Thiết kế bộ biến tần 3 pha điện áp 380V50hz, dòng điện định mức là 30A, cos φ = 0.95. Tải là động cơ không đồng bộ 3 pha, biến tần sử dụng van MOSFET

BIẾN TẦN
U1
f1
U2
f2
Chương 1
KHÁI QUÁT BIẾN TẦN GIÁN TIẾP
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BIẾN TẦN
1.1.1 Khái niệm biến tần
Biến tần là thiết bị biến đổi năng lượng dòng điện xoay chiều tần số này
sang năng lượng dòng điện xoay chiều tần số khác
1.1.2 Sơ đồ khối của biến tần
Hình 1.1 Sơ đồ khối của biến tần
1.1.3 Phân loại biến tần
Biến tần gồm 2 loại là:
Biến tần trực tiếp: là bộ biến đổi tần số trực tiếp từ lưới điện xoay chiều
không thông qua khâu trung gian một chiều.
Biến tần gián tiếp: là bộ dùng để biến đổi tần số thông qua khâu trung
gian một chiều.
* Bộ biến tần gián tiếp nguồn áp:
Là loại biến tần mà nguồn tạo ra điện áp một chiều là nguồn áp (nghĩa là
điện trở nguồn bằng 0). Dạng của điện áp trên tải tuỳ thuộc vào dạng của điện áp
nguồn, còn dạng của dòng điện trên tải phụ thuộc vào thông số của mạch tải quy
định. Bộ biến tần nguồn áp có ưu điểm là tạo ra dạng dòng điện và điện áp sin
hơn, dải biến thiên tần số cao hơn nên được sử dụng rộng rãi hơn. Bộ biến tần
nguồn áp có hai bộ phận riêng biệt, đó là bộ phận động lực và bộ phận điều
khiển.
Trong đề tài này ta chỉ xét với biến tần gián tiếp nguồn áp.
1.2. BIẾN TẦN GIÁN TIẾP
Bộ biến tần gián tiếp thường có cấu trúc như sau
1

1
PAC PDC PDC PAC

U1,f1,m1 U2,f2,m2

Hình 1.2 Cấu trúc của bộ biến tần gián tiếp [1]
Theo tài liệu [1] các khâu trong biến tần gián tiếp được chỉ ra trên hình 1.2:
a. Khâu chỉnh lưu: Chức năng của khâu chỉnh lưu là biến đổi điện áp
xoay chiều thành điện áp một chiều. Chỉnh lưu có thể là không điều chỉnh hoặc
có điều chỉnh. Trong các bộ biến đổi công suất lớn, người ta thường dùng chỉnh
lưu bán điều khiển với chức năng làm nhiệm vụ bảo vệ cho toàn hệ thống khi
quá tải. Tùy theo tầng nghịch lưu yêu cầu nguồn dòng hay nguồn áp mà bộ
chỉnh lưu sẽ tạo ra dòng điện hay điện áp tương đối ổn định.
b. Khâu trung gian (lọc một chiều): giữ cho điện áp ra của khâu chỉnh lưu
là hằng, hay dòng ra của khâu chỉnh lưu là hằng.
c. Khâu nghịch lưu: là một bộ phận rất quan trong bộ biến tần nó biến đổi
dòng một chiều được cung cấp từ bộ chỉnh lưu thành dòng xoay chiều có tần số
f
2
. Từ sơ đồ cấu trúc ta thấy điện áp xoay chiều có các thông số (U
1
,f
1
) được
chuyển thành một chiều nhờ mạch chỉnh lưu, qua một bộ lọc rồi biến trở lại điện
áp xoay chiều với điện áp U
2
tần số f
2
. Việc biến đổi năng lượng 2 lần làm giảm

hiệu suất biến tần, song bù lại loại biến tần này cho phép thay đổi dễ dàng tần số
f
2
không phụ thuộc vào f
1
trong dải rộng vì tần số ra chỉ phụ thuộc vào mạch
điều khiển.
1.3 MẠCH CHỈNH LƯU
1.3.1 Khái niệm về chỉnh lưu
Chỉnh lưu là quá trình biến đổi năng lượng dòng điện xoay chiều thành
năng lượng dòng điện một chiều.
1.3.2 Cấu trúc của mạch chỉnh lưu
2
NGHỊCH LƯU
ĐỘC LẬP
LỌC
MỘT CHIỀU
CHỈNH LƯU
2
MV
BA
LỌC
P~
U1~
P~ P=
U2~ Ud, Id
Kđmv
Ud, Id
Kđmra
P=

