Các bộ biến đổi công suất trong truyền động điện

THIẾT BỊ ĐIỀU

KHIỂN VÀ MÁY ĐIỆN

Chương 3: Các bộ biến đổi

công suất trong truyền

động điện

Trao đổi trực tuyến tại:

http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html

http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html

Nội dung chính:

1. Mạch chỉnh lưu

2. Các bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều

3. Bộ điều chỉnh xung điện áp 1 chiều

4. Biến tần và nghịch lưu độc lập

5. Mô tả toán học chỉnh lưu có điều khiển

6. Bộ băm xung điện áp 1 chiều

7. Mô tả toán học bộ biến đổi tần số

3.1 Khái niệm chung

- Bộ biến đổi(BBĐ): Là thiết bị điện-điện tử dùng biến đổi và

điều khiển năng lượng điện sao cho phù hợp với yêu cầu

phụ tải.

- Truyền động điện ứng dụng rộng rãi các BBĐ loại này

nhiều nhất trong điều chỉnh tốc độ động cơ

- Phần tử cơ bản chủ yếu của mạch BBĐ là diot, tiristor,

transitor, triac, GTO, transitor MOSFET, IGBT

Nội dung chính:








3.2 Mạch chỉnh lưu

- Khái niệm: là quá trình biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng

điện 1 chiều, được chia làm 3 loại:

- Chỉnh lưu 0 điều khiển(Diot)

- Chỉnh lưu bán điều khiển(Diot + Tiristo)

- Chỉnh lưu điều khiển(Tiristo)

- Khi phân tích mạch chỉnh lưu cần quan tâm:

- Phía tải: giá trị trung bình của điện áp và dòng 1 chiều Id, Ud thì công

suất Pd = Id.Ud

- Tham số chọn van bán dẫn, dòng trung bình qua van và U ngược max

- Phía nguồn: công suất máy biến áp

- Ui, Ii, U2i, I2i: giá trị hiệu dụng dòng, áp trên cuộn sơ cấp, thứ cấp

- Ksd: hệ số chỉnh lưu của sơ đồ.

dsd

n

i

iiba PKIUIUpp

S

)(2

1

2 1

221121

1. Chỉnh lưu không điều khiển:

- Loại này chỉ cho ra điện áp 1 chiều cố định về giá trị,

thường dùng cho phần kích từ động cơ, máy phát tốc

hoặc cho các khâu khống chế điều khiển

- Được chia làm 2 nhóm

- Nhóm Anot chung

- Nhóm Katot chung

- Lưu ý xem lại luật dẫn các van

- Mạch chỉnh lưu chỉ có 1 nhóm van A chung hoặc K

chung gọi là chỉnh lưu hình tia còn lại gọi là chỉnh lưu

cầu



2. Chỉnh lưu có điều khiển:

- Được dùng nhiều trong truyền động điện. Sơ đồ cầu đấu được

trực tiếp vào lưới điện.

- Chế độ dòng gián đoạn

- Chế độ dòng liên tục

- Vẽ sơ đồ dòng và áp ở đầu ra của mạch chỉnh lưu


3. Quá trình chuyển mạch với La <>0

- Trong thực tế sử dụng điện cảm của các cuộn dây trên biến áp

nguồn là đáng kể La ≠ 0

- Do tính chất cản trở sự biến thiên của dòng điện nên khi van V2

đã mở nhưng dòng Iv2 không đột biến từ 0 ->Id cũng như Iv1

không giảm ngay về 0 mà sẽ tồn tại thêm 1 khoảng tgian γ mà

ở đó diễn ra sự chuyển dòng từ van V1 sang van V2. khi đó gọi

là trùng dẫn, id= iv1+ iv2.

- Quy luật biến thiên điện áp:

- Khi 2 van đều dẫn ta có:Udn

La

LaU1

U2

i

V1

V2

I1 Id

I2


- Trong giai đoạn trùng dẫn, giả thiết Id = const thì

Nên ta có: Udn=(U1 + U2)/2. Tức Ud biến thiên theo quy luật bình

quân các van tham gia trùng dẫn.

