7.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Trong thực tế sử dụng điện năng ta cần thay đổi tần số của nguồn cung cấp, các bộ biến tần được sử dụng rông rãi trong truyền động điện, trong các thiết bị đốt nóng bằng cảm ứng, trong thiết bị chiếu sáng...
Nhờ các bộ chuyển mạch điện tử ta có thể biến đổi tần số của lưới điện. Người ta chia các bộ biến tần thành hai loại:
- Bộ biến tần trực tiếp (hình 7.1a): Biến đổi tần số đầu vào f1 thành tần số f2 bằng cách đóng – cắt dòng xoay chiều tần số f1
- Bộ biến tần gián tiếp (hình 7.1b): Tần số đầu vào f1=0 chuyển mạch để tạo tần số f2
Biến tần trực tiếp i1
f2 < f1
f1
Biến tần gián tiếp I1 f2 f=0 i2 i2 Hình 7.1 Các loại bộ biến tần
7.2. THIẾT BỊ BIẾN TẦN GIÁN TIẾP7.2.1. BIẾN TẦN NGUỒN ÁP BA PHA GIÁN TIẾP 7.2.1. BIẾN TẦN NGUỒN ÁP BA PHA GIÁN TIẾP 7.2.1.1. Sơ đồ nguyên lý
Hình 7.2 trình bày sơ đồ nguyên lý bộ biến tần nguồn áp ba pha gián tiếp có sử dụng bộ phân áp điện dung
Mỗi điện áp ra khi thì bằng +U/2, khi thì bằng –U/2. Các chuyển mạch hoạt động như trong một pha, chỉ khác là dòng điện tại điểm giữa phân áp là :
i’N= i’A + i’B + i’C
Nếu tải ba pha đối xứng (ví dụ động cơ ba pha) ta có thể bỏ qua liên hệ giữa trung tính của tải và điểm 0 của phân áp điện dung và có sơ đồ 7.3
7.2.1.2. Các quan hệ chung
1. Điện áp
Ta tìm được điện áp giữa các đầu ra A, B, C và điểm trung tính ảo O của nguồn áp một chiều:
uA – uC = +U/2 khi K1 đóng
uA – uC = +U/2 khi K1 mở do đó K’1 đóng
uB – uC = +U/2 khi K2đóng hoặc –U/2 khi K2 mở uB – uC = +U/2 khi K3 đóng hoặc –U/2 khi K3 mở Các khoá chuyển mạch tạo nên điện áp dây ở đầu ra:
u’A – u’B= (uA – uC) – (uB – uC) = U nếu K1 đóng và K2 mởu’ – u’ = (u – u ) – (u – u )= 0 nếu K và K đóng u’ – u’ = (u – u ) – (u – u )= 0 nếu K và K đóng
u’A – u’B= (uA – uC) – (uB – uC)= -U nếu K1 mở và K2 đóngu’A – u’B= (uB – uC) – (uB – uC)= 0 nếu K1 và K2 mở u’A – u’B= (uB – uC) – (uB – uC)= 0 nếu K1 và K2 mở
Điểm trung tính sẽ cách ly nếu tải đối xứng, ta có thể chuyển từ điện áp dây sang điện áp pha u’A , u’B , u’C ở đầu ra
Dù dạng sóng thế nào thì tổng của ba dòng điện i’A + i’B + i’C =0
Nếu tải đối xứng, các pha có cùng tổng trở với sóng cơ bản cũng như với các điều hoà bậc cao. Tích của tổng trở với dòng điện là điện áp có tổng trở bằng không với điều hoà cơ bản cũng như đối với các điều hoà bậc cao. Vì tải không đối xứng nên khi i’A + i’B + i’C =0 kéo theo u’A + u’B + u’C =0. Ta có thể viết:
u’B= 1/3[(u’B – u’C) – (u’A – u’B)]u’C= 1/3[(u’C – u’A) – (u’B – u’C)] u’C= 1/3[(u’C – u’A) – (u’B – u’C)]
thay các điện áp dây u’A – u’B, u’B – u’C, u’C – u’A bằng uA – uO , uB – uO , uC – uO . Cuối cùng ta được:
u’A= 2/3 (uA – uO) –1/3(uB – uO)- 1/3(uC – uO) u’B= 2/3 (uB – uO) –1/3(uC – uO)- 1/3(uA – uO)
u’C= 2/3 (uC – uO) –1/3(uA – uO)- 1/3(uB – uO)
2. Dòng điện
Ta có thể suy ra dòng điện i phía một chiều và các dòng điện i’A , i’B , i’C phía xoay chiều: