Thiết kế bộ biến tần 3 pha để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ

1
LỜI NÓI ĐẦU




Trong những năm gần đây lónh vực điều khiển và truyền động điện đã phát triển mạnh mẽ.
Đặc biệt với sự phát triển của khoa học kỹ thuật điện tử tin học nói riêng đã khai thác tất cả
các ưu điểm nổi bật vốn có của động cơ không đồng bộ với động cơ một chiều
Với đồ án này em đã nêu ra một khía cạnh nhỏ trong lónh vực điều khiển động cơ không đồng
bộ roto lồng sóc.
“Thiết kế bộ biến tần 3 pha để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ”
Nội dung và các chương trình mục như sau:

Chương 1
: sơ lược về động cơ không đồng bộ .

Chương 2
: tổng quan về các hệ thống biến tần, nguyên lý làm việc của các bộ biến tần.

Chương 3
: mạch động lực, đi sâu vào nguyên lý làm việc của các thiết bò cũng như các phương
pháp tính toán chọn mạch và bảo vệ mạch, hệ thống điều khiển ứng dụng kỹ thuật xung số vào
mạch điều khiển để điều khiển hoạt động của mạch.

Chương 4:
hệ thống điều khiển: ứng dụng kó thuật xung số vào mạch điều khiển để điều khiển
hoạt động của mạch
Tuy nhiên với trình độ có hạn không tránh khỏi những sai sót, em mong các thầy cô
thông cảm và đóng góp ý kiến để giúp em tiến bộ hơn.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa điện –bộ môn tự động đo lường đã chỉ bảo
trong thời gian làm đề tài.

Đà Nẵng, Ngày Tháng Năm2004

Sinh viên thực hiện

SƠ LƯC VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

A- CẤU TẠO VÀ ĐẶC ĐIỂM

I- CẤU TẠO:

I-1: Cấu tạo phần tónh (stato)

Gồm vỏ máy, lỏi sắt và dây quấn.
I-1.a Vỏ máy
:
Thường làm bằng gang. Đối với máy có công suất lớn (1000 kw), thường dùng thép tấm hàn lại
thành vỏ. Vỏ máy có tác dụng cố đònh và không dùng để dẫn từ.
2
I-1.b Lỏi sắt
:
Được làm bằng các lá thép kỹ thuật điện dày 0,35 mm đến 0,5 mm ghép lại.
Lỏi sắt là phần dẫn từ . Vì từ trường đi qua lỏi sắt là từ trường xoay chiều, nhằm giảm tổn hao do
dòng điện xoáy gây nên, mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phủ lớp sơn cách điện. Mặt trong của lõi
thép có xẻ rảnh để đặt dây quấn .
I-1.c Dây quấn
:
Dây quấn được đặt vào các rãnh của lỏi sắt và cách điện tốt với lỏi sắt. Dây quấn stato gồm có ba

cuộn dây đặt lệch nhau 120
o
điện.
I-2 Cấu tạo phần quay (roto):

I-2 a Trục
:
Làm bằng thép, dùng để đở lỏi sắt roto.
I-2-b Lỏi sắt
:
Gồm các lá thép kỹ thuật điện giống như ở phần stato. Lỏi sắt được ép trực tiếp lên trục. Bên ngoài
lỏi sắt có xẻ rảnh để đặt dây quấn.
I-2.c Dây quấn roto:
Gồm hai loại: loại roto dây quấn và loại roto kiểu lồng sóc.
* Loại roto kiểu dây quấn :
dây quấn roto giống dây quấn ở stato và có số cực bằng số cực
stato. Dây quấn ba pha của roto thường đấu hình sao (y). Ba đầu kia nối vào ba vòng trượt bằng
đồng đặt cố đònh ở đầu trục. Thông qua chổi than và vòng trượt, đưa điện trở phụ vào mạch roto
nhằm cải thiện tính năng mở máy và điều chỉnh tốc độ.
*Loại roto kiểu lồng sóc
: loại dây quấn này khác với dây quấn stato. Mỗi rảnh của lỏi sắt được
đặt một thanh dẫn bằng đồng hoặc nhôm và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch
đồng hoặc nhôm, làm thành một cái lồng, người ta gọi đó là lồng sóc.
I-3 Khe hở:

Khe hở trong động cơ không đồng bộ rất nhỏ (0,2 mm ÷ 1mm). Do đó roto là một khối tròn
nên roto rất đều.
3

II- ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ.