- Quy luật biến thiên dòng điện:

n: số đập mạch của điện áp chỉnh lưu.

021 dt

di

dt

di

d

dn

iii

dt

di

dt

diLUUU

21

2121 )(

LXn

UU

X

Uii

X

UIiII

mM

M

Mdd

.);sin(2

))cos((cos2

))cos((cos2

2

2

1


- Sụt áp do trùng dẫn: nếu so sánh với trường hợp không

có trùng dẫn thì khi có La điện áp Ud bị giảm một lượng

- Sơ đồ cầu 1 pha có 4 van dẫn nên:

- Sơ đồ cầu 3 pha có 6 van dẫn nên:

aa

da

M

daM

LX

n

IX

U

IX

n

UU

.

2

2.

4

da IX

U2

da IX

U3

4. Chỉnh lưu bán điều khiển

- Mạch chỉnh lưu sẽ gồm một nửa là tiristor còn lại là diot.

- Thường tiristo được mắc chung katot để giảm bớt dây điều khiển trong toàn bộ dải điều chỉnh 0 << 180 điện áp chỉnh lưu thay đổi theo quy luật

- Khi 0 << 60 Ud luôn dương

- Khi 60 << 180 Ud xuất hiện các khoảng =0 còn dòng điện thì với tải là thuần trở dòng điện =0 và chế độ dòng là gián đoạn

2

cos1.0

dd UU

4. Chỉnh lưu bán điều khiển

- Với tải có tính cảm kháng thì dòng điện là liên tục. Khi giá trị

của L lớn sẽ làm giảm phạm vi điều chỉnh do không thể khóa

hết tiristo ngay mặc dù đã ngắt xung điều khiển.

- Được dùng rộng rãi ở hệ không đảo chiều, phần kích từ và các

thông số khác không đòi hỏi phạm vi điều chỉnh rộng.

5. Chế độ nghịch lưu phụ thuộc

- Kn: Nghịch lưu là quá trình chuyển năng lượng từ phía dòng 1 chiều sang phía dòng xoay chiều, khi đó động cơ trở thành máy phát điện, bộ chỉnh lưu chuyển sang hoạt động ở chế độ nghịch lưu, vì nó hoạt động đồng bộ theo nguồn dòng xoay chiều nên gọi là nghịch lưu phụ thuộc. Khi đó mạch có 2 nguồn sức điện động là et của lưới xoay chiều và Ed một chiều.

- Để có chế độ nghịch lưu cần có 2 điều kiện:

- Phía nguồn 1 chiều phải chuyển đổi chiều của Ed để có chiều dòng Ed

và Ed là trùng nhau

- Phía xoay chiều điều khiển mạch chỉnh lưu sao cho điện áp Ud < 0.

- Ta có do vậy với tải thuần trở, chỉnh lưu bán điều khiển không chạy được chế độ nghịch lưu vì Udluôn dương. Chỉ có các bộ chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn làm việc với dòng điện liên tục có quy luật

Ud = Ud0 .cos mới cho phép điều chỉnh Ud < 0 khi > 90o

2

cos1.0

dd UU

6. Các chế độ chỉnh lưu đảo chiều

- Các bộ chỉnh lưu đảo chiều thường dùng cho động cơ điện 1

chiều cần quay theo cả 2 chiều với chế độ làm việc ở cả 4 góc

điều chỉnh. Có thể đảo chiều động cơ bằng 1 số cách sau:

- Đảo dấu điện áp đặt vào phần ứng động cơ nhờ 2 mạch chỉnh lưu*

- Đảo chiều kích từ

- Đảo chiều phần ứng động cơ bằng công tắc thuận và ngược

- Để đấu 2 mạch chỉnh lưu cấp ra 1 tải điều khiển có 2 cách là đấu

chéo và đấu song song.

- Có 2 phương pháp điều khiển đảm bảo mạch hoạt động bình

thường là phương pháp điều khiển chung và điều khiển riêng.

