Giao trinh bai tap ch4 qhttppdh 111128015449 phpapp02

Slides ĐTCS&ƯD

Chương 3:

Được phép mang vào phòng thi

2 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

III.1 NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN PHA:

BỘ BIẾN ĐỔI (BBĐ) ĐIỀU KHIỂN PHA

Được phép mang vào phòng thi

1. Thyristor - ngắt điện làm việc với nguồn xoay chiều:

1. Nguyên lý điều khiển pha

Thí nghiệm: Lập mạch điện như hình 3.1.1

2. Điều khiển pha áp xoay chiều

iG ≠ 0: TRIAC sẽ dẫn điện (ON): dòng qua tải cùng dạng với áp.

3. Chỉnh lưu diod (không điều khiển)

iG = 0: TRIAC sẽ tắt (OFF) khi dòng (áp) qua zero.

4. Chỉnh lưu điều khiển pha

=> TRIAC (và SCR) là phần tử có thể đóng ngắt ở điện AC.

5. Mạch phát xung điều khiển pha

Điều khiển ON -OFF
T1

T
G

v

T2

Điề u
khiể n

io
R

v

Hình III.1.2: Dạng áp ra điều khiển ON – OFF
Hình III.1.1 TRIAC làm việc với nguồn AC (a), có đóng ngắt lúc áp qua zero (b)
tải R


3 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Nhận xét:

Được phép mang vào phòng thi

4 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

2. Khảo sát sơ đồ điều khiển pha 1 SCR :

- Thyristor có thể đóng ngắt mạch điện xoay chiều

a. Khảo sát với tải R: áp nguồn hình sin u = U 2 sin wt

- Khái niệm chuyển mạch lưới ( line commutation ).

i
o

T1

- ĐIỀU KHIỂN ON-OFF
còn gọi là điều khiển toàn chu kỳ
(integral cycle control).
- Để điều khiển khiển áp ra,
ta dùng: ĐIỀU KHIỂN PHA

Điều
khiển

u

u
o

R

ĐN điều khiển pha:
- Thyristor làm việc 1 phần chu kỳ (bán kỳ) của nguồn AC

1
2π
1
UO =
2π

∫

2π

0

2

0
α

(a)

UO =

uo

io

u

wt

uO .dwt

π

∫α u.dwt =

wt

γ=π−α

i
G1

Trò trung bình áp ra:
Hình III.1.3: Áp ra điều khiển pha tải trở

Được phép mang vào phòng thi

2π wt

π

U 2
(cos α + 1)
2π

u
U2

T1

(b)

Nguyên lý xếp chồng: IO = UO / R
Trò số hiệu dụng áp ngỏ ra:

- ĐK áp ra bằng cách thay đổi góc điều khiển α (góc thông chậm)
U oR =

U oR = U

1
2π

∫

2π

0

1
2π

uo2 .dwt =
π

1
2π

π

π

∫α u .dwt = U π ∫α sin
2

∫α (1 − cos 2wt).dwt = U

1

1
2π

2

wt.dwt

[wt − 12 sin 2wt]απ = U

1
2π

(π − α + 12 sin 2α )

<III.2.2>

5 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi
Khi α = 0, ta có trò hiệu dụng áp ra chỉnh lưu diod bằng U / 2 = 0.707U

b. Khảo sát với tải RL:

u
o

Được phép mang vào phòng thi

Dòng tải io có dạng iO = iO1 + iO2 với
* iO1 là thành phần xác lập
io1 =

i
o

T1

u

6 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

U 2
sin(ω t − φ )
Z

tổng trở tải Z = R2 + (ω L )

R

và góc pha tải φ = tg −1

L

2

wL
R

* iO2 là thành phần quá độ
Khảo sát tương tự trường hợp R.
Tải RL: tổng trở tải Z =

Ở wt = α : T1 dẫn điện:

R 2 + (ωL ) và góc pha φ = tg −1
2

uo = R.io + L

với điều kiện đầu là khi wt = α , io = 0

wL
R

io =

U 2
Z

⎡ sin(ω t − φ ) − sin(α − φ ) ⋅ e− (ω t−α ) ω ⋅τ ⎤
⎢⎣
⎥⎦

Khi wt = α + γ dòng về không:

dio
= u = U 2 sin wt
dt

Hình III.2.7: Phân tích các thành phấn
áp ngỏ ra.

iO = 0 => sin( α + γ − φ ) − sin( α − φ ) ⋅ e
hay:

sin( α + γ − φ ) =
γ : góc dẫn của SCR

−γ

ω⋅ τ = 0
−γ
sin( α − φ ) ⋅ e ω⋅τ <III.2.4* >

7 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

io

uo
2

0
π

γ

Có góc dẫn γ, ta tính được:

wt

8 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Bài tập: Sử
dụng GOAL SEEK
của Excel để giải
<III.2.4>:

u

Trò trung bình áp UO :

UO =

1
T

∫

T

uo .dt =

π
1
2π

∫U

2 sin ω t.dω t

α

=> Trò trung bình dòng IO :

Io = Io / R
α+γ
1
1
io dwt
hay tích phân I o = T T io dt = 2π
α

∫

Io =

1 U 2
2π Z

α +γ

∫
α

∫

⎡sin(ω t − φ ) − sin(α − φ ) ⋅ e− (ω t−α ) ω ⋅τ ⎤ dwt
< III.2.5>
⎢⎣
⎥⎦

Bài tập: Sử dụng GOAL SEEK của Excel để giải <III.2.4>

Màn hình Excel để
tìm góc dẫn khi
cho trước góc kích.

Được phép mang vào phòng thi


9 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

III.2 ĐIỀU KHIỂN PHA ÁP XOAY CHIỀU:
a. Tải điện trở:
io

u

io

T2

T

0

wt

Hình III.2.1: BBĐ áp xoay chiều một pha
dùng triac.

π

2π wt

uT

- Trò hiệu dụng áp trên tải:

U OR =

1
T

∫

T

u2 dt =

wt

γ=π−α

i
G

uo

π

1

π

∫ (U
α

2 sin ω t)2 dω t = U

Kiểm tra lại: khi α = 0 , UOR = U .

1

π

1

π

(π − α + 12 sin 2α )

(U )
1
1 ( uo )
uo ⋅ io dt = ∫
dt = OR
∫
T
T
T
T
R
R
Ví dụ: Tìm góc ĐKP α để công suất ra bằng ½ công suất cực đại (khi đóng trực tiếp
vào nguồn).
2

R

G

u

U OR U
=
R
R

- Công suất:

uo
2

α

Được phép mang vào phòng thi

- Trò hiệu dụng dòng tải:

IOR =

1. Khảo sát sơ đồ một pha:

T1

10 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

(π − α + 12 sin 2α )

2

PO =

Bài tập: Sử dụng GOAL SEEK của Microsoft Excel để giải bài toán ngược
của<III.3.1>: Tính góc kích triac để có hiệu dụng áp ra bằng giá trò mong muốn. Tính
bằng số: Hiệu dụng áp ngỏ ra UOR = 110V ứng với nguồn U = 220V hiệu dụng


11 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

12 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

* Yêu cầu kích xung rộng:

b. Tải RL:
- dòng không tắt khi áp qua zero
u

- bề rộng xung dòng γ > π − α

sin( α + γ − φ ) = sin( α − φ ) ⋅ e

uo

io

2

0

γ là nghiệm của phương trình
−γ

α

Được phép mang vào phòng thi

wt

γ

ω⋅ τ

Trò hiệu dụng áp ra:

α

(γ + 12 [sin 2α − sin 2(α + γ )])

Các nhận xét:
O

* Áp ra bằng không khi α = αMAX = 180 .
* Góc α tối thiểu với tải RL bằng φ.

4. Ứng dụng:

<III.3.3>

a. Điều khiển ON – OFF:

In

T1

∫

Hình III.3.3: Quá trình quá độ bộ ĐKP áp xoay chiều một pha.

(U 2 sin ω t) 2 dω t

R

33

Điều
khiển

G
T2

1

π

1

π

4

T

α +γ

=

0.1u

Out

3

∫

uo2 dt

1

=U

1
T

2

U oR =

Khi α < φ, áp ra không thay đổi.
(b) Sử dụng opto triac để điều khiển ON-OFF
(a) Sơ đồ khối rơ le bán dẫn
Hình III.3.6: Ứng dụng điều khiển ON – OFF


13 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

- rơ le hay contactor bán dẫn (SSR - solid state relay ).
Ưu điểm:

Được phép mang vào phòng thi

14 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

III.3 CHỈNH LƯU DIOD (KHÔNG ĐIỀU KHIỂN):

- không tạo ra tia lửa điện,

Phân loại theo số xung m của áp ra trong một chu kỳ

- số lần và tần số đóng ngắt cho phép rất cao…

1. Khảo sát chỉnh lưu hai xung: chỉnh lưu toàn sóng hay hai nữa chu kỳ

Nhược điểm: - khả năng quá tải kém,

- hỏng không phục hồi được, nhạy với nhiễu, nhiệt …

iS

a. Hoạt động ở tải R:
io

uo

b. BBĐ áp xoay chiều:
G

0

T1

T2

T1

Tải

TRIAC B

Nguồn

G

Tải

2π

Tải
T2

R

L

R

L

T5

T1

T2

T3

Tải

T6

TRIAC C

(a) dùng ba sơ đồ một pha

(b) sơ đô điều khiển ba pha.

VÍ DỤ: khảo sát trên PSIM sơ đồ đk pha 3 pha

(a)

π

(b)

u

Sơ đồ cầu một pha (a) và sơ đồ một pha có điểm giữa (b)

U2

D1

(c)và các dạng sóng dòng, áp tải trở

G

Nguồn

T2

wt

u

L

T4

TRIAC A

T1

R

u = U 2 sin wt
với

U , ω : trò số hiệu dụng và tần số góc áp nguồn u.

¾ Trò trung bình Uo của áp ra uo:
1
1 2π
1 π
2 2
U o = ∫ uo dt =
uo dt = ∫ 2U sin wt ⋅ dwt =
U
∫
T
0
0
T
2π
π
π

15 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

uo = io .R với io là dòng ngỏ ra => io = uo/R và Io = Uo/R
¾ Trò hiệu dụng dòng tải :

1
2π

2π

io2 .dwt =

1

π

io2 .dwt =

Áp khóa cực đại trên diod: cực đại áp dây
b. Hoạt động ở tải RL:

1

π

Được phép mang vào phòng thi

2

U
⎛u⎞
.dwt =
∫0
π ∫0
π ∫0 ⎜⎝ R ⎟⎠
R
IoR cũng chính là trò hiệu dụng IS của dòng qua nguồn
U2
2
¾ Po = R.IoR
=> cos φ = 1. => PDC = U O .IO < Po .
=
R
IoR =

16 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

(a) áp dòng chỉnh lưu hai xung tải RL

(b) dạng dòng trong chu kỳ tựa xác lập

Khảo sát chu kỳ tựa xác lập, ta lấy lại gốc tọa độ và phương trình mạch điện:

uo = u = 2U sin wt = R.io + L di
giải ra:

dt điều kiện đầu : iO(0) = I1
L
2U
−t
−1 ωL
io =
sin ( wt − φ ) + I1e τ . với φ = tg
và τ =
R
R
Z

Khi wt = π , dòng điện trở lại giá trò ban đầu I1 :
RL thay vào vò trí của R.

io =

2U
−π
sin (π − φ ) + I1e ωτ = I1 <III.1.5> => io(t)
Z

Từ nguyên lý xếp chồng:

IO = UO/R , có dạng


17 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

Ví dụ: Tính dòng qua mạch chỉnh lưu
cầu diod tải R = 10 ohm, áp nguồn
12 V (hiệu dụng).
Trò trung bình áp ra:

uo
D1, D4

Dòng qua nguồn i

IO = U O R = 10.8 /10 = 1.08 A

Bài tập III.1.1: Tính HSCS của
BBĐ khi dòng tải phẳng, bằng IO
- Công suất nguồn cung cấp:
Po = U o .Io =

2 2U

π

Io

Được phép mang vào phòng thi

c. Hoạt động ở tải RE: Tải có sức phản điện làm cho xung dòng thu hẹp.
Gọi δ là góc để diod bắt đầu dẫn điện:

io = Io

D2, D3

π

Uo = 12 ⋅ 2π 2 = 12 ⋅ 0.9 = 10.8 v ,
Trò trung bình dòng ra:

18 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

wt

2π

u

Khi wt = δ thì u = E ⇔ E = 2U .sin δ ⇒ δ = sin−1 ( E U

2

) <III.1.6>

Khi diod dẫn điện, uo = u = R.io + E ⇒ io = ( u − E ) / R với u = 2U sin wt .

Io

Io
Hình BT III.1.1 Khảo sát chỉnh lưu 2 xung tải dòng phẳng,
liên tục

- công suất biểu kiến S = U.IO => HSCS =

2 2

π

Chỉnh lưu diod 2 xung, tải RE

Khi diod tắt hay iO = 0 , uO = E.
δ +π

1
=> U o = π ∫δ

π −δ

uo .dwt = π1 ⎡ ∫
⎣⎢ δ

2U .sin wt.dwt + ∫

IO có thể được tính theo nguyên lý xếp chồng:

Dòng hiệu dụng IOR =

1

π

∫

π

0

io2 .dwt =

δ +π

π −δ

1

π

π −δ

∫δ (

u− E

E.dwt⎤
⎦⎥

IO = (UO – E) /R
R

)

2

.dwt =>

2
Po = R.IOR


19 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

20 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

d. Hoạt động ở tải có tụ điện: ( hình III.1.4 )

K

v

i in

R
C

Dạng dòng áp khi có phần tử hạn dòng

Hình III.1.4: Mạch động lực và dạng dòng, áp

v

C

R

(d)

2. Tính toán gần đúng áp ra bộ chỉnh lưu diod ngỏ ra có tụ điện:

Phương trình dòng khi diod dẫn điện:

du
du
iin = C C = C
<III.1.7> , với
dt
dt

Giả sử điện dung C rất lớn hay tải nguồn dòng (mạch ổn áp)

u = U 2 sin wt

iin có thể có giá trò rất lớn => cần hạn chế (khi U lớn)
VARISTOR

v

v
T
C

v
C

i in

L
C

R

v

(a)

Các sơ đồ thực tế (có hạn dòng nạp tụ)

v
C

R

i in

C

(b)

v
C

R

Hình III.1.6b. Dạng áp tính toán sơ đồ hình III.1.5a

(c)

Δ t = T/2

T là chu kỳ điện lưới. ΔU C =

Io .Δt
(lớn hơn thực tế).
C

1
=> U C = U 2 − ΔU D − 2 ΔU C ; U: hiệu dụng áp nguồn , ΔUD : sụt áp diod.


21 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD
Được phép mang vào phòng thi
Bài tập: tính toán điện áp bộ cấp điện tuyến tính, ví dụ bộ nguồn ổn áp 5V/ 0.5A
78xx
e
C1

v

C1

C2

79xx

C3

1. Sơ đồ chỉnh lưu SCR hai xung: hình III.4.1.(a) và (b)

V
o

-V
o

Khảo sát trường hợp tải thuần trở:

u
o

T4

T2

u

u

uo

io

T

R

D
L

v
o

(a)

(b)

Hình III.4.1: Sơ đồ và dạng áp, dòng chỉnh
lưu 2 xung ĐK pha

Uo =

1

π

io

uo
2

0
α

Bài tập: Dùng PSIM mô phỏng bộ chỉnh lưu 1 SCR điều khiển pha có D phóng điện
tải RL. Tính dạng sóng dòng tải trong chu kỳ tựa xác lập.

u

in
u

T1

Tr

io

T2

T3

Bộ ổn áp tuyến tính 78xx

Được phép mang vào phòng thi

III.4 CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN PHA

T1

-e

Dạng áp ra khi áp nguồn quá thấp

C3

C2

22 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

1

π

u ⋅ dwt = ∫ U
π ∫α
π α

i
G1
i
G2

wt

2 sin wt ⋅ dwt => U o =

Giá trò tức thời dòng điện tải i o =
⇒ trò trung bình dòng tải Io =

Uo
R

uo
R

wt

γ=π−α

U 2

π

<III.4.2>

[cos α + 1]

<III.4.1>


23 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

24 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

Trường hợp tải RL:
Xung dòng kéo dài, có dạng như trường
hợp chỉnh lưu 1 SCR

γ : góc dẫn của SCR là nghiệm số

sin( α + γ − φ ) = sin( α − φ ) ⋅ e

−γ

ω⋅ τ

<III.2.4* >
Trung bình áp ra giảm so với tải R

U
Io = o
R

<III.4.4>

Trường hợp tải dòng liên tục:

uo

io

2

0
α

i
G1

i
G2

γ

wt

u
wt

Hình III.4.3: Dạng dòng, áp ra chỉnh lưu
2 xung, tải RL với dòng gián đoạn

io

Khi L đủ lớn và góc điều khiển
pha bé, bề rộng xung γ tăng đến giá
trò giới hạn π .
dạng áp ra không phụ thuộc tải:
Uo =

1

π ∫α

α +π

u ⋅ dwt

Uo =

1

α +π

U 2 sin wt ⋅ dwt = U do ⋅ cos α

π ∫α

với U do là áp ra chỉnh lưu diode:
U do =

2 2

π

U

uo
wt
π

α

2π

u

γ=π

2π wt

u

T1

Hình III.4.4: Dạng dòng, áp ra khi dòng
tải liên tục

<III.4.5>
Khi L = ∞ , dòng tải trở nên phẳng: giả thuyết dòng tải liên tục, phẳng.

Bài tập: điều kiện chế độ biên liên tục là α = φ với φ = tg–1(wL/R)


25 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

2. Sơ đồ chỉnh lưu SCR hình tia m xung:
- Nguồn là hệ thống m pha hình sin
e1

e1 = U 2 sin ω t
e2 = U 2 sin(ω t − m1 2π )
e3 = U 2 sin(ω t − m2 2π )
...

<III.4.8>
(a) Hệ m pha hình sin:

e2

T2

e3

T3

em

em = U 2 sin(ω t − mm−1 2π )

T1

em

e2

2π

θ

u
o

α

e3
2π

wt

Tm

N

i
G

m

1

0

2

3

(b) Chỉnh lưu m pha
(c) Dạng áp ngỏ ra tải dòng liên tục
hình tia

Ta có trình tự làm việc của các SCR:
T1 Ỉ T2 Ỉ T3 Ỉ …Ỉ Tm Ỉ T1 Ỉ T2
=> góc dẫn của 1 SCR γ = 2π/m
Góc chuyển mạch tự nhiên θ (tương ứng với α = 0) của SCR:
sin θ = sin(θ +

2π
2π
π π
) => θ = π − (θ +
) hay θ = −
m
m
2 m

π π

+ +α
2 m

∫

π π
−

2 m

π

...

Trò trung bình áp ngỏ ra khi dòng tải liên tục:

m
Uo =
2π

e1

m

26 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

+α

m
U 2 sin wt.dwt =
2π

Đặt U do =

m 2

π
=>

sin

π
m

π
m

+α

∫π U

α−

U

2 cos wt.dwt =

Được phép mang vào phòng thi

m 2

π

sin

π
m

.U .cos α

m

áp ngõ ra chỉnh lưu diod (khi α = 0)

U o = U do cos α


27 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

Ví dụ chỉnh lưu 3 xung: hình tia ba

pha.

A

T1

B

T2

C

T3

α

2π/3
A

u
o

N

Khi dòng tải liên tục:
3

3 6
Uo =
uo ⋅ dwt =
U ⋅ cos α
2π
∫
2π 3
2π

Khảo sát thêm:

B

io

u+
T1

T2

wt

θ

α

io

T3

A

2

A

uo

B

T4

2
2

0

A

B

u_

2

- nhóm – : T4, T5, T6
Là 2 sơ đồ 3 pha hình tia. thứ
tự kích các SCR:
wt

0

B

uo

i
G1
i
G2
iG3

π

iG4
iG5
iG6

T1 Ỉ T2 Ỉ T3 Ỉ T1
T6 Ỉ T4 Ỉ T5 Ỉ T6

Trò trung bình áp ra: (Udo : áp ra chỉnh lưu diod)

v
T1
v CA

T1 dẫn

v BA

v CA

Uo =

6
2π

∫

2π
6

uo dwt =

3

C

u_

- nhóm + : T1, T2, T3
C

π
3

T6

Chia làm 2 nhóm:

2

0

T5

u+

0

C

0

Được phép mang vào phòng thi

3. Chỉnh lưu SCR sáu xung với tải dòng liên tục: Sơ đồ cầu 3 pha

C

0

1. Khảo sát chỉnh lưu 3 pha hình tia
tải R
2. Hoạt động bộ chỉnh lưu m pha
hình tia ĐK pha khi α > 90o với tải
dòng liên tục (chế độ nghòch lưu).

vo

28 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

π∫

π

6

π

6

+α + 26π

+α

(uA − uB ) dwt =

3 6

π

U cos α = U do cos α

2π


29 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

TỔNG KẾT VỀ CHỈNH LƯU ĐK PHA:

Được phép mang vào phòng thi

30 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

4. Khảo sát sơ đồ điều khiển không hoàn toàn: Các sơ đồ:
T1

T2

u
o

u
D3

io

T1

D4

io

u
o

u
Df

D2

T3

T1

io

T3

u
o

B
C

Df

D4

(a)

T2

A

D4

(b)

D5

D6

(c)

Hình III.6.1.

Khảo sát sơ đồ chỉnh lưu một pha (hình III.6.1.a và .b) tải RL:

- khoảng dẫn điện của SCR, D
thay đổi theo cách bố trí linh kiện.
- Áp ra không có phần âm.
- Tăng khoảng điều chỉnh, cải
thiện HSCS.
Uo =

U 2

π

[cos α + 1]

(a)
0

u

uO
SCR

60

ο

(b) T2,D4
(c) D2,D4

π

T1, D4

π

iO
Df

T1,D3

T1,D4 D2,D4

SCR

Df

2π wt

T2, D3

2π wt

D2, T3


31 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

Ví dụ: Cho bộ chỉnh lưu một pha hỗn hợp hình III.6.1.a có diod phóng điện. Áp
nguồn 220 VAC. Tải RL, R = 10 ohm, L đủ lớn để có thể xem dòng tải là phẳng. Tính trò
trung bình dòng qua SCR, Diod ở góc ĐK pha α = 45 O.

Trung bình áp ra:
UO = 0.45*220*(1 + cos 45) = 169 volt
Trung bình dòng ra:
IO = 169/10 = 16.9 A

- Tính dòng qua SCR, diod:

u
Df
0

45o

uo
io

T1, D4

o
180

32 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

5. Công suất và HSCS của chỉnh lưu điều khiển pha:

Khảo sát sơ đồ chỉnh lưu 2 xung tải dòng liên tục và phẳng Io
T1

-u

T2

u

io = I

π

u
o

u
Df

Được phép mang vào phòng thi

Io

α

2

0

T2, D3 2
wt

D3

D4

i
A1

Công suất tải:

-Io

wt

i
A

kích T1, T4

kích T2, T3

Po = U o Io = U do .Io cos α với U do = 2 2.U / π
1 π +α
Công suất tiêu thụ (ngỏ vào): Pin = ∫α U 2.sin wt.Io .dwt = Po

π

Công suất biểu kiến: S = U. Io => HS công suất: cos ϕ =

Po 2 2 cos α o
=
S
π

Nhận xét: ■ cos ϕ < 1 bất chấp góc điều khiển α vì dòng không hình sin
■ cos ϕ < 0 khi α > 90o: Năng lượng đão chiều.
Bài tập: Tính lại quan hệ công suất và cos ϕ cho chỉnh lưu cầu 3 pha


33 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

III.5 MẠCH PHÁT XUNG ĐIỀU KHIỂN PHA :
1. Nguyên lý điều khiển pha:

34 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Có hai nguyên lý: làm trễ và so sánh.

a. Nguyên lý làm trễ:

Dựa vào mạch đơn ổn (làm
trễ), kích ở α = 0, phát xung kích
thyristor sau Td giây.

Tạo điều khiển: cùng tần số ( đồng bộ) với lưới điện + pha thay đổi.
θ

Với α = 0 : không điều khiển,
SCR Å D, áp ra cực đại với tải
R, thay đổi theo sơ đồ

α

u

i
G
0

áp lưới

2

Hình III.7.1 nguyên lý phát xung điều
khiển pha

Mạch
đồng bộ

Td
Đơn ổn

α = w. Td <III.7.1>

b. Nguyên lý so sánh:
mạch so sánh hai tín hiệu:
- k: tín hiệu điều khiển.
- b: tín hiệu đồng bộ

wt

Được phép mang vào phòng thi

θ

α

+ cùng tần số lưới
+ có độ dốc không
đổi dấu trong khoảng
α = αmin đến α = αmax
(thường là 0 và π)

u

i
G
0

α = α max

α =0
u
ĐB

0

2

U
ĐK
2

kích SCR

wt

kích SCR


35 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Ví dụ: Điều khiển pha dùng bộ đếm:

Được phép mang vào phòng thi

36 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

Được phép mang vào phòng thi

Mạch kích chỉnh lưu điều khiển pha theo nguyên lý so sánh:

Điều khiển pha dùng bộ đếm

được áp dụng rộng rãi khi dùng vi mạch tương tự (analog).

Ở thời điểm α = 0, bộ đếm xuống có preset được nạp số N.

a. Sơ đồ khối:

- Khối lệch pha θ : hiệu chỉnh độ lệch pha của áp lưới, cho ra xung α = 0 ở
ngỏ ra bộ khám phá zero đưa vào mạch tạo áp đồng bộ

Giá trò NMAX tương ứng góc αMAX và thời gian trễ NMAX .TCLK .
Tín hiệu đặt N
Đồng bộ
(α = 0)

- mạch so sánh đònh thời điểm kích SCR

DATA
preset
DATA = 0

CLK

kích SCR

Bộ đếm xuống
có preset

Hình III.7.4

Ta có

(a)

αMAX = w.NMAX .TCLK <III.7.2>

- Mạch đơn ổn ở ngõ ra bộ so sánh xác đònh bề rộng xung kích SCR.

T
đếm xuống,
tần số CLK
đặt
DATA = N
(α = 0)

- khối logic: phối hợp mạch phát xung các pha
DATA = 0
kích SCR

t

- Khối khuếch đại và ghép nâng mức công suất xung và nối vào cực cổng
SCR.
Xung từ các
pha

khác

(b)
Pha
lưới

Lệch pha

θ

Khám phá
ZERO

Mạch phát xung ĐK pha

α=0

Tạo áp
đồng bộ
k

u đb

α

so sánh

LOGIC
Đơn ổn

K. đại
&
ghép

các SCR
của
chỉnh lưu


37 / 37 ch3 DK pha ppt.doc /ĐTCS&ƯD

III.6 ỨNG DỤNG CHỈNH LƯU:

Được phép mang vào phòng thi

Có hai nhóm ứng dụng:
- Truyền động điện động cơ một chiều.
- các bộ nguồn một chiều
+ chỉnh lưu đầu vào cho thiết bò điện tử.
+ dòng điện lớn cho các quá trình công nghệ.
Đọc thêm 4 tiết, làm bài tập 2