1.6. Các phương pháp điều khiển chỉnh lưu cầu
1.6.4. Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha kép điều khiển hoàn toàn
1.6.4.1 Sơ đồ nguyên lí:
Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha kép điều khiển hoàn toàn có cấu tạo gồm bộ chỉnh lưu cầu 1 pha có điều khiển mắc song song ngược (Hình 1.21).
1.6.4.2 Nguyên lí hoạt động:
Để phân tích nguyên lí hoạt động ta tách ra một sơ đồ chỉnh lưu để phân tích. Đây là sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu 1 pha có điều khiển. Nguyên lí hoạt động được trình bày như ở phần trên.
Hình 1.22. Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha kép điều khiển hoàn toàn 1.6.4.3. Phương pháp điều khiển hai bộ biến đổi mắc song song ngược.
Ở chế độ làm việc bình thường, trong hai bộ chỉnh lưu mắc song song ngược chỉ có một bộ cung cấp điện áp một chiều và điều chỉnh điện áp cho tải.
Khi chúng ta cần đảo chiều động cơ thì bộ biến đổi phải đổi trạng thái cho nhau.
Để thực hiện điều này ta dùng 2 phương pháp.
Phương pháp điều khiển tuyến tính khống chế phụ thuộc hai bộ phận chỉnh lưu mắc song song ngược (Điều khiển chung).
Phương pháp điều khiển độc lập hai bộ chỉnh lưu mắc song song ngược (Điều khiển riêng).
Hình 1.23. Sơ đồ hai bộ chỉnh lưu mắc song song ngược.
1.6.4.3.1. Điều khiển đảo chiều theo phương pháp khống chế tuyến tính phụ thuộc:
Phương pháp này ta đưa xung đồng thời vào hai bộ chỉnh lưu, tức là xung điều khiển hai bộ này liên hệ chặt chẽ với nhau theo quan hệ:
α1 + α2 = π Với α1: Góc mở ứng với bộ chỉnh lưu 1.
α2: Góc mở ứng với bộ chỉnh lưu 2.
Điện áp chỉnh lưu trung bình trên phụ tải với giả thuyết là dòng liên tục, bỏ qua tổn hao.
Bộ chỉnh lưu 1:Ud1 = Udo×cos α1
Bộ chỉnh lưu 1:Ud2 = Udo×cos α2
Mà α1 + α2 = π => Ud1 = -Ud2 =Ud0×cos α1
Như vậy, ta thấy thành phần một chiều của điện áp đầu ra của 2 sơ đồ chỉnh lưu bằng nhau nên chúng không gây ra thanh phần điện áp khép vòng qua các van của 2 sơ đồ chỉnh lưu.
1 2
| |
0
d d
cb
U U
I Z
Xét giản đồ dòng điện trong quá trình không chế đảo chiều:
Hình 1.24. Giản đồ dòng điện điều khiển đảo chiều tuyến tính phụ thuộc.
Từ thời điểm t = 0 với tdc phát xung cho 2 bộ theo quan hệ:
α1 <
2
=> Ud1 = Udocos α1 > 0 => BCL 1: làm việc ở chế độ chỉnh lưu.
α2 >
2
=> Ud1 = Udocos α2 < 0 => BCL 2: làm việc ở chế độ nghịch lưu chờ.
Từ thời điểm tdc đến t1 ta tiến hành tăng góc mở α1 đồng thời α2 giảm. Điện áp trên BCL 2 giảm. Do đó, tốc độ động cơ giảm, nhưng tốc độ động cơ không giảm nhanh bằng điện áp của chỉnh lưu do quán tính nên suất điện động của động cơ lớn hơn điện áp chỉnh lưu BCL2 đủ điều kiện nghịch lưu.(|Eu > Ud| và
2
< α2 < ).
=> Bộ chỉnh lưu 2 chuyển sang chế độ nghịch lưu trả năng lương về lưới đồng thời hãm cưỡng bức ta gọi là hãm tái sinh. Khi α1 = α2 =
2
=> Ud = 0.
Từ thời iểm t1 ta tiến hành giảm góc mở điểm so sánh tạo xung điều khiển. α2 tăng α1 để đảo chiều điện áp của hai chộ chỉnh lưu.
α1 >
2
=> Ud1 = Udocos α1 < 0 => BCL 2: làm việc ở chế độ nghịch lưu chờ.
α2 <
2
=> Ud1 = Udocos α2 > 0 => BCL 1: làm việc ở chế độ chỉnh lưu.
