- Điều khiển riêng.
b) Cải thiện dòng nguồn bằng bộ lọc đầu vào và điều khiển lệch pha các bộ biến đổ
và điều khiển lệch pha các bộ biến đổi
Ghép song song các bộ biến đổi
Áp trung bình trên tải: vo1 = vo2 .(ωt - π) => Vo1 = Vo2 = Vo
Áp trên cuộn kháng L: vL = (vo1 - vo2)/2 chỉ có các hài bội lẻ 1, 3, 5,…
Có thể chứng minh dễ dàng là áp trên tải chỉ có hài bội chẵn, nghiã là sẽ nhấp nhô ở tần số góc 2ω.
Sơ đồ chuyển mạch cứng các SCR
Khi khóa K đóng, làm T tắt. dòng tải Io chuyển qua mạch C. Phương trình cho vC khi chuyển mạch:
Khảo sát lý thuyết chuyển mạch mềm:
Khóa K đóng mạch với áp dòng qua các phần tử mạch như trên Hình 4.29.
dạng dòng qua tụ điện với các tỉ số A khác nhau nhưng cùng tq.
Tại t = 0, dòng qua L không thay đổi tức thời nên dòng qua SCR vẫn bằng Io, ta có phương trình:
Với và
=>
Điều kiện đầu
Giải ra: có dạng hình sin
với biên độ và tần số góc
Như đã giới thiệu trên, thời gian đảm bảo tắt tq tương ứng với thời gian iC > Io, phụ thuộc hai thông số L, C (hay Imax và ω).
Điều kiện tối ưu được chọn là tối thiểu năng lượng tích trữ trong L (hay C) và biến trung gian cho khảo sát là A = Imax/Io.
Ta có: tỉ lệ với
và
Tần số dao động riêng của mạch LC:
Để ý độ rộng xung tối thiểu (đảm bảo điều kiện chuyển mạch) là bằng ½ chu kỳ dao động hay tần số cực đại có thể của BBĐ là f0 và áp ban đầu trên tụ là V/2.
Công thức chương 5
1.Bộ nghich lưu áp 1 pha bán cầu: Tải R:
Trị hiệu dụng áp tải:
Trị tức thời áp tải có thể phân tích theo Fourier:
Trị hiệu dụng hài cơ bản áp tải: n=1=>
Hệ số méo dạng toàn phần THD:
Phương trình tức thời dòng tải:
2.Bộ nghich lưu áp 1 pha dạng cầu: Tải R:
Trị hiệu dụng áp tải:
Trị tức thời áp tải có thể phân tích theo Fourier:
n=1=>
3.Bộ nghich lưu áp 3: Dạng dòng điện tức thời:
Trị hiệu dụng áp pha tải:
Trị hiệu dụng hài cơ bản áp pha tải:
4.Phương pháp điều biên Six-Slep: Phân tích Fourier cho dòng tải:
Trị hiệu dụng dòng pha tải:
5.Bộ biến tần trục tiếp bap ha: Tần số hài cơ bản ngõ ra:
III. Bài Tập
1. Cho sơ đồ chỉnh lưu 1 pha hai nửa chu kỳ với: kc = ∆U/Um = 0,01; R = 10kΩ; f= 50Hz.Tính điện dung C.
2. Cho sơ đồ chỉnh lưu 3 pha tia với các thông số: kLC= 0,01; f= 50Hz. Tính LC.
4. Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo cầu 1 pha không đối xứng với các thông số: U2 = 100V; R = 1Ω; L = ∞; α = 600. Tính trị trung bình của điện áp tải, dòng tải , dòng chảy qua tiristo, dòng chảy qua điốt.
Bài 10.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo 3 pha tia với các thông số:
U2 = 220V; f = 350Hz; E = 220V; LC = 1mH; R= 2∧; L = ∞;
a) Xác định góc mở sao cho công suất do động cơ tái sinh Pd = E.Id = 5kW=5000W. b)Tính góc trùng dẫn .
Bài làm
Đây là chỉnh lưu tiristo 3 pha tia, ta có công thức: Id =
Id = =
= =-=cos- Cos=[(R+)-E] =[(2+)-220]= -0.585 =12548’ Tính góc trùng dẫn Cos Cos= Cos- +=14021’ =1452’
Bài 16.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo 1 pha hai nửa chu kỳ làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc với các thông số:
U2 = 200V; E= 180V; f = 350Hz; LC = 1mH; R = 0,2∧; L = ∞; Id = 200A; Tính góc mở và góc trùng dẫn . Bài làm Ta có : Cos = 0 =90 Góc trùng dẫn Cos- Cos= Cos= Cos-=0--1.55
Bài 17.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo 3 pha cầu làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc với các thông sô:
U2= 239,6V; f = 350Hz; = 1450; XC =0,3∧;; RC = 0,05∧; Điện áp rơi trên mỗi tiristo là
Tính E và góc trùng dẫn .