1. Phương pháp điều khiển chung:

Cả 2 mạch đều đc phát xung điều khiển nhưng luôn khác nhau về

chế độ, 1 mạch ở chế độ chỉnh lưu còn 1 mạch ở chế độ nghịch

lưu và ngược lại


Giá trị điện áp: UdI = - UdII

Với dòng liên tục ta có UdI = Ud0cosI; UdII = Ud0cosII

Do vậy I + II = 1800


- Cho phép điều chỉnh nhanh.

- Chức năng cuộn Lcb

2. Phương pháp điều khiển riêng:

- Khi đó 2 mạch hoạt động riêng biệt mạch này được phát xung

điều khiển thì mạch kia nghỉ hoàn toàn(bị ngắt xung điều

khiển). Trong quá trình điều khiển cần trễ vài ms để mạch

phục hồi trạng thái khóa

- Khối logic đảo chiều.

7. Đặc tính ngoài của mạch chỉnh lưu

- Là quan hệ giữa Ud và Id (Ud0 là điện áp ra 0 tải)

- Với Ud là chỉ sự phụ thuộc của Ud vào góc điều khiển

- U là tổng các sụt áp gồm có sụt áp trên các van chỉnh lưu

Uv, do điện trở phía nguồn điện Ur, do trùng dẫn Uγ, do

điện cảm phía xoay chiều…

- Ngoài ra nó cũng phụ thuộc vào dòng tải:

UUU dd

da

vddd In

XRUUIU )

/2()(

Nội dung chính:








3.3 Các bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều

- Dùng để biến đổi điện áp xoay chiều sử dụng loại van triac

(tương đương 2 tiristo đấu song song ngược) cho phép dẫn

dòng cả 2 chiều

- Điện áp xoay chiều có 2 dạng ứng dụng chính

1. Dạng công tắc tơ: đóng cắt dòng điện vào ra tảidùng cho

động cơ có tần số đóng cắt lớn, vì có tác động nhanh và bền.

2. Điều chỉnh điện áp bằng góc làm thay đổi điện áp ra từ 0

tới bằng nguồn (ít ứng dụng hơn)

3.3.1 điều chỉnh điện áp xoay chiều 1 pha

- Xét mạch thông dụng nhất:

A: Phạm vi điều chỉnh:

1. > : các van có xung điều

khiển khi UAK<<0 nên 0 dẫn.

Điện áp ra = 0.

2. Khi ≤ thì ở θ = phát xung mở T1, ở θ = + phát xung

mở T. dạng dòng và áp ra

- Nếu giảm thì góc dẫn tăng lên. Khi = thì dòng điện sẽ liên

tục và điện áp bằng điện áp nguồn. Để thay đổi điện áp ra ta cho

thay đổi trong khoảng φ ≤ ≤ với

B: sóng hài tải điện áp (tham khảo thêm )

)(R

Larctg


- Xét 1 sơ đồ điện áp xoay chiều 3 pha như hình vẽ sau

1. Vùng làm việc

- Khi làm việc các van sẽ được

phát xung mở từ T1 tới T6 cách

nhau 600 để đảm bảo sau 1 chu

kỳ 3600 thì quá trình sẽ lặp lại

tại mỗi thời điểm t bất kỳ có 3

trường hợp

1. Mỗi pha có 1 van dẫn

=> U tải = U nguồn

1. Có 2 van dẫn ở 2 pha: 1 pha tải bị ngắt khỏi nguồn, 2 pha tải còn lại chia nhau điện áp dây

2. Không có van nào dẫn: tải bị ngắt khỏi lưới


Các pha trên phụ thuộc vào góc điều khiển và góc φ của

tải

a) < φ tải nhận đủ điện áp

b)φ < < gh trong 1 chu kỳ sẽ xen kẽ những giai đoạn 2

hoặc 3 van dẫn trong đó gh được xác định theo biểu thức:

với Q=L/R

Q

Q

ghgh

e

e

3

3

2

21)sin()

