- Trong giai ủoạn T1 khoỏ và D1 mở thỡ ủộng cơ cũng phỏt ra ủiện năng, ủồng thời năng lượng tớch luỹ trong ủiện cảm ở mạch phần ứng ủộng cơ cũng ủược giải phúng
V.1 Tổng quan về nghịch lưu
Trong lĩnh vực biến ủổi năng lượng ủiện rất nhiều trường hợp phải thực hiện quỏ trỡnh biến ủổi một nguồn ủiện một chiều thành ủiện ỏp hoặc dũng ủiện xoay chiều cú thể ủiều chỉnh ủược giỏ trị và tần số của dũng hoặc ỏp xoay chiều ủầu rạ Cú một số thiết bị biến ủổi thực hiện ủược nhiệm vụ này, nhưng phổ biến nhất là cỏc BBđ một chiều - xoay chiều sử dụng cỏc dụng cụ bỏn dẫn cú ủiều khiển mà người thường gọi theo một tờn khỏc là sơ ủồ nghịch lưụ
Ớ Phõn loại:
Cú rất nhiều kiểu sơ ủồ nghịch lưu khỏc nhau, ủể phõn loại người ta cũng sử dụng nhiều cỏch khỏc nhau như: Dựa vào tớnh chất nguồn cung cấp, dựa vào số pha của ủại lượng ra, dựa vào ủặc trưng của thiết bị chuyển mạch, dựa vào ủặc tớnh của phụ tải, dựa vào kiểu sơ ủồ, dựa vào dụng cụ sử dụng trong sơ ủồ BBđ, hoặc kết hợp một số ủặc trưng trờn, v.v...
Ở ủõy ta nghiờn cứu sự phõn loại BBđ dựa vào ủặc tớnh của nguồn cung cấp và ủặc tớnh phụ tải, với cỏch phõn loại này thỡ BBđ một chiều - xoay chiều ủược chia ra làm 3 loại :
BBđ ủiện ỏp (nghịch lưu ủiện ỏp): Là BBđ một chiều-xoay chiều mà nguồn cung cấp là nguồn ủiện ỏp và phụ tải khụng cú tớnh chất dao ủộng cộng hưởng hoặc nếu cú tớnh chất dao ủộng cộng hưởng thỡ tần số cộng hưởng f0 nhỏ hơn tần số ủiện ỏp ra của BBđ f (f cũng là tần số làm việc của BBđ). Trong thực tế thỡ nguồn cung cấp cho BBđ một chiều-xoay chiều thường lấy từ ủầu ra của sơ ủồ chỉnh lưu nờn ủể cho nguồn cú ủặc trưng gần với dạng nguồn ỏp lý tưởng thỡ người ta thường mắc song song với 2 cực nguồn một tụ C0 cú giỏ trị ủủ lớn (ý nghĩa của từ ủủ lớn là tuỳ thuộc vào chế ủộ và tần số làm việc, ủộ chớnh xỏc yờu cầu mà lựa chọn giỏ trị cần thiết của C0). Tụ C0 cú tỏc dụng duy trỡ cho ủiện ỏp trờn 2 cực nguồn khụng thay ủổi khi BBđ làm việc, ủồng thời ủảm bảo tớnh dẫn dũng 2 chiều của nguồn.