Bài làm Ud =
Bộ biến dổi làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc nên = = Id= ; R=0; E= -d=485,28(V) Xác định góc trùng dẫn Cos- Cos Cos=cos145- = -0.88 =15142’ =642’
Bài 18.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo 3 pha tia, trị trung bình của điện áp pha là U = 150V; f= 350Hz, điện cảm và điện trở mỗi pha lần lượt là: LC = 1,2mH; R= 0,07∧;; Giả thiết điện áp rơi trên mối tiristo là UT = 1,5 V và trị trung bình của dòng điện tải là: Id = 30A.
Hãy tính trị trung bình của điện áp tải khi các góc mở là 00; 300;450;600. Bài làm
Điện áp rơi trên tiristo là 1,5(V)
Điện áp rơi trên điện trở xoay chiều : 0,07.30=2.1(V) Điện áp rơi do điện cảm nguồn xoay chiều gây nên :
0 30 45 60
134,03 110,52 82,64 46,31
Bài 19. Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo 3 pha cầu làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc, với các thông số:
U2= 220V; f = 7.50Hz=350hz; E = 400V; R = 1Ω; L=∞; α= 1200
Tính công suất có ích trả về lưới xoay chiều trong hai trường hợp:
a. Bỏ qua điện cảm chuyển mạch Lc( LC = 0).
b. Khi LC = 2mH.
LC = 0 ( không xét hiện tượng trùng dẫn) Biểu thức công suất: Pd = Ud.Id.
Với LC=2mH ( có xét đến hiện tượng trùng dẫn)
Công suất tác dụng trả về lưới xoay chiều: Pd = Ud’ .Id = -372,548.27,44 =-10,22(kW)
Bài 20. Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo cầu 3 pha. Nguồn điện xoay chiều có điện áp dây Ud = 415 V, f=7.50Hz=350Hz, LC = 0,9mH. Giả thiết dòng điện tải được nắn thẳng và bỏ qua điện áp rơi trên các tiristo và điện trở nguồn.
a/ ; Ud’= f(α) α0 0 10 30 40 60 80 Ud’(V) 447.05 438,54 371,96 315,93 166,825 -16,08 b/ Ud’= f(Id) khi α= 300 Ud’=485,36 – 1,89.Id Id(A) 0 10 20 30 40 50 Ud’(V) 485,36 466,46 477.56 428,66 409,76 390,86
Bài 26 Cho sơ đồ chỉnh lưu 3 pha tia với các thông số: kLC= 0,05; f= 7.50Hz=350hz. Tính LC.
Sơ đồ chỉnh lưu 3 pha tia: A=0,2; n=3; áp dụng công thức:
Nếu chọn L = 9,07.10-3 H thì
Bài 27 Cho sơ đồ chỉnh lưu 3 pha cầu với các thông số: kLC= 0,04; f= 7.50Hz=350hz. Tính LC.
Nếu chọn L = 1,35.10-3 H thì
Bài 28:
Chỉnh lưu cầu tiristo 1 pha không đối xứng - Trị trung bình của điện áp tải:
- Trị trung bình của dòng tải:
- Trị trung bình của dòng chảy qua tiristo:
- Trị trung bình của dòng chảy qua điốt:
Bài 29:
Chỉnh lưu tiristo 3 pha tia.
Sơ đồ làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc.
Từ đó ta có các biểu thức tính như sau:
Tính góc trùng dẫn Áp dụng công thức:
̀58’ 51
Sơ đồ chỉnh lưu cầu tiristo 3 pha không đối xứng. -Xác định góc mở
Trị trung bình của dòng tải:
Trị trung bình chảy qua điốt và tiristo:
Bài 36:
Điện áp rơi trên tiristo là 1,5(V)
Điện áp rơi trên điện trở nguồn xoay chiều: 0,07.30=2,1(V) Điện áp rơi do điện cảm nguồn xoay chiều gây nên:
Biểu thức của điện áp tải:
)
0 30 45 60
147,95 121,31 89,72 48,55
Bài 37: Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo 3 pha cầu làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc, với các thông số: U2= 110V; f = 50Hz; E = 350V; R = 3Ω; L=∞; α= 1200
Tính công suất có ích trả về lưới xoay chiều trong hai trường hợp: a.Bỏ qua điện cảm chuyển mạch Lc( LC = 0).
