Chỉnh lưu- điện tử công suất

05/03/2011
1
Ts. Trần Trọng Minh
Bộ môn Tự đông hóa,
Khoa Điện, ĐHBK Hà nội
Hà nội, 9 - 2010
•Các vấn đề chung về chỉnh lưu
•6 sơ đồ chỉnh lưu cơ bản
•Nguyên lý hoạt động
•Tính toán các thông số cơ bản của sơ đồ chỉnh lưu
10/02/2011 2
05/03/2011
2
2.1 Các vấn đề chung về chỉnh lưu
 Chỉnh lưu là gì?
 Bộ biến đổi biến điện áp xoay chiều, thường là lấy vào từ lưới
điện, thành điện áp một chiều, cung cấp cho các phụ tải một
chiều.
 Phụ tải điện một chiều rất đa dạng:
 Các quá trình công nghệ, thường đòi hỏi nguồn một chiều với
dòng điện rất lớn, từ vài trăm A đến hàng nghìn A, như công nghệ
điện hóa mạ, điện phân, hàn hồ quang, …;
 Hệ thống truyền tải điện một chiều HVDC;
 Các bộ lọc bụi tĩnh điện, yêu cầu điện áp đến 120 kVDC, dòng
điện đến vài A;
 Các hệ thống kích từ tĩnh cho các hệ máy phát điện công suất lớn;
 Bản thân bộ nguồn cho các thiết bị điện tử, viễn thông.
10/02/2011 3
2.1 Các vấn đề chung về chỉnh lưu
 Cấu trúc chung của một sơ đồ chỉnh lưu
10/02/2011 4

05/03/2011
3
2.1 Các vấn đề chung về chỉnh lưu
 Các sơ đồ chỉnh lưu cơ bản
10/02/2011 5
2.1 Các vấn đề chung về chỉnh lưu
 Phân loại và tên gọi các sơ đồ chỉnh lưu:
 số pha – sơ đồ van – có điều khiển hay không điều khiển (dùng
điôt hay thyristor hay cả hai loại).
 Ví dụ:
 Sơ đồ chỉnh lưu 1-pha hình tia không điều khiển (dùng điôt)
 Sơ đồ chỉnh lưu 3-pha cầu điều khiển hoàn toàn (dùng thyristor).
10/02/2011 6
05/03/2011
4
2.1.5 Các thông số cơ bản của sơ đồ chỉnh lưu
 Dựa vào các thông số cơ bản để có thể thiết kế chế tạo bộ chỉnh
lưu hoặc đặt hàng mua, thuê chế tạo chỉnh lưu cho một ứng
dụng cụ thể nào đó.
 Thông số cơ bản thể hiện các đặc tính kỹ thuật chính của bộ
chỉnh lưu (Main Technical Specification).
 Các thông số cơ bản thể hiện qua điện áp chỉnh lưu yêu cầu:
 Điện áp và dòng chỉnh lưu yêu cầu, (U
d
, I
d
);
 Hoặc điện áp và công suất chỉnh lưu yêu cầu, (P
d
, U

d
);
 Các thông số cũng phải thể hiện qua điện áp xoay chiều phía lưới:
số pha, cấp điện áp, tần số. Ví dụ: nguồn cấp lấy từ lưới điện
3x380V, 50 Hz hoặc một pha 220 V, 50 Hz.
10/02/2011 7
2.1.5 Các thông số cơ bản của sơ đồ chỉnh lưu
 Chia làm 4 nhóm:
 1. Thông số xác định chất lượng của điện áp chỉnh lưu
 Điện áp chỉnh lưu chỉ là các mảnh của điện áp xoay chiều phía
lưới.
 Số lần đập mạch của điện áp chỉnh lưu trong một chu kỳ điện áp
lưới, n. n càng lớn càng tốt;
 n thể hiện sự bằng phẳng của điện áp.
10/02/2011 8
Ví dụ n=3
05/03/2011
5
2.1.5 Các thông số cơ bản của sơ đồ chỉnh lưu
 2. Nhóm các thông số liên quan đến van bán dẫn
 Các thông số này cần thiết để lựa chọn van cho sơ đồ chỉnh lưu;
 Các thông số này cũng cho biết sơ đồ chỉnh lưu nào có ưu điểm
hơn.
 Hai thông số cơ bản để lựa chọn van: Dòng trung bình qua van
thể hiện qua dòng chỉnh lưu yêu cầu I
D
(I
d
).
 Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van trong quan hệ với điện áp

