m pha cỏc van nối katụt chung
BỘ BIẾN ĐỔI MỘTCHIỀU XOAY CHIỀU (NGHỊCH LƯU) V.1 Tổng quan về nghịch lưu
V.1 Tổng quan về nghịch lưu
Trong lĩnh vực biến đổi năng lượng điện rất nhiều trường hợp phải thực hiện quỏ trỡnh biến đổi một nguồn điện một chiều thành điện ỏp hoặc dũng điện xoay chiều cú thể điều chỉnh được giỏ trị và tần số của dũng hoặc ỏp xoay chiều đầu ra. Cú một số thiết bị biến đổi thực hiện được nhiệm vụ này, nhưng phổ biến nhất là cỏc BBĐ một chiều- xoay chiều sử dụng cỏc dụng cụ bỏn dẫn cú điều khiển mà người thường gọi theo một tờn khỏc là sơ đồ nghịch lưu.
Phõn loại:
Cú rất nhiều kiểu sơ đồ nghịch lưu khỏc nhau, để phõn loại người ta cũng sử dụng nhiều cỏch khỏc nhau như: Dựa vào tớnh chất nguồn cung cấp, dựa vào số pha của đại lượng ra, dựa vào đặc trưng của thiết bị chuyển mạch, dựa vào đặc tớnh của phụ tải, dựa vào kiểu sơ đồ, dựa vào dụng cụ sử dụng trong sơ đồ BBĐ, hoặc kết hợp một số đặc trưng trờn, v.v...
Ở đõy ta nghiờn cứu sự phõn loại BBĐ dựa vào đặc tớnh của nguồn cung cấp và đặc tớnh phụ tải, với cỏch phõn loại này thỡ BBĐ một chiều-xoay chiều được chia ra làm 3 loại :
BBĐ điện ỏp (nghịch lưu điện ỏp): Là BBĐ một chiều-xoay chiều mà nguồn cung cấp là nguồn điện ỏp và phụ tải khụng cú tớnh chất dao động cộng hưởng hoặc nếu cú tớnh chất dao động cộng hưởng thỡ tần số cộng hưởng f0 nhỏ hơn tần số điện ỏp ra của BBĐ f (f cũng là tần số làm việc của BBĐ). Người ta thường mắc song song với 2 cực nguồn một tụ C0 cú giỏ trị đủ lớn (ý nghĩa của từ đủ lớn là tuỳ thuộc vào chế độ và tần số làm việc, độ chớnh xỏc yờu cầu mà lựa chọn giỏ trị cần thiết của C0). Tụ C0 cú tỏc dụng duy trỡ cho điện ỏp trờn 2 cực nguồn khụng thay đổi khi BBĐ làm việc, đồng thời đảm bảo tớnh dẫn dũng 2 chiều của nguồn.
BBĐ dũng điện (nghịch lưu dũng điện): Là BBĐ một chiều-xoay chiều mà nguồn cung cấp là nguồn dũng điện và phụ tải khụng cú tớnh chất dao động cộng hưởng hoặc nếu cú tớnh chất dao động cộng hưởng thỡ tần số cộng hưởng f0 nhỏ hơn tần số dũng điện ra của BBĐ f (f cũng là tần số làm việc của BBĐ). Người ta thường mắc nối tiếp với nguồn một điện cảm L0 cú giỏ trị đủ lớn (ý nghĩa của từ đủ lớn là tuỳ thuộc vào chế độ và tần số làm việc, độ chớnh xỏc yờu cầu mà lựa chọn giỏ trị cần thiết của L0). Điện cảm L0 cú tỏc dụng duy trỡ cho dũng điện nguồn khụng thay đổi khi BBĐ làm việc, đồng thời đảm bảo tổng trở lớn của nguồn.
BBĐ cộng hưởng (nghịch lưu cộng hưởng): Là BBĐ một chiều-xoay chiều mà nguồn cung cấp cú thể là nguồn điện ỏp hoặc nguồn dũng điện nhưng phụ tải phải cú tớnh chất dao động cộng hưởng với tần số cộng hưởng f0 lớn hơn tần số điện ỏp hoặc dũng điện ra của BBĐ f (f cũng là tần số làm việc của BBĐ). Trong thực tế thỡ để cú tớnh chất dao động cộng hưởng mạch tải phải cú cỏc
phần tử điện cảm và điện dung, ngoài ra để đặc trưng cho sự tiờu thụ cụng suất tỏc dụng của tải thỡ tải phải cú một giỏ trị điện trở tương đương nào đú. Từ đú ta thấy rằng quỏ trỡnh dao động cộng trong mạch tải của BBĐ này là một quỏ trỡnh tắt dần. Phụ thuộc vào cỏch nối cỏc phần tử mạch tải mà loại BBĐ này cú thể được chia ra cỏc loại khỏc nhau.
