SVTH: Đặng Trần Thái Trang 20
Hình 2.2 Giản đồ áp dây nguồn AC và điện áp DC đầu ra (red)
Điện áp DC đầu ra bằng sáu đoạn giá trị tuyệt đối lớn nhất của điện áp dây nguồn AC trên 3 pha trong 1 chu kỳ áp nguồn. Do vậy dạng mạch chỉnh lưu này còn gọi là chỉnh lưu 6 xung
Điện áp trung bình chỉnh lưu là VDC_average =
π ULL
2
3 (2.1)
Quan tâm đến dạng sóng dòng điện qua nguồn khi tải R.
Hình 2.3 Dòng điện nguồn pha a và áp nguồn pha a
dẫn không 4 và 1 diode cả Khi - dẫn 4 diode Nếu 0 dẫn 1 diode Nếu ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ = d d a I I i
Ta nhận thấy dạng sóng dòng điện qua nguồn bị méo dạng, không sin, gây ảnh hưởng lại lưới nguồn AC.
Như vậy trong trường hợp chỉ có chỉnh lưu và tải. Có 2 vấn đề chính là độ gợn áp DC khá lớn và sự méo dạng dòng điện qua nguồn. Để khắc phục điều này, một số cải tiến cho bộ chỉnh lưu cầu 3 pha được áp dụng
Thông thường, các nguồn AC thường được mắc nối tiếp với các máy biến áp có chứa cảm kháng, đồng thời chính bản thân nguồn AC cũng tồn tại cảm kháng. Quá trình tích trứ, giải phóng năng lượng làm cho dòng điện qua cuộn kháng trở nên mượt hơn, đồng thời cũng làm cho độ nhấp nhô điện áp DC đầu ra giảm. Cuộn kháng đóng vai trò là mạch lọc đầu vào bộ chỉnh lưu. Tuy vậy có độ trễ pha tạo ra bởi cuộn kháng giữa dòng điện và điện áp nguồn, làm cho hệ số công suất nguồn giảm
SVTH: Đặng Trần Thái Trang 21
Hình 2.4 Aûnh hưởng của Ls
Hình 2.5 Dòng qua nguồn và áp nguồn pha a
Ta thấy tác dụng của cảm kháng Ls làm cho dòng qua nguồn Is trở nên sin hơn, Tuy vậy cũng làm cho độ lệch pha giữa dòng và áp tăng lên làm cho hệ số công suất nguồn giảm xuống
Hình 2.6 Aùp DC so với các áp dây nguồn
Tác dụng của Ls làm cho áp DC trở nên phẳng hơn, độ gợn giảm xuống, nhưng cũng làm cho áp trung bình chỉnh lưu giảm xuống. Điều này cũng dễ hiểu vì do một phần điện áp được đặt lên cảm kháng Ls mắc nối tiếp với tải.
SVTH: Đặng Trần Thái Trang 22
Thông thường, để giảm độ gợn áp DC link, cách phổ biến là mắc bộ lọc điện áp DC với tụ lọc. Quá trình nạp xả tụ sẽ làm cho điện áp DC đầu ra trở nên phẳng hơn
Hình 2.7 Dùng tụ DC link để lọc áp tải DC đầu ra
Hình 2.8 Aùp DC đầu ra
Qua mô phỏng ta thấy áp DC đầu ra đã trở nên rất phẳng, độ gợn điện áp giảm xuống rõ rệt. Điều này có ý nghĩa rất quan trọng bởi khi điện áp DC cung cấp cho bộ nghịch lưu không ổn định sẽ tạo ra các hài bậc thấp cho điện áp tải đầu ra bộ nghịch lưu
SVTH: Đặng Trần Thái Trang 23
Hình 2.10 Phổ fourier của dòng nguồn Is
Sự phân tích phổ fourier của dòng nguồn ta thấy tồn tại các hài bậc 5, 7 ,11, 13... là các hài bậc 6k ± 1. Các hài này gây ra tác động tới lưới là khá lớn khi việc sử dụng các bộ chỉnh lưu ngày càng phổ biến trong các ứng dụng công suất. Điều này làm cho sự hoạt động của các thiết bị cần sự chính xác bị ảnh hưởng, và có thể gây ra cộng hưởng điện làm cho quá tải. Và làm cho các thiết bị bảo vệ như máy cắt (Circuit breaker) tác động.
Để dòng qua nguồn có dạng sóng gần với sin và đạt hệ số công suất qua nguồn gần bằng 1 hoặc vượt trước pha so với điện áp, đồng thời ổn định điện áp DC đầu ra. Cần áp dụng các bộ chỉnh lưu PWM điều khiển bằng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM.
Nguyên lý hoạt động của bộ PWM rectifier là sử dụng các tín hiệu điện áp chuẩ hoá của nguồn để so sánh với sóng mang tần số cao tạo ra xung kích cho các khoá bán dẫn phần chỉnh lưu
SVTH: Đặng Trần Thái Trang 24
Hình 2.11 Mô hình PWM rectifier ổn định điện áp DC đầu ra
Hình 2.12 Giản đồ dòng Is qua nguồn và điện áp nguồn pha a
Hình 2.13 Điện áp DC đầu ra
Từ các kết quả đã mô phỏng ta thấy điện áp trên tụ có độ gợn rất nhỏ, đồng thời dạng sóng dòng điện gần như sin chuẩn và sớm pha hơn điện áp pha nguồn.