- Cấu tạo đơn giản.
- Đấu trực tiếp vào lưới điện xoay chiều ba pha.
- Tốc độ quay của roto nhỏ hơn tốc độ từ trường quay của stato n < n
1
.
Trong đó
:
n tốc độ quay của roto.
n
1
tốc độ quay từ trường quay của stato (tốc độ đồng bộ của động cơ )

B- NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

Khi nối dây quấn stato vào lưới điện xoay chiều ba pha, trong động cơ sẽ sinh ra một từ trường
quay. Từ trường này quét qua các thanh dẫn roto, làm cảm ứng trên dây quấn roto một sức điện động
4
e
2
sẽ sinh ra dòng điện i
2
chạy trong dây quấn. Chiều của sức điện động và chiều dòng điện được xác
đònh theo qui tắc bàn tay phải.

Hình.1-1 sơ đồ nguyên lý động cơ không đồng bộ.

Chiều dòng điện của các thanh dẫn ở nữa phía trên roto hướng từ trong ra ngoài, còn dòng điện
của các thanh dẫn ở nữa phía dưới roto hướng từ ngoài vào trong.
Dòng điện i
2
tác động tương hỗ với từ trường stato tạo ra lực điện từ trên dây dẫn roto và
mômen quay làm cho roto quay với tốc độ n theo chiều quay của từ trường.
Tốc độ quay của roto n luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay stato n
1.
Có sự chuyển động
tương đối giữa roto và từ trường quay stato duy trì được dòng điện i
2
và mômen. Vì tốc độ của roto
khác với tốc độ của từ trường quay stato nên gọi là động cơ không đồng bộ.
Đặc trưng cho động cơ không đồng bộ ba pha là hệ số trượt:

Trong đó:

N là tốc độ quay của roto.
F
1
tần số dòng điện lưới.
P số đôi cực.
N
1
tốc độ quay của từ trường quay (tốc độ đồng bộ của động

cơ).
p
f
n
1
60
1 =
(1-2)
Khi tần số của mạng điện thay đổi thì n
1
thay đổi làm cho n thay đổi.
Khi mở máy thì n = 0 và s = 1 gọi là độ trượt mở máy.
Dòng điện trong dây quấn và tư ø trường quay tác dụng lực tương hổ lên nhau nên khi roto chòu
tác dụng của mômen m thì từ trường quay cũng chòu tác dụng của mômen m theo chiều ngược lại.
Muốn cho từ trường quay với tốc độ n
1
thì nó phải nhận một công suất đưa vào gọi là công suất điện
từ.

60
2
ω
1
n
π
MMP
1đt
==
1
1

n
nn
S
−
=
(1-1)

(1-3)
M
5
Khi đó công suất điện đưa vào:


Ngoài thành phần công suất điện từ còn có tổn hao trên điện trở dây quấn stato.

Tổn hao sắt:

Công suất cơ ở trục là:
Công suất cơ nhỏ hơn công suất điện từ vì còn tổn hao trên dây quấn roto:
Trong đó:
M
2
số pha của dây quấn roto.
Vì p’
2
< p
đt
do đó n < n
1

Công suất cơ của p
2
đưa ra nhỏ hơn p’
2
vì còn tổn hao do ma sát trên trục động cơ và tổn hao phụ
khác:

Hiệu suất của động cơ:

C- CÁC ĐẠI LƯNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ.

