Bài giảng môn học Điện tử ứng dụng

Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 1
Bài 1: CHỈNH LƯU - NGHỊCH LƯU - BIẾN TẦN

1.1. CHỈNH LƯU:
1.1.1. Khái niệm chung:
Chỉnh lưu là biến đổi năng lượng xoay chiều thành năng lượng một chiều.
Hiện nay trong kĩ thuật chỉnh lưu hầu như người ta chỉ dùng các phần tử bán dẫn
công suất (diode, thyristor). Điều đó là do các bộ chỉnh lưu bán dẫn có hiệu suất
rất cao, làm việc tin cậy, gia thành rẻ, chi phí bảo dưỡng không đáng kể, kích
thước và trọng lượng bé. Để chỉnh lưu công suất nhỏ người ta thường dùng các bộ
chỉnh lưu 1 pha 2 nữa chu kì, còn để chỉnh lưu công suất công suất lớn, người ta
thường dùng các bộ chỉnh lưu 3 pha. Ưu điểm của các bộ chỉnh lưu 3 pha là cho
công suất ra tải lớn và điện áp, dòng điện ra tải ít dao động.
1.1.2. CHỈNH LƯU MỘT PHA
1.1.2.1. CHỈNH LƯU BÁN KÌ CÔNG SUẤT: ( hay chỉnh lưu 1 pha, nửa
chu kì)
a) Sơ Đồ Mạch:

Trên sơ đồ điện áp xoay chiều phía thứ cấp máy biến áp, ở đầu vào chỉnh
lưu có dạng sin xoay chiều .
b) Hoạt Động:
Ở bán kì (+) của dòng điện xoay chiều qua biến áp đến diode. Do diode
mắc theo chiều thuận nên ở bán kì (+) diode sẽ không nối tải Rt vào nguồn làm
cho Vt= U
Ở bán kì (-) của dòng điện xoay chiều qua biến áp đến diode. Do diode mắc
theo chiều thuận nên ở bán kì (-) diode sẽ không thông (không dẫn)→không
nối tải Rt vào nguồn→Vt=0
D1
RtU
V

IN
= V
AC

V
t
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 2

c. Các thông số của mạch:
+Điện áp một chiều trung bình ở ngõ ra:
ACt
VV .
2
π
=

+Dòng tải trung bình :

AC
t
V
R
It .
2
π
=

+Diode chịu điện áp ngược max:

ACng
VV .2
max
=

d. Ứng Dụng:
Đây là sơ đồ đơn giản rất ít ứng dụng trên thực tế .
1.1.2.2. CHỈNH LƯU TOÀN KÌ CÔNG SUẤT: ( chỉnh lưu cầu 1 pha)
i. Chỉnh Lưu Toàn Kì Công Suất Không Điều Khiển:
a/ Sơ đồ mạch:






_Chỉnh lưu cầu 1 pha có cấu tạo từ 4 dioe :D1 và D2 có kathode chung,D3
và D4 có anode chung
_Các diode dẫn dòng theo từng cặp D1 và D3, D2 và D4
V
IN
V
t
t

t

Rt
V
IN

= V
AC

V
t
D
1
D
2
D
3
D
4
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 3
_Nguồn cấp cho mạch là nguồn điện xoay chiều V
IN
= V
AC

b/ Hoạt động:
• Ơ bán kì (+) → V
IN
> 0, D1, D3 dẫn, D2, D4 không dẫn, dòng điện đi từ
nguồn qua D1, Rt,D3 →trở về nguồn→ta có Vt= V
IN

• Ơ bán kì (-)→V
IN
< 0, D1, D3 ngưng dẫn, D2, D4 dẫn, dòng điện từ nguồn

qua D2→ Rt→ D4→ nguồn, ta có: Ut= - V
IN












c/ Các thông số của mạch:
Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu:

int
Vu .
2
π
=

Điện áp ngược cực đại trên mỗi diode
Ungmax= Vin
Giá trị trung bình của dòng điện tải:

in
t
t

V
R
R
u
I .
2
π
==





V
IN
V
t
t

t

V
t
= V
IN
V
t
= -V
IN
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng

Trang 4
ii. Chỉnh Lưu Toàn Kì Công Suất Có Điều Khiển:
a/ Sơ đồ mạch:

Đối với các mạch nắn điện điều khiển dùng SCR thì thường SCR được đặt
sau tải để kathode nối đến mạch có U = 0V thì mạch điều khiển tạo dòng điện
kích sẽ có thiết kế tính toán đơn giản hơn
Khi dùng SCR thì ngoài điều khiển để có V
AK
> 0V để phân cực thuận SCR
thì cần phải có thêm điều kiện I
G
> 0. như vậy khi nguồn V
AC
có bán kì (+)
nhưng nếu không kích 1 xung (+) vào cực G thì SCR không dẫn điện lúc đó
điện áp ra trên tải vẫn là 0V.
b/ Hoạt động:
• ở bán kì(+) và nếu T1 được kích xung (+) ở cực G thì T1 dẫn điện ,
dòng điện đi từ A qua T1→ R
t
→ D2→ B
• ở bán kì (-) nếu T2 được kích xung (+) ở cực G thì T2 dẫn, dòng điện đi
từ B → T2→ R
t
→ D1→A
Trong mạch này sau khi SCR được kích, SCR sẽ duy trì trạng thái dẫn cho
hết bán kì (+), (-) thì SCR sẽ tắt Ơ những bán kì (+)(-) tiếp theo phải có xung
kích tiếp cấp cho cực G thì SCR mới dẫn điện.
Rt

V
IN
= V
AC

A

D
1
D
2
T
2
T
1
B

Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 5

iii) Ưng Dụng:
Sơ đồ cầu một pha phù hợp với các ứng dụng yêu cầu điện áp chỉnh lưu
cao và dòng nhỏ
V
IN
V
t
t

t

t

V
t
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 6
1.1.3.CHỈNH LƯU 3 PHA
1.1.3.1. CHỈNH LƯU HÌNH TIA 3 PHA DÙNG DIODE:
i) Sơ Đồ Mạch:

Chỉnh lưu hình tia 3 pha cấu tạo từ máy biến áp 3 pha và 3 diode D1, D2,
D3. Ba diode có thể đấu kathode chung hoặc đấu anode chung. Phụ tải Rt được
đấu giữa điểm Kathode chung ( hoặc anode chung) với điểm trung tính N của thứ
cấp máy biến áp.
Hệ thống điện áp cung cấp vào là hệ thống điện áp 3 pha với cùng biên độ
và lệch pha nhau một góc 120

độ.
Giá trị tức thời của điện áp đầu vào là:
θSinUu
m
A
.
1
=

)
3
4

(.
)
3
2
(.
1
1
π
θ
π
θ
+=
+=
SinUu
SinUu
m
C
m
B

Trong đo: θ = ωt – góc pha
ω = 2ðf – tần số góc pha
f : tần số điện áp nguồn
U
1m
: giá trị biên độ
ii) Hoạt Động_ Các Thông Số Của Mạch:
a/ Hoạt động:
Trong mạch chỉnh lưu này khi pha nào có bán kì (+) thì diode đó dẫn điện
cho dòng qua tải. Điện áp ra trên tải là bán kì (+) của 3 pha lần lượt theo thứ tự

pha của nguồn
DA
DB
DC
Rt
u
t
A

B

C

u
1
u
2
u
3
N
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 7
Trên đồ thị các điểm θ
1
, θ
2
, θ
3
, θ
4

, θ
5
, …tại đó các đường điện áp pha cắt
nhau, gọi là đường chuyển mạch tự nhiên. Tại các điểm chuyển mạch tự nhiên một
diode mới sẽ vào dẫn dòng, diode dẫn dòng trước đó sẽ khóa lại.
Do đó trong khoảng θ
1
≤ ωt ≤θ
2
: u
1
lớn nhất (dương nhất), chỉ có D
A
dẫn,
dòng điện sẽ qua phụ tải R
t
đến điểm N. Điện áp đưa ra tải u
t
= u
1
, điện áp trên D
A
:
U
DA
=0V
Trong khoảng θ
2
≤ ωt ≤θ
3

: u
2
lớn nhất (dương nhất), chỉ có D
B
dẫn, dòng
điện sẽ qua phụ tải R
t
đến điểm N. Điện áp đưa ra tải u
t
= u
2

Trong khoảng θ
3
≤ ωt ≤θ
4
: u
3
lớn nhất (dương nhất), chỉ có D
C
dẫn, dòng
điện sẽ qua phụ tải R
t
đến điểm N. Điện áp đưa ra tải u
t
= u
3

Vậy điện áp chỉnh lưu thu được là đường bao phía trên các đường điện áp
pha, đập mạch ba lần trong một chu kỳ.

Tương tự tại các pha còn lại











Dạng sóng điện áp tại ngõ ra sau khi được chỉnh lưu.
b/ Các thông số của mạch:
• Điện áp một chiều trung bình ra trên tải:
ACAC
VVUt 17,1.2
2
33
=
Π
=

→Ut = 1,17 V
AC
(V
AC
là điện áp pha)
V
IN

V
t
t

t


2 V
AC
- 2 V
AC
2 V
AC
θ
1
θ
2
θ
3
θ
4
θ
5
u
1
u
2
u
3
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng

Trang 8
• Giá trị trung bình của dòng điện tải

AC
t
V
R
R
U
It ===
17,1


iii)Ứng Dụng:
Chỉnh lưu hình tia 3 pha thích hợp cho các chỉnh lưu yêu cầu công suất
nhỏ.
1.1.3.2. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA:
i) Chỉnh Lưu Cầu 3 Pha Dùng Diode:
a/ Sơ đồ mạch:








