Thiết kế mạch điều khiển cho chỉnh lưu tia ba pha để cấp điện cho động cơ điện một chiểu không đảo chiều quay

Điện tử công suất
LỜI NÓI ĐẦU
Điện tử công suất là lĩnh vực kỹ thuật hiện đại, nghiên cứu ứng dụng
của các linh kiện bán dẫn công suất làm việc ở chế độ chuyển mạch và
quá trình biến đổi điện năng.
Ngày nay, không riêng gì ở các nước phát triển, ngay cả ở nước ta
các thiết bị bán dẫn đã và đang thâm nhập vào các ngành công nghiệp và
cả trong lĩnh vực sinh hoạt. Các xí nghiệp, nhà máy như: ximăng, thủy
điện, giấy, đường, dệt, sợi, đóng tàu… đang sử dụng ngày càng nhiều
những thành tựu của công nghiệp điện tử nói chung và điện tử công suất
nói riêng. Đó là những minh chứng cho sự phát triển của ngành công
nghiệp này.
Với mục tiêu công nghiệp hoá hiện đaị hoá đất nước, ngày càng có
nhiều xí nghiệp mới, dây chuyền mới sử dụng kỹ thuật cao đòi hỏi cán bộ
kỹ thuật và kỹ sư điện những kiến thức về điện tử công suất. Cũng với lý
do đó, trong học kỳ này em được nhận đồ án môn học điện tử công suất,
đề tài: “Thiết kế mạch điều khiển cho chỉnh lưu tia ba pha để cấp điện
cho động cơ điện một chiểu không đảo chiều quay”.
1
Điện tử công suất
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy
Khương Công Minh và thầy Lê Tiến Dũng trong quá trình làm đồ án môn
học với đề tài trên.
Mặc dù đã dành nhiều cố gắng nhưng cũng không tránh khỏi những
sai sót nhất định, em mong được sự góp ý, chỉ bảo của thầy, cô.

2
Điện tử công suất
MỤC LỤC
Chương 1: Tổng quan về động cơ điện một chiều và các phương
pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện

áp……………………… Trang 3
Chương 2: Tổng quan về bộ chỉnh lưu Tiristor hình tia ba pha. Thiết
kế sơ đồ nguyên lý hệ thống chỉnh lưu - động cơ điện một chiều (hệ T -
Đ) có đảo
chiều…………………………………………………………………… T
rang 11
Chương 3: Tính chọn các phần tử mạch động lực
………… Trang 19
Chương 4: Tính chọn các phần tử mạch điều
khiển……………….Trang 32
Chương 5: Mạch bảo vệ và kết
luận……………………………….Trang 41
Tài liệu tham khảo……………………………………………
… Trang 44
3
Điện tử công suất
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG
PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG
CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP.
Trong nền sản xuất hiện đại, máy điện một chiều vẫn được coi là
một loại máy quan trọng. Nó có thể dùng làm động cơ điện, máy phát
điện hay dùng những điều kiện làm việc khác.
Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt , vì vậy máy
được dùng nhiều trong những ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều
chỉnh tốc độ như cán thép, hầm mỏ hay giao thông vận tải
I- Tổng quan về động cơ điện một chiều:
1/ Phân loại :
Động cơ điện một chiều chia làm nhiều loại theo sự bố trí của cuộn
kích từ :

 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
 Động cơ điện một chiều kích từ song song.
 Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.
 Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp
4
Điện tử công suất
2/ Ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều:
- Ưu điểm:
Có nhiều phương pháp điều chỉnh tốc độ.
Có nhiều phương pháp hãm tốc độ.
- Nhược điểm:
Tốn nhiều kim loại màu
Chế tạo, bảo quản khó khăn
Giá thành đắt hơn các máy điện khác
3/ Sơ đồ và nguyên lý hoạt động