Chỉnh lưu là thiết bị điện tử công suất được sử dụng rộng rãi nhất trong thực tế
Hình 1.3 Sơ đồ cấu trúc mạch chỉnh lưu [2]
Theo tài liệu [2] hình 1.3 chỉ ra các khâu trong sơ đồ cấu trúc mạch chỉnh lưu,
trong đó:
Biến áp làm nhiệm vụ chính là: chuyển từ điện áp quy chuẩn của lưới điện
xoay chiều U
1
sang điện áp U
2
thích hợp với yêu cầu của tải. Tùy theo tải mà
máy biến áp có thể là tăng áp hay giảm áp. Biến đổi số pha của nguồn lưới sang
số pha theo yêu cầu của mạch van. Thông thường số pha của lưới lớn nhất là 3,
song mạch van có thể cần số pha là 6, 12…Trường hợp tải yêu cầu mức điện áp
phù hợp với lưới điện và mạch van đòi hỏi số pha như lưới điện thì có thể bỏ
máy biến áp. Mạch van ở đây là các van bán dẫn được mắc với nhau theo cách
nào đó để có thể tiến hành quá trình chỉnh lưu. Mạch lọc nhằm đảm bảo điện áp
(hoặc dòng điện) một chiều cấp cho tải là bằng phẳng theo yêu cầu.
1.3.3 Chỉnh lưu có điều khiển ( sơ đồ cầu 3 pha)
3
3
Hình 1.4 Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển [2]
Để cấp điện cho tải cần phải đảm bảo có 2 van dẫn: một của nhóm lẻ, một của
nhóm chẵn
Như vậy khi phát xung mở van cho mạch hoạt động cũng phải đồng thời cho hai
tiristo cần dẫn
Hình 1.5 Chỉnh lưu cầu ba pha với α = 30˚ [2]
Theo tài liệu [2], khi phát xung mở van cho mạch hoạt động cũng phải đồng thời
cho hai tiristo cần dẫn. Trên đồ thị hình 1.5 thể hiện điều này ở chỗ mỗi tiristo
được phát hai xung: xung đầu tiên xác định góc α, xung thứ hai đảm bảo thông
mạch tải

Nếu
0
60≤
α
ta sẽ có quy luật
20
34,2cos UUU
dd
==
α
α
cos
α
(1.1)
4
4
Nếu
α
> 60
0
thì dòng điện sẽ gián đoạn
α
d
U
=
∫
+
++
=
π

α
θθ
π
0
60
02
2
)60cos(1
sin.3.2
3
a
o
d
UdU
(1.2)
1.3.4 Chỉnh lưu không điều khiển (sơ đồ cầu 3 pha)
Hình 1.5: Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha không điều khiển [2]
5
5
Hình 1.6 Đồ thị dẫn các van [2]
Theo tài liệu [2], mạch van gồm hai nhóm, các Điôt Đ
1
, Đ
3
, Đ
5
đấu kiểu catôt
chung, nên hoạt động theo luật l, vì thế: Đ
1
dẫn trong khoảng

1
θ

÷
3
θ
khi u
a
dương nhất, Đ
3
dẫn trong khoảng
3
θ
÷

5
θ
khi u
h
dương nhất, Đ
5
dẫn trong
khoảng
5
θ
÷

7
θ
khi u

c
dương nhất.
Các điôt Đ
2
, Đ
4
, Đ
6
đấu kiểu anôt chung nên:
+ Đ
2
dẫn trong khoảng
2
θ
÷