Chỉnh lưu cầu 3 pha cấu tạo từ máy biến áp 3 pha và 6 diode D1→D6 và
được mắc theo 2 nhóm: D1, D2, D3 mắc kathode chung; D4, D5, D6 mắc anode
chung.

b/ Hoạt động – Các thông số của mạch:
• Hoạt động:





Trên sơ đồ ta đánh dấu các điểm chuyển mạch tự nhiên, đó là các điểm mà
các đường điện áp pha u
A
, u
B
, u
C
cắt nhau:1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,…từ đó có thể thấy
u
t
t


u
A
u
B
u
C
Rt
D1
D2 D3
D4

D5
D6
A
B
C
U
t
V
AC
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 9
trong khoảng 1→3, pha A có điện áp (+) nhất nên D1 sẽ dẫn. D2 dẫn trong khoảng
3→5, D3 dẫn trong khoảng 5→7
Trong nhóm anode chung, trong khoảng 2→4 pha c có điện áp (-) nhất nên
D6 sẽ dẫn. D4 dẫn trong khoảng 4→6. D5 dẫn trong khoảng 6→8
Vậy khi:
1≤<2 : D1, D5 dẫn → u
t
=u
AB

2≤<3 : D1, D6 dẫn → u
t
=u
AC

3≤<4 : D2, D6 dẫn → u
t
=u
BC

4≤<5 : D2, D4 dẫn → u
t
=u
BA

5≤<6 : D3, D4 dẫn → u
t
=u
CA

6≤<7 : D3, D5 dẫn → u
t
=u
CB

• Các thông số của mạch:
• Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu:
ACACt
VUu 34.2.2
2
33
=
Π
=

V
AC
: điện áp pha
• Dòng trung bình qua diode:

3
t
D
I
I =

• Điện áp ngượ lớn nhất trên diode:
ACng
VU .6
max
=


ii. Chỉnh Lưu Cầu 3 Pha Có Điều Khiển:



Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 10

Mạch nắn điện điều khiển 3 pha cấu tạo từ máy biến áp 3 pha và 6 thyristor
chia ra 2 nhóm:
+ Nhóm nối kathode chung là T1, T2 ,T3
+ Nhóm nối anode chung là T4, T5, T6
Để điều khiển mở các SCR này người ta thường dùng 1 máy phát xung
dòng điện điều khiển i
G
. Các xung dòng i
G
phải phát ra theo thứ tự i

G1
, i
G6
, i
G2
, i
G4
,
i
G3
, i
G5
cách nhau 1 khoảng = ð / 3
Mỗi SCR trong nhóm kathode chung sẽ mở khi điện áp pha của cuộn dây
thứ cấp nối với nó là lớn nhất và nó có tín hiệu điều khiển i
G
. Còn mỗi SCR trong
nhóm anode chung sẽ mở khi điện áp pha của cuộn dây thứ cấp nối với nó là âm
nhất và nó có tín hiệu điều khiển i
G
. Khi 1 trong 3 SCR của nhóm mở thì 2 SCR
còn lại của nhóm đó khoá lại
iii. Chỉnh Lưu Cầu 3 Pha Không Đối Xứng:
Rt
T1 T2 T3
T4 T5 T6
A
B
C
A

B
C
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 11

Trong mạch này, người ta vẫn dùng máy biến áp 3 pha, 3 thyristor T1, T2,
T3 nhưng thay 3 thyristor T4, T5, T6 bằng 3 diode D1, D2, D3. sự thay thế như
vậy làm giảm giá thành của mạch và mạch vẫn điều khiển được điện áp chỉnh lưu.
iv) Chỉnh Lưu 6 Pha Có Cuộn Kháng Cân Bằng:











Sơ đồ chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng (LCB) bao gồm máy biến áp
động lực, cuộn kháng cân bằng, 6 diode chia làm 2 nhóm D1→D3, D4→D6. mỗi
nhóm sẽ làm việc độc lập như 1 sơ đồ tia 3 pha
Cuộn kháng cân bằng LCB có cấu tạo như 1 máy biến áp tự ngẫu. Với
mạch từ hình chữ O và 2 nửa cuộn dây như thể thiện trên hình vẽ, dòng điện đi
Rt
T1 T2 T3
D1 D2 D3
A
B

C
D1
D2
D3
D4
D5
D6
A
Zt
B
C
M N
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 12
vào từ điểm M sẽ được chia đôi và cuộn kháng sẽ ở trong chế độ cân bằng sức từ
động như một máy biến áp.
v) Ưng Dụng:
Các dạng chỉnh lưu cầu ba pha có thể dùng với máy biến áp hoặc không,
hoặc có thể áp dụng nếu mạch làm việc với điện áp thấp ví dụ như một nguồn hàn
hồ quang một chiều.

