5 Chỉnh lưu tích cực Equation Section (Next)
5.1 Sơ đồ chỉnh lưu lý tưởng
Các sơ đồ chỉnh lưu thông thường dùng điôt hoặc thyristor và máy biến áp tần số thấp là nguyên nhân dẫn đến độ méo sóng hài bậc cao THD trên dịng xoay chiều đầu vào và hệ số công suất thấp. Sóng hài bậc cao gây nên tổn thất phát nóng trên các thiết bị điện từ trong mạng điện, từ biến áp nguồn đến các loại động cơ và một số thiết bị bán dẫn khác. Ngoài ra việc sử dụng máy biến áp tần số thấp có kích thước và trọng lượng lớn là một trở ngại lớn cho việc ứng dụng rộng rãi các thiết bị điện tử.
Ngày nay các bộ chỉnh lưu tích cực được nghiên cứu và đưa vào sử dụng đang dần thay thế hồn tồn các chỉnh lưu thơng thường, cả các sơ đồ một pha và ba pha. Chỉnh lưu tích cực xây dựng trên cơ sở các bộ biến đổi DC-DC hay các bộ nghịch lưu DC-AC điều chế PWM, vì vậy cịn gọi là chỉnh lưu PWM. Trước khi giới thiệu các sơ đồ chỉnh lưu tích cực ta cần đến khái niệm về chỉnh lưu lý tưởng. Chỉnh lưu lý tưởng là sơ đồ biến đổi AC-DC nhưng đối với nguồn xoay chiều nó thể hiện như một phụ tải thuần trở, nghĩa là có dịng đầu vào hình sin, lặp lại dạng điện áp nguồn, hơn nữa có hệ số cơng suất bằng một.
Như vậy chỉnh lưu lý tưởng đối với điện áp xoay chiều thể hiện như một điện trở Re, và dòng xoay chiều bằng: ac ac e v t i t R (5.1)
Tuy nhiên điện trở Re khơng có nghĩa là có sự tỏa nhiệt ở đây, tồn bộ cơng suất lấy vào từ phía xoay chiều được chuyển ra đầu ra một chiều. Quá trình điều khiển phụ thuộc vào việc điều chỉnh điện trở Re thơng qua tín hiệu điều khiển vcontrol. Như vậy cơng suất trung bình lấy vào từ phía xoay chiều bằng:
2 rms av e control V P R v t (5.2)
Nếu sự thay đổi Re bằng tín hiệu điều khiển vcontrol quá nhanh thì chắc chắn sẽ dẫn đến sự phát sinh các thành phần sóng hài vào lưới điện. Vì vậy phải đảm bảo rằng sự thay đổi của Re hay quá trình điều chỉnh phải diễn ra với tần số chậm hơn nhiều so với tần số điện áp lưới.
Nếu coi sơ đồ van là lý tưởng thì cơng suất tức thời lấy vào từ phía xoay chiều phải chuyển hồn tồn sang phía một chiều:
2 ac e control v t p t v t i t R v t (5.3)
84 Lưu ý rằng công suất tức thời phía xoay chiều chỉ phụ thuộc điện áp vac(t) và tín hiệu điều khiển vcontrol(t) mà khơng phụ thuộc vào đặc tính của tải ở phía đầu ra một chiều. Vì vậy phía đầu ra một chiều thể hiện như một nguồn phát phụ thuộc vào công suất tức thời trên điện trở Re. Sơ đồ tương đương của chỉnh lưu lý tưởng cho trên hình 5-1, cịn gọi là mơ hình chỉnh lưu khơng tổn thất (LFR – Loss-free rectifer).
Hình 5-1 Mạch điện tương đương của chỉnh lưu lý tưởng.