II- Đặc tính cơ của máy điện một chiều:
Quan hệ giữa tốc độ và mômen động cơ gọi là đặc tính cơ của động cơ.
ω = f(M) hoặc n = f(M).
5
R
KT
C
KT
R
f
U
æ
I
KT

E
U
KT
Điện tử công suất
Quan hệ giữa tốc độ và mômen của máy sản xuất gọi là đặc tính cơ của
máy sản xuất. ω
c
= f(M
c
) hoặc n
c
= f(M
c
).
Ngoài đặc tính cơ, đối với động cơ điện một chiều người ta còn sử dụng
đặc tính cơ điện. đặc tính cơ điện biểu diễn quan hệ giữa tốc độ và dòng điện
trong mạch động cơ: ω = f(I) hoặc n = f(I).
1/ Phương trình đặc tính cơ:
Theo sơ đồ hình (1-1) ta có thể viết phương trình cân bằng điện áp của
mạch phần ứng như sau:
U
æ
= E
æ
+ (R
æ
+R
æ
)I
æ

Trong đó:U
æ
- điện áp phần ứng, (V)
E
æ
- sức điện động phần ứng,(V)
R
æ
- điện trở của mạch phần ứng
R
f
- điện trở phụ trong của mạch phần ứng
Với: R
æ
= r
æ
+ r
cf
+ r
b
+ r
ct
Trong đó:
r
æ
- điện trở cuộn dây phần ứng. Hình 1- 1
r
cf
- điện trở cuộn cực từ phụ.

r
b
- điện trở cuộn bù.
r
ct
- điện trở tiếp xúc chổi than.
6
R
KT
C
KT
R
f
U
æ
I
KT
E
U
KT
Điện tử công suất
Sức điện động E
æ
của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức:
E
æ
=
φωφω
π
k

a
pN
=
2
Trong đó:
p- số đôi cực từ chính.
N- số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng.
a- số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng.
φ- từ thông kích từ dưới một cực từ.
ω- tốc độ góc,rad/s
k =
a
pN
π
2
- hệ số cấu tạo của động cơ.
Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/phút)
thì:
E
æ
= K
e
.φn
Với: ω =
55.960
2 nn
=
π
Vì vậy: E
æ

=
n
a
pN
φ
60
K
e
=
a
pN
60
là hệ số sức điện động của động cơ .
K
e
=
55.9
K
≈ 0.105K
Từ các biểu thức trên, ta có:
7
Điện tử công suất
æ
fæ
æ
I
K
RR
K
U

φφ
ω
+
−=
Là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ.
Mặt khác, mômen điện từ M
ât
của động cơ được xác định bởi:
M
ât
= Kφ I
æ

Suy ra: I
æ
=
φ
K
M
ât
Thay giá trị I
æ
vào phương trình đặc tính của động cơ ta được:
ât
fæ
æ
M
K
RR
K

U
.
)(
2
φ
φ
ω
+
−=
Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động
cơ bằng mômen điện từ, ta ký hiệu là M. Nghĩa là M
ât
= M
e
= M. Khi đó ta
được:
M
K
RR
K
U
fæ
æ
.
)(
2
φ
φ
ω
+

−=
Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc
lập.
Giả thiết phản ứng phần ứng được bù đủ, từ thông φ = Const, thì các
phương trình đặc tính cơ điện và phương tình đặc tính cơ là tuyến tính. Đồ thị
của chúng được biểu điển trên hình (1-2) là những đường thẳng.
Theo các đồ thị trên, khi I
æ
= 0 hoặc M = 0 ta có:
8
Điện tử công suất
0
ω
φ
ω
==
K
U
æ
ω
0
: gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ.
Còn khi ω = 0 ta có:
nm
fæ
æ
I
RR
U
I