3

4sin(


2. Các biểu thức tính toán

- Coi mạch trên là 1 hệ 3 pha đối xứng với điện áp nguồn có trị

hiệu dụng là U. Biểu thức dòng và điện áp pha lệch nhau 1200

- Tuy nhiên trong mỗi khoảng khác nhau của góc điều khiển

thì giá trị của dòng và áp lại có giá trị và góc lệch pha khác

(xem thêm trong sách tham khảo – pg 176)

)()3

5(

)()3

4();()(

)()3

2();()

3(

CC

BAAA

CABA

ii

iiii

iiii

Nội dung chính:








3.4 Bộ điều chỉnh xung điện áp 1 chiều (ĐAMC)

- Do tiristo không thể khóa lại theo cách tự nhiên khi ở giai đoạn

âm của nguồn điện áp nên nếu ta vẫn dùng tiristo trong các bộ

điều chỉnh xung áp 1 chiều thì cần phải có thêm các mạch

chuyên dụng gọi là “mạch khóa cưỡng bức” các tiristo hoặc sử

dụng các van điều khiển cả đóng, ngắt như MOFET, IGBT…

3.4.1 Các phương pháp điều chỉnh.

Xét sơ đồ nguyên lý ĐAMC:

- Giá trị trung bình của điện áp tải ra

NNN

T

dd EET

dtET

dtUT

U

0

00

011

3.4.1 Các phương pháp điều chỉnh.

Theo biểu thức này có 3 phương pháp điều chỉnh điện áp ra Ud

1. T = cte ; 0 = var : có phương pháp độ rộng xung

2. T = var ; 0 = cte : có phương pháp xung tần

3. T = var ; 0 = var : có phương pháp xung – thời gian.

3.4.2 Các biểu thức cơ bản

1.Chế độ dòng điện liên tục

- Điện áp U1= EN nếu bỏ qua sụt áp trên van

- Dòng tải

Với = L/R là hằng số thời gian của mạch tải.

a1 = e-T/ ; a1 = e-t0/ = e(t0/T)(T/ ) = egT/

t

NdN ea

ba

R

E

R

EEti

1

111

1

1)(


- Dòng điện:

- Dòng cực đại: Imax = I1(t0) = i2(0) =

- Dòng cực tiểu: Imin = I1(0) = i2(T-0) =

- Điện áp ra tải trung bình: Ut = γ.EN

- Dòng điện trung bình ra tải:

- Độ đập mạch: dòng điện:

tNd ea

b

R

E

R

Eti

1

12

1

11)(

1

1

1

11

a

b

R

E

R

E Nd

R

E

a

ba

R

E dN

1

11

1

)1(

R

EE

R

EUI dNdt

t

1

11

1

1minmax

1

)1)(1(

a

bab

R

EIII N


2. Chế độ dòng điện gián đoạn

- Dòng tải:

- Dòng cực đại:

- Dòng điện:

- Dòng trung bình ra tải:

- Điện áp trung bình:

)1()(1

tdN e

R

EEti

)1(0

max

tdN e

R

EEi

)1(.)( max2

td

t

eR

EeIti

R

E

T

t

R

E

RT

tEtE

tEEtTEtRTR

EUI

dNdN

ddNdt

t

110

10 ])([1

dNt ET

tTEU 1


3. Chế độ giới hạn giữa dòng điện liên tục giữa dòng điện liên tục

và dòng điện gián đoạn

- Là chế độ mà khi dòng t2 về tới 0 cũng chính là thời điểm bắt

đầu chu kỳ sau: i2(T-t0) = 0

- Các điều kiện tới hạn:

)1

1(

]1)1(ln[

1

1

1

1

/0

1

1

a

b

R

EI

eE

E

TT

t

a

bEE

Ntth

T

N

dthth

Ndth

3.4.3 Sơ đồ có chế độ hãm

- Mạch có chế độ hãm được bổ xung tranzito T2 như sơ đồ sau:

- Nếu bỏ T2 trong sơ đồ mạch

trên thì mạch chỉ cho phép

động cơ hoạt động theo

chiều cố định. Muốn có

chế độ hãm phải thêm T2

- Bằng cách thay đổi góc mở γ ta có các khả năng sau:

- γEN > Ed : động cơ nhận năng lượng

- γEN ≈ Ed : dòng có giái đoạn đảo chiều.

