THIẾT kế MẠCH CHỈNH lưu một PHA có điều KHIỂN sử DỤNG THYRISTOR

HỌC VIỆN KĨ THUẬT MẬT MÃ
KHOA KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

TÊN ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA CĨ ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG
THYRISTOR

MƠN THUYẾT TRÌNH: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT
Giáo viên hướng dẫn: Đặng Văn Hải
Sinh viên thực hiện:
1. Mai Văn Đạt

DT040112

DT4A

2. Phạm Đức Dũng

DT040214

DT4B

3. Chu Văn Chung

DT040109

DT4A

Hà Nội, 20 tháng 10 năm 2022

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................. 4
ĐẶT VẤN ĐỀ..................................................................................................................5
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THYRISTOR..................................................6
I. CẤU TẠO – NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA THYRISTOR.................................6
1. Cấu tạo................................................................................................................. 6
2. Nguyên lý làm việc của thyristor......................................................................... 7
II. Đặc tuyến volt – ampere của Thyristor................................................................... 7
III. các thông số chủ yếu của Thyristor......................................................................10
1. điện áp thuận cực đại (Uth max)........................................................................10
2. Điện áp ngược cực đại (Ung max)..................................................................... 10
3. Điện áp định mức (Uđm)................................................................................... 10
4. Điện áp rơi trên Thyristor...................................................................................10
5. Điện áp chuyển trạng thái (Uch)........................................................................ 10
6. Dòng điện định mức (Iđm).................................................................................10
7. Điện áp và dòng điện điều khiển (Uđkmin, Iđkmin)......................................... 10
8. Thời gian mở Thyristor (Ton)............................................................................ 11
9. Thời gian khóa Thyristor (Toff)......................................................................... 11
10. Tốc độ tăng dòng thuận cho phép(du/dt)......................................................... 11
11. Tốc độ tăng dòng thuận cho phép (di/dt)......................................................... 11
IV. Mở Thyristor........................................................................................................ 11
1. Nhiệt độ:.............................................................................................................11
V. Khóa Thyristor...................................................................................................... 12
CHƯƠNG 2: ĐẶC TÍNH CƠ VÀ MẠCH CHỈNH LƯU CĨ ĐIỀU KHIỂN..............13
I. ĐẶC TÍNH CƠ.......................................................................................................13
II. Mạch chỉnh lưu điều khiển.................................................................................... 14
1. Nguyên lý hoạt động.......................................................................................... 14
2. Nguyên lý phản hồi âm tốc độ........................................................................... 15
CHƯƠNG III: CHỈNH LƯU MỘT PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG THYRISTOR
........................................................................................................................................16

I. Chỉnh lưu một pha điều khiển.................................................................................16
1. Chỉnh lưu điều khiển chuyển mạch tuần tự........................................................17
........................................................................................................................................26
CHƯƠNG IV: KẾT CẤU MƠ HÌNH............................................................................29
CHƯƠNG V: NỘI DUNG CÁC BÀI THỰC HÀNH................................................... 29


LỜI CẢM ƠN.
Sau hơn 4 tuần học và thực hiện làm đề tài theo yêu cầu của giáo viên, dưới sự
hướng dẫn nhiệt tình của thầy Đặng Văn Hải và các thầy cô giáo khác trong khoa kĩ
thuật điện tử viễn thông của học viện kĩ thuật mật mã. Hiện tại, chúng em đã hoàn
thành xong đề tài và sẵn sàng thuyết trình cuối kì mơn điện tử cơng suất.
Qua đó chúng em đã nắm rõ:
- Hiểu được nguyên lý hoạt động của mạch chỉnh lưu một pha có điều khiển sử
dụng thyristor
- Biết cách thiết kế và tính tốn các phần tử trong mạch
Do thời gian có hạn và trình độ bản thân cịn nhiều hạn chế nên đồ án khơng tránh
khỏi những thiếu sót rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cơ giáo trong khoa, cụ
thể là bộ môn điện tử công suất.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.