=
−
=
Và M = KφI
nm
= M
nm
I
nm
,
I
nm
,M
nm
: được gọi là dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch.
Mặt khác từ phương trình đặc tính điện và phương trình đặc tính cơ cũng
có thể được viết dưới dạng:
9
b. Âàûc tênh cå cuía âäüng cå
âiãûn mäüt chiãöu kêch tæì âäüc láûp
ω
0
a. Âàûc tênh cå âiãûn cuía âäüng cå
âiãûn mäüt chiãöu kêch tæì âäüc láûp
ω
0
ω
âm
ω
âm

I
âm
I
nm
I I
ω ω
M
âm
M
nm
Hçnh 1-2
Điện tử công suất
ωω
φφ
ω
∆−=−=
0
K
RI
K
U
æ
M
K
R
K
U
æ
.
)(

2
φ
φ
ω
−=
φ
ω
K
U
æ
=
0
φ
ω
K
RI
æ
=∆
=
( )
φ
K
RM
gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị
của M.
2/ Xét các ả nh h ưởng các tham số đến đặc tính cơ:
Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy có ba tham số ảnh hưởng đến
đặc tính cơ: Từ thông động cơ φ, điện áp phần ứng U
æ
, và điện trở phần

ứng động cơ.Ta lần lượt xét ảnh hưởng của từng tham số đó:
a) Ảnh h ư ởng của điện trở phần ứng:
Giả thiết rằng U
æ
=U
âm
= Const
và φ = φ
âm
= Const.
10
ω
0
TN(R
n
)
Hçnh 1-3
R
f1
R
f2
R
f3
R
f4
M
c
Điện tử công suất
Muốn thay đổiđiện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ R
f

vào mạch phần ứng.
Trong trường hợp này tốc độ không tải lý tưởng:
Const
K
U
âm
âm
==
φ
ω
0
Âộ cứng đặc tính cơ:
( )
var
2
=
+
=
∆
∆
=
fæ
âm
RR
K
M
φ
ω
β
Khi R

f
càng lớn β càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc. Ứng với
R
f
=0 ta có đặc tính cơ tự nhiên:
( )
æ
âm
TN
R
K
2
φ
β
=
β
TN
có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng hơn tất cả
các đường đặc tính có điện trở phụ. Như vậy khi thay đổi điện rơi R
f
ta
được một họ đặc tính biến trở như hình (1-5) ứng với mổi phụ tải M
c
nào
đó, nếu R
f
càng lớn thì tốc độ cơ càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn
mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm. Cho nên người ta thường sử dụng
11
Điện tử công suất

phương pháp này để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ động cơ phía
dưới tốc độ cơ bản.
b)

Ảnh hưởng của điện áp phần ứng:
Giả thiết từ thông φ = φ
âm
= const, điện trở phần ứng R
æ
= const. Khi
thay đổi điện áp theo hướng giảm so với U
âm
, ta có:
Tốc độ không tải:
Var
âm
K
x
U
x
==
φ
ω
0
Độ cứng đặc tính cơ:
( )
Const
R
K
æ

=−=
2
φ
β
Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được
một họ đặc tính cơ song song như trên (Hình 1-4).
Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp (giảm áp) thì mômen ngắn mạch,
dòng điện ngắn mạch của động cơ giảm và tốc độ động cơ củng giảm ứng
với một phụ tải nhất định. Do đó phương pháp này củng được sử dụng để
điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động.
12
ω
ω
0
ω
01
ω
02
ω
03
ω
04
U
âm
U
1
U
2
U
3

U
4
M
c
Hçnh 1-4
M(I)
Điện tử công suất
c) Ảnh h ư ởng của từ thông:
Giả thiết điện áp phần ứng U
æ
= U
âm
= Const. Điện trở phần ứng R
æ
=
Const. Muốn thay đổi từ thông ta thay đổi dòng điện kích từ I
kt
động cơ.
Trong trường hợp này:
Tốc độ không tải:
Var
x
K
x
U
x
==
φ
ω
0