BBđ dũng ủiện (nghịch lưu dũng ủiện): Là BBđ một chiều-xoay chiều mà nguồn cung cấp là nguồn dũng ủiện và phụ tải khụng cú tớnh chất dao ủộng cộng hưởng hoặc nếu cú tớnh chất dao ủộng cộng hưởng thỡ tần số cộng hưởng f0 nhỏ hơn tần số dũng ủiện ra của BBđ f (f cũng là tần số làm việc của BBđ). Trong thực tế thỡ nguồn cung cấp cho BBđ dũng ủiện cũng thường lấy từ ủầu ra của sơ
ủồ chỉnh lưu nờn ủể cho nguồn cú ủặc trưng gần với dạng nguồn dũng lý tưởng thỡ người ta thường mắc nối tiếp với nguồn một ủiện cảm L0 cú giỏ trị ủủ lớn (ý nghĩa của từ ủủ lớn là tuỳ thuộc vào chế ủộ và tần số làm việc, ủộ chớnh xỏc yờu cầu mà lựa chọn giỏ trị cần thiết của L0). điện cảm L0 cú tỏc dụng duy trỡ cho dũng ủiện nguồn khụng thay ủổi khi BBđ làm việc, ủồng thời ủảm 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 ủiện ỏp hoặc nguồn dũng ủiện nhưng phụ tải phải cú tớnh chất dao ủộng cộng hưởng với tần số cộng hưởng f0 lớn hơn tần số ủiện ỏp hoặc dũng ủiện ra của BBđ f (f cũng là tần số làm việc của BBđ). Trong thực tế thỡ ủể cú tớnh chất dao ủộng cộng hưởng mạch tải phải cú cỏc phần tử ủiện cảm và ủiện dung, ngoài ra ủể ủặc trưng cho sự tiờu thụ cụng suất tỏc dụng của tải thỡ tải phải cú một giỏ trị ủiện trở tương ủương nào ủú. Từ ủú ta thấy rằng quỏ trỡnh dao ủộng 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 ủược chia ra cỏc loại khỏc nhaụ
Ớ Ứng dụng của BBđ một chiều-xoay chiều
Cỏc BBđ một chiều-xoay chiều ủược ứng dụng ở nhiều thiết bị ủiện khỏc nhau trong cụng nghiệp và trong ủời sống hàng ngày, sau ủõy ta sẽ giới thiệu một số ứng dụng chủ yếu của loại BBđ này:
− điều khiển tốc ủộ cỏc ủộng cơ ủiện xoay chiều ủồng bộ và khụng ủồng bộ bằng phương phỏp thay ủổi tần số nguồn cung cấp cho mạch stator của ủộng cơ. đõy là ứng dụng quan trọng nhất của BBđ này trong cụng nghiệp. Bằng phương phỏp ủiều chỉnh tốc ủộ này ta cú thể ủạt ủược phạm vi ủiều chỉnh rộng với ủộ cứng ủặc tớnh cơ khỏ cao, nú cú thể thay thế cho nhiều hệ thống truyền ủộng ủiện mà trước ủõy phải sử dụng ủộng cơ ủiện một chiều là loại ủộng cơ cú kớch thước lớn, giỏ thành cao và tuổi thọ thấp hơn cỏc ủộng cơ ủiện xoay chiềụ
− 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 ủốn phỏt ủiện tử cú hiệu suất thấp.
Ớ Sơủồ khối cỏc BBđ tần số cú khõu trung gian một chiều
Cỏc thiết bị biến ủổi tần số ủược sử dụng rất nhiều trong cụng nghiệp. Thụng thường thỡ cỏc thiết bị biến tần ủược chia ra làm 2 loại chớnh:
Cỏc thiết bị biến tần trực tiếp: đõy là thiết bị biến ủổi trực tiếp một ủiện ỏp xoay chiều (thường là ủiện ỏp của lưới ủiện cụng nghiệp) thành một ủiện ỏp xoay chiều khỏc cú tần số ủiều chỉnh ủược trong phạm vi nhất ủịnh. Thiết bị biến tần
này thực chất là cỏc sơ ủồ chỉnh lưu mắc song song ngược. để tạo ra ủiện ỏp một pha ủầu ra thiết bị này gồm 2 bộ chỉnh lưu mắc song song ngược, trong khoảng thời gian nửa chu kỳ thứ nhất của ủiện ỏp ra ta cho sơ ủồ chỉnh lưu thứ nhất làm việc, trong nửa chu kỳ tiếp theo ta cho sơ ủồ chỉnh lưu thứ hai làm việc và kết quả ta cú ủiện ỏp trờn tải là ủiện ỏp xoay chiều với tần số bằng tần số chuyển ủổi sự làm việc của 2 sơ ủồ chỉnh lưu mắc song song ngược. để cú ủiện ỏp ra nhiều pha người kết hợp nhiều bộ biến tần một pha và khống chế chỳng theo qui luật xỏc ủịnh. Nhược ủiểm của thiết bị biến tần này là phạm vi thay ủổi tần số hẹp, chất lượng ủiện ỏp ra xấụ
Cỏc thiết bị biến tần giỏn tiếp: đõy là cỏc thiết bị biến ủổi tần số thụng qua một số khõu trung gian, nú cú nhược ủiểm là cồng kềnh, hiệu suất thấp hơn biến tần trực tiếp nhưng lại khắc phục ủược cỏc nhược ủiểm của biến tần trực tiếp. Cỏc BBđ một chiều-xoay chiều thường là một khõu trong cỏc thiết bị biến ủổi tần số giỏn tiếp. Tuỳ thuộc vào loại BBđ một chiều-xoay chiều ủược sử dụng mà ta cú biến tần nguồn ỏp, biến tần nguồn dũng hay biến tần cộng hưởng. BBđ cộng hưởng là một trường hợp ủặc biệt của BBđ ủiện ỏp hay dũng ủiện nờn về cơ bản thỡ sơ ủồ khối của biến tần cộng hưởng hoặc giống biến tần nguồn ỏp hoặc giống biến tần nguồn dũng. Ta cú sơ ủồ khối của biến tần nguồn ỏp là hỡnh 5.1a và của biến tần nguồn dũng là hỡnh 5.1b.