Bài 38: Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo cầu 3 pha. Nguồn điện xoay chiều có điện áp dây Ud = 415 V, f= 50Hz, LC = 0,6mH. Giả thiết dòng điện tải được nắn thẳng và bỏ qua điện áp rơi trên các tiristo và điện trở nguồn.
a. Lập bảng tính trị trung bình của điện áp tải theo góc mở α0
( 00,200,300,450,600,700) khi dòng điện tải Id = 50A.
b. Lập bảng tính trị trung bình của điện áp tải theo dòng điện tải Id
( 0,20,25,45,65,85) khi góc mở α= 300
Bài 39: Cho sơ đồ chỉnh lưu điốt 3 pha tia với các thông số: U2 = 120V; E= 80V; R =
0,8Ω; f = 50Hz; Biểu thức giải tích: .Tính trị trung bình của
điện áp tải, trị trung bình của dòng tải, dòng chảy qua điốt và xác định giá trị điện cảm L sao cho Ia = 0,3Id.
Bài 40: Cho sơ đồ chỉnh lưu cầu điốt 1 pha với các thông số: U2 = 90V; E = 50V; R = 0,8Ω; f = 50Hz; dòng tải id là liên tục.Biểu thức giải tích:
Tính trị trung bình của dòng tải và xác định giá trị điện cảm L sao cho Ia = 0,1Id.
46. Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo 3 pha cầu làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc với các thông sô:
U2= 239V; f = 350Hz; α= 1450; XC =0,3Ω; RC = 0,5Ω; Điện áp rơi trên mỗi tiristo là
∆UT = 1,5 V; với giả thiết dòng điện tải được nắn thẳng id = Id = 40A. Tính E và góc trùng dẫn µ.
Bài giải
Khi các phần tử trong sơ đồ được coi là lý tưởng thì trị trung bình của điện áp tải:
Vì bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc nên:
Xác định góc trùng dẫn µ. Từ phương trình chuyển mạch:
47. Cho sơ đồ chỉnh lưu cầu điốt 1 pha với tải là R+E, các thông số: ;
U2 = 150V; f = 350Hz; E= 110V.
a.Tính thời gian mở cho dòng chảy qua mỗi điốt trong một chu kỳ. b.Xác định R sao cho dòng tải có trị trung bình Id = 60A.
Bài giải
a. Trong mỗi nửa chu kỳ, đường cong ud cắt đường thẳng E tại hai điểm θ1, θ2 nên θ1,
b. Tính R, từ công thức:
48. Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo 3 pha tia, trị trung bình của điện áp pha là U =120V; f= 350Hz, điện cảm và điện trở mỗi pha lần lượt là: LC = 1,5mH; R= 0,06Ω; Giả thiết điện áp rơi trên mối tiristo là ∆UT = 1,5 V và trị trung bình của dòng điện tải là: Id = 35A. Hãy tính trị trung bình của điện áp tải khi các góc mở α là 00; 300;450;600.
Bài giải Điện áp rơi trên tiristo là 1,5(V)
Điện áp rơi trên điện trở nguồn xoay chiều: 0,07.30=2,1(V) Điện áp rơi do điện cảm nguồn xoay chiều gây nên:
Biểu thức của điện áp tải:
α0 0 30 45 60
Ud’(V) 128,65 110,2 88,3 59,9
49. Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo cầu 3 pha. Nguồn điện xoay chiều có điện áp dây Ud = 405 V, f= 350Hz, LC = 0,7mH. Giả thiết dòng điện tải được nắn thẳng và bỏ qua điện áp rơi trên các tiristo và điện trở nguồn.
a. Lập bảng tính trị trung bình của điện áp tải theo góc mở α0
b. Lập bảng tính trị trung bình của điện áp tải theo dòng điện tải Id ( 0,10,20,30,40,50) khi góc mở α= 450 Bài giải Điện áp tải: a/ ; Ud’= f(α) α0 0 10 30 40 60 80 Ud’(V) 230,85 227,2 198,9 175,2 111,75 34,02 b/ Ud’= f(Id) khi α= 450 Ud’=168,4 - 0,21.Id Id(A) 0 10 20 30 40 50 Ud’(V) 168,4 166,3 164,2 162,1 160 157,9
50. Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo 3 pha tia với các thông số: U2 = 240V; f = 350Hz; E = 240V; LC = 5mH; R = 5Ω; L = ∞;
a. Xác định góc mở α sao cho công suất do động cơ tái sinh Pd = E.Id = 6kW.
b. Tính góc trùng dẫn µ.
Bài giải Chỉnh lưu tiristo 3 pha tia.
Từ đó ta có các biểu thức tính như sau:
Tính góc trùng dẫn.
áp dụng công thức: