Đặc tính và ứng dụng của SCR trong mạch chỉnh lưu và cắt dòng

TểM TẮT CÁC í CHÍNH

- Nguyên lý hoạt động và các đặc tính của các ngắt điện điện tử, so sánh với các linh kiện lý tưởng của chương 1. - Cách lựa chọn định mức dòng áp linh kiện công suất cho một một mạch cụ theồ.

ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CHI TIẾT CỦA SCR

• ẹIEÀU KHIEÅN ON – OFF
• ĐIỀU KHIỂN PHA ÁP XOAY CHIỀU
• TểM TẮT CÁC í CHÍNH

Ưu điểm: SSR không tạo ra tia lửa điện khi đóng ngắt, số lần và tần số đóng ngắt cho phép rất cao, công suất điều khiển rất bé - có thể tác động trực tiếp từ mạch vi điện tử, có thể tích hợp với các bộ điều khiển điện tử khác để được nhiều tính năng mới. Trong công nghiệp có nhiều ứng dụng sử dụng áp lưới qua biến áp có nhu cầu thay đổi áp ra, một chiều hay xoay chiều ví dụ như hàn hồ quang (dùng với tải xoay chiều hay một chiều ), các bộ nguồn cho xi mạ, điện phân ( áp thấp dòng lớn ), các bộ nguồn cho thiết bị lọc tỉnh điện ( áp cao dòng nhỏ ) ….

CHặNH LệU ẹIEÀU KHIEÅN PHA

• CHặNH LệU DIOD ( KHOÂNG ẹIEÀU KHIEÅN )
• CHặNH LệU ẹIEÀU KHIEÅN PHA ( SCR )
• CÁC BÀI TOÁN CỦA CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN PHA ( SCR )
• NỐI SONG SONG VÀ NỐI TIẾP CHỈNH LƯU
• CHỈNH LƯU HỖN HỢP SCR VÀ DIOD
• BỘ CHỈNH LƯU ĐẢO CHIỀU
• SỬ DỤNG NGẮT ĐIỆN CHUYỂN MẠCH CƯỠNG BỨC CHO CHỈNH LƯU
• ỨNG DỤNG CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN PHA

Với nhận xét tại mỗi thời điểm, ta cũng có tải nối với lưới điện xoay chiều qua SCR như trường hơp bộ biến đổi áp xoay chiều ( chương hai), và kết quả nghiên cứu của chương hai sẽ áp dụng được cho trường hợp này: Dòng điện tải sẽ bắt đầu liên tục khi góc α < φ (φ là góc tải. - Biểu thức tổng quát để tính giá trị trung bình áp ngỏ ra khi dòng liên tục: Như vậy ở chế độ dòng liên tục, dạng áp ra không phụ thuộc tải vì chỉ bao gồm những xung hình sin, là các áp lưới của SCR dẫn. - So sánh trị số trung bình áp ngỏ raở các chế độ dòng tải khác nhau: Trường hợp tải R và tải dũng liờn tục là hai trường hợp giới hạn, thường được sử dụng trong thiết kế, khi khụng rừ đặc tính tải hay khi cần tính toán gần đúng.

Tuy nhiên, giải tích mạch điện chỉnh lưu điều khiển pha tải RLC trong điều kiện dòng gián đoạn rất phức tạp và thường không cần thực hiện khi thiết kế vì khi dòng bằng không, áp ra sẽ bằng áp trên tụ – lớn hơn áp lưới trong khoảng này (chính là áp ra ngỏ ra khi dòng liên tục). Khác với song song hai bộ chỉnh lưu, việc nối tiếp hai bộ chỉnh lưu chỉ cần chúng có cùng khả năng dẫn dòng, ta có thể xây dựng một chiến lược điều khiển áp ra của từng bộ chỉnh lưu để có kết quả tổng cộng là tốt nhất, ví dụ như một bộ chỉnh lưu có thể dùng diod (không điều khiển) khi phạm vi chỉnh áp ra bé, tương ứng với điều khiển bộ chỉnh lưu SCR còn lại (hình 4.4.3). Việc sử dụng hổn hợp SCR và diod trong cùng sơ đồ chỉnh lưu không thay đổi khả năng cơ bản của chỉnh lưu điều khiển pha là điều khiển được áp ra, nó có thêm ưu điểm là làm đơn giản sơ đồ động lực và điều khiển, và thường được sử dụng trong các hệ thống công suất trung bình và nhỏ với yêu cầu chất lượng không cao.

Việc cách ly mạch điều khiển có mức năng lượng bé và mạch động lực công suất lớn đảm bảo an toàn cho người vận hành và thiết bị, tăng cường khả năng chống nhiễu và trong trường hợp mạch điện tử công suất còn là sự bắt buộc khi các ngắt điện không có điểm chung (common hay mass) như các sơ đồ cầu.

BỘ BIẾN ĐỔI ÁP MỘT CHIỀU

• KHẢO SÁT BỘ BIẾN ĐỔI ÁP MỘT CHIỀU LOẠI FORWARD

Dạng dòng (b) xảy ra khi sức phản điện tải E xấp xỉ trị trung bình áp ra Vo, trị trung bình tiến về 0 và cả 4 linh kiện công suất đều tham gia dẫn điện.trong từng giai đoạn như trên hình. Khi có tải thích ứng, dòng tải liên tục: iO tăng trong khoảng ton và giảm (chưa bằng 0) trong thời gian còn lại của chu kỳ.Vậy ta có dạng áp, dòng của BBĐ 4 phần tư và trung bình áp ra được tính theo <5.1.15> và nhấp nhô dòng tính bằng. Việc song song nhiều bộ biến đổi cung cấp cho một tải tuy phức tạp về nguyên lý nhưng sẽ có nhiều ưu điểm về kỹ thuật như: module hoá thiết kế, sử dụng tối ưu linh kiện, cho phép ứng dụng nhiều thuật toán điều khiển để tăng chất lượng ngỏ ra cũng như khả năng sử dụng nguồn.

Dũng nguồn là những xung hình thang có bề rộng bằng khoảng dẫn của ngắt điện S nhưng ta có thể giả sử xung dòng có dạng chữ nhật có biên độ là trị trung bình dòng tải để tính toán dễ hơn khi tự cảm tải L đủ lớn. Trong các bộ nguồn xung hiện đại ta hay gặp bộ biến đổi loại flyback, nó cho ra chuỗi xung dòng, qua trung gian cuộn dây để nạp tụ ngỏ ra thay vì các xung áp như ở BBĐ dạng FORWARD.

Ngắt điện đóng (ON). Cuộn dây được nạp năng lượng từ nguồn, tải sử dụng năng lượng tích trử trong tụ điện song song ( tụ lọc ngỏ ra )

Khi đó giá trị hiệu dụng của dòng nguồn sẽ tiến gần đến gía trị trung bình của chúng hơn. Sóng hài bậc cao làm cho ta không tận dụng công suất nguồn điện, có thể giảm bớt bằng mắc lọc LC ở ngỏ vào như hình 5.1.11b. Các bộ biến đổi áp một chiều khi làm nguồn cho các thiết bị điện tử cần có thêm bộ lọc LC (hay RC khi công suất bé) để áp ra phẳng.

Pha 2: Ngắt điện ngắt (OFF). Cuộn dây chuyển (phóng) năng lượng qua tải và nạp năng lượng vào tụ điện

Như vậy, nguyên tắc hoạt động bộ biến đổi loại FLYBACK đối nghịch với các bộ biến đổi xung điện áp dạng FORWARD, khi tải được nối nguồn khi ngắt điện đóng (ON) và sử dụng năng lượng tích trữ khi ngắt điện khóa.

NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP VÀ BIẾN TẦN

• PHÂN LOẠI NGHỊCH LƯU
• ĐIỀU KHIỂN ÁP RA VÀ HẠN CHẾ SểNG HÀI
• MẠCH ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU
• ỨNG DỤNG

Tự cảm L ở đầu vào cách ly nguồn và cầu chỉnh lưu, làm cho dòng điện cung cấp vào cầu chỉnh lưu không thay đổi tức thời, tránh khả năng chập mạch tạm thời qua SCR 1 và SCR 2 (hay SCR 3 và SCR 4) khi các SCR chuyển mạch. Có thể xem BBĐ áp một chiều làm việc 4 phần tư điều khiển chung ở chương 4 với áp ra có trị trung bình bằng không là một trong những bộ nghịch lưu nguồn áp một pha, được gọi là sơ đồ cầu khi dùng 4 ngắt điện (hình 6.1.4) hay nửa cầu dùng hai nguồn (hình 5.1.8). - Sử dụng bộ biến đổi đa cấp: Dạng sóng nấc thang vốn có sóng hài rất bé: Khi so sánh dạng sóng nấc thang và thành phần cơ bản (bậc 1) tương ứng, có thể nhận xét là sóng hài bậc cao không đáng kể kể cả ở tần số (n±1).

Các mạch OR tổ hợp các ngỏ ra bộ đếm làm thành các xung điều khiển ngắt điện bán dẫn theo sơ đồ mỗi lúc có hai ngắt điện làm việc (trên hình 5.27.b vẽ tín hiệu điều khiển hai ngắt điện S1 và S2, các ngắt điện khác cũng tương tự – xem mục V.3 và V.4 về logic 3 pha). Với nhận xét trạng thái của các ngắt điện bán dẫn trong bộ nghịch lưu điề khiển độ rộng xung là đóng hay ngắt một cách tuần tự có chu kỳ, không thay đổi nếu dạng sóng ngỏ ra không đổi (như dạng sóng triệt tiêu các hài chọn trước đã khảo sát); có thể ghi trạng thái đóng ngắt sau các khoảng thời gian bằng nhau của. - Biến tần trực tiếp chính là bộ biến đổi đảo chiều (chỉnh lưu điều khiển pha đảo chiều), được điều khiển để có áp ngỏ ra thay đổi cực tính có chu kỳ: áp ra xoay chiều này chỉ có thể có tần số khá bé so với tần số lưới điện.

Baỉng caựch khoõng cheẫ ủoục laụp doứng tửứ hoaự (tỏo ra tửứ thođng khe hụỷ) vaứ doứng rotor (tỏo ra momen quay), biến tần điều khiển vector có thể điều khiển được momen động cơ KĐB như đã làm với động cơ một chiều, bên cạnh khả năng điều khiển tốc độ thông qua sự thay đổi tần số.