báo cáo thí nghiệm các bộ biến đổi tĩnh

Ọ
Ấ

1


BÀI 3

THÍ NGHI M B

CHỈ

U

ỀU KHIỂN

1. GIỚI THI U
Bộ chỉnh lưu được dùng để chuyển dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều và
được ứng dụng vào tất cả các trường hợp cần nguồn điện áp một chiều điều khiển hoặc
không điều khiển lấy từ nguồn điện xoay chiều.
Bộ chỉnh lưu dùng để cung cấp nguồn điện cho các truyền động động cơ điện một chiều
có điều khiển với công suất đạt đến vài MW, cho mạch kích từ của máy phát điện. Bộ
chỉnh lưu tạo hệ thống lưới điện một chiều cho các hệ thống giao thông dùng truyền động
một chiều. Bộ chỉnh lưu c.n là một bộ phận trong bộ biến tần. Một lĩnh vực ứng dụng
khác của bộ chỉnh lưu là hàn một chiều, mạ điện, thiết bị nạp điện. Ngoài ra, bộ chỉnh lưu
còn dùng điện để chuyển đổi năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện một
chiều cho nhu cầu truyền tải đi xa.
2. MÔ HÌNH M CH NGUYÊN LÝ THÍ NGHI M
Bộ chỉnh lưu mạch tia ba pha điều khiển hoàn toàn có cấu trúc gồm 6 thyristor cho điện
áp ngõ ra gồm 6 xung trong một chu kì của nguồn cung cấp.

Hình 1: Sơ đồ thí nghiệm mạch chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển

2


Các thông số của bài thí nghiệm
Tên linh kiện/ thiết bị
Nguồn sine
Tần số
Điện trở thuần của tải
Điện kháng của tải

Trị số
50V (phase RMS)
50Hz
37.5Ω
75mH

3. YÊU CẦU THÍ NGHI M
Điều chỉnh mạch thí nghiệm để đạt được góc kích α theo yêu cầu của thầy hướng dẫn thí
nghiệm đưa ra. Các giá trị góc kích khảo sát lần lượt là 100, 400 và 700.
Nguyên tắc chỉnh góc kích α dưa vào dạng sóng áp của thyristor V1 hiển thị trên
oscilloscope
Quan sát và vẽ lại dạng sóng áp trên tải và trên thyristor V1 từ đó suy ra dạng sóng của
dòng qua tải.
Đo giá trị điện áp của tải và R bằng VOM từ đó suy ra giá trị dòng qua tải.
4. K T QUẢ
U
C TỪ MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM PSIM 9.0 VÀ SO
SÁNH VỚI THỰC NGHI M

Dạ

só

đ ện áp giữ

đầu tải

α =100

3


α =400

Tỉ lệ
Trục ngang: 1 ô tương ứng 2ms
Trục đứng: 1 ô tương ứng 50V

α =700

4


Tỉ lệ
Trục ngang: 1 ô tương ứng 2ms
Trục đứng: 1 ô tương ứng 50V

Dạng sóng dòng qua tải
α =100

α =400

5


α =700

Dạ

só đ ện áp giữ
α =100

đầu thyristor V1 (UAK)

Tỉ lệ
Trục ngang: 1 ô tương ứng 2ms
Trục đứng: 1 ô tương ứng 50V

6


α =400

Tỉ lệ
Trục ngang: 1 ô tương ứng 2ms
Trục đứng: 1 ô tương ứng 50V

α =700

7


Tỉ lệ
Trục ngang: 1 ô tương ứng 2ms
Trục đứng: 1 ô tương ứng 50V
Kết luận
Các dạng sóng thu được giống như mô tả trong lý thuyết.
5. XỬ LÍ CÁC GIÁ TRỊ
C
Áp tải (RMS) (V)
Góc kích
100
400
700
Mô phỏng lý
115.4 92.61 52.43
thuyết
33
6
1
Tính toán từ
106.3
86
48.7
thực nghiệm

Áp trên R (RMS) (V)
100
400

700
115.1 89.71 40.6
74
6
22
104.7
80.6
48

Dòng tải (RMS) (A)
100
400
700
3.078 2.392 1.083
2.792 2.149 1.280

8


BÀI 5

THÍ NGHI M B

1.

BI

N ÁP M T CHIỀU

GIỚI THI U LÝ THUY T:

Bộ biến đổi điện áp một chiều (BBĐĐAMC) dùng để điều khiển trị trung bình
điện áp một chiều ở ngõ ra bộ biến đổi có nguồn điện áp ngõ vào có dạng một
chiều không đổi. Điện áp trên tải có dạng xung tạo từ quá trình đóng ngắt liên tục
tải vào nguồn điện áp một chiều. Do đó, bộ biến đổi còn được gọi là bộ xung áp.
Các ứng dụng cơ bản của BBĐĐAMC là truyền động điện động cơ một chiều và
các bộ nguồn DC-DC chế độ xung ( switching power supplier)
a.

ơ đ mạch:
BBĐĐAMC dạng tổng quát có áp nguồn Us mắc vào 4 công tắc bán dẫn
S1, S4, S3, S6 được nối dạng mạch cầu.
M i khóa công suất có một diode mắc đối song. Các cặp công tắc (S1, S4) ,
(S3,S6) là những công tắc cùng nhánh. Hai công tắc trong m i cặp công tắc
này có thể điều khiển theo quy tắc đối nghịch (1 kích đóng, 1 kích ngắt). hi đó
dòng qua tải luôn liên tục nếu tải có chứa .
Bằng cách thay đổi t lệ thời gain đóng và ngắt các công tắc, trị trung bình
điện áp tải và dòng điện được điều khiển.

Bộ biến đổi điện áp một chiều dạng tổng quát

9


ươ p áp đ ều khiển:
Phương pháp được dùng trong bài thí nghiệm phương pháp điều khiển với
tần số đóng cắt khóa không đổi, chu kỳ đóng cắt T=T1+T2 không đổi. Tỉ số
đóng cắt z = T1/T
thuật điều khiển tỉ số z có thể thực hiện dựa vào 2 tín hiệu cơ bản: áp
dạng răng cưa up và áp điều khiển một chiều uđk.
Hai dạng sóng này được đưa vào bộ so sánh và tín hiệu ng ra phối hợp với

một mạch logic tạo xung được dùng để kích đóng các khóa bán dẫn.
p răng cưa có tần số không đổi và bằng tần số đóng ngắt các khóa bán
dẫn. Tần số thành phần hài cơ bản của điện áp tải bằng tần số cố định này.
b. Công thức tính toán:
(
)
, với tải RL dòng liên tục
a.

2.

THỰC NGHI M:
Với giá trị R= 40Ω, = 80m , Us=50V
Nhóm chỉnh giá trị f =1000 Hz, bằng cách thay đổi biến trở fcp
Ta thay đổi các giá trị udkcp để chọn đúng tỉ số z cần đo là 0.1 , 0.4, 0.7
Kết quả:
z
Uz [V] DC
UR [V] DC
Iz [A] DC

0.1
-36
-34.5
-0.8625

0.4
-9.6
-8
-0.2

0.7
18.4
17.2
0.43

10


Trường hợp z = 0.1
Giả đ xung kích trên các khóa IGBT

11


Dạng sóng áp trên tải

Oscilloscope :
Scale: 0,2ms/div, chu kỳ T tương ứng 5div (trục hoành)
20V/div (trục tung)
= zT = 0.1x1ms = 0.1ms
= (1-z)T = (1-0.1)x1ms = 0.9ms

12


Dạng sóng dòng trên tải

Dạng sóng dòng ng ra được suy ra từ dạng sóng áp trên 2 đầu điện trở R
Oscilloscope :

Scale: 0,2ms/div, chu kỳ T tương ứng 5div (trục hoành)
20V/div (trục tung)

(
={

IR={

(
(

)

(

)

)
)

13


Dạng sóng áp trên IGBT1

Oscilloscope :
Scale: 0,2ms/div, chu kỳ T tương ứng 5div (trục hoành)
20V/div (trục tung)

14

Trường hợp z = 0.4
Giả đ xung kích trên các khóa IGBT

15


Dạng sóng áp trên tải

Oscilloscope :
Scale: 0,2ms/div, chu kỳ T tương ứng 5div (trục hoành)
40V/div (trục tung)

Dạng sóng dòng trên tải

16


Dạng sóng dòng ng ra được suy ra từ dạng sóng áp trên 2 đầu điện trở R
Oscilloscope :
Scale: 0,2ms/div, chu kỳ T tương ứng 5div (trục hoành)
5V/div (trục tung)

(
={

(
(

IR={

(

)
)

)
)

Dạng sóng áp trên IJBT1

Oscilloscope :
Scale: 0,2ms/div, chu kỳ T tương ứng 5 div (trục hoành)
20V/div (trục tung)
17


Trường hợp z = 0.7
Giả đ xung kích trên các khóa IGBT

18


Dạng sóng áp trên tải

Oscilloscope :
Scale: 0,2ms/div, chu kỳ T tương ứng 5div (trục hoành)
40V/div (trục tung)

19


Dạng sóng dòng trên tải

Dạng sóng dòng ng ra được suy ra từ dạng sóng áp trên 2 đầu điện trở R
Oscilloscope :
Scale: 0,2ms/div, chu kỳ T tương ứng 5div (trục hoành)
10V/div (trục tung)

20


(
={

IR={

(
(

)

(

)

)
)

Dạng sóng áp trên IGBT1

Oscilloscope :
Scale: 0,2ms/div, chu kỳ T tương ứng 5 div (trục hoành)
20V/div (trục tung)

3. NHẬN XÉT:
Kết quả thực nghiệm đo được tương đối chính xác so với lý thuyết ở đa số các
trường hợp. Tuy nhiên, ở một số trường hợp cá biệt kết quả thực nghiệm lệch so
với mô phỏng do sai số khi tính toán và tiến hành thực nghiệm.

21