chỉnh lưu yêu cầu U
ng,max
(U
d
).
10/02/2011 9
2.1.5 Các thông số cơ bản của sơ đồ chỉnh lưu
 3. Nhóm các thông số liên quan đến máy biến áp
 Các thông số này cần thiết để thiết kế, chế tạo hoặc đặt hàng máy biến
áp. Các thông số này cũng cho biết sơ đồ chỉnh lưu nào có ưu điểm hơn
về khả năng tận dụng công suất máy biến áp.
 Công suất tính toán máy biến áp S
ba
(P
D
) (kVA). S
ba
xác định kích thước
mạch từ máy biến áp (khối lượng sắt từ, kích cỡ cửa sổ, tiết diện mạch
từ chính).
 Tỷ số máy biến áp, điện áp sơ cấp, thứ cấp máy biến áp, k
ba
, U
1
, U
2
. Các
thông số này xác định số vòng dây cuốn. w
1
, w

2
.
 Giá trị hiệu dụng dòng sơ cấp, thứ cấp MBA, I
1
, I
2
. Thông số này xác
định tiết diện dây cuốn MBA.
 Không phải chỉnh lưu nào cũng phải dùng MBA?
 Khi đó S xác định công suất chỉnh lưu huy động từ lưới điện.
 Dòng điện cho biết cần chọn kích cỡ dây cấp điện cho sơ đồ như thế
nào. Lựa chọn các thiết bị bảo vệ như aptomat hoặc thiết bị đóng cắt như
công-tắc-tơ thế nào.
10/02/2011 10
05/03/2011
6
2.1.5 Các thông số cơ bản của sơ đồ chỉnh lưu
 4. Nhóm các thông số liên quan đến ảnh hưởng của sơ đồ
chỉnh lưu đối với lưới điện
 Thành phần sóng hài của dòng xoay chiều đầu vào chỉnh lưu, thể
hiện qua hệ số méo phi tuyến
 Trong đó I
k
giá trị hiệu dụng của sóng hài bậc k, I
1
là hiệu dụng
sóng cơ bản.
 Hệ số công suất cos, trong đó  là góc lệch pha giữa dòng điện
và điện áp.
 Khi công suất chỉnh lưu càng lớn thì ảnh hưởng của

những thông số trên đến lưới điện càng nghiêm trọng.
10/02/2011 11
25
2
1
1
k
k
I
I




2.1.5 Các thông số cơ bản của sơ đồ chỉnh lưu
 Nghiên cứu các sơ đồ chỉnh lưu nghĩa là làm rõ các thông
số cơ bản trên đây.
 Không phải sơ đồ nào ta cũng chỉ ra tất cả các thông số cơ
bản nhưng phương pháp và cách thức tính toán phải nắm
được.
 Để đơn giản cho người học một số giả thiết được sử dụng
hoặc đưa vào dần dần. Ví dụ lúc đầu sẽ giả thiết lưới điện
có công suất vô cùng lớn so với công suất chỉnh lưu yêu
cầu nên nhóm thông số thứ tư sẽ chưa được đả động đến.
10/02/2011 12
05/03/2011
7
2.2 Sơ đồ chỉnh lưu một pha, nửa chu kỳ
 Sơ đồ đơn giản nhất, rất
ít ứng dụng thực tế.

 Nhắc lại một số khái niệm
về điện
 Giải thích hệ thống kí
hiệu thường dùng.
 Phân tích nguyên lý hoạt
động của một sơ đồ chỉnh
lưu đơn giản nhất.
 Giả sử tải thuần trở R
t
 Dòng điện lặp lại dạng
như điện áp.
10/02/2011 13
2.2 Sơ đồ chỉnh lưu một pha, nửa chu kỳ
 Giả sử điện áp sơ cấp, thứ cấp
máy biến áp có dạng:
 giá trị biên độ;
 U là giá trị hiệu dụng.
 góc pha, [rad];
 tần số góc, [rad/S];
 f: tần số điện áp lưới, [Hz].
 Điện áp chỉnh lưu trung bình tính
được như sau:
 Dòng chỉnh lưu trung bình:
 Điện áp ngược lớn nhất trên van:
10/02/2011 14
1 1
2 2
sin ;
sin
m

m
u U
u U




1 2
,
m m
U U
2
m
U U

t
 

2
f
 

 
2 2 2
2 2
0
0 0
2
1 1
sin os

2 2 2
m m
m
d
U U U
U u d U d c
 

   
    
