Bài giảng Điện tử công suất: Chương 3 - Lê Văn Doanh

Bài giảng Điện tử công suất: Chương 3 Thiết bị chỉnh lưu cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm chung; Đặc điểm của điện áp và dòng điện chỉnh lưu; Chỉnh lưu hình tia m-pha – dòng liên tục; Chế độ làm việc chỉnh lưu và nghịch lưu phụ thuộc; Chỉnh lưu hình tia 3 pha có diode V0;...Mời các bạn cùng tham khảo!

CHƯƠNG 3: THIẾT BỊ CHỈNH LƯU 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG Chức năng: Biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều Ứng dụng Cấp nguồn cho tải chiều: Động điện chiều, nạp accu, mạ điện phân, máy hàn chiều, nam châm điện, truyền tải điện chiều cao áp, … 3.2 Đặc điểm điện áp dòng điện chỉnh lưu 3.2.1 Điện áp chỉnh lưu ud: Giá trị tức thời điện áp chỉnh lưu – Bao gồm thành phần xoay chiều uσ thành phần chiều – Giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu Ud ud = uσ + U d Số xung đập mạch sóng điện áp chỉnh lưu: p= fσ (1) f • fσ(1): Tần số sóng điều hịa bậc thành phần xoay chiều ud • f: Tần số điện áp lưới 3.1.2 Dòng điện chỉnh lưu id: Giá trị tức thời dịng điện chỉnh lưu – Sóng dịng điện chỉnh lưu Id: Giá trị trung bình – Thành phần chiều sóng dịng điện chỉnh lưu iσ: Thành phần xoay chiều dòng điện chỉnh lưu id = iσ + I d Xét hệ thống chỉnh lưu – tải R,L,Eư: did uL = L = ud − ( Rid + E− ) dt did ud > Rid + E− ⇒ uL > 0; >0 dt did ud = Rid + E− ⇒ uL = 0; =0 dt did ud < Rid + E− ⇒ uL < 0; Ỵ Khơng hợp lý Tương tự giả thiết V3 mở Ỵ V1 mở Ỵ Nhịp V1 Nhịp V1 – θ1 < θ < θ2: uV = 0; uV = u2 − u1 ; uV = u3 − u1 ud = u1 ; id = iV = I d ; iV = iV = Nhịp V2 – θ2 < θ < θ3: uV = 0; uV = u1 − u2 ; uV = u3 − u2 ud = u2 ; id = iV = I d ; iV = iV = Nhịp V3 – θ3 < θ < θ4: uV = 0; uV = u1 − u3 ; uV = u2 − u3 ud = u3 ; id = iV = I d ; iV = iV = Nhịp Vn: uVn = 0; uV = u1 − un ; uVm = um − un ud = un ; id = iVn = I d ; iV = iVm = Số xung: p = m Quá trình chuyển mạch thời điểm θ2: Ỉ Điện áp chuyển mạch uk = u2 – u1 Tương tự thời điểm θ3, θ4: điện áp chuyển mạch u3 – u2 u1 – u3 Ỵ Chuyển mạch tự nhiên 3.3.4 Chỉnh lưu hình tia pha có diode V0 uV = −ud V0 mở trường hợp khơng có V0 ud < Ỵ V0 hoạt động α≥ π − π m Chen vào nhịp V1, V2, V3 nhịp V0: ud = −uV = 0; uV = u1 ; uV = u2 ; uV = u3 id = iV = I d •α ≤ π U di = m mU m π U di = • π − − π sin mU m π π m mU m π m sin ≤α ≤ mU m U di = 2π U di = π cos α = U di cos α π m π + π π ∫π m sin θ dθ = U di − +α m sin π π m − sin(α − 2sin π m π m ) Ảnh hưởng diode V0 • Khơng có chế độ nghịch lưu • Diode V0 làm tăng hiệu suất chỉnh lưu Ud Id λ= mUI U, I: giá trị hiệu dụng điện áp dòng điện pha I = Id ψV1 2π 2π ψV1 = −ψ V m • Diode V0 làm giảm giá trị hiệu dụng thành phần xoay chiều điện áp chỉnh lưu 3.4 Chỉnh lưu hình cầu chế độ dòng liên tục Thiết bị chỉnh lưu sơ đồ đấu nối hình cầu thực chất hai chỉnh lưu hình tia mắc nối tiếp Nhóm KATODE Nhóm ANODE Nhóm ANODE Nhóm KATODE 3.4.1 Chỉnh lưu hình cầu pha điều khiển hồn tồn Sơ đồ • Dịng điện pha: i1 = iV1 – iV4; i2 = iV3 – iV6; i3 = iV5 – iV2 • Giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu: p = 2m U di = U diA − U diK U diA = −U diK = m 2U π sin U di = U di cos α U di = 2mU π π m sin cos α π m Trong trường hợp m = U di = 6U π = 2.34U • Giản đồ đóng cắt – Xung điều khiển: 3.4.2 Chỉnh lưu hình cầu bán điều khiển U diA 6U cos α = 2π U diK 6U =− 2π + cos α 6U ;U di = ⇒ U di = U di π 3.4.3 Chỉnh lưu hình cầu điều khiển hồn tồn có diode V0 Diode V0 hoạt động Tác dụng: - Giảm độ nhấp nhô điện áp dòng điện tải - Tăng hiệu suất - Không cho phép chế độ nghịch lưu phụ thuộc U di U di = π ⎤ π π π ⎡ ⎢⎣1 − sin(α − )⎥⎦; ≤ α ≤ + U di = 6U π 3.4.4 Chỉnh lưu cầu pha điều khiển hoàn toàn u = U m sin θ = u1 − u2 Um sin θ u1 = Um u2 = sin(θ − π ) ud = udA − udK i = iV − iV = iV − iV Giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu U di = U di cos α U di = 2U π = 0.9U 3.4.5 Chỉnh lưu cầu pha bán điều khiển + cos α 2 2U U di = U di U di = π So sánh hai phương án: điều khiển hoàn toàn bán điều khiển • Đỉnh âm sóng điện áp chỉnh lu b ct ẻ nhp nhụ ã Khụng th làm việc chế độ nghịch lưu • Hiệu suất biến đổi cao ... phân, máy hàn chiều, nam châm điện, truyền tải điện chiều cao áp, … 3. 2 Đặc điểm điện áp dòng điện chỉnh lưu 3. 2.1 Điện áp chỉnh lưu ud: Giá trị tức thời điện áp chỉnh lưu – Bao gồm thành phần xoay... I d Ỵ Dịng điện san phẳng tuyệt đối 3. 3 Chỉnh lưu hình tia m-pha – dịng liên tục LK RK Z u1 3. 3.1 Chỉnh lưu hình tia không điều khiển Sơ đồ u1 = U m sin θ 2π u2 = U m sin(θ − ) 4π u3 = U m sin(θ... Quá trình chuyển mạch thời điểm θ2: Ỉ Điện áp chuyển mạch uk = u2 – u1 Tương tự thời điểm ? ?3, θ4: điện áp chuyển mạch u3 – u2 u1 – u3 Ỵ Chuyển mạch tự nhiên 3. 3.2 Chỉnh lưu hình tia có điều khiển