4
θ
khi u
c
âm nhất;
+ Đ
4
dẫn trong khoảng
4
θ
÷

6
θ

khi u
a
âm nhất;
6
6
+ Đ
6
dẫn trong khoảng
6
θ
÷

8
θ
khi u
b
âm nhất.
Điện áp trung bình nhận được trên tải là:
U
d
=
6/2
1
π
∫
0
0
90
30
(

u
a
-u
b
)d
θ
= 2.34U
2
(1.3)
Bảng1.1: Tham số các mạch chỉnh lưu cơ bản [2]
Tham số
⇒
Loại sơ đồ
⇓
2
U
U
d
(ku)
I
v
U
maxng
d
I
I
2
d
tta
I

Ik
d
ba
P
S
(k
p
)
d
I
a
X
U
γ
∆
h
γ
m
dm
f
dm
(Hz)
k
dm
Một pha một nửa
chu kỳ
0.45
I
d
1.41U

2
1.57 1.21 3.09 0 0 1 50 1.57
Một pha có điểm
giữa
0.9
I
d
/2
2.83U
2
0.58 1.11 1.48
π
1
1 2 100 0.67
Một pha sơ đò
cầu
0.9
I
d
/2
1.41U
2
1.11 1.11 1.23
π
2
2 2 100 0.67
Ba pha hình tia 1.17
I
d
/3

2.45U
2
0.58 0.47 1.35
π
2
3
3
2
3 150 0.25
Ba pha sơ đồ cầu 2.34
I
d
/3
2.45U
2
0.816 0.816 1.05
π
3
3
2
6 300 0.057
Sáu pha hình tia 1.35
I
d
/6
2.83U
2
0.29 0.58 1.56
π
2

3
2 6 300 0.057
Sáu pha có cuộn
kháng cân bằng
1.17
I
d
/6
2.45U
2
0.29 0.41 1.26
π
4
3
3
1
6 300 0.057
7
7
Chú thích:
U
do
: trị số trung bình của điện áp chỉnh lưu điôt hay chỉnh lưu điều khiển khi
α = 0
U
2
: trị số hiệu dụng của điện áp pha cuộn thứ cấp biến áp nguồn
I
v
: trị số trung bình của dòng điện qua van

U
maxng
: điện áp ngược lớn nhất mà van phải chịu khi làm việc
I
2
: trị số hiệu dụng dòng điện cuộn thứ cấp biến áp nguồn
I
d
: trị số trung bình dòng điện ra tải
I
1
: trị số hiệu dụng dòng điện cuộn sơ cấp biến áp nguồn
k
ba
: hệ số máy biến áp nguồn
S
ba
: công suất tính toán máy biến áp nguồn
P
d
: công suất một chiều trên tải: P
d
= U
do
I
d
γ
U∆
: sụt áp do điện cảm phí xoay chiều La gây ra
∆ U

γ
= k
γ
X
a
I
d
= k
γ
2
f
π
. L
a
I
d
m
dm
: số làn đập mạch của điện áp chỉnh lưu trong một chu kỳ lưới xoay chiều
f
dm
:tần số sóng hài bậc 1 của điện áp chỉnh lưu, phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu
theo quan hệ: f
dm
=m
dm
f
1
, trong đó f
1

là tần số lưới điện xoay chiều. Số liệu trong
bảng lấy theo tần số lưới điện của Việt Nam là f
1
= 50Hz
8
8
k
dm
: hệ số đập mạch của điện áp chỉnh lưu: k
dm
=
d
m
U
U
1
, trong đó U
m1
là biên độ
sóng hài cơ bản của điện áp chỉnh lưu theo khai triển Furier.
h
γ
: hệ số sơ đồ để tính góc trùng dẫn
γ
theo biểu thức chung
cos (
=+
)
λα
cos