     
 
2 2
2
m
m
d
d
t t
I
U U
I
R R
  
  
,max 2 2
2
m
ng
U U U

 
05/03/2011
8
2.2 Sơ đồ chỉnh lưu một pha, nửa chu kỳ
 Sơ đồ dùng thyristor, có
ứng dụng trong các bộ
điều khiển kích từ các máy
phát điện nhỏ.
 Tải là cuộn dây kích từ, có
điện cảm lớn.
 Sơ đồ phải có điôt D0, gọi
là điôt không (free
wheeling diode) để khép
kín đường dòng điện khi
thyristor V khóa lại.
10/02/2011 15
2.2 Sơ đồ chỉnh lưu một pha, nửa chu kỳ
 Khái niệm về góc điều khiển , góc
chậm pha của tín hiệu điều khiển so với
thời điểm điện áp nguồn qua không.
 Khi  = 0 sơ đồ hoạt động giống như
chỉnh lưu dùng điôt.
 Dòng điện có dạng phức tạp hơn:
 Khi V thông:
 Khi D0 thông:
 Giải hệ p/t này, với lưu ý
 Sẽ có dạng dòng điện như hình (b).
10/02/2011 16
 
2

sin
m
t
t t t
di
L R i U t
dt

 
0
t
t t t
di
L Ri
dt
 
2 2
t t
i i
    
  

05/03/2011
9
2.3 Sơ đồ chỉnh lưu một pha hình tia
2.3.1 Sơ đồ dùng điôt
10/02/2011 17
Sơ đồ nguyên lý.
Xét hai loại tải (a) Tải thuần
trở R; (b) Tải trở cảm RL.

Đồ thị dạng dòng điện, điện áp; (a) Tải thuần trở R;
(b) Tải trở cảm RL.
Trong Điện tử công
suất ta sẽ quan tâm
chủ yếu đến 3 loại tải:
R, RL, RLE
2.3 Sơ đồ chỉnh lưu một pha hình tia
2.3.1 Sơ đồ dùng điôt
 Khái niệm về tải tương đương hay tải tổng quát
• Tải: bộ phận biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng
lượng khác như nhiệt năng, cơ năng, quang năng.
• Tải R: thể hiện điện năng biến thành các dạng năng lượng khác
như nhiệt, cơ, ánh sáng, không nhất thiết phải là điện trở.
• Tải RL: thành phần điện cảm thể hiện có quá trình trao đổi giữa
điện và từ. Điện cảm là kho từ, có tính chất là dòng điện qua nó
không thể đột biến được.
• Tải RC: tụ điện thể hiện điện biến thành điện. Tụ là kho điện,
có tính chất là điện áp trên nó không thể đột biến được.
• Tải RLE: sức điện động E thể hiện nguồn điện, có bản chất
khác điện. Ví dụ s.đ.đ của động cơ có bản chất cơ năng, s.đ.đ
của acquy có bản chất hóa năng.
10/02/2011 18
05/03/2011
10
2.3 Sơ đồ chỉnh lưu một pha hình tia
2.3.1 Sơ đồ dùng điôt, tải R
 Điện áp chỉnh lưu trung bình:
 Các thông số của van:
 Dòng trung bình qua điôt:
 Điện áp ngược lớn nhất trên van:

 Các thông số của MBA :
 Điện áp thứ cấp MBA:
 Điện áp sơ cấp MBA:
10/02/2011 19
 
2
0
2 0 2 2 2
1
sin
1 2 2 2
cos 0,9
m
d
m m
U U d
U U U U


 


  

    