- γEN < Ed : dòng điện hoàn toàn đảo chiều chỉ có D1, T2

thay nhau dẫn

3.4.4 Điều chỉnh điện áp một chiều có đảo chiều

Khi cần đảo chiều động cơ người ta thường dùng sơ đồ cầu cho

mạch điện áp 1 chiều.có 3 phương pháp điều khiển khác nhau là:

1.Điều khiển đối xứng

- Các cặp van lẻ và van chẵn thay nhau đóng ngắt, phương pháp

này có nhược điểm là điện áp ra tải bị đảo dấu và độ đập mạch

cao.

3.4.4 Điều chỉnh điện áp một chiều có đảo chiều

Các biểu thức tính toán:

Dòng trung bình qua diot:

Dòng trung bình qua transito

Dòng trung bình qua tải

)12( Nt EU

R

E

a

ba

R

EI dN

1

1

11max

1

21

R

E

a

ba

R

EI dN

1

1

11min

1

21

)1()1(1

)1)(1(2

1

11

1

1

R

E

R

E

a

bab

RR

EI dNN

D

1

11

1

1

1

)1)(1(22

a

bab

RR

E

R

EEI NdN

T

)12(N

dNt

E

E

R

EI

2. Phương pháp điều khiển không đối xứng

Chỉ có 1 cặp van thẳng hàng( vd T1, T4) làm

việc đóng cắt ngược pha nhau 2 van còn lại 1

van sẽ khóa hoàn toàn còn 1 van luôn sẵn sàng

mở. điện áp ra tải chỉ có 1 chiều xác định các

biểu thức tính toán không thay đổi nhưng

phương pháp này giảm độ đập mạch dòng điện 2

lần

3. Phương pháp điều khiển riêng.

Chỉ có 1 cặp chẵn hoặc lẻ hoạt động cặp còn lại

nghỉ hoàn toàn khi động cơ hoạt động ở 1 chiều.

Nội dung chính:








3.5 Biến tần và nghịch lưu độc lập

- Biến tần là thiết bị biến đổi năng lượng điện xoay chiều từ

tần số này sang tần số khác

- Nghịch lưu độc lập là thiết bị biến dòng 1 chiều thành

dòng xoay chiều có tần số cố định hoặc biến thiên

- Có 2 loại biến tần là biến tần trực tiếp và biến tần gián

tiếp.

Biến tần trực tiếp có cấu trúc đơn giản hiệu suất biến đổi

năng lượng cao tuy nhiên sơ đồ mạch van khá phức tạp f2

phụ thuộc và f1 nên chủ yếu dùng với phạm vi điều chỉnh

f2 ≤ f1Mạch

vanU~

f1

U~

f2

3.5 Biến tần và nghịch lưu độc lập

Biến tần gián tiếp có thêm khâu trung gian 1 chiều do

phải biến đổi năng lượng 2 lần nên hiệu suất giảm

nhưng lại có thể thay đổi f2 dễ dàng.

Chỉnh

lưuU~

f1

U~

f2

Lọc Nghịch lưu

độc lập

U= U=

3.5.1 Biến tần trực tiếp

3.5.1.1 Các tính chất chung.

- Các van chuyển mạch tự nhiên

- Có hiệu suất cao do chỉ có 1 lần biến đổi năng

lượng và cho phép hãm tái sinh

- Có hệ số công suất thấp, dùng nhiều van, dải điều

chỉnh bị giới hạn bởi tần số nguồn và điều kiện

chuyển mạch tự nhiên.

- Thường dùng trong truyền động công suất lớn.

3.5.1.2 Biến tần trực tiếp điều khiển riêng.

- Các tiristo được phát xung điều khiển với các góc sao cho điện

áp ra gần với hình sin nhất.

- Vì có sự chậm pha của dòng điện tải nên mỗi nhóm van vừa làm

việc ở cả 2 chế độ chỉnh lưu và nghịch lưu.

