Điện tử công xuất P2
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, …
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:
fσ (1)
p=
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; • 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 = I d ≥ 0 ⇒ U d ≥ E−
R
Đối với thành phần xoay chiều: • Iσ(n): Giá trị hiệu dụng của sóng điều
Uσ ( n ) hòa bậc n thành phần xoay chiều của
Iσ ( n ) = dòng điện chỉn lưu
2
R + ⎡ωσ ( n ) L ⎤
2
⎣ ⎦
• 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
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 Không hợp lý
Tương tự khi giả thiết V3 mở.
V1 mở 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:
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
Chuyển mạch tự nhiên
3.3.2 Chỉnh lưu hình tia có điều khiển
Tín hiệu
uc
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 Giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu
π π
+ +α
2 m
m
U di =
2π π
∫
π
U m sin θ dθ
− +α
2 m
mU m π
U di = sin cos α = U di 0 cos α
π m
mU m π
U di 0 = sin
π m
Udi0: Giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu không điều khiển.
m=3
3U m π
3 3U m 3 6U 2
U di 0 = 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 Chế độ
chỉnh lưu nghịch lưu
3.3.3 Chế độ làm việc chỉnh lưu và nghịch lưu phụ thuộc
• Chế độ làm việc chỉnh lưu
π π
… chế độ nghịch lưu phụ thuộc
2
P = Ud Id
Điều kiện để có nghịch lưu phụ thuộc
π ⋅ E− > U d
⋅α > • Trong tải phải có Eư
• Eư đảo chiều
2
Góc an toàn γ
0 ≤α < π −γ
γ = ωtoff
Chế độ Chế độ
chỉnh lưu 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
V0 chỉ hoạt động khi
π π
α≥ −
2 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