Độ cứng đặc tính cơ:
( )
Var
æ
R
x
K
=−=
2
φ
β
Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ
thông. Nên khi từ thông giảm thì ω
0x
tăng, còn β giảm ta có một họ đặc
tính cơ với ω
0x
tăng dần và độ cứng của đặc tính giảm dần khi giảm từ
thông. Ta nhận thấy rằng khi thay đổi từ thông:
Dòng điện ngắn mạch: I
nm
=
Const
R
U
æ
âm
=
Mômen ngắn mạch: M
nm

=Kφ
x
I
nm
=Var
13
ω
b. Âàûc tênh cå cuía âäüng cå âiãûn mäüt
chiãöu kêch tæì âäüc láûp khi giaím tæì thäng
Hçnh 1-5
a. Đặc tính cơ điện của động cơ điện một chiều
kích từ độc lập khi giảm từ thông
ω
02
ω
01
ω
0
0
φ
2
φ
1
φ
âm
ω
02
ω
01
φ

2
φ
âm
φ
1
M
c
M
I
nm
0
Điện tử công suất
Các đặc tính cơ điện và đặc tính của động cơ khi giảm từ thông được
biểu diễn ở hình (1-5)a. Với dạng mômen phụ tải M
c
thích hợp với chế độ
làm việc của động cơ khi giảm từ thông tốc độ động cơ tăng lên, như ở
hình (1-5)b.
III- Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích
từ độc lập bằng phương pháp điện áp:
Truyền động điện được dùng để dẫn động các bộ phận làm việc của
các máy sản xuất khác. Thường phải điều chỉnh tốc độ chuyển động của
các bộ phận làm việc. Vì vậy điều chỉnh tốc độ động cơ điện là biến đổi
tốc độ một cách chủ động, theo yêu cầu đặt ra cho các qui luật chuyển
động của bộ phận làm việc mà không phụ thuộc mômen phụ tải trên trục
động cơ.
Xét riêng về phương diện tốc độ của động cơ điện một chiều là có
nhiều ưu điểm hơn với các loại động cơ khác, không những có thể điều
chỉnh tốc độ dễ dàng, đa dạng các phương pháp điều chỉnh, cấu trúc mạch
động lực, mạch điều khiển đơn giản hơn. Đồng thời đạt chất lượng điều

chỉnh cao, dải điều chỉnh rộng.
Thực tế có 2 phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều
bằng điện áp:
+Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ
14
Điện tử công suất
+Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ
Vì vậy cần phải có những bộ biến đổi phù hợp để cung cấp mạch
điện phần ứng hoặc mạch kích từ của động cơ. Cho đến nay thường sử
dụng những bộ biến đổi dựa trên các nguyên tắc truyền động sau đây :
+Hệ truyền động máy phát – động cơ (F – Đ)
+Hệ truyền động chỉnh lưu tiristor – động cơ (T – Đ)(được sử dụng đối
với đồ án này )
► Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ (T-Đ)
Thường sử dụng bộ chỉnh lưu có điều khiển thyristor. Tốc độ động
cơ thay đổi bằng cách thay đổi điện áp chỉnh lưu cấp cho phần ứng động
cơ, để thay đổi điện áp chỉnh lưu ta chỉ cần sử dụng mạch điều khiển,
thay đổi thời điểm thông van thyristor.
+ Ưu điểm của hệ này là tác động nhanh, không gây ồn và dễ tự động
hoá. Do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất rất cao, điều đó
15
ÂK
T
3
T
2
T
1
KH
Â

CKT
Hình 1-6
Điện tử công suất
thuận lợi cho việc thiết lập hệ thống điều chỉnh nhiều vòng, để nâng cao
chất lượng đặc tính tĩnh và các đặc tính của hệ thống.
+ Nhược điểm của hệ là do các van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng chỉnh
lưu của điện áp có biên độ đập mạch gây tổn hao phụ trong máy điện. Hệ
số công suất
ϕ
cos
của hệ thống nói chung là thấp. Tính dẫn điện 1 chiều
của van buộc ta phải sử dụng 2 bộ biến đổi để cấp điện cho động cơ có
đảo chiều quay.
a) Sơ đồ thay thế tính toán:

Từ phương trình đặc tính động cơ tổng quát:
ωωω
φ
φ
ω
∆−=⇒−=
0
2
.
)(
M
K
R
K
U

uu
Ta thấy sự thay đổi U
u
thì
0
ω
sẽ thay đổi, còn
const=∆
ω
Vậy ta sẽ được các đường đặc tính điều chỉnh song song với nhau.
16
Điện tử công suất
Như vậy muốn thay đổi điện áp phần ứng U
u
ta phải có bộ nguồn cung
cấp điện một chiều thay đổi được điện áp ra.
b) Bộ biến đổi T-Đ:
Là phương pháp biến đổi điện tử, bán dẫn
Ta xét hệ T-Đ :
Chế độ dòng liên tục: E
d
= E
d0
.
α
cos
I
K
RR
K

E
dm
CLu
dm
d
.
)(
cos.
2
0
φ
φ
α
ω
+
−=
ωωω
φ
φ
α
ω
∆−=⇒
+
−=
0
2
0
.
)(
cos.

M
K
RR
K
E
dm
CLu
dm
d
17
Điện tử công suất
Vậy khi ta thay đổi góc điều khiển
)0(
πα
÷=
thì E
d
thay đổi từ E
d0
đến –E
d0
và ta sẽ được 1 hệ đặc tính cơ song song nằm ở mức bên phải
của mặt phẳng toạ độ.
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ BỘ CHỈNH LƯU TIRISTOR HÌNH TIA BA
PHA. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU -
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU (HỆ T – Đ) CÓ ĐẢO CHIỀU.
I- Tổng quan về Tiristor :
1/ Cấu tạo:
Là dụng cụ bán dẫn gồm 4 lớp bán đẫn loại P và N ghép xen kẽ

nhau và có 3 cực anốt, catốt và cực điều khiển riêng G

Kí hiệu:
18
A
P
1
P
2
N
1
K
N
2
G
J
2
J
3
E
i
J
1
+
+
+
+
+
+
+

+
+
Hçnh 2-1
Điện tử công suất

2/ Nguyên lý hoạt động:
Khi tiristor được nối với nguồn một chiều E > 0 tức cực dương đặt
vào anốt cực âm đặt vào catốt, thì tiếp giáp J
1
, J
3
được phân cực thuận còn
miền J
2
phân cực ngược, gần như toàn bộ điện áp được đặt lên mặt ghép
J
2
, điện trường nội tại E
1
của J
2
có chiều từ N
1
hướng tới P
2
. Điện trường
ngoài tác động cùng chiều với E
1
, vùng chuyển tiếp là vùng cách điện
càng được mở rộng ra, không có dòng điện chạy qua tiristor mặc dù nó

được đặt dưới 1 điện áp dương.
a) Mở tiristor :
Nếu cho một xung điện áp dương U
g
tác động vào cực G (dương so
với K ) thì các electron tư N
2
chạy sang P
2
. Đến đây một số ít trong chúng
chảy về nguồn U
g
và hình thành dòng điều khiển I
g
chảy theo mạch G
1
- J
3
- K - G , còn phần lớn điện tử dưới sức hút cuả điện trường tổng hợp của
mặt J
2
lao vào vùng chuyển tiếp này chúng được tăng tốc do đó có động
năng rất lớn sẽ bẻ gẫy các liên kết giữa các nguyên tử Si, tạo nên các điện
19
in t cụng sut
t t do mi. S in t ny li tham gia bn phỏ cỏc nguyờn t Si khỏc
trong vựng chuyn tip. Kt qu ca cỏc phn ng dõy chuyn ny lm
xut hin cng nhiu in t chy vo vựng N
1
qua P

1
v n cc dng
ca ngun in ngoi, gõy nờn hin tng n in o t lm cho J
2
tr
thnh mt ghộp dn in bt u t mt dim no ú xung quanh cc
ri phỏt trin ra ton b mt ghộp vi tc lan truyn khong 1m/100
às.