2
d
D
I

I

,max 2 2
2 2 2
m
ng
U U U
 
2
2 2
d
U U


1 2
2 2
ba ba d
U k U k U

 
2.3 Sơ đồ chỉnh lưu một pha hình tia
2.3.1 Sơ đồ dùng điôt, tải R
 Các thông số của MBA:
 Dòng chỉnh lưu trung bình biểu diễn qua giá trị biên độ có
dạng giống như điện áp:
 Dòng điện thứ cấp MBA:
 Dòng điện sơ cấp MBA:
10/02/2011 20
 
2

2
2 2
0 0
2 2
1 1 cos2
sin
2 2
2
2 2 4
2
m
m
m m
d
I
I I d d
II I
 

  





 
 
 
 
  

 
2 2
2
2
m
d d
I I hay I I


 
1 2
1
1
2 2 2 2
m m
d
ba ba
I
I I
I
k k

  
05/03/2011
11
2.3 Sơ đồ chỉnh lưu một pha hình tia
2.3.1 Sơ đồ dùng điôt, tải R
 Các thông số của MBA:
 Công suất tính toán MBA:



10/02/2011 21
1 2
2
ba
S S
S


2
2 2 2
2 2
4
2 2 4 2
d d d
S U I U I P
  
  
2
1 1 1
8
2 2 2 2
d
ba d d
ba
I
S U I k U P
k
  
  

2 2 2
1 1 1
1,48
2 8 4 2
4 2 2
ba d d d
S P P P
  
 
 
    
 
 
 
 
Biểu thức này nói lên rằng công
suất tính toán của MBA phải gấp
rưỡi lần công suất chỉnh lưu yêu
cầu
Nói cách khác là sơ đồ chỉnh lưu
một pha hình tia huy động công
suất gấp 150% công suất tiêu thụ
Nói một cách khác
nữa là sơ đồ này sử
dụng MBA rất kém
(so với các sơ đồ
khác sau đây).
2.3 Sơ đồ chỉnh lưu một pha hình tia
2.3.1 Sơ đồ dùng điôt, tải RL
 Điện áp chỉnh lưu, giống

như ở sơ đồ tải thuần trở:
 Dòng thứ cấp MBA:
 Dòng sơ cấp MBA:
 Công suất tính toán MBA:
10/02/2011 22
2 2 2
2 2 2
0,9
m
d
U U U U
 
  
 
2
2
0
1
2
2
d
d
I
I I d



 

2

2
1
0
1
2
d d
ba ba
I I
I d
k k



 
 
 
 

1
1,34
2 2
2 2
ba d d
S P P
 
 
  
 
 
05/03/2011

12
2.3 Sơ đồ chỉnh lưu một pha hình tia
2.3.2 Sơ đồ dùng thyristor
10/02/2011 23
Sơ đồ chỉnh lưu một pha hình tia; (a) Tải
thuần trở; (b) tải trở cảm; (c) Tải RLE.
 
2
2
2
0
1
sin cos
2
1 cos 1 cos
2 2
m
m
d
m
d
U
U U d
U
U


 

  

 
 

  
 
   
 
   
   

Đặc tính điều chỉnh của chỉnh
lưu. Khi 0p thì U
d
=U
d0
-0.
2.3 Sơ đồ chỉnh lưu một pha hình tia
2.3.2 Sơ đồ dùng thyristor, tải trở cảm
 Với tải RL giả thiết L=, nghĩa là dòng tải
được là phẳng hoàn toàn, các bước phân
tích sẽ trở nên đơn giản hơn nhiều.
 Do dòng tải liên tục mỗi van sẽ dẫn 180.
 Điện áp chỉnh lưu có phần âm do van
không thể khóa lại nếu dòng qua nó chưa
về không và van kia chưa mở ra.
10/02/2011 24
 
2
2
2

0
1
sin cos
2
cos cos
m
m
d
m
d
U
U U d
U
U
 
 
 

  
 
 



  
 