Sự xuất hiện dòng điện và hạn chế:
Ta thấy rằng khi cả hai sơ đồ chỉnh lưu cùng làm việc tuy giá trị trung bình bằng nhau nhưng giá trị tức thời của điện áp trên đầu râ của hai sơ đồ có lúc không bằng nhau, điều này tạo nên sự chênh lệch điện thế tức thời gây ra dòng điện khép kín vòng qua các van dẫn và các pha nguồn cung cấp mà không qua tải, nó được gọi là dòng cân bằng.
1 2
| |
0
d d
cb
U U
I Z
Do tổng trở của nguồn rất nhỏ nên giá trị dòng điện này có thể rất lớn làm hỏng các van và phá hủy chế độ làm việc của bộ biến đổi. Vì vậy, ta cần phải có biện pháp hạn chế dòng điện cân bằng. Như ta đã biết dòng cân bằng không có thành phần một chiều mà chỉ có thành phần xoay chiều nên ta sử dụng các cuộn kháng để hạn chế dòng cân bằng. (đặc điểm của điện cảm là hạn chế dòng xoay chiều nhưng cho dòng một chiều đi qua nó dễ dàng và không gây nên tổn thất công suất tác dụng
Phối hợp góc điều khiển:
Điện áp đặt vào phần ứng động cơ: Ud = Ud0cos α
Trong đó: Ud0 = const do vậy tốc độ của động cơ phụ thuộc vào α. Theo nguyên tắc điều khiển thẳng đứng, muốn thay đổi góc mở α thì thay đổi Uc. Do đó, điều kiện:
α1 + α2 = π với α1 ta có Uc1, α2 ta có Uc2. Ta phải iều khiển sao cho Uđiểm so sánh tạo xung điều khiển. c1 + Uc2 = const. Muốn có iều ó ta sử dụng mạch trừ sao cho Uđiểm so sánh tạo xung điều khiển. điểm so sánh tạo xung điều khiển. c2 = Uconst - Uc1
Hình 1.25. Mạch trừ sử dụng OPAMP
Theo nguyên lý mạch OPAMP:
2 2
1 2
1 1
2 2
2 2
. 2
1.( )
2
1.( )
2
C C
C
C
U U
V V R
R R
U V U
I U
R R
V U U
I U
R R
Vì I1 = I2 nên UC2 = U2 – UC1.
Điều khiển tốc độ tức là thay đổi góc mở αhay chính là thay đổi UC. Trong trường hợp này ta dùng một biến trở.
1.6.4.3.2. Phương pháp điều khiển đảo chiều theo phương pháp khống chế độc lập:
Đây là phương pháp khống chế sao cho một thời điểm chỉ cho một bộ làm việc Thyristor mở dẫn dòng còn bộ kia không làm việc.
Xét giản đồ dòng điện của bộ chỉnh lưu:
Hình 1.26. Giản đồ dòng điện đảo chiều khống chế độc lập.
Giả sử BCL 1 đang làm việc ở chế độ chỉnh lưu (α <
2
) và BCL 2 không có xung iều khiển nên không có dòng qua BCL 2.điểm so sánh tạo xung điều khiển.
Tại thời iểm tđiểm so sánh tạo xung điều khiển. dc ta cần ảo chiều ộng cơ, BCL 1 mất xung iều khiểnđiểm so sánh tạo xung điều khiển. điểm so sánh tạo xung điều khiển. điểm so sánh tạo xung điều khiển.
nhưng iBCL1 chưa về 0 ngay mà giảm từ từ về 0.
Tại thời iểm tđiểm so sánh tạo xung điều khiển. 1, iBCL1 = 0 nhưng ta vẫn chưa cấp xung ể kích mở BCLđiểm so sánh tạo xung điều khiển.
2 mà phải sau khoảng thời gian tk thì ta mới cấp xung kích mở BCL 2.
Lý do là khoảng thời gian tk ể BCL1 khóa chắc chắn và khôi phục tínhđiểm so sánh tạo xung điều khiển.
chất van của bộ này. Trong khoảng thời gian tk cả 2 bộ chỉnh lưu không làm việc.
Tại thời iểm tđiểm so sánh tạo xung điều khiển. 2 ta cấp xung ể kích mở BCL 2 và chỉ duy nhất BCL 2điểm so sánh tạo xung điều khiển.
dẫn dòng.
=> Ta sử dụng phương pháp này phải cần bộ logic có mạch tạo trễ thời gian tk. Như bậy với phương pháp khống chế này thì không xuất hiện dòng cân bằng nên không cần mắc thêm cuộn kháng hạn chế dòng cân bằng. Nhưng nhược iểm là thời gian gián oạn dòng quá lớn hơn nhiềuđiểm so sánh tạo xung điều khiển. điểm so sánh tạo xung điều khiển.
so với phương pháp khống chế tuyến tính phụ thuộc.