Ứng dụng của BBĐ một chiều-xoay chiều
Cỏc BBĐ một chiều-xoay chiều được ứng dụng ở nhiều thiết bị điện khỏc nhau trong cụng nghiệp và trong đời sống hàng ngày, sau đõy ta sẽ giới thiệu một số ứng dụng chủ yếu của loại BBĐ này:
Điều khiển tốc độ cỏc động cơ điện xoay chiều đồng bộ và khụng đồng bộ bằng phương phỏp thay đổi tần số nguồn cung cấp cho mạch stator của động cơ. Đõy là ứng dụng quan trọng nhất của BBĐ này trong cụng nghiệp. Bằng phương phỏp điều chỉnh tốc độ này ta cú thể đạt được phạm vi điều chỉnh rộng với độ cứng đặc tớnh cơ khỏ cao, nú cú thể thay thế cho nhiều hệ thống truyền động điện mà trước đõy phải sử dụng động cơ điện một chiều là loại động cơ cú kớch thước lớn, giỏ thành cao và tuổi thọ thấp hơn cỏc động cơ điện xoay chiều. Cung cấp nguồn xoay chiều cho cỏc lũ tần số. Đõy cũng là một ứng dụng khỏ
quan trọng của BBĐ một chiều-xoay chiều, nú thay thế cho cỏc đốn phỏt điện tử cú hiệu suất thấp.
Sơ đồ khối cỏc BBĐ tần số cú khõu trung gian một chiều
Cỏc thiết bị biến đổi tần số được sử dụng rất nhiều trong cụng nghiệp. Thụng thường thỡ cỏc thiết bị biến tần được chia ra làm 2 loại chớnh:
Cỏc thiết bị biến tần trực tiếp: Đõy là thiết bị biến đổi trực tiếp một điện ỏp xoay chiều (thường là điện ỏp của lưới điện cụng nghiệp) thành một điện ỏp xoay chiều khỏc cú tần số điều chỉnh được trong phạm vi nhất định. Thiết bị biến tần này thực chất là cỏc sơ đồ chỉnh lưu mắc song song ngược. Nhược điểm của thiết bị biến tần này là phạm vi thay đổi tần số hẹp, chất lượng điện ỏp ra xấu. I f2,U2 f1,U1 + = C 0 Ud - = II I I f2,I2 f1,U1 + = U L0 d Id - = II I a b Hỡnh 5.1
Hỡnh 5.2 - + T3 T1 D3 3 D1 1 C0 ut it B A Ud Z t T2 T4 D4 4 D2 2
Cỏc thiết bị biến tần giỏn tiếp: Đõy là cỏc thiết bị biến đổi tần số thụng qua một số khõu trung gian, nú cú nhược điểm là cồng kềnh, hiệu suất thấp hơn biến tần trực tiếp nhưng lại khắc phục được cỏc nhược điểm của biến tần trực tiếp. Ta cú sơ đồ khối của biến tần nguồn ỏp là hỡnh 5.1a và của biến tần nguồn dũng là hỡnh 5.1b. Trong đú :
o Khõu I: là bộ chỉnh lưu, nú làm nhiệm vụ biến điện ỏp xoay chiều lưới điện cú tần số cố định f1 và điện ỏp khụng đổi U1 thành điện ỏp một chiều Ud.
o Khõu II: là khõu lọc, nú cú tỏc dụng tạo ra nguồn cung cấp cho BBĐ một chiều cú tớnh chất nguồn ỏp Ud=const hoặc tớnh chất nguồn dũng Id=const.
o Khõu III: là BBĐ một chiều-xoay chiều, trờn đầu ra của nú ta thu được điện ỏp hoặc dũng điện xoay chiều cú giỏ trị và tần số điều chỉnh được. Cỏc sơ đồ BBĐ một chiều-xoay chiều cú thể sử dụng cỏc dụng cụ bỏn dẫn là tiristor hoặc transitor. Trong phần này ta chỉ nghiờn cứu cỏc sơ đồ nghịch lưu dựng tiristor.