Đặc tính điều chỉnh của chỉnh lưu. Khi
0p/2 thì U
d

=U
d0
-0.
Biểu thức đúng với mọi sơ đồ chỉnh lưu
nếu dòng tải là liên tục.
05/03/2011
13
2.3 Sơ đồ chỉnh lưu một pha hình tia
2.3.2 Sơ đồ dùng thyristor, tải RLE
 Tải RLE là dạng tải phức tạp nhất.
 Không thể dùng giả thiết đơn giản
L= được nữa vì ảnh hưởng của s.đ.đ
có thể làm cho dòng tải nhỏ, không thể
duy trì dòng liên tục nữa.
 Phải xét 3 chế độ làm việc:
 1. Dòng tải liên tục mỗi van sẽ dẫn
180.
 2. Dòng tải gián đoạn, góc dẫn của
van <p.
 3. Chế độ tới hạn, giữa chế độ dòng tải
liên tục và dòng gián đoạn, mỗi van sẽ
dẫn 180.
10/02/2011 25
Liên
tục
Tới
hạn
Gián
đoạn
2.3 Sơ đồ chỉnh lưu một pha hình tia

2.3.2 Sơ đồ dùng thyristor, tải RLE
 Phân tích áp dụng cho trường hợp tổng quát đối với
các chỉnh lưu n-pha.
 Các chế độ dòng điện phụ thuộc vào các thông số của sơ đồ: góc điều
khiển, các thông số của tải L
d
, R
d
.
 Góc điều khiển quy đổi về thời điểm điện áp nguồn qua 0, n là số lần
đập mạch của điện áp chỉnh lưu:
 Các thông số của tải:
10/02/2011 26
2
n
 
 

 
  
 
 
2 2
d d
Z R L
 
d d
d d
X L
Q

R R

 
arctg
Q


Tiếp theo tính toán theo 3 chế
độ dòng điện
05/03/2011
14
2.3 Sơ đồ chỉnh lưu một pha hình tia
2.3.2 Sơ đồ dùng thyristor, tải RLE
(1) Chế độ dòng liên tục
 Góc dẫn của van
 Tính toán theo biểu thức:
(2) Chế độ dòng gián đoạn
 Giải phương trình siêu việt để xác định góc dẫn của van:
 Sau đó tính toán điện áp chỉnh lưu theo biểu thức:
10/02/2011 27
2 /
n
 

0
d
cos ,
.
d d
d d

d
U U
U E
I
R






   
2
sin sin 1
Q Q
d
m
d
E Z
e e
U R
 
    
 
 
 
     
 
 
 

 
2
2
cos cos
2
m
d d
n
U U E
n


   

 
 
 
 
    
 
 
 
 
 
2.3 Sơ đồ chỉnh lưu một pha hình tia
2.3.2 Sơ đồ dùng thyristor, tải RLE
(3) Chế độ tới hạn
 Tính toán góc điều khiển tới hạn:
 Chế độ dòng liên tục khi:
 Chế độ dòng gián đoạn khi:

10/02/2011 28
 
2 2
2
2
sin sin 1
nQ nQ
d
th th
m
d
E
Z
e e
n U R
 

   
 
 
 
 
     
 
 
 
 
 
th
 

 

th
 
 

05/03/2011
15
2.4 Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha
2.4.1 Sơ đồ dùng điôt, tải R
 Chỉnh lưu cầu một pha
 Rất nhiều điểm giống sơ đồ tia:
 Dạng điện áp chỉnh lưu
 Dạng dòng qua các van
 Được ứng dụng rộng rãi
 Khác sơ đồ tia ở dạng điện áp trên van
 Có thể dùng MBA hoặc không
10/02/2011 29
2.4 Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha
2.4.1 Sơ đồ dùng điôt, tải R
 Điện áp chỉnh lưu
 Dòng I
2
 Dòng I
1
 Công suất tính toán MBA
 Điện áp trên van:
10/02/2011 30
2 2
2

2 2 2
0,9
m
d
U U
U U
 
  
2
1
2
2 2 2 2
m
d
d d
I
I I I
 
  
1 2
1 1
2 2
d
ba ba
I I I
k k

 
2
| 1 2 2 2 d

1,23
4
2 2 2 2
ba d d d
S S S U I U I P P
  
     
,max 2 2
2
m
ng
U U U
 
U
ng,max
chỉ bằng một
nửa so với sơ đồ
hình tia
05/03/2011
16
2.4 Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha
2.4.2 Sơ đồ dùng thyristor, tải R, RL
10/02/2011 31
2.4 Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha
2.4.2 Sơ đồ dùng thyristor, tải R, RL
10/02/2011 32
0
1 cos
2
d d