1.2.A. MẠCH NGHỊCH LƯU:
1.2.1.NGHỊCH LƯU PHỤ THUỘC
1.2.1.1. TỔNG QUAN:
i) Hiện Tượng Chuyển Mạch:
Trong các chương trước ta luôn giả thiết các phần tử trong sơ đồ là lý
tưởng: máy biến áp chỉ đơn thuần là bộ biến đổi mức điện áp, nghĩa là điện áp phía
thứ cấp liên hệ với điện áp phía sơ cấp qua tỉ số máy biến áp; nguồn cấp điện xoay
chiều thuần tuý là nguồn điện áp với trở kháng trong bằng không, các khoá lý
tưởng với thời gian đóng mở bằng không…

Trong thực tế đường dây cung cấp nguồn xoay chiều có điện cảm, điện trở,
bản thân máy biến áp cũng có điện trở cuộn dây và trở kháng tản cuộn dây. Đối
với công suất lớn thông thường điện trở thuần là nhỏ, không đáng kể đối với trở
kháng tản. Trở kháng tản của cuộn dây máy biến áp và các thành phần điện cảm
trên đường dây tạo nên điện cảm trên đường cấp điện ở đầu vào của chỉnh lưu.
Chính thành phần điện cảm này làm kéo dài quá trình chuyển mạch giữa các khóa
bán dẫn, làm cho một khóa khi khóa lại thì phải có một thời gian để dòng qua khóa
giảm dần về không, còn một khóa mới mở ra thì cũng phải mất một thời gian như
vậy để dòng tăng từ không đến giá trị dòng tải. Quá trình này gọi là quá trình
chuyển mạch, thời gian diễn ra gọi là thời gian chuyển mạch.
ii) Chuyển Mạch Trong Sơ Đồ Hình Tia 1 Pha:
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 13

Giả sử T1 đang dẫn dòng với I
T1
=I
t
, cực tính điện áp nguồn đang như trên
hình vẽ . Như vậy nếu có tín hiệu điều khiển đến T2 thì T2 sẽ mở ra vì điện áp
anode-kathode của nó đang (+). Tuy nhiên do có điện cảm La trong mạch nên
dòng qua T2 không thể lập tức bằng It. Cũng với lý do như vậy, dòng qua T1
không thể lập tức giảm từ It về 0 ngay. Trong quá trình dòng qua T2 lớn dần lên
đến It và dòng qua T1 giảm dần về 0 cả T1, T2 đều dẫn. Khi đó nguồn điện áp U1,
U2 bị nối ngắn mạch tạo nên dòng cân bằng i
a
giữa U1, T1, U2, T2. Dòng cân
bằng hay còn gọi là dòng chuyển mạch, tăng cường dòng qua T2 và làm giảm
dòng qua T1. Quá trình chuyển mạch diễn ra rất ngắn so với chu kì đóng cắt của
các van SCR nên có thể giả thiết rằng trong thời gian chuyển mạch dòng tải It vẫn

không đổi.
iii) Chuyển Mạch Trong Sơ Đồ Cầu 1 Pha :
T1
La
T4
T3
T2ia1
ia2
Zt

La
T1
La
T2
U1
U2
ia
ia
It
Zt
M
ạch v
òng chuy
ển mạch trong s
ơ đ
ồ tia 1
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 14
Sơ đồ tương đương của quá trình chuyển mạch trong sơ đồ cầu 1 pha
Trên sơ đồ tương đương giả sử T1, T2 đang dẫn, có tín hiệu điều khiển đưa

đến T3,T4; sẽ xảy ra hiện tượng chuyển mạch giưã T1, T3 và giữa T2, T4. dòng
chuyển mạch bao gồm i
a1
, i
a2

So với chỉnh lưu tia 1 pha thì chỉnh lưu cầu sụt áp do quá trình chuyển
mạch lớn gấp đôi. Đó là vì trong thời gian chuyển mạch có 2 nhóm SCR cùng
chuyển mạch một lúc.
iv) Chuyển Mạch Trong Sơ Đồ Hình Tia 3 Pha:
Ua
Ub
Uc
L
L
L
T1
T2
T3
Zt
Ut
Sơ đồ tương đương của chỉnh lưu tia 3 pha
Ơ sơ đồ tương đương của chỉnh lưu tia 3 pha , trong đó nguồn điệp áp xoay
chiều đầu vào được thay thế bởi nguồn suất điện động 3 pha u
a
, u
b
, u
c
, nối tiếp với

điện cảm tản L
Xét sự chuyển mạch giữa T2, T1. Giả sử T1 đang dẫn. Điện áp u
b
bắt
đầu(+) nhất nên nếu có tín hiệu điều khiển đưa đến T2 thì T2 sẽ mở ra được và bắt
đầu quá trình chuyển mạch giữa T2 với T1
v) Chuyển Mạch Trong Sơ Đồ Cầu 3 Pha:
Sơ đồ tương đương của 1 chỉnh lưu cầu 3 pha
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 15