γ
α
h−
2
2U
IX
da
(1.4)
1.4 MẠCH NGHỊCH LƯU
Nghịch lưu độc lập là thiết bị biến đổi năng lượng dòng điện 1 chiều
thành năng lượng dòng điện xoay chiều với tần số ra cố định hoặc thay đổi [2]
Mạch nghịch lưu phụ thuộc là mạch chỉnh lưu trong đó có nguồn một chiều
được đổi dấu so với chỉnh lưu và góc mở α của các tiristo thoả mãn điều kiện (π
/2 < α < π ) lúc đó công suất của máy phát điện một chiều trả về lưới xoay
chiều.Tần số và điện áp nghịch lưu này phụ thuộc vào tần số điện áp lưới xoay
chiều. Nghịch lưu độc lập làm nhiệm vụ biến đổi điện áp một chiều từ các nguồn
độc lập (không phụ thuộc vào lưới xoay chiều) thành xoay chiều với tần số pha
tuỳ ý. Tần số và điện áp nghịch lưu. Nói chung có thể điều chỉnh tuỳ ý. Có hai
dạng sơ đồ nghịch lưu độc lập là mạch cầu và mạch dùng biến áp có trung tính.
Sơ đồ nghịch lưu lập được chia là ba loại cơ bản:
+ Nghịch lưu độc lập điện áp.
+ Nghịch lưu độc lập dòng điện.
+ Nghịch lưu độc lập cộng hưởng.
*Nghịch lưu áp ba pha.
9
9
Hình 1.7 Sơ đồ nghịch lưu áp ba pha [2]
Sơ đồ nghịch lưu áp 3 pha được ghép từ ba sơ đồ một pha có điểm trung tính
Để đơn giản hóa việc nghiên cứu ta giả thiết:
+ Van lý tưởng, đóng mở thì;

+ Nguồn có nội trở nhỏ vô cùng và dẫn điện theo hai chiều;
+ Van động lực cơ bản (
T1, T2, T3, T4,T5, T6)
làm việc với độ dẫn điện λ = ;
+
Za=Zb=Zc
.
Các điôt D
1
, D
2
, D
3
, D
4
, D
5
, D
6
làm chức năng trả năng lượng về nguồn. Tụ C
đảm bảo nguồn là nguồn áp và để tiếp nhận năng lượng phản kháng từ tải
10
10
Hình 1.8 Luật điều khiển và điện áp trên tải [2]
Với cách điều khiển này có đặc điểm hoạt động như sau: ở từng nửa chu kỳ
trong mỗi nhánh van thẳng hàng chỉ có một van dẫn: nếu van lẻ dẫn thì pha tải
đó nối với cực dương của nguồn E, nếu van chẵn dẫn thì pha tải nối với cực âm
của nguồn E. Ở bất cứ thời điểm nào cũng có 3 van dẫn làm cho mạch có hai
pha tải đấu song song nhau (do hai van dẫn của cùng nhóm lẻ hoặc nhóm chẵn
nhưng khác pha), rồi nối tiếp van thứ ba thuộc nhóm kia. Do đó hai pha đầu

song song nhận được 1/3 E và pha còn lại nhận 2/3 E, vì vậy điện áp pha tải sẽ
có dạng bậc thanh và lệch nhau 120° điện như hình 1.8
11
11
Giá trị hiệu dụng của điện áp pha là:
2
2
0
1 2
( )
2 3
pha pha
U U d E
π
θ θ
π
= =
∫
(1.5)
Suy ra:
2
( ) sin
3
A
U t E t
ω
=
U
B
(t) = E sin(ω.t-120°)

(1.6)
2
( ) sin( 120)
3
C
U t E t
ω
= +
12
12
Chương 2
THIẾT KẾ MẠCH LỰC
2.1 THIẾT KẾ MẠCH NGHỊCH LƯU
Hình 2.1 Sơ đồ nghịch lưu áp ba pha[1]
= 380V
I
đm
= 30A
f = 50 Hz
cosφ = 0,95
Từ các dữ liệu đề tài cung cấp ta tính được công suất:
P= ≈ 18758 (W)
Do có quan hệ = E => Nguồn 1 chiều E = = ≈ 490 (V)
=> E = = 490V
= Z. cosφ = cosφ = . 0,95 ≈ 6.95 (Ω)
= = ≈ 0.007 (H)
2.1.1 Tính chọn MOSFET
Điện áp ngược đặt lên MOSFET:
= = 490V
Chọn hệ số dự trữ về điện áp cho van = 2,2