U U




0
cos
d d
U U



05/03/2011
17
2.4 Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha
2.4.3 Sơ đồ không đối xứng RL
 Dạng không đối xứng:
 Dùng ít van điều khiển,
mạch điều khiển đơn giản
hơn.
 Lợi về hệ số công suất
cao hơn.
 Có hai dạng chính, sơ đồ
(a) và (b).
 Sơ đồ (a) được dùng
nhiều hơn vì có thể điều
khiển van trực tiếp, không
cần cách ly.
10/02/2011 33
Van có catot chung

nên có thể điều
khiển trực tiếp
2.4 Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha
2.4.3 Sơ đồ không đối xứng, tải RL
10/02/2011 34
0
1 cos
2
d d
U U




Sơ đồ cho lợi thế
về hệ số công
suất so với sơ đồ
điều khiển hoàn
toàn
/ 2
 

Điện áp chỉnh lưu
trung bình:
05/03/2011
18
2.5 Sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình tia
2.5.1 Sơ đồ dùng điôt, tải R
 Sơ đồ cơ bản, từ đó xây dựng
nên các sơ đồ nhiều pha, đáp

ứng công suất lớn.
 Khi công suất yêu cầu lớn bắt
buộc phải dùng sơ đồ ba pha:
 Chất lượng điện áp tốt hơn;
 Dòng xoay chiều đầu vào có
dạng tốt hơn (thành phần sóng
hài bậc cao thấp).
 Không làm mất cân bằng pha.
 Sơ đồ nhiều pha là các tổ hợp
song song hoặc nối tiếp các sơ
đồ tia ba pha (3-pha, 6-pha, 12-
pha, 24-pha, 36-pha …).
 Sơ đồ nguyên lý:
10/02/2011 35
2.5 Sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình tia
2.5.1 Sơ đồ dùng điôt, tải R
 Hệ thống điện áp 3 pha, có
thể biểu diễn qua hàm sin
hoặc hàm cos:
 Điện áp dây:
 Biểu diễn hệ thống 3 pha
thuận tiện bằng biểu đồ
vector:
10/02/2011 36
1
1
1
sin ,
2
sin ,

3
2
sin .
3
m
A
m
B
m
C
u U
u U
u U






 
 
 
 
 
 
 
 
120

120


120

;
;
AB A B
BC B C
U U U
U U U
 
 
  
  
05/03/2011
19
2.5 Sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình tia
2.5.1 Sơ đồ dùng điôt, tải R
 Sự hình thành điện áp chỉnh
lưu
 Quy tắc xác định van dẫn:
 Catot chung: van nào có anot
dương nhất sẽ dẫn;
 Anot chung: van vào có catot
âm nhất dẫn.
 Bảng xác định van dẫn và sự
hình thành điện áp chỉnh lưu.
10/02/2011 37
 Pha ++ Van dẫn u
d


1
- 
2
u
a
D1 u
a

2
- 
3
u
b
D2 u
b

3
- 
4
u
c
D3 u
c
n=3
2.5 Sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình tia
2.5.1 Sơ đồ dùng điôt, tải R
 Tính điện áp chỉnh lưu trung bình, áp
dụng cho chỉnh lưu n-pha tổng quát:
 Áp dụng cho chỉnh lưu tia 3-pha: n=3,
 Các thông số của van:

 Dòng trung bình: I
D
=I
d
/3
 Điện áp trên van bằng biên độ của điện
áp dây:
10/02/2011 38
Dạng điện áp chỉnh
lưu n-pha
m
2
U
n


n


θ
2


2


 
2 2 2
1
cos d sin sin

2
2
n
m m m
n
d
n
n
n n
U U U U
n
n





  

 



 
  
 
 

2 2 2 2
3 3 3 3 6

sin 1,17
3 2 2
m m
d
U U U U U

  
   
, ax 2, 2
2 6
m
ng m l l
U U U U
  
05/03/2011
20
2.5 Sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình tia
2.5.1 Sơ đồ dùng điôt, tải R
 Tính toán các thông số MBA:
 Dòng thứ cấp MBA:
 Tính toán dòng sơ cấp phức tạp
hơn, ví dụ khi D1 dẫn:
10/02/2011 39
Mạch từ MBA 3 pha
3 2
2
m
d d
I I