ĐẶT VẤN ĐỀ
Ứng dụng cơ bản nhất của mạch chỉnh lưu là trích xuất thành phần điện một chiều
hữu dụng từ nguồn xoay chiều. Thực ra hầu hết các ứng dụng điện tử sử dụng nguồn
điện một chiều, nhưng nguồn cung cấp lại là dịng điện xoay chiều. Vì thế các mạch
chỉnh lưu được sử dụng bên trong mạch cấp nguồn của hầu hết các thiết bị điện tử.
Các mạch chỉnh lưu cũng được ứng dụng trong mạch tách sóng các tín hiệu vơ
tuyến điều biến biên độ. Tín hiệu có thể cần hoặc khơng cần khuếch đại trước khi tách
sóng. Nếu tín hiệu nhỏ q, phải sử dụng các diode có điện áp rơi rất thấp. Trong

trường hợp này các tụ và điện trở tải phải lựa chọn cẩn thận cho phù hợp. Trị số tụ điện
thấp quá sẽ làm cho sóng cao tần lọt sang đầu ra. Chọn cao quá, nó có thể nạp đầy và
giữ nguyên điện áp đã được nạp.
Đối với đề tài của chúng tôi cần quan tâm tới hai nội dung chính đó là:
1. Nguyên lý làm việc của Thyristor.
2. Cách mạch chỉnh lưu có điều khiển hoạt động.
3. Tất cả cơng thức tính toán các phần tử trong mạch để thiết kế trên các ứng
dụng mơ phỏng.
Ngồi ra đề tài này của chúng tơi có thể cho học sinh hiểu nghiên cứu và thực
hành, vận dụng những điều đã nói ở trên thì cần phải có một mơ hình thực hành và nội
dung đề tài của tơi là xây dựng mơ hình thực hành đó.
Bản thuyết minh đề tài sau đây của chúng tơi là những trình bày về q trình
tham gia chế tạo mơ hình đó. Bản thuyết minh được chia thành nhiều chương:
Chương I: Giới thiệu chung về Thyristor.
Chương II: Đặc tính cơ và mạch chỉnh lưu có điều khiển.
Chương III: Chỉnh lưu một pha có điều khiển sử dụng Thyristor.
Chương IV: Kết cấu của mơ hình.
Chương V: Nội dung các bài thực hành.


CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ
THYRISTOR
I. CẤU TẠO – NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA THYRISTOR
1. Cấu tạo
Thyritor còn được gọi là SCR (sillcon – controlled - rectifier) là loại linh
kiện 4 lớp P- N đặt xen kẽ nhau. Để tiện việc phân tích lớp bán dẫn này người ta
đặt là P1, N1, P2, N2, giữa các lớp bán dẫn hình thành các chuyển tiếp lần lượt từ
trên xuống dưới là J1, J2, J3.
Sơ đồ cấu trúc, kí hiệu, sơ đồ tương đương và cấu tạo của thyristor được
trình bày H1

2. Ngun lý làm việc của thyristor:
Có thể mơ phỏng một Thyristor bằng hai transistor Q 1, Q2 như H.I.1d. Transistor Q1
ghép kiểu PNP, còn Q2 kiểu NPN.
Gọi α1, α2 là hệ số truyền điện tích của Q 1 và Q2. Khi đặt điện áp U lên hai đầu A và K
của thyristor, các mặt tiếp giáp J 1 và J3 chuyển dịch thuận, còn mặt tiếp giáp J 2 chuyển
dịch ngược (J2 mặt tiếp giáp chung của Q1 và Q2). Do đó dịng chảy qua J2 là Ij2

Do J2 chuyển dịch ngược nên hạn chế dịng chảy qua nó, dẫn đến α 1, α2 cùng đều có
giá trị nhỏ, I ≈ I0 cae hai Transistor ở trạn thái ngắt.
Từ biểu thức (1) ta thấy rằng dòng điện chảy qua Thyristor phụ thuộc vào hệ số truyền
điện tích α1 và α2. Mối quan hệ giữa α và dòng emiter được trình bày ở H.I.2. Như vậy


khi α1 + α2 tăng dần đến 1 thì I tăng rất nhanh. Theo sơ đồ tương đương của SCR
H.I.1d ta có thể giải thích như sau:
- Dịng Ic1 chảy vào cực b của Q2 làm cho Q2
dẫn và Ic2 tăng, tức Ib1 cũng tăng (Ic2=Ib1)
Khiến Q1 dẫn mạnh -> Ic1 tăng và cứ tiếp diễn
như thế. Hiện tượng này gọi là hồi tiếp dương
về dòng điện chảy qua transistor.
- Dòng Ie1 tăng làm cho α1 tăng (H.I.2), còn tăng Ie2 làm cho α2 tăng. Cuối cùng
thực hiện được điều kiện ( α1+ α2 ) -> 1, cả hai transistor chuyển sang trạng thái
mở, lúc này nội trở giưa A và K của SCR rất nhỏ
Vậy muốn làm cho Q1, Q2 từ trạng thái ngắt chuyển sang trại thái bao hòa ( hay
muốn mở Thyristor) chỉ cần làm tăng I b2. Để làm được việc này người ta thường
cho một dòng điều khiển Idk chảy vào cực tổng của Thyristor, đúng theo Ib2 trên
H.I.1d.

