BO BIEN DOI AP XOAY CHIEU pot

30 papers 1
CHƯƠNG 4: BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY
CHIỀU.
MỤC TIÊU THỰC HIỆN:
•
Nắm được các kiểu mạch điều chỉnh điện áp xoay
chiều căn bản một pha và 3 pha
•
Hiểu được nguyên lý hoạt động của các kiểu mạch
điều chỉnh điện áp xoay chiều.
30 papers 2
KHÁI QUÁT CHUNG
•
Bộ biến đổi điện áp xoay chiều được sử dụng để
thay đổi trị hiệu dụng của điện áp ngõ ra.
•
Nó được mắc vào nguồn xoay chiều dạng Sin
với tần số và trị hiệu dụng không đổi và tạo ở
ngõ ra điện áp xoay chiều có cùng tần số nhưng
trị hiệu dụng điều khiển được.
•
Bộ biến đổi điện áp xoay chiều có tính năng
giống như máy biến thế điều khiển sơ cấp. Điện
áp đáp ứng ở ngõ ra thay đổi nhanh và liên tục.
30 papers 3
Giới thiệu các sơ đồ điều áp xoay chiều 1 pha dùng bán
dẫn
T
2
Z
T

1
U
1
Z
T
U
1
a.
D
2
Z
T
U
1
D
1
D
3
D
4
d.
b.
H×nh 1. S¬ ®å ®iÒu ¸p xoay chiÒu mét pha b»ng b¸n dÉn a.
b»ng hai tiristor song song ng îc; b. b»ng triac; c. b»ng mét
tiristor mét diod; d. b»ng bèn diod mét tiristor
Z
U
1
c.
D

1
T
1
T
2
D
2
30 papers 4
4.1. Bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều 1 pha dùng SCR
Cấu tạo:
Bộ điều chỉnh điện áp cung cấp gồm hai SCR giống nhau
đấu song song như ngược chiều nhau, tuỳ thuộc vào điện
áp kích mở cổng cho SCR sớm hay trễ mà ta có điện áp
trung bình cấp cho tải thay đổi được.
T
2
Z
T
1
U
1
5
30 papers
1. Trường hợp tải R:
-
Khi T1 mở thì 1 phần của nửa chu kỳ dương điện áp
nguồn đặt lên mạch tải.
-
Khi T2 mở thì một phần của nửa chu kỳ âm của u được
đặt lên mạch tải

T
2
R
T
1
U
1
U
U
T¶i
t
α
1
α
2
i
G1
i
G2
30 papers
6

Tại thời điểm α
1,
α
2
, có xung điều khiển các
thyristor T
1
, T

2
, các thyristor này dẫn .Nếu bỏ qua
sụt áp trên các thyristor,điện áp tải có dạng như
hình vẽ. Dòng điện tải đồng dạng điện áp và được
tính:

Khi thyristor dẫn:

Khi thyristor khóa: i = 0
R
tsinU
i
m
ω
=
30 papers
7
•
Trị hiệu dụng của điện áp trên tải:
•
Trị hiệu dụng của dòng tải:
( )
π
ααπ
θθ
π
π
α
2
2sin22

sin2
1
2
2
+−
==
∫
mt
UdUU
π
ααπ
2
2sin22 +−
=
R
U
I
m
t
30 papers
8
•
Công suất tác dụng cung cấp cho mạch tải:

Như vậy, bằng cách làm biến đổi góc α từ 0 ÷ ,
người ta có thể điều chỉnh được công suất tác dụng
từ trị cực đại P = U
2
/R đến 0.
•

Dòng điện trung bình qua SCR:
)cos1(
2
α
π
+=
R
U
I
m
SCR






+−
==
π
ααπ
2
2sin22
2
R
U
IUP
m
ttt
π

30 papers
9
2. Trường hợp tải RL:

Nguyên lý điều khiển:
U
1
A
1
A
2
T
1
T
2
i
U
2
a
i
G1
i
G2
α
1
ϕ
1
α
2
ϕ

2
α
3
π
U
t¶i
i
b
H×nh 4.4
30 papers
10
Khi θ = α, SCR1 dẫn dòng ta có phương trình:
Nghiệm của nó là:
Trong đó
( )








−−−+=
−
ϕ
θ
ϕαϕαθ
tg
t

e
Z
U
i )sin(sin
2
2
)sin(2.
αθ
+=+ UiR
dt
di
L
t
t
( )
R
L
tg
LRZ
ω
ϕ
ω
=
+=
2
2
30 papers
11

Dạng sóng điện áp và dòng điện khi các góc mở khác nhau.