2
3 2
m
d d
I I


 
3 3
2
2
3 3
3 3 1 cos 2
cos 0,58
2 2 2
m m
d d d
I I d I d I
 
 

  
 
 

 
  
 
 

 
1 2 1
1 1
w w w 0
w w 0.
A a B
B C
i i i
i i
  
 
0
A B C
i i i
  
2
1
w2 2 1
; .
3 w 3 3
A a ba a B C ba a
i i k i i i k i
    
Phương trình
cân bằng sức từ
động
Phương trình
cân bằng dòng
điện
2.5 Sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình tia

2.5.1 Sơ đồ dùng điôt, tải R
 Tính toán các thông số MBA:
 Dòng sơ cấp MBA
 Công suất tính toán MBA:
10/02/2011 40
Công suất MBA gấp
1,35 lần công suất
chỉnh lưu yêu cầu.
 
2
1
1 1 3 3 1
2 0,47
2 4 3 2
A d d
ba ba
I i d I I
k k

 

 
   
 
 
 

 
1 1 1 2 1
2 2 2

1 2
3 3 3 0,47 1,21 ;
1,17
3 3 0,58 1,49 ;
1,17
1
1,21 1,49 1,35 .
2 2
d
ba d d
d
d d
ba d d
U
S U I k U I I P
U
S U I I P
S S
S P P
   
  

   
05/03/2011
21
2.5 Sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình tia
2.5.1 Sơ đồ dùng thyristor
10/02/2011 41
V1
V2

a
b
c
u
d
i
d
i
1
Z
t
V3
A
B
C
N
R
R
L
(a)
(b)
Sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha thyristor, xét với hai loại
tải. (a) Tải thuần trở; (b) Tải trở cảm.
2.5 Sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình tia
2.5.2 Sơ đồ dùng thyristor
 Xét tải thuần trở R
 Dạng điện áp, dòng điện của các phần tử
trên sơ đồ với góc điều khiển =30.
 Với sơ đồ 3 pha góc điều khiển tính từ các
điểm chuyển mạch tự nhiên.

 Với dòng tải liên tục,
 Với dòng tải gián đoạn
 Dải điều chỉnh:
10/02/2011 42
30



30



0
cos
d d
U U



30



2 2
6
3 3
sin cos 1 .
2 2 6
m m
d

U U d U





  
 

 
 
   
 
 
 
 

0
5
0 , 0
6
d d
U U



   
05/03/2011
22
2.5 Sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình tia

2.5.2 Sơ đồ dùng thyristor
 Xét tải trở cảm RL, L=.
 Dạng điện áp, dòng điện của các phần tử
trên sơ đồ với góc điều khiển =45.
 Trong mọi trường hợp điện áp chỉnh lưu
có dạng:
 Dải điều chỉnh:
10/02/2011 43
0
cos
d d
U U



45



0
0 , 0
2
d d
U U



   
2.6 Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha
2.6.1 Sơ đồ dùng điôt

 Chỉnh lưu cầu ba pha là sơ đồ quan trọng nhất trong các sơ đồ
chỉnh lưu:
 Có ứng dụng thực tế rộng rãi.
 Chất lượng điện áp ra tốt, dòng đầu vào có dạng đối xứng, khai thác tốt
công suất huy động từ lưới hay là từ máy biến áp.
 Sơ đồ cũng thường được dùng để nối trực tiếp với lưới điện ba pha mà
không cần dùng máy biến áp.
 Có thể coi chỉnh lưu cầu ba pha như một dạng mắc nối tiếp của
hai sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha.
 Các chỉnh lưu nhiều pha đều được cấu tạo từ các dạng nối khác
nhau của sơ đồ nhiều pha cơ bản nhất, đó là chỉnh lưu tia ba pha.
10/02/2011 44
05/03/2011
23
2.6 Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha
2.6.1 Sơ đồ dùng điôt
 Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha cấu tạo từ 6 điôt: D1, D2, D3 mắc catôt chung,
D2, D4, D6 mắc anôt chung.
 Thứ tự đánh dấu các van trên sơ đồ phù hợp với thứ tự vào làm việc của các
van sau mỗi 60, với điều kiện điện áp pha đầu vào cung cấp theo đúng thứ tự
pha A, B, C như hình vẽ.
 Sơ đồ có thể dùng với máy biến áp hoặc không, tuỳ thuộc vào yêu cầu có cần
phải phối hợp mức điện áp hay không.
10/02/2011 45
2.6 Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha
2.6.1 Sơ đồ dùng điôt
 Sự hình thành điện áp chỉnh lưu:
 Bảng xác định van dẫn theo hai nhóm van catot chung và anot chung
10/02/2011 46
 Pha dương nhất Pha âm nhất Van dẫn u

d
=
u
a
u
b
D6, D1 u
ab
u
a
u
c
D1, D2 u
ac
u
b
u
c
D2, D3 u
bc
u
b
u
a
D3, D4 u
ba
u
c
u
a