= = 2,2 . 490 = 1078 (V)
Trong thực tế công nghiệp, van làm việc ở lưới điện 380-440V ta hay
chọn cấp điện áp van lớn hơn 1200V
Với các thông số đề tài cho thì ta tính được dòng trung bình qua MOSFET:
(1 + cosφ) = (1 + cosφ)
13
13
=> (1 + 0,95) ≈ 13,17 (A)
Thực tế trong công nghiệp các van luôn phải làm việc trong môi trường
hoàn toàn khác biệt so với môi trường thử nghệm, chính vì vậy việc chọn van
cần đảm bảo cho van hoạt động ổn định lâu dài.Ta chọn hệ số dự trữ dòng điện
cho van = 3. Vậy MOSFET phải chịu được dòng:
= = 3 . 13,17 = 39,51 (A)
Do đó từ các thông số tính toán ở trên ta sẽ chọn MOSFET
IXBH42N170 với thông số cơ bản được chỉ ra trong bảng 2.1.
Bảng 2.1 Các tham số cơ bản của MOSFET IXBH42N170
Ký hiệu Điều kiện kiểm ttra Thông số tối đa
V
CES
T
c
=25C đến 150C 1700V
V
CGR
T
J
=25C đến 150C, R
GE
=1MΩ 1700V
V

GES
Liên tiếp V
V
GEM
Tạm thời V
I
C25
T
c
=25C 80A
I
LRMS
Dòng giới hạn cuối cùng 75A
I
C90
T
c
=90C 42A
I
CM
T
c
=25C, 1ms 300A
SSOA V
GE
=15V, T
VJ
=125C, R
G
=10Ω I

CM
=100A
RBSOA Gắn tải V
CES
1350V
P
c
T
C
=25C 360W
T
d
-55…+150C
T
dM
100C
T
stg
-55…+150C
T
L
300C
T
SOLD
Giữ hình dáng trong nhựa 10s 260C
2.1.2 Tính chọn điôt
Chọn hệ số dự trữ về điện áp = 2,2
= = 2,2 . 490 = 1078 (V)
Dòng trung bình chảy qua điôt:
(1- 0,95) ≈ 0.34 (A)

Chọn hệ số dự trữ về dòng điện = 3
=> Vì vậy điôt cần chọn phải chịu được dòng:
= 3 . 0,34 = 1,02 (A)
14
14
Cũng giống như van, môi trường làm việc của điôt cũng khá phức tạp,
khắc nghiệt và khác hoàn toàn so với điều kiện thử nghiệm. Chính vì lí do đó
với các thông số tính được trên đây ta chọn điôt 1N4530 với thông số cho bởi
bảng sau:
Bảng 2.2 Các tham số cơ bản của điôt 1N4530
Ký hiệu Thông số tối đa
V
RSM
max 1200V
V
RRM
max 1200V
V
RWM
max 800V
I
F(AV)
max 30A
I
F(RMS)
40A
I
FSM
800A
T

stg
25…+150C
T
J
max 150C
2.1.3 Tụ điện
(2ln2 1) ≈ 0,13 .
Nếu lấy theo thông thường = 0,1E thì ta có biểu thức đơn giản
= 1,3 . ≈ 1.88 . (F)
2.2 THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU
2.2.1 Mạch chỉnh lưu
Với đề tài này ta lựa chọn sử dụng cầu chỉnh lưu 3 pha không điều khiển
15
15
Hình 2.2 Sơ đồ cầu chỉnh lưu ba pha không điều khiển
Có = 2.34 => = = ≈ 210 (V)
Nên .210 = 210 (V)
Chọn hệ số dự trữ điện áp = 1,8
=> Cần chọn điôt chịu được
U = = 1,8 . 210≈ 926 (V)
Lại có = =70.5 =>≈ 23.5 (A)
Chọn hệ số dự trữ dòng điện = 1,4
=> Dòng của van
= 1,4 . 23.5 = 32.9 (A)
Từ các số liệu đã tính toán cho mạch chỉnh lưu trên đây ta chọn được cầu điôt
90MT168KB với các thông số cơ bản cho dưới dạng bảng sau đây:
16
16
Bảng 2.3 Các tham số cơ bản của cầu điôt 90MT168KB
Ký hiệu Thông số Điều kiện kiểm tra