II. Đặc tuyến volt – ampere của Thyristor


Để giải thích được ý nghĩa vật lý của đường đặc tuyến Volt – Ampere thyristor , người
ta chia ra làm bốn đoạn đánh số la mã như H.I.3b
- Đoạn (I) ứng với trạng thái ngắt của Thyristor. Trong đoạn này (α 1+α2)<1, có
dịng rị qua Thyristor I≈I0, việc tăng giá trị U ít có ảnh hưởng đến giá tị dòng I.
khi U tăng đến giá trị Uch (điện áp chuyển mạch) thì bắt đầu q trình tăng
trưởng nhanh chóng của dòng điện, Thyristor chuyển sang trạng thái mở.
-

Đoạn (II) ứng với gia đoạn chuyển dịch thuận của mạch tiếp giáp J 2 (Q1, Q2
chuyển sang trạng thái bão hòa). ở giai đoạn này, mỗi một lượng tăng nhỏ dòng
điện ứng với một giảm lớn của điện áp. Đoạn này đoạn này được gọi là điện trở
âm.

-

Đoạn (III) ứng với trạng thái mở của Thyristor. Trong đoạn này cả 3 mặt tiếp

giáp J1, J2, J3 điều đã chuyển dịch thuận, một giá trị điện áp nhỏ mạch có thể thay đổi


nếu ta ấn nút S1. Khi đó T2 ngắt nhờ tụ C1. Trang thái dao động này có thể lặp đi lặp lại
mãi mãi.

H.I.12

Các mạch H.I.9,H.I.10, H.I.11, H.I.12 đều dùng cho tải cố định hơn giảm thuộc loại
mạch tự duy trì.

H.I.13 giới thiêu một hệ thống bán động đơn giản dùng điện một chiều, với loại tải
không liên tục như chng điện, bộ rung hoặc cịi. Khi đóng nguồn, một dịng điện sẽ
chảy qua cuộn dây phần ứng bố trí trong mạch có hai tiếp điểm, dịng điện đó cảm ứng
ra từ trường trong cuộn dây nên làm cho các tiếp điểm mở ra. Khi tiếp điểm mở dòng
điện bị ngắt và từ trường cũng bị mất theo. Kết quả là các tiếp điểm lại đóng dịng điện
chảy qua cuộn dây, hiện tượng như trên cứ thế lặp đi lặp lại.
Một tải như ậy được xem như một công tắc đóng mở theo chu kì với tốc độ rất
nhanh. Khi tải trên được nối vào mạch H.I.13a tín hiệu báo động chỉ được phát ra nếu
S1 đóng. Do tải có điện cảm nên khi sử dụng với mạch Thyristor ta cần nối song song
với một diode D1 cản dịu.


III. các thông số chủ yếu của Thyristor
1. điện áp thuận cực đại (Uth max):
Là giá trị điện áp lớn nhất có thể đặt lên Thyristor theo chiều thuận mà Thyristor
vẫn ở trạng thái mở. nếu vượt quá giá trị này có thể làm hỏng Thyristor.
2. Điện áp ngược cực đại (Ung max)
Là điện áp lớn nhất có thể đặt lên Thyristor theo chiều ngược mà Thyristor vẫn
không hỏng. Dưới tác động của điện áp này, dịng điện ngược có giá trị Ing = (10-20)
mmA. Khi điện áp ngược đặt lên Thyristor lưu ý phải giảm dòng điều khiển. (H.I.15)

3. Điện áp định mức (Uđm):
Là giá trị điện áp cho phép đặt lên trên Thyristor theo chiều thuận và ngược. Thông
thường Uđm = 2/3 Uth max
4. Điện áp rơi trên Thyristor:
Là giá trị điện áp trên Thyristor khi Thyristor đang ở trạng thái mở.
5. Điện áp chuyển trạng thái (Uch):
Ở giá trị điện áp này, khơng cần có Iđk, Thyrisotr cũng chuyển sang trạng thái mở.
6. Dòng điện định mức (Iđm):

