Tài liệu Phan 02

CHƯƠNG 3: THIẾT BỊ CHỈNH LƯU 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG Chức năng: Biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều Ứng dụng Cấp nguồn cho các tải một chiều: Động cơ điện một chiều, bộ nạp accu, mạ điện phân, máy hàn một chiều, nam châm điện, truyền tải điện một chiều cao áp, … 3.2 Đặc điểm của điện áp và dòng điện chỉnh lưu 3.2.1 Điện áp chỉnh lưu ud: Giá trị tức thời của điện áp chỉnh lưu – Bao gồm cả thành phần xoay chiều uσ và thành phần một chiều – Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu Ud ud = uσ + U d Số xung đập mạch của sóng điện áp chỉnh lưu: p= fσ (1) f • fσ(1): Tần số của sóng điều hòa bậc 1 thành phần xoay chiều của ud • f: Tần số điện áp lưới 3.1.2 Dòng điện chỉnh lưu id: Giá trị tức thời của dòng điện chỉnh lưu – Sóng dòng điện chỉnh lưu Id: Giá trị trung bình – Thành phần một chiều của sóng dòng điện chỉnh lưu iσ: Thành phần xoay chiều của dòng điện chỉnh lưu id = iσ + I d Xét hệ thống chỉnh lưu – tải R,L,Eư: did uL = L = ud − ( Rid + E− ) dt did ud > Rid + E− ⇒ uL > 0; >0 dt did ud = Rid + E− ⇒ uL = 0; =0 dt did ud < Rid + E− ⇒ uL < 0; <0 dt • Dòng điện liên tục • Dòng điện gián đoạn • Dòng điện ở biên giới gián đoạn id = iσ + I d Đối với giá trị trung bình – thành phần một chiều: U d − E− Id = R I d ≥ 0 ⇒ U d ≥ E− Đối với thành phần xoay chiều: Iσ ( n ) = Uσ ( n ) R + ⎡⎣ωσ ( n ) L ⎤⎦ 2 2 • Iσ(n): Giá trị hiệu dụng của sóng điều hòa bậc n thành phần xoay chiều của dòng điện chỉn lưu • Uσ(n): Giá trị hiệu dụng của sóng điều hòa bậc n thành phần xoay chiều điện áp chỉnh lưu. • ωσ(n): Tần số góc của sòng điều hòa bậc n thành phần xoay chiều. L → ∞ ⇒ Iσ ( n ) → 0 ⇒ id = I d Î Dòng điện được san phẳng tuyệt đối 3.3 Chỉnh lưu hình tia m-pha – dòng liên tục LK RK Z u1 3.3.1 Chỉnh lưu hình tia không điều khiển Sơ đồ u1 = U m sin θ 2π u2 = U m sin(θ − ) 3 4π u3 = U m sin(θ − ) 3 θ = ωt 2π ⎤ ⎡ un = U m sin ⎢θ − (n − 1) ⎥ m⎦ ⎣ Trong khoảng θ1 < θ < θ2: • Giả sử V2 mở uV 2 = 0 ⇒ u1 − u2 − uV 1 = 0 ⇒ uV 1 = u1 − u2 ⇒ uV 1 > 0 Î Không hợp lý Tương tự khi giả thiết V3 mở. Î V1 mở Î Nhịp V1 Nhịp V1 – θ1 < θ < θ2: uV 1 = 0; uV 2 = u2 − u1 ; uV 3 = u3 − u1 ud = u1 ; id = iV 1 = I d ; iV 2 = iV 3 = 0 Nhịp V2 – θ2 < θ < θ3: uV 2 = 0; uV 1 = u1 − u2 ; uV 3 = u3 − u2 ud = u2 ; id = iV 2 = I d ; iV 1 = iV 3 = 0 Nhịp V3 – θ3 < θ < θ4: uV 3 = 0; uV 1 = u1 − u3 ; uV 2 = u2 − u3 ud = u3 ; id = iV 3 = I d ; iV 1 = iV 2 = 0 Nhịp Vn: uVn = 0; uV 1 = u1 − un ; uVm = um − un ud = un ; id = iVn = I d ; iV 1 = iVm = 0 Số xung: p = m Quá trình chuyển mạch tại các thời điểm θ2: Æ Điện áp chuyển mạch là uk = u2 – u1 Tương tự tại các thời điểm θ3, θ4: điện áp chuyển mạch lần lượt là u3 – u2 và u1 – u3 Î Chuyển mạch tự nhiên 3.3.2 Chỉnh lưu hình tia có điều khiển uc Tín hiệu điều khiển Khâu phát xung Thời điểm chuyển mạch tự nhiên Góc điều khiển α: tính từ thời điểm chuyển mạch tự nhiên đến thời điểm phát xung mở thyristor. Phạm vi của góc điều khiển α: 0 ≤α <π Giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu π π m U di = 2π U di = + +α 2 m π U m sin θ dθ − +α 2 m mU m U di 0 = ∫π π sin mU m π π m sin cos α = U di 0 cos α π m Udi0: Giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu không điều khiển. m=3 U di 0 3U m π 3 3U m 3 6U 2 sin = = = = 1.17U 2 π 3 2π 2π Các đường đặc tính Đặc tính điều khiển: Đặc tính ngoài (đặc tính tải): • Đầu ra: Ud • Đầu vào: α U di = U di 0 cos α Chế độ chỉnh lưu Chế độ nghịch lưu 3.3.3 Chế độ làm việc chỉnh lưu và nghịch lưu phụ thuộc • Chế độ làm việc chỉnh lưu π 6 <α < π để có dòng liên tục: trong tải phải có L 2 • Chế độ làm việc nghịch lưu α> π … chế độ nghịch lưu phụ thuộc 2 P = Ud Id Điều kiện để có nghịch lưu phụ thuộc ⋅α > π 2 • Trong tải phải có Eư • Eư đảo chiều ⋅ E− > U d γ 0 ≤α < π −γ γ = ωtoff Góc an toàn Chế độ chỉnh lưu Chế độ nghịch lưu 3.3.4 Chỉnh lưu hình tia 3 pha có diode V0 uV 0 = −ud V0 sẽ mở khi trong trường hợp không có V0 thì ud < 0 Î V0 chỉ hoạt động khi α≥ π 2 − π m Chen vào giữa các nhịp V1, V2, V3 là các nhịp V0: ud = −uV 0 = 0; uV 1 = u1 ; uV 2 = u2 ; uV 3 = u3 id = iV 0 = I d