- Việc luân phiên dẫn dòng giữa các nhóm van là tức thời nhưng

cần có thời gian trễ để nhóm van vừa dẫn khóa chắc chắn

TảiP

N

ia

iap

ian

3.5.1.2 Biến tần trực tiếp điều khiển riêng.

- Điện áp đầu ra giảm thì độ đập mạch tăng.

- Biên độ điện áp đầu ra là giá trị trung bình của điện áp

một chiều mà mỗi nhóm van có thể cung cấp

- Biên độ cực đại:

- P: là số đỉnh xung áp trong 1 nửa sóng(nhóm âm/

dương)

- Usmax: Biên độ cực đại điện áp nguồn.

- Khi góc mở thay đổi thì biên độ điện áp ra thay đổi

theo quy luật: Umt = U0max .Cos

maxmax0 .sin sUp

pU

3.5.1.3 Biến tần trực tiếp điều khiển chung.

- Cho phép 2 nhóm van dẫn đồng thời nên cuộn kháng Lcb nhằm hạn

chế dòng cân bằng chảy giữa 2 nhóm van

- 2 nhóm van thường xuyên dẫn dòng ở chế độ nghịch lưu hoặc chỉnh

lưu. Utải là kết hợp thành phần 1 chiều của điện áp 2 nhóm van.

- Dòng điện cân bằng chảy từ nhóm van P sang nhóm van N

- khi Itải lớn cuộn kháng cân bằng bị bão hòa thì phải chuyển sang

chế độ điều khiển riêng.

TảiP

N

ia

iap

ian

Lcb

3.5.1.4 Biến tần trực tiếp điều riêng.

Luật phát xung cho các tiristo cần tuân theo 1

quy luật nhất định sao cho giá trị trung bình cục

bộ của điện áp đầu ra theo sát giá trị tức thời của

điện áp mong muốn.

3.5.2 Nghịch lưu độc lập nguồn dòng.

1. nguyên lý làm việc

- Nguồn cung cấp cho mạch nghịch lưu là nguồn dòng điện(

không phụ thuộc Rtải)

- Giá trị hiệu dụng của dòng điện tải:

- Giá trị hiệu dụng của

các thành phần sóng

cơ bản xác định theo

điều kiện cân bằng

công suất nguồn và tải

Ud .Id = 3.Us1 .Is1 cosφ1

3

2ds II

3.5.2 Nghịch lưu độc lập nguồn dòng.

2.Các đại lượng điện từ trong quá trình chuyển mạch.

Ta có mô hình toán học của động cơ không đồng bộ


Trong đó Us, Is là điện áp và dòng điện 1 pha

Rs: điện trở dây quấn của 1 pha

L1, L’2 : điện cảm tâm của dây quấn stato, và dây quấn

roto quy đổi về mạch stato

Lm: điện cảm chính của máy

m: từ thông mạch roto

e: tần số góc của nguồn điện

Lr: điện cảm mạch roto L = Lm + L’2

- Quá trình chuyển mạch trên sơ đồ có thể chia làm 2 giai

đoạn

r

mr

s

r

msss

L

Lj

dt

di

L

LLLRIU )( '

21


+) Giai đoạn 1: Từ khi đặt xung điều khiển lên T3 tới khi Uc đạt bằng Udây là Uab

- với Ce= 3 C13/2

Khoảng thời gian của giai đoạn 1: là

+) Giai đoạn 2 bắt đầu từ khi D3 dẫn

- Các phương trình dòng và áp dạng toán tử

Isa(p) + Isb(p) = Id(p)

- Vì quá trình chuyển mạch xảy ra khá nhanh so với quán tính cơ học của động cơ cũng như hằng số thời gian của mạch roto do vậy có thể coi sức điện động của động cơ giai đoạn này có giá trị không đổi

tC

IUU

e

dCC 0

d

eICI

I

EUt

0


isb= Id(1 – Isa )

giai đoạn 2 kết thúc khi isa = ic = 0

}2

{.cos.ee

dcsaCL

tIii

3.5.3 Nghịch lưu điện áp(NLĐA).

- Nghịch lưu điện áp có đặc điểm là điện áp trên

tải ra được định hình sẵn [ổn định] còn dòng tải

phụ thuộc tính chất tải.