V
INS
4000V T
j
= 25C, f=50Hz
I
O
90A 120C
I
FSM
810A t=8.3ms, t
j
=t
jmax
V
FM
1.6 I
pk
=150A, t
j
=25C
2.2.2 Biến áp nguồn cho mạch chỉnh lưu
Điện áp sơ cấp = 380V
Điện áp thứ cấp = 210V
Hệ số biến áp:
=
Dòng điện thứ cấp
= 1,57 . 70,5 ≈ 110,685 (A)
Dòng điện sơ cấp
= 70,5 . ≈ 47,14 (A)

Nên công suất biến áp
= 20578,5 (VA)
2.2.3 Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực
a. Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn
Khi dòng điện chảy qua các van, sẽ có tổn hao công suất
P
∆
. Tổn hao này sẽ
làm nóng các van. Trong khi đó các van bán dẫn chỉ được phép làm việc với một
nhiệt độ cho phép T
cp
, nếu vượt quá nhiệt độ này van sẽ bị hỏng. Chính vì vậy để
đảm bảo an toàn cho các van, cũng như độ tin cậy của mạch ta cần thiết kế hệ
thống tản nhiệt hợp lí.
Ta có:
IUP .∆=∆
lv
= 1,8 . 14 = 25,2 (w)
Diện tích bề mặt tỏa nhiệt:
S =
τ
.km
P∆
trong đó:
17
17
τ
là độ chênh lệch nhiệt độ của tản nhiệt so với môi trường:
τ
= T

c
- T
m
k
m
là hệ số tỏa nhiệt
Giả sử van làm việc trong môi trường có nhiệt độ T
m
= 35
C
°
Nhiệt độ cho phép của van T
max
= 125
C
°
Chọn nhiệt độ trên cánh tản nhiệt là T
c
= 80
C
°
Chọn: k
m
= 8 (W/m
2
.
C
°
)
Vậy

S=
)3580(8
2,25
−
=0,07 m
2
b.Bảo vệ quá dòng điện cho van
+ Chọn aptomat đóng cắt mạch động lực, bảo vệ quá tải, ngắn mạch, có các
thông số:
I
dm
= 1,1.I
dn
= 1,1.
3
.40 = 77 (A)
U
dm
= 220 (V)
Dòng ngắn mạch
I
nm
= 2,5I
dn
= 174 (A)
Dòng quá tải
I
qt
= 1,5I
dn

= 104 (A)
Chọn cầu chì tác động nhanh bảo vệ đầu ra chỉnh lưu
I
cc
= 1,1.I
dmax
= 1,1. 32,9=37 (A)
c.Bảo vệ quá điện áp
Ta có hệ số quá áp của van được chọn:
k =
Utt
Ucp
=
1078
1700
= 1,57
U
cp
: điện áp lớn nhất cho phép đặt lên van.
18
18
U
tt
: điện áp thực tế khi van làm việc.
+ Bảo vệ quá áp do chuyển mạch
Trong quá trình chuyển mạch các tiristor, các điện tích tích tụ trong các lớp bán
dẫn phóng ra ngoài tạo thành dòng điện ngược biến thiên trong khoảng thời gian
ngắn. Dòng điện biến thiên này tạo ra một sức điện động rất lớn làm quá áp
Tiristor. Khi có mạch R-C mắc song song với Tiristor sẽ tạo thành mạch vòng
phóng điện bảo vệ Tiristor.

Trường hợp này ta chọn R=(5
÷
30)
Ω
C=(0,25
÷
4)
µ
F
+Bảo vệ van bán dẫn khỏi đánh thủng do xung áp từ lưới
Để bảo vệ xung áp từ lưới điện, chúng ta mắc song song với tải ở đầu vào một
mạch R-C nhằm lọc xung. Khi xuất hiện xung điện áp trên đường dây, nhờ có
mạch lọc này mà đỉnh xung gần như nằm lại hoàn toàn trên điện trở đường dây.
Trị số R,C phụ thuộc nhiều vào tải. Chọn R= (5-20)
Ω
, C= 4
µ
F.
19
19
Chương 3
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
3.1. YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN
3.2. ĐIỀU KHIỂN CHỈNH LƯU
Vì phần chỉnh lưu sử dụng trong đồ án này là chỉnh lưu không điều khiển
nên không có phần điều khiển, vì vậy phần điều khiển không được đề cập đến
trong phần này
3.3. ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU THEO PHƯƠNG PHÁP SPWM
3.3.1. Khái quát về phương pháp SPWM
Nguyên tắc của SPWM là trong 1 khoảng dẫn của van, van không dẫn liên

tục mà đóng cắt rất nhiều lần với độ rộng xung bám theo giá trị tức thời của hình
sin có tần số bằng sóng hài cơ bản.





Hình 3.1: Cấu trúc điều khiển nghịch lưu độc lập kiểu SPWM
20
T
1
Khuếch
đại xung
So sánh
3 Dao
động hình
sin lệch
pha nhau
120
o
T
4
Khuếch
đại xung
T
3
Khuếch
đại xung
So sánh
T

6
Khuếch
đại xung
T
5
Khuếch
đại xung
Khuếch
đại xung
So sánh
T
2
Tạo
xung tam
giác
Xung
đồng bộ
20
+ Mạch tạo dao động hình sin dùng sơ đồ cầu Vien có tần số ra ω = , tuy nhiên
mạch đơn giản vậy thường hoạt động không ổn định. Trong thực tế mạch phức
tạp hơn vì phải giải quyết vấn đề tự động ổn định tần số và biên độ điện áp ra.
+ Khâu tạo xung tam giác là mạch chuẩn có gài công tắc điện tử “SW” được
điều khiển bởi xung đồng bộ xuất hiện vào đầu mỗi chu kỳ điện áp hình sin.
+ Khâu so sánh giữa 2 điện áp hình sin và tam giác sẽ cho ở đầu ra điện áp
PWM để điều khiển các van lực.
+ Hệ số điều chỉnh nhờ biến trở P
1
.
+ Khâu khuếch đại sử dụng Driver M57958L. Driver này điều khiển được van
200A-1400V

Hình 3.2: Cấu trúc Drive M57958L
21
21
3.3.2. Mạch điều khiển với phương pháp SPWM
Hình 3.3: nghịch lưu độc lập điện áp 3 pha điều khiển kiểu SPWM
22
22
Nguyên lý làm việc:
Hình 3.4: Đồ thị điện áp pha
Đồ thị điện áp trong nghịch lưu ba pha được mô tả trên hình 3.4
Quá trình hình thành điện áp pha như sau: Xét thời điểm t4 ÷ t5 = T
s
( T
s
là
chu kỳ tần số chuyển mạch). Khi t = t4 cả 3 van T
1
, T
3
, T
5
được mở ra.
23
23
Lúc này phụ tải của 3 pha được nối vào cùng 1 điểm (+), do đó điện áp của
cả 3 pha U
a
= U
b
= U

c
= 0. Giả thiết dòng pha B và pha C có chiều dương ( đi từ
trái qua phải ) và dòng pha A có chiều âm. Do đó van T
3
, T
5
, và D
1
sẽ dẫn điện.
Sơ đồ như hình 3.5
Hình 3.5: sơ đồ tương ứng khi T
3
, T
5
, và D
1
dẫn điện
Sau đó theo luật điều biến T
3
sẽ bị khóa lại, dòng pha B (ib) sẽ khép mạch qua
D
6
như sơ đồ hình 3.6
Hình 3.6 : sơ đồ tương ứng khi D
1
, T
5
, và D
6
dẫn điện

Từ sơ đồ hình 3.6 ta có:
Ua = Uc =
24
24
Ub = -
Tiếp theo van T
4
mở, sơ đồ thay thế có dạng như hình 5.15c
Hình 3.7 : sơ đồ tương ứng khi T
4
, T
5
, và D
6
dẫn điện
Từ sơ đồ hình 3.7 ta có:
Ua =
Ub = Uc = -
Cuối cùng van T
5
khóa lại dòng pha C (ic) sẽ khép mạch qua điot D
2
. Lúc
này cả 3 pha nối chung vào điểm (-) như hình 3.8

Hình 3.8 : sơ đồ tương ứng khi T
4
, D
6
, và D

2
dẫn điện
Và:
Ua = Ub = Uc = 0
25
25