển được vẽ trên hình H2.78 . Khối 1 và 2 chuyển yêu cầu dòng điện tải thành yêu cầu dòng điện của từng nhánh bộ chỉnh lưu. Tín hiệu i oyc làm tăng thêm dòng điện yêu cầu qua mỗi nhánh chỉnh lưu với độ lớn dòng tăng bằng dòng cân bằng 2-82 Điện tử công suất 1 Theo nguyên lý, các bộ chỉnh lưu I và II đều được điều khiển kích đóng. Gọi U dI , U dII lần lượt là trò trung bình áp chỉnh lưu của bộ chỉnh lưu I và II và α I ,α II là các góc điều khiển tương ứng . Điều kiện để không xảy ra hiện tượng ngắn mạch khép kín qua BLC I, BLC II là điện áp chỉnh lưu trung bình tổng không tạo điều kiện làm phát sinh dòng điện một chiều ngắn mạch có chiều thuận với chiều dẫn qua các bộ chỉnh lưu. Từ đó: U dI + U dII ≤ 0 2-83 Điện tử công suất 1 Giả thiết dòng qua tải liên tục: U dI = U d0 .cosα I U dII = U d0 .cosα II ⇒ cosα I + cosα II ≤ 0 ⇒α I + α II ≥ π Trong thực tế, trường hợp điều khiển đối xứng ( tức α I + α II = π) không được áp dụng vì nếu xét cả quá trình quá độ, dòng điện phát sinh trong mạch khép kín qua các BCL có thể đạt giá trò trung bình khá lớn. Do đó, α I + α II >π điều khiển không đối xứng được áp dụng rộng rãi hơn. Do góc điều khiển của mỗi bộ chỉnh lưu bò giới hạn ở cận trên nên: α max < π nên α I min > 0 và tương tự α IImin > 0 Mặc dù, thoả mãn điều kiện về trò trung bình của điện áp chỉnh lưu: U dI +U dII <0, dòng điện ngắn mạch một chiều phát sinh trong mạch BCL I, BCL II bò khử bỏ. Nhưng sự khác biệt giữa các giá trò tức thời của điện áp chỉnh lưu u dI , u dII sẽ tác 2-84 Điện tử công suất 1 động gây ra dòng điện cân bằng i o trong mạch. Dòng điện cân bằng có thể đạt giá trò khá lớn. Để hạn chế dòng cân bằng, đầu ra của mỗi BCL được mắc nối tiếp với cuộn kháng cân bằng với nhiệm vụ hạn chế biên độ dòng cân bằng trên. (hình H2.78) Ưu điểm của phương pháp điều khiển với dòng điện cân bằng là dòng điện tải liên tục. Do đó, đem lại các tính chất động học cao cho hệ thống điều khiển. Mạch điều khiển không cần bộ cảm biến dòng điện bằng 0. Điều bất lợi là mạch chứa các cuộn kháng cân bằng làm tăng thêm kích thước cũng như khối lượng mạch động lực. Ngoài ra, các cuộn kháng tiêu thụ công suất ảo làm cho việc đònh mức mạch nguồn bò tăng lên và hệ số công suất bò giảm. Một trong các sơ đồ điều khiển bộ chỉnh lưu kép theo phương pháp điều khiển đồng thời được vẽ minh họa trên hình H2.78, trong đó sử dụng khả năng điều chỉnh độ lớn dòng điện cân bằng. Các quá trình điện áp và dòng điện tải, dòng điện qua từng bộ chỉnh lưu trong trường hợp điều khiển đồng thời được vẽ minh hoạ trên hình H2.80. Bộ chỉnh lưu kép gồm hai bộ chỉnh lưu mạch tia 3 pha mắc đối song. Tín hiệu dòng điện tải yêu cầu idyc sau khi qua các mạch chuyển đổi thành tín hiệu dòng yêu cầu của từng bộ chỉnh lưu. Dòng điện qua mỗi bộ chỉnh lưu sẽ được điều chỉnh bằng dòng điện qua tải cộng với dòng điện cân bằng. Dòng điện cân bằng yêu cầu được thiết lập từ mạch ngoài. 2-85 Điện tử công suất 1 Ví dụ 2.30: Bộ chỉnh lưu kép gồm hai mạch tia mắc thành dạng đối song và điều khiển đồng thời sao cho góc điều khiển α 1 ,α 2 của hai bộ chỉnh lưu thỏa mãn điều kiện α 1 +α 2 = α 12 >π. Xung răng cưa của các bộ chỉnh lưu thay đổi trong khoảng (-12V ; +12V ). Điện áp điều khiển cho các bộ chỉnh lưu lần lượt là u dk1 và u dk2 a/- Dòng qua bộ chỉnh lưu thứ nhất liên tục u dk1 = 9V và u dk2 = -10V. Tính α 12 b/- Cho biết α 1 +α 2 = 6 7 π , α 1 = 3 π . Tính u dk1 ,u dk2 và trò trung bình điện áp tải. Cho biết dòng điện tải qua bộ chỉnh lưu thứ hai liên tục. Giải: a.- Ta có: () ][,,. ][ . ][ rad rad u rad u dk dk 272304161 12 11 8 12 11 212 1012 212 12 8212 912 212 12 2112 2 2 1 1 ==+=+= = −− = − = = − = − = ππ π ααα π ππ α πππ α b/- ]rad[ 6 5 36 7 ],rad[ 3 21 π = π − π =α π =α ]V[4 3 . 2 4 12. 2 4 12u 11dk = π π −=α π −= ]V[8 6 5 . 2 4 12. 2 4 12u 22dk −= π π −=α π −= () ( ) 222dd cos.U. 2 63 UU α π −=α−=α ]V[828,222 6 5 cos.220. 2 63 = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ π π −= 2-86 . 1 2.16.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BỘ CHỈNH LƯU KÉP a. Phương pháp điều khiển riêng: bộ chỉnh lưu kép có cấu trúc đơn giản gồm hai bộ chỉnh lưu đơn ghép. trong các sơ đồ điều khiển bộ chỉnh lưu kép theo phương pháp điều khiển đồng thời được vẽ minh họa trên hình H2.78, trong đó sử dụng khả năng điều chỉnh