- Nguồn cấp cho NLĐA là nguồn sức điện động

nội trở nhỏ.

- Phần lớn có dạng tương tự như chỉnh lưu và các

sơ đồ hình cầu là thông dụng hơn cả.

3.5.3.1 Nghịch lưu điện áp 1 pha.

- Nửa chu kỳ đầu điều khiển mở T1, T3 điện áp nguồn đặt

lên tải(dấu trong ngoặc) Ut = EN

- Chiều dòng điện đi từ cực + T1 Zt T3 cực –

- Nửa chu kỳ sau T2, T4 dẫn, năng lượng tích lũy trên điện

cảm sẽ duy trì dòng điện theo chiều cũ dòng đi qua điot

D2, D4 về nguồn: Ut = -EN


Các quy luật cơ bản

- Dòng điện Với = L/R

- Trị hiệu dụng của dòng điện:

- Dòng tbình qua van

Với Q=L/R;

I0 = EN/R;

= e-1/3Q ;

- Dòng tải cực đại

)21

21()(

t

t

Nt

e

e

R

Eti

1

121

3

3

0

R

QII t

]1

11[

2)(

2

13

3

0

1

QI

diI tT

311

2ln

Q

3

3

0max1

1

II


Phương pháp thường dùng nhất là điều khiển góc dẫn

=1800 và =1200


1. Trường hợp =1800

- Các van sẽ mở lần lượt từ T1 tới T6 với góc lệch giữa 2

van liên tiếp là 600

- Khi tải đấu sao:

- Trị hiệu dụng của dòng điện

- Trong đó

- Dòng trung bình tiêu thụ từ nguồn: Id = 2I0A2/3

- Khi tải đấu tam giác

Npha EU3

2

AII pha 03

2

R

EI N0 2

2

1

1

2

31

QA

Ndâypha EUU3

2

Nội dung chính:








3.6 Mô tả toán học chỉnh lưu điều khiển

+) Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu tiristo

U: điện áp đồng bộ

Ud: điện áp ra

Ug: xung điều khiển

ML: mạch lực

LS: các tín hiệu logic

S : đối tượng liên tục

X : tín hiệu ra của đối tượng

Udk: tín hiệu điều khiển

- Phần quan trọng nhất của chỉnh lưu là phần điều khiển tại đó các xung mở tiristo được phát theo một trật tự nhất định

- Thường có 2 phương pháp phát xung điều khiển tiristo là phương pháp đồng bộ với lưới và phương pháp không đồng bộ với lưới

ĐK ML S

U

LS

Uđk Ug Ud Xd

3.6 Mô tả toán học chỉnh lưu điều khiển

+) Sơ đồ khối của mạch điều khiển răng cưa

-Trong đó FT là

máy phát điện

áp tựa thường dùng

điện áp tựa hình răng cưa

SS: là mạch so sánh

Lg: là mạch logic

KĐ: là mạch Khuếch đại công suất xung và truyền xung

U: là điện áp đồng bộ

Phần mạch lực của chỉnh lưu thường được phân làm 2

nhóm chính là chỉnh lưu hình tia và hình cầu đối xứng

hoặc không đối xứng

SS LG KĐ

FT LS

Uđk UgUd

3.6.1 Mạch thay thế xung của chỉnh lưu

- Mạch thay thế của hệ điều chỉnh hở có bộ biến đổi tiristo

trong toàn bộ dải điều chỉnh. Nếu tín hiệu điều khiển biến

thiên 1 đại lượng là Uđk (t) > 0 thì gia số góc điều khiển

< 0 khi điện áp tựa có dạng răng cưa quét ngược. Điện

áp ra của bộ biến đổi sẽ là điện áp trước đó trừ đi một

mảnh xung áp có độ rộng

- Các xung được xác định như sau

)2

sin(;