Trong ủú :
o Khõu I: là bộ chỉnh lưu, nú làm nhiệm vụ biến ủiện ỏp xoay chiều lưới ủiện
cú tần số cố ủịnh f1 và ủiện ỏp khụng ủổi U1 thành ủiện 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 ủầu ra của nú ta thu ủược ủiện ỏp hoặc dũng ủiện xoay chiều cú giỏ trị và tần số ủiều chỉnh ủược. Cỏc sơ ủồ 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 ủồ nghịch lưu dựng tiristor. 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 D1 C0 ut it B A Ud Z T2 T4 D4 D2 V.2 Nghịch lưu một pha V.2.1 Nghịch lưu ủiện ỏp một pha V.2.1.1 Nguyờn tắc khống chế
Nghịch lưu ủiện ỏp một pha cú thể thực hiện bằng nhiều sơ ủồ khỏc nhaụ để xột nguyờn tắc tạo ra ủiện ỏp xoay chiều trờn tải khi nguồn cung cấp cho BBđ là một chiều ta sử dụng sơ ủồ phổ biến nhất là sơ ủồ nghịch lưu cầu
một phạ Trờn hỡnh 5.2 là sơ ủồ mạch lực (ủộng lực) của nghịch lưu ủiện ỏp một pha mắc theo kiểu cầu (cũn thiếu mạch chuyển ủổi).
Trong sơ ủồ này:
o Ud là nguồn ủiện ỏp một chiều cung cấp cho sơ ủồ BBđ, trong cụng nghiệp thỡ thường là ủiện ỏp ra của sơ ủồ chỉnh lưụ
o Tụ C0 là tụ lọc, nú gúp phần tạo cho nguồn cung cấp cú tớnh chất nguồn ủiện ỏp. Tụ C0 ủảm bảo cho ủiện ỏp trờn 2 cực nguồn khụng ủổi và ủảm bảo tớnh dẫn dũng hai chiều của nguồn.
o Cỏc tiristor T1, T2, T3, T4 là cỏc tiristor chớnh dựng ủể biến ủiện ỏp một chiều thành ủiện ỏp xoay chiềụ
o Cỏc diode D11, D22, D33, D44 mắc thành một sơ ủồ cầu và ủược gọi là cầu diode ngược, nú cho phộp phụ tải cú tớnh cảm khỏng trả lại năng lượng phản khỏng cho nguồn.
o Zt là phụ tải xoay chiều của BBđ, trong trường hợp tổng quỏt thỡ Zt cú thể cú ủầy ủủ cỏc phần tử như: ủiện trở Rt; ủiện cảm Lt; ủiện dung Ct và sức phản ủiện ủộng Et. Thụng thường ta xột loại phụ tải ủiện trở-ủiện cảm (Rt-Lt), ủõy là loại tải xoay chiều hay gặp nhất, vỡ ngay cả ủộng cơ xoay chiều khụng ủồng bộ cũng cú thể thay thế tương ủương bằng dạng tải nàỵ
Nguyờn tắc khống chế:
để tạo ra ủiện ỏp xoay chiều trờn tải Zt người ta khống cỏc tiristor chớnh của BBđ làm việc theo qui luật như sau:
- Khi cần cú nửa chu kỳ dương của ủiện ỏp trờn tải người ta khống chế mở hai van T1, T2 và khoỏ hai van T3, T4. Lỳc ủú ủiện ỏp trờn tải (cũng là ủiện ỏp giữa 2 ủiểm A và B) sẽ là: ut=Ud .
- Khi cần cú nửa chu kỳ õm của ủiện ỏp trờn tải người ta khống chế mở hai van T3, T4 và khoỏ hai van T1, T2. Lỳc ủú ủiện ỏp trờn tải sẽ là: ut=-Ud .
Nhờ việc khống chế cỏc van làm việc theo qui luật như trờn và lặp ủi lặp lại với chu kỳ bằng chu kỳ ủiện ỏp ra yờu cầu ta cú ủiện ỏp trờn tải là ủiện ỏp xoay
chiều cú dạng hỡnh chữ nhật (cũn gọi là dạng sin chữ nhật). đồ thị ủiện ỏp trờn tải khi cho cỏc van làm việc theo qui luật trờn ủược minh hoạ trờn hỡnh 5.3.