1. Các đại lượng

1.a Hệ số trượt:
Để biểu thò mức độ đồng bộ giữa tốc độ quay của roto n và tốc độ của từ trường quay stato n
1.
Ta có :
Hãy tính theo phần trăm:
1
1
n
nn
s
−
=
o
o
o
o
n

nn
S 100
1
1
−
=
ϕ
cos..3
1
IUP =
2
1
2
11
3 IrP
d
=Δ
st
st
PP
PPPP
đt1đt
ΔΔ −−=
Δ=Δ
60
2
.'
2
n
MMP

π
ω
==
2
Δ
d
P−=
đt2
PP
2222
.. rImP
d
=Δ
fcơ
pPPP Δ−Δ==
22
'
)9,08,0(
1
2
÷==
P
P
η
(1-4)
(1-5)
(1-6)
(1-7)
(1-8)
(1-9)

(1-10)
(1-11)

(1-12)
(1-13)
6

Xét về mặt lý thuyết giá trò s sẽ biến thiên từ 0 đến 1 hoặc từ 0 đến 100
o
/
o


Trong đó :

1.b Sức điện động của mạch roto lúc đứng yên.
Trong đó:


K
2
là hệ số dây quấn roto của động cơ.
F
20
tần số xác đònh ở tốc độ biến đổi của từ thông quay qua cuộn dây, vì roto đứng
yên nên:

F
20
bằng với tần số dòng điện đưa vào f

1



1.c Khi roto quay:

Tần số trong dây quấn roto là:


Vậy f
2s
= s.f
1

Sức điện động trên dây quấn roto lúc đó là:
Với f
2s
= s.f
1
thế vào (1-19), ta được:

2. Phương trình cơ bản của động cơ không đồng bộ ba pha.

)1(
60
1
1
1
snn
p

f
n
−=
=
m
WfKE Φ=
220220
44,4
từ mạch trong thông từ của đạïicực số trò
m
φ
60
1
20
pn
f =
6060
)(
1
1
11
2
pn
n
nnpnn
f
Xs
−
=
−

=
mKWfE
ss
Φ=
2222
44,4
SKWfE
ms
Φ=
2212
44,4
(1-14)
(1-15)
(1-16)
(1-17)
(1-18)
(1-19)
(1-20)
(1-21)
7
2.a Phương trình đặc tính tốc độ.
Theo sơ đồ đẳng trò một pha như hình (1-2), ta có biểu thức dòng điện roto đã qui đổi về stato.

Khi tốc độ động cơ n = 0 , theo (1-26) ta có s =1.
Nếu điện áp đặt lên cuộn stato u
1
= const thì biểu thức (1 –29) chính là quan hệ giữa dòng điện
roto đã qui đổi về stato i’
2
với độ s hay với tốc độ n.

Do đó biểu thức (1-29)
chính là phương trình đặc tính tốc độ
.
2.b Phương trình đặc tính cơ.


Biểu thức (1-35)
chính là phương trình đặc tính cơ.
Được biểu diễn quan hệ m = f(n) như hình 1-3
Giá trò s sẽ biến thiên từ - ∞ đến + ∞ và mômen quay sẽ có hai giá trò cực đại gọi là mômen tới
hạn (m
t
).
Lấy đạo hàm của mômen theo hệ số trượt và cho dm/ds = 0.
Ta có hệ số trượt tương ứng với mômen tới hạn m
t
gọi là hệ số trượt tới hạn.


Do đó ta được biểu thức mômen tới hạn :


Giải các phương trình (1-35), (1-36), (1-37) và đặt :



2
21
2
2

1
1
2
)'()
'
(
'
xx
S
r
r
U
I
+++
=
()
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
++
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝

⎛
+
=
2
21
2
2
1
1
21
'
'
'3
xx
s
r
r
rU
M
ω
2
21
2
2
2
)'(
'
xxr
r
S

th
++
=
)(2
3
22
11
1
2
1
n
th
xrr
pU
M
++
=
ω
(1-29)
(1-35)
(1-36)
(1-37)
(1-38)
n
xr
r
22
1
2
'

+
=
ε
8
S
S
S
S
M
M
th
th
th
+
=
2
Ta được dạng đơn giản của phương trình đặc tính cơ:







Hình 1-3. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ
.

Nhận thấy dạng gần đúng của phương trình đặc tính cơ như sau:
Đối với động cơ roto lồng sóc, nhất là các động cơ có công suất lớn thì

R
1
<< x
n
, nên có thể bỏ qua r
1
và ε = 0.
Ta có:



Nhận xét:
từ các biểu thức (1-36) và (1-37), ta thấy đối với động cơ xác lập nếu u
1
thay đổi
thì s
t
= const và m
t
thay đổi tỉ lệ với u
1
2

. Khi thay đổi điện trở mạch roto bằng cách thêm điện trở phụ
(đối với động cơ không đồng bộ roto quấn dây) thì:
M
t
= const và s
t
tỉ lệ với r’

2
.
Khi xét đến điện trở trên mạch stato r
1
thì mômen tới hạn m
t
sẽ có hai giá trò khác nhau và
ứng với hai trạng thái làm việc của động cơ.
* s = 0 , n
1
< n là trạng thái hãm tái sinh động cơ làm việc như một máy phát.






* s > 0 , n
1
> n trạng thái làm việc của động cơ.




()
ε
ε
2
12
++

+
=
s
s
s
s
M
M
th
th
th
ε
(1-39)
22
2
'
'
n
tF
xr
r
S
+
−=
(1-43)
)(2
`3
22
11
1

1
n
tF
xrr
Up
M
++
−=
ω
(1-44)
22
1
2
'
n
xr
r
s
+
=
tđ
(1-45)
)(2
3
22
11
1
2
1
n

xrr
pU
M
++
=
ω
tđ
(1-46)
s = 0

M
M
th
M
đm

S
th
n
1
n
đm
+s

n= 0
9


3. nh hương của các thông số đến đặc tính cơ :

3.a nh hưởng của suy giảm điện áp lưới cấp động cơ không đồng bộ
Khi điện áp lưới suy giảm, theo (1-37) m
th
giảm bình phương lần độ suy giảm của điện áp lưới
theo (1-36) thì s
th
vẫn không thay đổi.
3.b nh hưởng của điện trở, điện kháng mạch stato :
Khi nối thêm điện trở hoặc điện kháng vào mạch stato thì theo (1-36) và
(1-37) s
th
và m
th
đều giảm.
3.c nh hưởng của số đôi cực p

Ta có :

p
f
1
1
2
π
ω
=
(1-47)
suy ra :

)1(

1
s−=
ωω
(1-48)
khi thay đổi số đôi cực thì tốc độ từ trường quay
1
ω
thay đổi, do đó tốc độ động cơ cũng thay
đổi .
3.d nh hưởng của thay đổi tần số lưới f
1
cấp cho động cơ không đồng bộ :
Theo (1-47) và (1-48) khi thay đổi f
1
thì
1
ω
cũng thay đổi và do đó
ω
cũng thay đổi.
- nếu f
1
>f
1đm
, vì m
th
2
1
1
f

≈

nên khi m
th
giảm nên u
1
không đổi
- nếu f
1
< f
1đm
, với u
1
không đổi thì theo (1-1) dòng i
1
tăng nhanh. Điều này không cho phép nên khi
thay đổi f
1
thì phải thay đổi u
1
theo 1 qui luật nào đó để động cơ không đồng bộ sinh ra được momen
như trong chế độ đònh mức.
4. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ và các luật ;

4.a Điều chỉnh điện áp động cơ :
Momen của động cơ không đồng bộ tỉ lệ với bình phương điện áp stato nên có thể điều chỉnh
được momen và tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp trong khi giữ nguyên tần số.
4.b Điều chỉnh điện trở mạch roto :
Ta có : r = r
r

+ r
f
, khi tăng giá trò điện trở tổng r tức là làm tăng độ trượt tới hạn s
th
còn
momen tới hạn m
th
của động cơ không đổi.
4.c Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ không đồng bộ :
Luật điều khiển tần số
Luật điều chỉnh giữ khả năng quá tải không đổi. Nếu bỏ qua điện trở dây quấn stato thì có thể
tính được momen tới hạn :

2
0
2
0
22
2
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=∗=
ω
ω

s
m
s
Bss
m
th
U
K
U
LL
L
M
(1-49)
Điều kiện giữ cho khả năng quá tải không đổi là:
dm
thth
M
M
M
M
=
(1-50)
Luật điều chỉnh từ thông không đổi :
10
Từ các quan hệ về dặc tính momen có thể kết luận rằng nếu giữ từ thông máy hoặc từ
thông của stato
s
φ
không đổi thì momen sẽ không phụ thuộc vào tần số và m
th

sẽ không thay đổi
trong toàn bộ quá trình điều chỉnh
Luật điều chỉnh tần số không trược .

2
22
)(1
.
2
3
ss
ss
r
m
I
I
R
L
ω
ω
μ
+
=
(1-51)
Nếu giữ tần số f không trược ws = const thì mô men chỉ phụ thuộc is mà không phụ thuộc
tần số nguồn.
4.d Phương pháp tăng số lần chuyển mạch trong một chu kỳ.

11
4.e Phương pháp điều chỉnh biên độ (u

d
thay đổi
→
u
nl
thay đổi )












4.f Phương pháp điều chỉnh độ rộng xung :
- Trong phương pháp này góc chuyển mạch được xác đònh bằng cách so sánh
Giữa tín hiệu hình sin mẫu e(t) với tín hiệu dựa thường dạng răng cưa u(t). Tần số tín hiệu u(t) càng
lớn lớn thì điện áp ra tải càng gần hình sin hơn. Ưu điểm nổi bật là vừa điều chỉnh được điện áp, vừa
làm sin hoá điện áp đặt vào động cơ.
- Với số lượng các xung có độ rộng thích hợp phương pháp điều chỉnh độ rộng
Xung có thể làm triệt tiêu các sóng bậc cao.
- Do vậy phương pháp này rất hay sử dụng.
- Với phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng biến tần thì
Không nhận điện áp từ lưới mà nhận điện áp từ nghòch lưu của biến tần
- Ta nhận thấy rằng sdd của dây quấn của stato trong động cơ không đồng bộ tỉ
Lệ với tần số đặt vào f

1
và từ thông
φ
:
11
fkE
φ
=
(1-52)
- Mặt khác, ta có phương trình cân bằng điện áp :

1111
ZIEU +−=
(1-53)
Nếu coi sụt áp trên dây quấn phản ứng phần ứng là không đánh kể thì ta có :
U
1
= - e
1


••
= EU

Từ (1-52) suy ra :
1
1
fk
U
φ

=
•
(1-54)


Từ (1-54) ta thấy, để đảm bảo cho đặt tính cơ có độ cứng cao và khả năng qua tải lớn, đồng
thời điều chỉnh điện áp u
1
sao cho từ thông
φ
không đổi, nghóa là thay đổi
1
1
f
U
=
φ
để cho động
cơ hoạt động tối ưu.
ÂĐiều khiển biên độ
12
- Nếu tần số f
1
giảm thì từ thông
φ
tăng, dẫn đến dòng điện từ hoá
μ
I
tăng.
- Nếu tần số f

1
tăng thì từ thông
φ
giảm, dẫn đến dây quấn roto bò quá dòng .
- Mặt khác ta có :
constICM ==
22
cos
ϕφ

Do đó việc yêu cầu thay đổi tốc độ động cơ là phải thay đổi điện áp và tần số một cách hợp lý
nhất để động cơ hoạt động tối ưu.
Đối với bộ biến tần nguồn áp điều khiển tốc độ động cơ ta thay đổi điện áp và tần số theo:
- Thay đổi điện áp : u
1
=
d
U
α
bằng các thay đổi góc điều khiển
T
T
1
: =
αα

- Thay đổi tần số bằng cách thay đổi chu kỳ phát xung điều khiển nghòch lưu.
13
chỉnh lưu
lọc

Nghòch lưu
CHƯƠNG II

TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG BIẾN TẦN

A- KHÁI NIỆM :

Biến tần là một thiết bò tổ hợp các linh kiên điện tử thực hiện chức năng biến đổi tần số và điện áp
một chiều hay xoay chiều có tần số nhất đònh thành dòng điện xoay chiều có tần số điều khiển
được nhờ các khoá điện tử.
B- PHÂN LOẠI:

Biến tần được chia làm hai loại :
1. Biến tần trực tiếp :

Còn được gọi là biến là biến tần phụ thuộc. Thường gồm các nhóm chỉnh lưu điều khiển mắc song song
ngược cho xung lần lượt hai nhóm chỉnh lưu trên ta có thể nhận được dòng xoay chiều trên tải.
Như vậy điện áp xoay chiều u
1
(f
1
) chỉ cần qua một van
là chuyển ngay ra tải với u
2
(f
2
).
Tuy nhiên, đây là loại biến tần có cấu trúc sơ đồ van
rất phức tạp chỉ sử dụng cho truyền động điện co công suất
lớn, tốc độ làm việc thấp. Vì việc thay đổi tần số f

2
khó khăn
và phụ thuộc vào f
1
.
2. Biến tần gián tiếp:

Bộ biến tần này còn gọi là biến tần độc lập trong biến
tần này đầu tiên điện áp được chỉnh lưu thành dòng một chiều,
sau đó qua bộ lọc rồi trở lại dòng xoay chiều với tần số f
2
nhờ
bộ nghòch lưu độc lập (quá trình thay đổi f
2
không phụ thuộc
vào f
1
)




Việc biến đổi hai lần làm giảm hiệu suất biến tần
Tuy nhiên việc ứng dụng hệ điều khiển số nhờ kỹ thuật vi xử lý nên ta phát huy tối đa các ưu
điểm của biến tần loại này và thường sử dụng nó hơn.
Do tính chất của bộ lọc nên biến tần gián tiếp lại được chia làm hai loại sử dụng nghòch lưu áp
và nghòch lưu dòng.


2.a Bộ biến tần gián tiếp nguồn dòng:

Là loại biến tần mà nguồn tạo ra điện áp một chiều là nguồn dòng, dạng của động điện trên tải
phụ thuộc vào dạng dòng điện của nguồn, còn dạng áp trên tải phụ thuộc là tuỳ thuộc vào các thông
số của tải quy đònh.
2.b Bộ biến tần gián tiếp nguồn áp :
T1
Z tải
T2
14
Là loại biến tần mà nguồn tạo ra điện áp một chiều là nguồn áp ( nghóa 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 đònh.
Bộ biến tần nguồn áp có ưu điểm là tạo ra dạng dòng điện và điện áp sin hơn, dãi 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,







+ Phần động lực gồm có các phần sau :
- Bộ chỉnh lưu : có nhiệm vụ biến đổi dòng xoay chiều có tần số f
1
thành dòng một chiều.
- Bộ nghòch lưu : là bộ rất quan trọng trong bộ biến tần, nó biến đổi dòng điện một chiều
được cung cấp từ bộ chỉnh lưu thành dòng điện xoay chiều có tần số f
2
.

- Bộ lọc : là bộ phận không thể thiếu được trong mạch động lực cho phép thành phần một
chiều của bộ chỉnh lưu đi qua và ngăn chặn thành phần xoay chiều. Nó có tác dụng sang bằng
điện áp tải sau khi chỉnh lưu.
+ Phần điều khiển:
Là bộ phận không thể thiếu được quyết đònh sự làm việc của mạch động lực, để đảm
bảo các yêu cầu tần số, điện áp ra của bộ biến tần đều do mạch điều khiển quyết đònh.
Bộ điều khiển nghòch lưu gồm 3 phần:
- Khâu phát xung chủ đạo : là khâu tự dao động tạo ra xung điều khiển đưa đến bộ phận
phân phối xung điều khiển đến từng tranzito. Khâu này đảm nhận điều chỉnh xung một cách dễ
dàng, ngoài ra nó còn thể đảm nhận luôn chức năng khuếch đại xung.
- Khâu phân phối xung :làm nhiệm vụ phân phối các xung điều khiển vào khâu phát xung
chủ đạo.
- Khâu khuếch đại trung gian: có nhiệm vụ khuếch đại xung nhận được từ bộ phận phân
phối xung đưa đến đảm bảo kích thích mở van.
Sơ đồ của hệ thống điều khiển như sau:


Bộ biến đổi
( mạch động lực )
Điều khiển
U
1
, f
1
U
2
, f
2
Phát xung
chủ đạo

Phân phối xung Khuyếch đại
xung
Van
15
Chỉnh Lưu

Lọc

Nghòch

lưu

Tải

CHƯƠNG III

MẠCH ĐỘNG LỰC







I.
II. BỘ NGHỊCH LƯU:

Các van bán dẫn trong bộ nghòch lưu có thể là thyristo hoặc tranzito. Nhưng phù hợp và ưu việt
hơn ta dùng tranzito. Ưu điểm dễ thấy là bỏ được chuyển mạch cưỡng, hơn nữa các tổn hao đổi chiều
nhỏ hơn. Bộ nghòch lưu dùng tranzito có kích thước nhỏ và nhẹ hơn bộ nghòch lưu tương đương dùng

thyristo. Khuyết điểm của nó là đòi hỏi tác động liên tục vào cực gốc trong chu kỳ dẫn của tranzito,
một khuyết điểm nữa là điện áp đònh mức thấp hơn của thyristo. Tuy nhiên dùng tranzito công suất mở
rộng được phạm vi và phát huy các ưu điểm hơn thyristo do cải thiện được đại lượng đònh mức và giá
thành. Vì vậy, dưới đây chủ yếu xem xét nghòch lưu điện áp sơ đồ cầu dùng van an toàn.
I-1. Sơ đồ nguyên lý và quá trình chuyển mạch:












Tụ c
o
có nhiệm vụ đảm bảo điện áp nguồn ít bò thay đổi, mặt khác nó trao đổi năng lượng phản
kháng với cuộn cảm.
Phương pháp điều khiển các van tranzito thông thường nhất là điều khiển cho góc mở của van
là
o
180=
λ
và
o
120=
λ

. đây ta xét góc dẫn ới tải đấu sao như thiết kế bằng cách xác đònh điện
áp trên tải trong từng khoảng thời gian 60
o
(vì cứ 60
o
có một sự chuyển tạng thái mạch ) với nguyên
tắc van nào dẫn coi là thông mạch. Nhìn chung sơ đồ này có dạng một pha tải nối tiếp với 2 pha đấu
song song nha. Do vậy điện áp trên tải sẽ chỉ có giá trò là u
z
/3 (khi một pha đấu song song, với 1
trong 2 pha còn lại) hoặc
3/2
z
U
. Với giả thiết là tải đối xứng.
 Nguyên tắc chuyển mạch :
T4
D4
T6
Za
Uv
T1
Co
D1
T3
D6 T2
D2
Zb
Zc
T5

D3 D5
16
Cho góc mở của mỗi tranzito là 180
o
và cứ 60
o
tiếp theo ( kể từ khi tranzito trước đó mở thì
cho 1 tranzito khác mở). Như vậy trong cùng 1 thời gian co 3 tranzito mở.
Bảng trạng thái quá trình mở các tranzito
T 0
o
60÷

oo
12060 ÷

oo
180120 ÷
oo
240180 ÷
oo
300240 ÷

oo
360300 ÷
T1 1 1 1 0 0 0
T2 0 1 1 1 0 0
T3 0 0 1 1 1 0
T4 0 0 0 1 1 1
T5 1 0 0 0 1 1

T6 1 1 0 0 0 1

Xét quá trình chuyển mạch từ t5 sang t2 tương ứng khoảng từ (
oo
600 ÷
) sang
(
oo
12060 ÷
)
Trong khoảng (
oo
600 ÷
) thì t1, t5, t6, dẫn. Chiều dòng điện trên tải được xác đònh theo
chiều mũi tên, đến thời điểm 60
o
thì đảo trạng thái từ t5 sang t2. Do trên tải zc mang tính cảm nên
dòng điện không đảo ngay lập tức mà năng lượng tích luỹ trong zc duy trì theo chiều cũ một thời gian,
lúc đó buộc dòng diện duy trì phải thoát qua diod d
2
, qua tải về âm nguồn đến lucs dòng điện đổi chiều
sẽ mang dòng điện duy trì thì d
2
khoá. Quá trình chuyển mạch kết thúc.
Cũng lý luận tương tự ta được chuyển mạch h.b đến h e.
17