Là dịng điện có giá trị trung bình lớn nhất được phép chảy qua Thyristor.
7. Điện áp và dòng điện điều khiển (Uđkmin, Iđkmin):


Là giá trị nhỏ nhất của điện áp điều khiển đặt vào G – K và dòng điện điều khiển
đảm bảo mở được Thyristor.
8. Thời gian mở Thyristor (Ton):
Là khoảng thời gian tính từ sườn trước xung điều khiển đến thời điểm dịng điện
tăng đến 0,9 Idm.
9. Thời gian khóa Thyristor (Toff)
Là thời gian tính từ thời điểm I=0 đến thời điểm lại xuất hiện điện áp thuận trên
Anod mà Thyristor không chuyển sang trạng thái mở.
10. Tốc độ tăng dòng thuận cho phép(du/dt)
Là giá trị lớ nhất của tốc đọ tăng áp tren Anod mà Thyristor không chuyển trạng
thái khóa sang trạng thái mở.
11. Tốc độ tăng dịng thuận cho phép (di/dt)
Là giá trị lơn nhất của tốc độ tăng dịng trong q trình mở Thyristor.

IV. Mở Thyristor:
+Các biện pháp mở Thyristor:
1. Nhiệt độ:
Nếu nhiệt độ Thyristor tăng cao, số lượng điện tử tự do sẽ tăng lên đẫn đến dòng điện
rò tăng lên. Sự tăng dòng này làm cho hệ số truyền điện tích α1, α2 tăng và Thyristor
được mở. Mở Thyristor bằng phương pháp này không điều khiển được sự chạy hỗn
loạn của dòng điện nên thương được loại bỏ.
a, Điện thế cao:
Nếu phân cực Thyristor bằng một điện thế lớn điện áp đánh thủng Udt thì Thyristor
được mở. Tuy nhiên phương pháp này sẽ làm cho Thyritor bị hỏng nên không được áp
dụng.
b, Tốc độ tăng điẹn áp (du/dt)

Nếu tốc độ tăng điện áp thuận đặt lên Anod và Catot thì dịng điện tích của tụ điện tiếp
giáp có khẳ năng mở Thyristor. Tuy nhiên dịng điện điện tích lớn này có thể phá hỏng


Thyristor và các thiêys bị bảo vệ. Thông thường tốc độ tăng điện áp du/dt thi do nhà
sản xuất quy định
c, Điều khiển cực G
Khi Thyristor đã phân cực thuận ta đưa dòng điều khiển dương đặt vào cực G và K thi
Thyristor dẫn, dịng IG càng tăng thì Udt càng giảm

V.Khóa Thyristor:
Khóa Thyristor tứ là trả nó về trạng thái ban đầu trước khi mở với đầy đủ các tính
chất có thể điều khiển được nó. Có hai phương pháp kháo Thyristor:
Giảm dòng điện thuận hoặc cắt nguồi cung cấp.
Đặt điện áp ngược lên Thyristor.
+ q trình khóa Thyristor:
Khi đặt điện áp ngược lên Thyristor (H.I.7a)
Tiếp giáp J1, J3 chuyển dịch ngược, còn J2 chuyển dịch thuận. do tác dụng của
điện trường ngoài, các lỗ trống trong lớp P 2 chạy qua J3 về catot và trong lớp N1
lỗ trống chạy qua J1 về anod tạo nên dòng điên ngược chạy qua tải, giai đoạn này
từ t0-t1 (H.I.7b). Khi các lỗ trống bị tiêu tán hết thì J 1 và J3 (chủ yếu J1) ngăn
xuống, từ t1-t2 gọi là thời gian khóa Thyristor.
Thời gian kháo này thường dài gấp 8-10 lần thời gian mở.


CHƯƠNG 2: ĐẶC TÍNH CƠ VÀ MẠCH CHỈNH
LƯU CĨ ĐIỀU KHIỂN
I. ĐẶC TÍNH CƠ
Ta xét quan hệ n=f(m) khi giữ U khơng đổi, Rkt khơng đổi.
U

Ru
Từ phương trình ta có n= Ke .φ - Ke φ .Iu
Và M=Km.φ.Iu tat hay Iu vào n được:
U
N= Ke .φ

Ru
Ke . Km . φ2 .M (1)

a. Động cơ kích từ song song
U
Do U,Rkt khơng đổi nên Ikt= Rkt khơng đổi

Do đó φ khơng đổi biểu thức(1) có dạng:
Ru
U
Ke .φ =a=n0 ; Ke . Km . φ2 =b

⟶

n=a-bm.