Cú th hỡnh dung nh sau : Khi dt tiristor U
AK
> 0 thỡ tiristor tỡnh
trng sn sn m cho dũng chy qua, nhng nú cũn i tớn hiu I
g
cc
iu khin, nu I
g
> I
gst
thỡ tiristor m.
20
- Mọỹt trong nhổợng bióỷn phaùp õồn giaớn nhỏỳt õóứ
mồớ Tiristor õổồỹc trỗnh baỡy trón hỗnh veợ.
. Khi õọỳng mồớ K, nóỳu I
g
> I
gst
thỗ T mồớ ( I
g
(1,1

ữ1,2 ). I
gst
)
gst
I
E
G
)2,11,1(
=

I
g
: Giaù trở doỡng õióửu khióứn ghi trong sọứ tay tra
cổùu tiristor
R
2
= 100ữ 1000()


-E
+E
K
T
R
2
R
t
R
1
Hỗnh 2-2a

C
C
R
t2
R
t1
+E
T
R
+E
T
2
T
1
K
BA
Hçnh 2-2b
Hçnh 2-2c
Điện tử công suất
b) Khoá Tiristos:
Một khi tiristor đã mở thì tín hiệu thì tín hiệu I
g
không còn tác dụng
nữa. Để khoá tiristor có 2 cách :
. Giảm dòng điện làm việc I xuống giá trị dòng duy trì I
dt
. Đặt một điện áp ngược lên tiristor U
AK
< 0, hai mặt J
1,

J
3
phân cực
ngược, J
2
phân cực thuận. Những điện tử trước thời điểm đảo cực tính
U
AK
< 0 đang có mặt tại P
1
, N
1
,

P
2
, bây giờ đảo chiều hành trình, tạo nên
dòng điện ngược chảy từ Catốt về Anốt và về cực âm của nguồn điện áp
ngoài.


- Lúc đầu quá trình từ t
0
→ t
1
, dòng điện ngược khá lớn, sau đó J
1
, J
3
trở nên cách điện. Còn một ít điện tử được giữ lại giữa hai mặt ghép, hiện

21
Điện tử công suất
tượng khuếch tán sẽ làm chúng ít dần đi cho đến hết và J
2
khôi phục lại
tính chất của mặt ghép điều khiển.
- Thời gian khoá t
off
được tính từ khi bắt đầu xuất hiên dòng điện
ngược bằng 0 (t
2
) đây là thời gian mà sau đó nếu đặt điện áp thuận lên
tiristor thì tiristor vẫn không mở, t
off
kéo dài khoảng vài chục µs. Trong
bất kỳ trường hợp nào cũng không được đặt tiristor dưới điện áp thuận
khi tiristor chưa bị khoá nếu không sẽ có nguy cơ gây ngắn mạch nguồn.
Trên sơ đồ hình (b), việc khoá tiristor bằng điện áp ngược được thực hiện
bằng cách đóng khoá K. còn sơ đồ (c) cho phép khóa tiristor một cách tự
động. Trong mạch hình (c) khi mở tiristor này thì tiristor kia sẽ khoá lại.
Giả thuyết cho một xung điện áp dương đặt vào G
1
→T
1
mở dẫn đến xuất
hiện 2 dòng điện : Dòng thứ nhất chảy theo mạch : +E - R
1
-T
1
- -E, còn

dòng thứ 2 chảy theo mạch +E - R
2
-T
1
- -E.
- Tụ C được nạp điện đến giá trị E, bản cực dương ở B, bản cực âm
ở A. Bây giờ nếu cho một xung điện áp dương tác động vào G
2
→T
2
mở
nó sẽ đặt điện thế điểm B vào catốt của T
1
. Như vậy là T
1
bị đặt dưới điện
áp U
c
= -E và T
1
bị khoá lại.
-T2 mở lại xuất hiện 2 dòng điện : Dòng thứ nhất chảy theo mạch: +
E - R
1
-C - T
2
- -E. Còn dòng thứ hai chảy theo mạch: +E - R
2
- T
2