Chuyển mạch trong sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha sẽ diễn ra giống như ở sơ đồ
tia 3 pha đối với 2 nhóm SCR kathode chung và anode chung. Điểm khác nhau sẽ
là trong một chu kì điện áp nguồn sẽ có 6 lần chuyển mạch xảy ra chứ không phải
là 3 lần như ở chỉnh lưu tia 3 pha.
1.2.1.2. NGHỊCH LƯU PHỤ THUỘC:
Nghịch lưu phụ thuộc là 1 chế độ làm việc của các sơ đồ chỉnh lưu, trong
đó năng lượng từ phía một chiều được đưa trả về lưới điện xoay chiều. Đây là chế
độ làm việc rất phổ biến của các bộ chỉnh lưu, đặc biệt với các ứng dụng trong các
hệ thống truyền động một chiều. Khi một máy điện một chiều được điều khiển bởi
một bộ chỉnh lưu, máy điện có thể là động cơ tiêu thụ năng lượng từ lưới điện và
cũng có thể đóng vai trò là nguồn phát năng lượng.
Các yêu cầu để có thể thực hiện được chế độ nghịch lưu phụ thuộc, trong
đó năng lượng từ phía một chiều được đưa trả về phía xoay chiều.
Trong mạch một chiều phải có suất điện động một chiều E
đ
có cực tính tăng
cường dòng It, nghĩa là dòng một chiều của bộ biến đổi phải đi vào ở cực âm và đi
ra ở cực dương của E
đ

Góc diều khiển > 90. Như vậy đầu ra của bộ chỉnh lưu không thể là nguồn
cấp năng lượng vì dòng một chiều It sẽ đi ra ở cực (-) va đi vào ở cực (+) của Ut.
Đảm bảo góc khóa ≥ wt
r
trong đó t
r
là thời gian phục hồi tính chất khoá của SCR.
i) Nghịch Lưu Phụ Thuộc Trong Sơ Đồ Hình Tia 1 Pha:
Ua
Ub
Uc
L
L
L
T1 T3 T5
T4 T6 T2
Zt
It
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 16
La
T1
La
T2
It
u1
u2
E
Lt

Zt
U


ii) Nghịch Lưu Phụ Thuộc Trong Sơ Đồ Cầu 1 Pha:
Chế độ nghịch lưu thuộc trong sơ đồ cầu 1 pha xảy ra tương tự như sơ đồ tia 1
pha, chỉ khác là sụt áp do quá trình chuyển mạch sẽ lớn gấp đôi.
iii) Nghịch Phù Thuộc Trong Sơ Đồ Hình Tia 3 Pha:
Với sơ đồ tia 3 pha các yêu cầu đề có thể thực hiện được chế độ nghịch lưu
thuộc cũng giống như ở các sơ đồ 1 pha.
iv) Nghịch Lưu Thụôc Trong Sơ Đồ Cầu 3 Pha:

Ua
Ub
Uc
L
L
L
T1 T3 T5
T4 T6 T2
L
Ed
Zt
It

u
t
t

ð 2ð

ĩ

u
1
u
2
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 17
1.2.1.3. CÁC BỘ BIẾN ĐỔI ĐẢO CHIỀU:
Một số phụ tải một chiều yêu cầu điện áp một chiều cung cấp có thể đảo
chiều được cực tính. Vd: đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng động cơ tương
ứng với yêu cầu đảo chiều quay động cơ, hệ thống mạ đảo dòng…
Về nguyên tắc các hệ thống yêu cầu đảo cực tính điện áp nguồn sẽ gồm 2
bộ chỉnh lưu (CL1,CL2) thuận và ngược cùng được cung cấp bởi một nguồn xoay
chiều. Phương pháp điều khiển bộ biến đổi có đảo chiều gồm phương pháp điều
khiển chung và điều khiển riêng.
i) Điều Khiển Chung:

Trong cấu trúc điều khiển chung CL1 và CL2 làm việc song song ở mọi
thời điểm. Do có sự chênh lệch về giá trị tức thời trên đầu ra của mỗi bộ chỉnh lưu
nên cần có cuộn kháng cân bằng L để hạn chế dòng điện quẩn giữa 2 bộ biến đổi .
Về nguyên tắc dòng điện “quẩn” có giá trị nhỏ, giá trị trung bình của điện áp đầu
ra của 2 bộ biến đổi phải bằng nhau. Điều này dẫn đến khi 1 bộ đang làm vịêc ở
chế độ chỉnh lưu thì bộ kia phải làm việc “chờ” trong chế độ nghịch lưu phù thuộc.
Cấu trúc điều khiển chung có ưu điểm là độ tác động nhanh rất tốt, không
hề có độ trễ khi đảo cực tính điện áp ra tải. Tuy nhiên nhược điểm của cấu trúc này
là yêu cầu có cuộn kháng cân bằng L làm tăng công suất lắp đặt của hệ thống.
Làm chậm quá trình điện từ diễn ra trên mạch tải dẫn đến làm giảm độ tác động
nhanh của hệ thống trong một số trường hợp.

ii) Điều Khiển Riêng:
L
L
CL1
CL2
Zt
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 18

Trong thực tế các bộ biến đổi có đảo chiều đều được thực hiện theo cấu trúc
điều khiển riêng biệt. Ơ mỗi thời điểm chỉ có một bộ biến đổi làm việc, nhờ đó sẽ
không cần đến cuộn kháng cân bằng. Như vậy công suất lắp đặt được giảm đến
mức tối thiểu gọn nhẹ, hiệu suất cao.
Vấn đề chính trong thực hiện cấu trúc điều khiển riêng ;là điều khiển quá
trình đảo chiều sao cho thời gian trễ là ngắn nhất mà vẫn đảm bảo an toàn cho
thiết bị, không để xảy ra ngắn mạch. Vì vậy trong cấu trúc điều khiển riêng thì
mạch điện thực hiện logic đảo chiều có vai trò quan trọng
1.2.2.NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP
1.2.2.1. TỔNG QUAN:
Nghịch lưu độc lập là thiết bị dùng để biến đổi nguồn điện một chiều thành
nguồn điện xoay chiều có tần số mong muốn, cấp cho phụ tải xoay chiều làm việc
độc lập ( nghĩa là phụ tải không có liên hệ trực tiếp với lưới điện) . Như vậy các bộ
nghịch lưu có chức năng ngược với bộ chỉnh lưu.
i) Các Dạng Nghịch Lưu Độc Lập:
Tuỳ theo chế độ làm việc của nguồn một chiều cung cấp mà nghịch lưu độc
lập được phân loại là nghịch độc lập nguồn áp( nghịch lưu dòng điện).
Phụ tải của nghịch lưu độc lập có thể là một tải xoay chiều bất kì. Tuy
nhiên có một dạng phụ tải đặc biệt cấu tạo từ 1 mạch vòng dao động, trong đó điện
áp hoặc dòng điện có dạng dao động hình sin yêu cầu một loại nghịch lưu riêng,
gọi là nghịch lưu cộng hưởng. Nghịch lưu cộng hưởng có thể là loại nguồn áp và

cũng có thể là loại nguồn dòng.
Có 3 kiểu sơ đồ nghịch lưu thường gặp:
+ Sơ đồ 2 SCR song song
+ Sơ đồ 2 SCR nối tiếp
CL1
CL2
Zt
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 19
+ Sơ đồ cầu 4 SCR
ii) Nguồn Ap_Nguồn Dòng:
a/ Nguồn áp:
Nếu nguồn điện 1 chiều cung cấp cho nghịch lưu là nguồn áp ta có nghịch lưu
điện áp.
Nguồn áp lý tưởng là 1 nguồn điện với nội trở bằng 0. Như vậy dạng điện áp ra
là không đổi, không thuộc vào giá trị cũng như tính chất của phụ tải. Dòng điện ra
sẽ thuộc phụ tải. Nguồn áp sẽ làm việc được ở chế độ ngắn mạch vì khi đó về
nguyên tắc dòng điện có thể lớn đến vô cùng. Trong thưc tế nguồn điện áp được
tạo ra bằng cách mắc ở đầu ra một nguồn một chiều của một tụ điện có giá trị đủ
lớn.
b/ Nguồn dòng:
Nếu nguồn điện một chiều cung cấp cho nghịch lưu là một nguồn dòng thì ta
có nghịch lưu dòng điện.
Nguồn dòng lý tưởng là một nguồn điện với nội trở vô cùng lớn. Như vậy dòng
điện ra là không đổi, không thuộc vào giá trị cũng như tính chất của phụ tải.
Nguồn dòng sẽ làm việc được ở chế độ ngắn mạch vì khi đó dòng điện vẫn không
đổi nhưng không thể làm việc ở chế độ không tải . Trong thực tế nguồn dòng được
tạo ra bằng cách mắc ở đầu ra một nguồn một chiều một điện cảm có giá trị đủ
lớn, ngoài ra để tạo ra nguồn dòng người ta còn dùng một chỉnh lưu có điều khiển
có mạch phản hồi dòng điện.

1.2.2.2. NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP:
i) Nghịch Lưu Độc Lập Nguồn Dòng 1 Pha:
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 20
Trên sơ đồ mỗi SCR được điều khiển mở trong nửa chu kì như vậy điện áp
một chiều E được luân phiên đặt lên mỗi nửa cuộn dây của máy biến áp. Kết quả
là bên phía thứ cấp xuất hiện điện áp xoay chiều. Tụ điện C mắc song song với
phụ tải ở bên phía sơ cấp máy biến áp đóng vai trò là tụ chuyển mạch. Điện cảm L
có trị số lớn mắc nối tiếp với nguồn đầu vào làm cho dòng đầu vào hầu như được
phẳng hoàn toàn và ngăn tụ phóng ngược trả về nguồn khi các SCR chuyển mạch.
Khi T1 mở thông điện áp E đặt lên nửa cuộn sơ cấp máy biến áp, như vậy
tụ C sẽ được nạp tới điện áp trên toàn bộ phần sơ cấp →tụ C sẽ được nạp tới điện
áp trên toàn bộ phần sơ cấp. Khi T2 nhận được tín hiệu điều khiển, T2 mở thông
dòng i
d
chạy qua T2 , điện áp trên C đặt cực tính ngược lên T1→ khoá T1. Tụ C sẽ
được nạp điện lại để sẵn sàng cho lần chuyển mạch tiếp theo khi T1 lại nhận được
tín hiệu điều khiển.
ii) Nghịch Lưu Độc Lập Nguồn Dòng 3 Pha:
E
T2
T1
SCR
+
C1
1uF
L1
1uH

Z

t
i
d
L
E
4C
Zt
i
d
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 21

Giả sử trạng thái đầu T1,T6 mở trong khoảng 0 < t < ð/3, dòng I
d
chạy từ
nguồn qua T1 →Z
A
→Z
C
→T6→ về cực âm của nguồn E → i
a
= i
d
, i
c
= -i
d
, i
b
= 0

Tại t = ð/3 cho xung điều khiển mở T2 → điện áp trên tụ điện C1 trở thành
điện áp ngược đặt lên T1 →khoá T1 → i
a
giảm về 0→ i
d
từ cực (+) của E
→T2→Z
B
→Z
C
→T6→ cực (-) của nguồn E → i
b
= i
d
, i
a
= 0, i
c
= -i
d

Trên sơ đồ mạch mỗi SCR được điều khiển để dẫn dòng trong khoảng 120
độ, mỗi scr cách nhau 60 độ.Các tụ C1, C2, C3 mắc song song vớiphụ tải đóng vai
trò là các tụ chuyển mạch. Về nguyên lý hoạt động và các tham số cơ bản của sơ
đồ cũng giống như ở sơ đồ cầu một pha.
Ưu điểm cơ bản của nghịch lưu dòng song song là có khả năng trao đổi
công suất phản kháng với nguồn lưới xoay chiều nếu như đầu vào một chiều là
một chỉnh lưu có điều khiển với mạch vòng dòng điện. Do đó các sơ đồ này có
nhiều ứng dụng trong các hệ thống truyền động không đồng bộ.
L

T1 T2 T3
T4 T5 T6
C1 C2
C3
iA
iB
iC
ZA
ZB
ZC
E
+
_
i
d
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 22
iii) Nghịch Lưu Độc Lập Nguồn Ap 1 Pha:

C
T1
T3
T2
T4
D1 D2
D3 D4
Zt
E
+
_

Sơ đồ gồm bốn SCR điều khiển T1→T4 và các diode mắc ngược D1→D4.
Các diode là các phần tử bắt buộc trong các sơ đồ nghịch lưu áp giúp cho quá trình
trao đổi công suất phản kháng giữa tải với nguồn. Đầu vào là nguồn áp một chiều
E. Tụ C có vai trò là tụ lọc sao bằng điện áp trong trường hợp E là một nguồn
chỉnh lưu vừa có vai trò chứa công suất phản kháng trao đổi với tải qua các diode
ngược.
Các SCR trong sơ đồ được điều khiển mở trong mỗi nửa chu kì theo từ cặp
T1 với T2, T3 với T4. kết quả điện áp ra sẽ có dạng xoay chiều xung chữ nhật với
biên độ bằng điện áp nguồn đầu vào, không phụ thuộc phụ tải.
iv) Nghịch Lưu Độc Lập Nguồn Ap 3 Pha:
C
T1
T4
D1
D4
T2
T5
D2
D5
T3
T6
D3
D6
ZA
E
+
_
ZB
ZC

Sơ đồ nghịch lưu áp 3 pha gồm sáu SCR điều khiển T1→T6 và các diode
mắc ngược D1→D6. các diode ngược giúp cho quá trình trao đổi công suất phản
kháng. Đầu vào 1 chiều là 1 nguồn áp với đặc trưng có tụ C với giá trị đủ lớn. Phụ
tải 3 pha đối xứng Z
A
=Z
B
=Z
C
có thể đấu hoặc .
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 23
Để tạo ra hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha có cùng biên độ nhưng lệch
pha nhau một góc 120 độ, các SCR được điều khiển theo thứ tự, mỗi SCR sẽ dẫn
cách nhau 60 độ.
1.2.2.3. NGHỊCH LƯU CỘNG HƯỞNG:
i) Nghịch Lưu Cộng Hưởng Song Song:
Nghịch lưu cộng hưởng là các bộ biến đổi đặc biệt thường dùng SCR. Đặc
điểm cơ bản của nghịch lưu cộng hưởng là có phụ tải là 1 mạch vòng dao động với
dòng hoặc áp có dạng hình sin, do đó các SCR trên sơ đồ sẽ chuyển mạch tự nhiên
T1 T2
T3 T4
L
L
C
R
E
+
_