)1()(0

)()(

mUU

m

ntTnkhi

TntnTkhiUtU

md

e

nn

n

nd

d

3.6.2 Mạch thay thế dạng liên tục của chỉnh lưu

- Trong truyền động điện đa số các trường hợp chỉnh lưu

được điều khiển bằng tín hiệu biến thiên chậm, ta có thể

coi gần đúng chỉnh lưu là điều chỉnh liên tục với sơ đồ

thay thế như sau

Trong đó

Với m: là số xung áp đầu ra

: góc chuyển mạch cực đại

Lf, Rf: Là điện cảm và điện trở của 1 pha xoay chiều

Trong trường hợp biến thiên nhỏ của tín hiệu và hiện tượng

chuyển mạch không ảnh hưởng gì tới giá trị trung bình của

điện áp thì Rb = Rf

Rb Lb

Id

Edfe

mfb L

mRR

2)

41(

3.6.2 Mạch thay thế dạng liên tục của chỉnh lưu

- Do tính chất xung và tính chất bán điều khiển của chỉnh

lưu nên thời điểm của tín hiệu điều khiển thay đổi không

trùng với thời điểm thay đổi góc . Thời gian trể này có

giá trị là

e

rm

T

0

Uđk

01

1

vPT

Nội dung chính:








3.7 Bộ băm xung áp một chiều

- Trong thực tế thường gặp bộ băm xung áp 1 chiều điều

chế độ rộng xung. Nếu bỏ qua quá trình chuyển mạch của

các van thì có thể dùng sơ đồ sau để mô tả bộ băm xung

áp 0 đảo chiều.

Mô hình có phần tử

role và có tín hiệu

đặt kiểu chu kỳ Udf

tần số bộ băm xung khoảng từ 300 – 400 MHz nên chu kỳ

xung rất nhỏ so với hằng sô thời gian điện từ và của mạch

của mạch lực. Vì vậy có thể thay thế bằng mô hình tuyến

tính hóa với thời gian trễ bằng ½ tgian chu kỳ xung điều

chế Tv0 = 1/2f

Uđk

Udf

_ Ud

3.7 Bộ băm xung áp một chiều

- Hàm trễ này có thể coi gần đúng là 1 khâu quán tính, việc

thay thế đủ chính xác khi thời gian băm xung đủ lớn

0

10

v

PT

PTe v

Nội dung chính:








3.8 Mô tả toán học bộ biến đổi tần số

- Bộ biến đổi tần số dùng trong truyền động điện thường là

bộ có mạch 1 chiều trung gian. Cấu trúc chung bao gồm

bộ chỉnh lưu CL, bộ lọc L, và bộ nghịch lưu NL

- Đại lượng ra của bộ biến đổi là biên độ điện áp hoặc dòng

điện và tần số, vì vậy nó có 2 kênh điều khiển là kênh điều

khiển biên độ và kênh điều khiển tần số

3.8.1 Nghịch lưu áp

- Khi lập mô hình toán học cho bộ biến đổi tần số ta giả

thiết là nghịch lưu không có điện trở trong và không tính

tới ảnh hưởng của quá tringf chuyển mạch


Ud = Uv(RL + PLL)IL

Trong đó Uv, Iv

Là điện áp và dòng

điện đầu vào nghịch lưu

Ud: điện áp đầu ra chỉnh lưu

IL: dòng điện chạy qua cuộn lọc

Rd, L, CL: là 3 thông số điện trở, cảm kháng và dung kháng

của mạch lọc

Ud

Id Rd Ld IV

ĐcUV

CL

VLV

PC

IIU


- Từ phương trình cân bằng công suất giữa đầu vào và đầu

ra của nghịch lưu

- Sau khi tuyến tính hóa ta có phương trình mô tả bộ biến

đổi tần số

V

X

V

XXV

XXYYXXVV

UU

U

IUI

IUIUIUIU

21

11

111111

2

)(2

3

)(2

3)(

2

3


đk

p

CLd

L

yd

V

dddVd

VX

UeKU

PC

IIU

IPLRUU

UU

.

)(

21

Education

Các bộ biến đổi công suất trong truyền động điện