U
1
A
1
A
2
T
1
T
2
i
U
2
a
U
t¶i
i
α
ϕ
α<ϕ
U
t¶i
i
α
1
ϕ
α=ϕ
U
t¶i
i

α
ϕ
α>ϕ
b
a
c
H×nh 4.5
α
2
α
2
ϕ
1
30 papers
12
II. Sơ đồ điều chỉnh điện áp xoay chiều 3 pha:
-
Gồm 3 cặp SCR song song ngược. Mỗi cặp nối tiếp
với một pha tải.
-
Mạch tải có thể đấu kiểu “Y” hoặc “Δ”
30 papers
13
ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 3 PHA

Sơ đồ động lực:
∼
a
∼∼
b

∼
∼
∼
c
∼
∼
∼
d
∼
~
∼
e
∼
~
∼
30 papers
14

Sơ đồ điều áp xoay chiều bằng triac
c
∼
a
∼
∼
b
∼ ∼
∼
∼ ∼
∼
30 papers

15

Sơ đồ điều áp có đảo chiều
∼
∼
A
1
B
1
T
1
T
2
T
3
T
4
T
5
T
6
T
7
T
8
A B
∼
C
1
T

9
T
10
C
30 papers
16

Sơ đồ động lực điển hình thường gặp:
T
4
T
3
T
5
T
1
T
6
T
2
A
1
B
1 C
1
A
B
C
0
Z

A Z
B
Z
C
30 papers
17
30 papers
18
Nguyên tắc dẫn dòng

Ba pha có U
fT
= U
fL
T
1
T
2
T
3
T
5
T
4
T
6
A
1
B
1

C
1
A
B
C
Z
A
Z
B
Z
C
0
T
2
T
3
T
5
T
1
T
4
T
6
A
1
B
1
C
1

A
B
C
Z
A
Z
B
Z
C
0
T
1
T
2
T
3
T
5
T
4
T
6
A
1
B
1
A
B
C
Z

A
Z
B
Z
C
T
1
T
2
T
3
T
5
T
4
T
6
A
1
B
1
C
1
A
B
C
Z
A
Z
B

Z
C
T
1
T
2
T
3
T
5
T
4
T
6
A
1
B
1
A
B
C
Z
A
Z
B
Z
C
C
1
T

2
T
3
T
5
T
4
T
6
A
1
B
1
C
1
A
B
C
0
Z
A
Z
B
Z
C
T
1
30 papers
19
Hai pha

0
T
1
Z
A
0
T
1
T
2
T
3
T
5
T
4
T
6
A
1
B
1
C
1
A
B
C
Z
A
Z

B
Z
C
T
2
T
3
T
5
T
4
T
6
A
1
B
1
C
1
A
B
C
Z
B
Z
C
T
1
T
2

T
3
T
5
T
4
T
6
A
1
B
1
A
B
C
Z
A
Z
B
Z
C
C
1
T
2
T
3
T
5
T

4
T
6
A
1
B
1
C
1
A
B
C
Z
A
Z
B
Z
C
T
1
T
1
T
2
T
3
T
5
T
4

T
6
A
1
B
1
A
B
C
Z
A
Z
B
Z
C
T
1
T
2
T
3
T
5
T
4
T
6
A
1
B

1
C
1
A
B
C
Z
A
Z
B
Z
C
0 0
0
0
30 papers
20

2. giản đồ sóng điện áp ra(α = 30
0
)
T
2
T
3
T
5
T
1
T

4
T
6
A B C
α
t
t
t
t
t
t
π/2
π
X
T1
X
T2
X
T3
X
T4
X
T5
X
3
X
23
X
2
X

52
X
1
X
61
X
14
X
T6
X
5
X
6
X
36
X
45
X
3
X
4
X
14
1
2 3
4
5
6
7 8 9 10 11 12 13
14

T
1
T
2
T
3
T
4
T
5
T
6
30 papers
21

Trường hợp tải trở đấu Y:
Giả thiết điện áp nguồn là đối xứng:






−=







−=
=
3
4
sin2
3
2
sin2
sin2
π
θ
π
θ
θ
Uu
Uu
Uu
c
b
a
30 papers
22
Xét dòng điện tải pha a: các điện áp liên quan đến pha
a:
Usinθ2u
a
=







−=−=
6
π
ωtUsin6uuu
caac






+=
6
π
ωtUsin6






+−=







−=
2
π
3
π
ωtUsin6
3
π
ωtUcos6






−−=−=
3
2π
θUsin2Usinθ2uuu
baab
30 papers
23
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BỘ BIẾN ĐỔI
ÁP XOAY CHIỀU 3 PHA

Điều khiển pha:
T
2
R

T
1
U
1
U
U
T¶
i
t
α
1
α
2
i
G
1
i
G
2
30 papers
24
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BỘ BIẾN ĐỔI
ÁP XOAY CHIỀU 3 PHA
1. Với phương pháp điều khiển pha thông thường:
•
Điện áp ngõ ra chứa thành phần hài cơ bản
•
có tần số bằng tần số áp nguồn và các thành phần
bậc cao khác.
2. Với phương pháp chuyển mạch cưỡng bức:

•
Điều khiển vị trí kích đóng dòng điện và đồng thời
điều khiển cả vị trí ngắt dòng tải.
•
Điện áp ngõ ra có dạng đối xứng
30 papers
25
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BỘ BIẾN
ĐỔI ÁP XOAY CHIỀU 3 PHA

Điều khiển tỉ lệ thời gian:
1. cho xung kích đóng các linh kiện liên tục trong
thời gian bằng số nguyên lần (m) chu kỳ điện áp
nguồn và sau đó ngắt (khóa) xung kích liên tục
trong một số nguyên lần chu kỳ(n).
2. Không sử dụng phương pháp này khi tải có hằng
số thời gian đáp ứng tương đương với chu kỳ áp
nguồn xoay chiều.