Mạch nghịch lưu cộng hưởng song song có sơ đồ giống như nghịch lưu độc
lập nguồn dòng song song chỉ khác ở phụ tải là tải trở cảm với hệ số công suất
thấp. Tụ C song song phu tải và phải tạo với tải mạch dòng dao động song song.
Điện cảm đầu vào L có giá trị lớn nên đầu vào có thể coi là nguồn dòng. Khi đó
điện áp ra u
c
có dạng hình sin.
ii) Nghịch Lưu Cộng Hưởng Nguồn Ap:

C1
T1
T3
D1
D3
T2
T4
D2
D4
C
L
R
E
+
_

Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng
Trang 24
Sơ đồ nghịch lưu cộng hưởng nguồn áp có mạch phụ tải là mạch dao động
nối tiếp R-L-C , nguồn một chiều đầu vào là nguồn áp.
Bài Giảng Môn Học ĐIỆN TỦ ỨNG DỤNG GVGD:Vũ Thế Đảng

Trang 25
1.2.B. BỘ NGHỊCH LƯU
1.2.B.1 KHÁI NIỆM CHUNG

• Thiết bị nghịch lưu đổi điện một chiều ra điện xoay chiều. Ở phần chỉnh lưu có điều
chỉnh ta đã nói rằng các sơ đồ có điện áp ra cho bởi công thức
'
cos
COCO
VV
α
= làm
việc đổi điện một chiều ra điện xoay chiều khi góc kích thyristor ở trong khoảng từ
2
π
đến π, là trường hợp gặp khi động cơ điện một chiều được cấp điện bởi thiết bị
nghịch lưu có các sơ đồ 100% dùng thyristor, động cơ được hãm tái sinh, tức là làm
việc như máy phát điện một chiều trả điện năng về lưới điện xoay chiều qua thiết bị
chỉnh lưu 100% thyristor với góc kích
2
π
α
>
. Chế độ làm việc này gọi là chế độ
nghịch lưu phụ thuộc vào vệc chuyển mạch các thyristor hoàn toàn lệ thuộc vào điện
xoay chiều có sẵn ở lưới điện.
• Thiết bị chúng ta nói ở đây đổi điện một chiều ra điện xoay chiều trong đó việc
chuyển mạch giữa các linh kiện đóng ngắt được thực hiện một cách độc lập, không lệ
thuộc bất cứ nguồn điện xoay chiều sẵn có nào. Do vậy thiết bị được gọi là thiết bị
nghịch lưu độc lập.

Có các loại thiết bị nghịch lưu sau đây:
• Thiết bị đổi điện từ bình ăcquy 12, 24 hoặc 48V ra điện xoay chiều tân số 50 Hz điện
áp 220V dùng để cấp điện dự phòng khi mất điện lưới, dùng cấp nguồn cho các thiết
bị như tivi, ampli, đầu máy trên xe du lịch.
• Thiết bị đổi điện một chiều ra điện xoay chiều cấp cho phụ tải cộng hưởng tần số và
điện áp có thể thay đổi cho bằng tần số cộng hưởng của phụ tải phù hợp với tình trạng
phụ tải như lò nấu thép trung tần. Đó là thiết bị nghịch lưu cộng hưởng cao tần.
• Thiết bị đổi điện một chiều ra điện xoay chiều có tần số và điện áp thay đổi được để
cấp điện cho động cơ không đồng bộ hay đồng bộ 3 pha. Điện 1 chiều được cấp từ
lưới điện xoay chiều 220V, 50 Hz qua bộ chỉnh lưu để có điện xoay chiều tần số thay
đổi được từ 1 đến 400 Hz, điện áp thay đổi theo yêu cầu của động cơ có tốc độ thay
đổi vô cấp.
• Linh kiện đóng ngắt dùng trong thiết bị nghịch lưu là transistor lưỡng cực, transistor
trường hoặc transistor lưỡng cực kết hợp với transistor trường làm việc ở chế độ điều
biến độ rộng xung nếu cần điện có dạng gần sine. Linh kiện phải làm việc đóng ngắt
điều biến độ rộng xung để tăng hiệu suất và công suất thiết bị.
• Có nhiều sơ đồ làm việc nghịch lưu có bản. Ta sẽ lần lượt nói đến theo thứ tự thuận
lợi cho việc tìm hiểu nguyên lý thiết bị.
1.2.B.2 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ NGHỊCH LƯU ÁP
• Bộ nghịch lưu áp cung cấp và điều khiển điện áp xoay chiều ở ngõ ra. Trong các
trường hợp khảo sát dưới đây ta xét bộ nghịch lưu áp với quá trình chuyển mạch
cưỡng bức sử dụng linh kiện có khả năng điều khiển ngắt dòng điện.