m pha cỏc van nối katụt chung
V.2.1.2 Nguyờn lý làm việc của sơ đồ khi cú xột đến cỏc diode ngược,
đồ khi cú xột đến cỏc diode ngược,
tải Rt-Lt, Dũng qua tải
a/- Nguyờn lý làm việc của sơ đồ khi cú xột đến cỏc diode ngược, tải Rt-Lt
Ta giả thiết là sơ đồ đó làm việc ở chế độ xỏc lập trước thời điểm ta bắt đầu xột t=0 (thời điểm mốc bắt đầu xột t=0 là thời điểm ta truyền xung điều khiển đến mở 2 van T1 và T2). Như vậy lõn cận trước t=0 thỡ trong sơ đồ đang cú 2 van là T3 và T4 đang dẫn dũng, dũng điện trong sơ đồ lỳc đú khộp kớn theo mạch: (+Ud) - T3 - Zt -T4 - (-Ud), điện ỏp trờn tải ut=-Ud cũn dũng tải cú giỏ trị õm. Tại t=0 ta khống chế khoỏ 2 van T3, T4 (nhờ mạch chuyển đổi tương tự như BBĐ một chiều-một chiều) và truyền tớn hiệu điều khiển đến mở T1 và T2. Hai van T3, T4 khoỏ lại nhưng do tải cú điện cảm Lt nờn dũng qua tải khụng thể đổi chiều ngay, tức là dũng tải chưa khộp qua T1, T2. Lỳc hai van T3, T4 khoỏ lại làm cho dũng tải giảm và cú xu hướng đổi chiều, trong Lt xuất hiện s.đ.đ. tự cảm chống lại quỏ trỡnh này và tiếp tục duy trỡ dũng tải theo chiều cũ một khoảng thời gian nữa và lỳc này dũng tải được khộp kớn theo mạch: Zt - D11 - Ud - D22 -Zt. Như vậy tuy dũng tải chưa đổi chiều nhưng điện ỏp trờn tải đó đổi chiều (ut=Ud), cũn dũng qua nguồn lỳc này ngược chiều với điện ỏp nguồn, tức là trong giai đoạn này nguồn một chiều thu cụng suất. Về mặt năng lượng thỡ ở giai đoạn này năng lượng tớch luỹ trong điện cảm phụ tải Lt ở giai đoạn T3 và T4 dẫn dũng (cũng được gọi là năng lượng phản khỏng) được giải phúng ra và chuyển trả cho nguồn cung cấp một chiều. Khi toàn bộ năng lượng tớch luỹ trong Lt được giải phúng hết thỡ dũng tải bằng khụng và bắt đầu đổi chiều (tại t=t1) và sẽ khộp qua T1 và T2. Vậy giai đoạn từ t=t1t= thỡ T1 và T2 làm việc, dũng tải khộp kớn theo mạch: (+Ud) - T1 - Zt - T2 -
ut Ud T1,T2 mở T1,T2 mở 3 2 t 0 T3,T4 mở T3,T4 mở -Ud Hỡnh 5.3
ut it ut Ud Im -Im 3 2 t2 t4 t t3 t1 -Ud it
(-Ud), ut=Ud. Tại t= ta khống chế khoỏ T1, T2 và mở T3, T4. Cũng tương tự như tại t=0, lỳc này s.đ.đ. tự cảm sinh ra trong Lt sẽ làm cho dũng tải tiếp tục được duy trỡ theo chiều cũ (tức là it vẫn dương) và nú được khộp kớn theo mạch: Zt - D33 - Ud - D44 - Zt, và điện ỏp tải thỡ đổi chiều: ut=-Ud. Đến t=t2=t1+ thỡ dũng tải bằng khụng và đổi chiều, nú sẽ khộp kớn theo mạch: (+Ud) - T3 - Zt - T4 - (-Ud) cho đến t=2, trong giai đoạn này ut=-Ud. Trong cỏc chu kỳ tiếp theo sự hoạt động của sơ đồ tương tự như chu kỳ vừa xột.
b/- Dũng qua tải Rt-Lt
Từ nguyờn lý hoạt động vừa nờu ta thấy rằng trong nửa chu kỳ từ t=0 đến t= thỡ điện ỏp trờn tải ut=Ud, cũn nửa chu kỳ sau thỡ ngược lại ut=-Ud. Do tớnh chất đối xứng của 2 nửa chu kỳ nờn ta chỉ cần xỏc định biểu thức dũng tải của một nửa chu kỳ là đủ. Ta xột cho giai đoạn t=0 đến t=, trong giai đoạn này ta cú phương trỡnh vi phõn sau:
Rt.it + Lt.dit/dt =Ud (5-1) Chuyển sang dạng toỏn tử Laplace ta được:
Rt.I(p) + p.Lt.I(p)-Lt.i(0) =Ud/p (5-2) Trong đú: I(p) là ảnh Laplace của it, cũn i(0) là giỏ trị dũng tải tại thời điểm t=0, khi sơ đồ BBĐ đó làm việc ở chế độ xỏc lập và với tớnh đối xứng của 2 nửa chu kỳ điện ỏp và dũng điện trờn tải ta suy ra i(0) cũng bằng giỏ trị it tại t=2 và bằng nhưng ngược dấu với dũng tải tại t=, ta ký hiệu giỏ trị dũng tải tại t= là Im thỡ trong trường hợp này ta cú: i(0)=-Im. Ta đặt Rt/Lt =a, giải phương trỡnh (5-2) ta được:
I(p) = Ud.a / [Rt.p.(a+p)] - Im/(a+p) (5-3) Chuyển về dạng hàm gốc ta được:
it = (Ud/Rt).(1-e-at) - Im.e-at (5-4) Ta cú thể tỡm được giỏ trị của Im khi cho t=T/2=/, với T là chu kỳ điện ỏp ra :
Im=(Ud/Rt).(1-e-aT/2) - Im.e-aT/2 (5-5) Rỳt ra : Im=(Ud/Rt).(1-e-aT/2)/(1+ e-aT/2) (5-6) Thay (5-6) vào biểu thức (5-4) và biến đổi, cuối cựng ta được :
it = (Ud/Rt).(1+e-aT/2 -2e-at)/(1+e-aT/2) (5-7) Đồ thị dũng ỏp trờn tải như hỡnh 5.4
Hỡnh 5.4
Giỏ trị t1 cú thể xỏc định bằng cỏch thay t=t1 vào biểu thức dũng it và cho vế trỏi bằng khụng, cuối cựng ta rỳt ra :
t1 = (Lt/Rt).ln[(Ud+Rt.Im)/Ud] (5-8) Cũng từ cỏc kết quả trờn ta cú: Cỏc tiristor trong thời gian một chu T dẫn dũng một khoảng bằng T-t1, cũn cỏc diode ngược thỡ dẫn dũng một khoảng đỳng bằng t1. Xuất phỏt từ nhận xột này ta cú thể tỡm được giỏ trị trung bỡnh của dũng qua cỏc van như sau:
Dũng trung bỡnh qua diode ngược:
1 1 (1/ ). . (1/ ) ( / ).(1 ) . 0 0 t t at at I T i dtt T U Rt e Ime dt Dtb d (5-9)
Dũng trung bỡnh qua tiristor:
/ 2 / 2 (1/ ). . (1/ ) ( / ).(1 ) . 1 1 T T at at I T i dtt T U Rt e Ime dt Dtb t t d (5-10)