D4, D5 u
ca
u
c
u
b
D5, D6 u
cb

1 2
 

2 3
 

3 4
 

4 5
 

5 6
 

6 7
 

05/03/2011
24
2.6 Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha

2.6.1 Sơ đồ dùng điôt
 Sự hình thành điện áp chỉnh lưu:
 Điểm P, catot chung, có thế là đường bao
phía trên các đường điện áp pha.
 Điểm Q, anot chung, có thế là đường bao
phía dưới các đường điện áp pha.
 Điện áp chỉnh lưu U
PQ
là các phần của
điện áp dây, u
ab
, u
ac
, a
bc
, u
ba
, …
 Sử dụng công thức tính tổng quát cho
trường hợp chỉnh lưu n-pha, với n=6:
giá trị biên độ của điện áp dây.
 Biểu diễn U
d
qua điện áp pha:
10/02/2011 47
2, 2,
6 3
sin
6
m m

d l l
U U U

 
 
2,
m
l
U
2 2 2
3 3 3 6
2,34
m
d
U U U U
 
  
N=6
2.6 Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha
2.6.1 Sơ đồ dùng điôt
 Tính toán thông số
 Dòng thứ cấp MBA có dạng đối xứng nên dòng sơ cấp cũng như vậy, chỉ khác
nhau về tỷ số MBA. Công suất tính toán của bên sơ và bên thứ bằng nhau.
 Công suất tính toán MBA:
10/02/2011 48
Biểu thức cho thấy chỉnh lưu
cầu 3 pha sử dụng MBA tốt
nhất trong các sơ đồ.
Công suất huy động chỉ hơn
công suất chỉnh lưu yêu cầu 5%

3
m
d d
I I


 
 
6 6
2
2
6 6
2
1 1 1 3
4 cos 1 cos2
2 3 2
0,816 .
m m m
d d d
d
I I d I d I
I I
 
 

   
  
 
 
    

 
 
 

 
1 2 2 2
3 1,05
ba d
S S S U I P
   
05/03/2011
25
2.6 Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha
2.6.2 Sơ đồ dùng thyristor
 Nguyên lý hoạt động
 Hai nhóm van (V1, V3, V5) và (V2, V4, V6) có thể coi như hai sơ đồ tia 3
pha. Góc điều khiển  tính từ các điểm chuyển mạch tự nhiên, là các điểm
đường điện áp pha cắt nhau. Trong một chu kỳ có 3 điểm chuyển mạch tự
nhiên phía trên và 3 điểm chuyển mạch tự nhiên phía dưới trên đồ thị điện áp
pha.
10/02/2011 49
2.6 Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha
2.6.2 Sơ đồ dùng thyristor, tải R
 Thế của P và Q so với 0 là dạng điện áp ra của
một chỉnh lưu hình tia ba pha.
 Điện áp giữa P và Q là dạng điện áp ra của
chỉnh lưu cầu ba pha biểu diễn trên hệ thống
điện áp dây u
ab
, u

ac
, u
bc
,
 dòng ra tải là liên tục, điện áp chỉnh
lưu bằng:
 dòng i
d
sẽ bằng 0 ở p trên đường điện
áp dây khi điện áp này đổi cực tính, dòng tải sẽ
là gián đoạn. Điện áp chỉnh lưu:
 Vùng điều chỉnh:
10/02/2011 50
0 60

 

0
cos
d d
U U



60



 
2,

2,
3
3
2
3
3
sin cos
3 6
1 cos
3
m
l
m
d l
U
U U d
U







  
 






  
 
 
  
 
 
 
 

0
2
0 , 0
3
d d
U U



   