U
đặc tớnh có n0 =a = ke.φ tốc độ của động cơ khi không tải Me = M
=o. Me : mô men cản của máy công cụ, đặc tớnh cơ thay đổi.
U
a = ke.φ thay đổi b không đổi
- Đặc tớnh cơ thay đổi điện trở mạch phần ứng a không đổi.
Ru
2

b = kekm. φ thay đổi.


Ru1 < Ru2

b. Động cơ kớnh từ nối tiếp.
Do I = Iu = Iktn cũng tỷ lệ
với Iu.
Nếu φ tỷ lệ với Iktn cũng tỷ lệ với Iu.
Ta có : φ = φu.k.Iu ta thay vào mơmen thì ta có.
2

M = Km.k φ Iu : mômen (M) tỷ lệ với I2u nên động cơ kích từ nối tiếp có khả năng
q tải lớn.
Nếu động cơ quá tải hai lần thì :Me = M tăng hai lần = 2M, nhưng Iu tăng lên

√2

lần. Vì vậy động cơ kích từ nối tiếp được dùng nhiều trong giao thông.
φ
Ta thay Iu= kφ vào M
=

⟶M

Km
Kφ . φ2 hay φ
=

√

Kφ . M
Km .

Ta thay M và kb vào biểu thức (1) ta có.

U . √ Km
Ru
N = Ke . √Kφ . √ M - Ke . Kφ .
U . √Km
Ta đặt : a/ = Ke . √Kφ và b/

Ru
Ke . Kφ

=
¿

a
⟶

đặc tớnh cơ: n

=

√M - b/ đõy là phương trình đường hyperpol.

Đặc tớnh: + khơng cho phép động cơ một chiều kích từ nối tiếp chạy khơng tải
hoặc nối tải (M ↦ 0 ) vì khi đó tốc độ động cơ rất lớn. Nhưng về mặt cơ khơng

cho phép vì ổ bi hoặc trục bạc chỉ chịu được tốc độ nhất định, dễ gõy cháy ổ bi.
+ Không được dùng đai truyền đối với động cơ khi nối tiếp vì đai
truyền làm tốc độ động cơ tăng lên.

II. Mạch chỉnh lưu điều khiển.
1. Nguyên lý hoạt động :
Tín hiệu đồng pha được lấy từ BA đồng pha sau chỉnh lưu có dạng đập mạch
õm. Đập mạch õm này qua R1 được cộng tín hiệu với một phõn áp dương U 0 do ta đặt


một phõn áp R2 và R3 tạo ra. Vì vậy tín hiệu đập mạch được đẩy nên được một đoạn
U0 (UB). Tín hiệu cộng này được đưa vào T1 . Tại những điểm đập mạch bị đẩy lên (+)


nólàm T1 mở, làm thế tại C=0. Khi hết đoạn đập mạch bị đẩy lên dương, đến phần
âm làm T1 khoỏ lên thế tại
C = +nguồn .Vậy từ tín hiệu đập mạch õm qua T 1 ta nhận được một xung vuông tại C.
Xung vuông này được đưa vào T2 (thuận). Tại những điểm xung vuông ở đất làm T 2
mở, tụ C1 được nạp đoạn xung vuông dương T2 khoá, lúc này C1 xả theo đường : + C1
→

T2

→

VR

→

R7

→

(- 12) qua nguồn về đất. Vậy là tại D ta nhận được một xung

răng cưa. Xung răng cưa này được đưa vào so sánh với tín hiệu chủ đạo do khõu tổng
hợp tín hiệu đưa ra. Tại những thời điểm xung răng cưa lớn hơn U cđ đầu ra khõu so
sánh ta nhận được là 0. Tại những điển xung răng cưa nhỏ hơn Ucđ đầu ra so sánh ta
nhận được +12. Vậy là đầu ra khõu so sánh ta nhận được xung vng có độ rộng thay
đổi được nhờ thay đổi Ucđ . Xung vuông này được đưa qua tụ nối tiếp C 2. Đõy là tụ vi
phõn vì vậy đầu ra ta nhận được một xung kim. Xung kim này được đưa vào khõu
khuếch đại và cách ly để đi điều khiển Thyristor.

2. Nguyên lý phản hồi âm tốc độ.
Ở đõy ta sử dụng một khõu cộng tín hiệu điều khiển để tổng hợp đặt và tín hiệu
phản hồi. Khi đó

Udk = - (

R15
U
R14

da
t

+

R15
U

R17

ph

). Khi ta dùng chiết áp đặt được tốc độ của

động cơ như mong muốn. Nếu vì một lý do nào đó mà làm cho tốc độ của động cơ bị
giảm xuống khi đó làm cho Uph do phát tốc phát ra giảm khi đó làm cho U dk tăng thì
làm cho góc mở của Thyristor giảm khi đó điện áp đặt lên động cơ tăng kéo theo tốc
độ động cơ tăng lên.
Nếu vì một lý do nào khác làm cho tốc đọ động cơ tăng lên thì làm cho U ph do
phát tốc phát ra cũng tăng lên khi đó theo cơng thức trên thì làm cho U dk giảm xuống.
Khi Udk giảm xuống thì làm cho góc mở của Thyristor tăng lên khi đó điện áp đặt lên
động cơ giảm xuống đồng thời kéo theo tốc độ của động cơ giảm xuống. Quá trình cứ
như vậy làm cho tốc độ của động cơ được tự động giữ ổn định như mong muốn. Khi


tốc độ động cơ sơ cấp được ổn định thì tức là tần số điện áp máy phát được ổn định
đõy là một yêu cầu của đề tài của tôi cần giải quyết.


CHƯƠNG III: CHỈNH LƯU MỘT PHA CÓ ĐIỀU
KHIỂN SỬ DỤNG THYRISTOR
I. Chỉnh lưu một pha điều khiển
Chỉnh lưu một pha điều khiển ngày càng được phạm vi ứng dụng rộng
lớn. Như trên hình 3-1, chỉnh lưu một pha điều khiển có thể phân chia thành hai
nhóm lớn:
(i) Các cấu trúc hoạt động với tần số chuyển mạch thấp, còn được biết với cái tên chỉnh
lưu điều khiển chuyển mạch tuần tự.
(ii)Những sơ đồ mạch làm việc với tần số cao, cịn được gọi điều chỉnh hệ số cơng suất

(power factor corrector - PFC).

Thời gian gần đây, xuất hiện nhiều quan tâm đến việc kiểm sốt sóng hài
bậc cao ở phía dịng điện xoay chiều cấp cho chỉnh lưu. Đây chính là nguyên
nhân chủ yếu cho sự phát triển các hệ thống điều chỉnh hệ số công suất (PFC).
Những sơ đồ mạch này sử dụng transistor công suất, làm việc với tần số cao để
cải thiện chất lượng dạng sóng dịng điện xoay chiều, từ đó nâng cáo hệ số cơng
suất. Chỉnh lưu hệ số công suấ cao được chia thành loại tái tạo và không tái tạo.


Hình 3-1: Phân loại chỉnh lưu một pha điều khiển

1. Chỉnh lưu điều khiển chuyển mạch tuần tự
a, Chỉnh lưu một pha nửa sóng
Sơ đồ chỉnh lưu một pha nửa sóng điều khiển sử dụng một thyristor
để điều chỉnh điện áp cấp cho tải được trình bày trên hình 3-2.

Hình 3-2: Chỉnh lưu một pha nửa sóng điều khiển

Thyristor sẽ dẫn khi điện áp vAK dương và có xung dịng điện iG đặt vào
cực điều khiển. Điều chỉnh giá trị điện áp đầu ra cấp cho tải được thực hiện
bằng cách thay đổi góc điều khiển α của xung dịng iG. Góc điều khiển α được
tính từ thời điểm có điện áp vAK > 0 (chuyển mạch tự nhiên). Trong trường hợp
trên hình 3-2, góc α được tính từ vị trí bắt đầu cấp điện đầu vào vs. Cùng trên


hình chúng ta thấy dạng sóng của dịng điện id hồn tồn trùng khớp với dạng
sóng điện áp vL. Trong chế độ tải điện trở, thyristor chuyển sang điều kiện
không dẫn, trạng thái ngắt, khi điện áp của tải và do đó dịng điện đạt giá trị âm.

Trong hình 3-3a, vẽ sơ đồ mạch chỉnh lưu một pha nửa sóng điều khiển
với tải R-L và dạng sóng điện áp

(a)

(b)

Hình 3-3: Chỉnh lưu một pha nửa sóng điều khiển với tải a) tải thụ động RL b) tải có
nguồn


Khi Thyristor mở (dẫn điện) điện áp rơi trên điện cảm:

Nếu vs – vR > 0, từ công thức 3-2 có thể thấy dịng điện tải tăng,
trường hợp ngược lại dòng điện tải giảm khi vs – vR < 0.
Dòng điện có thể được xác định theo:
id (ωt) =
dx

1

ωt

vL
∫
α
ωL

(3-3)

Từ biểu thức 3-3, giải theo phương pháp đồ thị ta có thể thấy rằng dịng điện id
= 0 khi diện tích phần A 1 và A2 bằng nhau (vs = vR) điều này cho thấy
thyristor vẫn dẫn điện mặc dù vs < 0 (do có điện áp trên L).
Khi tải gồm điện cảm và nguồn áp (điện cảm tích cực) được nối với bộ
chỉnh lưu, như trình bày trên hình 3-3b. Thyristor sẽ mở khi có xung dịng i G
vào cực điều khiển khi vs > Ed. Tương tự như trương hợp R-L, Thyristor vẫn
giữ nguyên trạng thái dẫn cho đến khi A1 = A2. Khi Thyristor tắt (khóa) điện
áp trên tải vd = Ed.
b, Chỉnh lưu hai pha nửa sóng
Sơ đồ trên hình 2-13, sử dụng điểm giữa cuộn thứ cấp máy biến áp chia
điện áp thứ cấp thành v1 và v2. Các điện áp này lệch pha 180o, và nhận điểm
giữa làm điểm trung tính. Dịng điện qua các thyristor T 1 và T2 vào lúc điện áp
tương ứng v1 và v2 dương, khép mạch qua tải và trở về điểm trung tính.


Hình 3-4: Chỉnh lưu hai pha nửa sóng có điều khiển tải R

Như trên sơ đồ trong hình 3-4, Thyristor T1 có thể được bật trong tồn bộ
thời gian khi v1 > 0, xung điều khiển trễ một góc α quyết định thời điểm bật T 1.
Trạng thái bật của mỗi Thyristor được thể hiện trên đồ thị hình 3-4. Các van
tiếp tục dẫn trong chu kỳ của mình cho đến khi điện áp ngược xuất hiện trên
van.
Giá trị điện áp trên tải được tính theo biểu thức

Dịng điện xoay chiều is bằng iT1(N2/N1) khi T1 dẫn và iT2(N2/N1) khi T2
dẫn, trong đó N2/N1 là tỉ số vịng dây cuộn thứ cấp và sơ cấp.
Ảnh hưởng của hệ số thời gian tải liên tục TL = L / R với tải bình thường đối
với
∧

o

độ gợn sóng id (t) / i R (t) / iR khi góc mở α = 0 được thể hiện trên hình 3-5. Độ gợn

sóng của dịng tải giảm khi hệ số thời gian tải liên tục tăng, và nếu L → ∞, dòng
điện được lọc phẳng hoàn toàn.


Hình 3-5: Ảnh hưởng của hằng số thời gian tải liên tục


c, Chỉnh lưu cầu một pha
Điều khiển chỉnh lưu cầu một pha có hai phương án: điều khiển sử dụng
4 Thyristor (hình 3-6a) và bán điều khiển (điều khiển một phần) sử dụng 2
Thyristor và 2 Diode (hình 3-6b).

(a)

(b)

Hình 3-6: Chỉnh lưu cầu một pha a) điều khiển b) bán điều khiển

Dạng sóng điện áp và dịng điện của chỉnh lưu cầu điều khiển với tải điện
trở R được vẽ trên hình 3-6a. Các van T1 và T2 phải được mở đồng thời trong
nửa sóng dương của điện áp vs, dẫn dòng. Tương tự, các van T3, T4 cũng được
mở đồng thời trong nửa sóng điện áp nguồn âm. Để đảm bảo tính đồng thời bật
của các van T1 và T2 người ta dùng chung một dịng kích mở. Điện áp trên tải
tương tự như với trương hợp hai pha nửa sóng đã xét ở trên. Dịng điện xoay
chiều:
is = iT1 − iT4

Với dạng sóng được vẽ trên hình 3-7.

(3-5)