- -E.
22
Điện tử công suất
- Tụ C được nạp ngược lại cho đến giá trị E, chuẩn bị khoá T
2
khi ta
cho xung mở T
1
c) Điện dung của tụ điện chuyển mạch:
- Trong sơ đồ hình (b), (c) một câu hỏi được đặt ra là : Tụ điện C
phải có giá trị bằng bao nhiêu thì có thể khoá được tiristor
Như đã nói ở trên khi T
1
mở cho dòng chảy qua thì C được nạp điện
đến giá trị E. Bản cực “+” ở phía điểm B. tại thời điểm cho xung mở T
2
(cả 2 tiristor điều mở), ta có phương trình mạch điện.
c
URiE
+=
1
.
với
dt
du
Ci
c
=
Nên
c

c
U
dt
du
RCE
+=
1
.
Viết dưới dạng toán tử Laplace:
( ) ( )
[ ]
{ } ( )
pUUpUPRC
E
P
ccc
+−=
0
1
Vì
( )
EU
c
−=0
nên
( )
( )
app
EQ
pU

c
+
=
.
với
CR
a
.
1
1
=
Từ đó ta có:
( )
( )
1
.21
T
at
c
UeEtU
=−=
−
.
Thời gian t
off
là khoảng
thời gian kể từ khi mở T
2
cho đến khi U
T1

bắt đầu trở thành dương, vậy ta
có:
23
Điện tử công suất
( )
CRteE
off
toffa
1
.
.693,00.21
=→=−
−
hoặc
1
.693,0 R
t
C
off
=
I
E
R =
1
sẽ nhận được
E
tI
C
off
44,1

=
t
off
:µ ; I : Ampe ; E : Volt ; C : µF
d) Đặt tính Volt - Ampe của tiristor :
Đoạn 1 : Ứng với trạng thái khoá của tiristor, chỉ có dòng điện rò
chảy qua tiristor khi tăng U lên đến U
ch
(điện áp chuyển trạng thái ), bắt
đầu quá trình tăng nhanh chóng của dòng điện. Tiristor chuyển sang trạng
thái mở.
Đoạn 2 : Ứng với giai đoạn phân cực thuận của J
2
. Trong giai đoạn
này mỗi lượng tăng nhỏ của dòng điện ứng với mọt lượng giảm lớn của
điện áp đặt lên tiristor, đoạn này gọi là đoạn điện trở âm.
24
I
a
III
IV
II
I
I
H
U
I
ng
U
ng

I
0
U
th
U
ch
Hçnh 2-3
Điện tử công suất
Đoạn 3 : Ứng với trạng thái mở của tiristor. Khi này cả 3 mặt ghép
đã trở thàng đẫn điện. Dòng chảy qua tiristor chỉ còn bị hạn chế bởi điện
trở mạch ngoài. Điện áp rải trên tiristor rất lớn khoảng 1V. Tiristor được
giữ ở trạng thái mở chừng nào I còn lớn hơn dòng duy trì I
H
.
Đoạn 4 : Ứng với trạng thái tiristor bị đặt dưới điện áp ngược. Dòng
điện rất lớn, khoảng vài chục mA. Nếu tăng U đến U
ng
thì dòng điện
ngược tăng lên nhanh chóng, mặt ghép bị chọc thủng, tiristor bị hỏng.
Bằng cách cho I
g
lớn hơn 0 sẽ nhận được đặt tính Volt - Ampe với các U
ch
nhỏ dần đi.
II- Chỉnh lưu hình tia 3 pha:
1/ Sơ đồ và dạng sóng:
25