Thiết kế bộ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập (có file word)

ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

LỜI NÓI ĐẦU
Sự bùng nổ khoa học kỹ thuật trong các lĩnh vực điện, điện tử, tin học trong những năm gần đây
đã ảnh hưởng sâu sắc cả về lý thuyết và thực tiễn, ứng dụng rộng rải có hiệu quả cao trong rất nhiều
lĩnh vực khắc nhau, Đặc biệt là lĩnh vực điều khiển tự động và các dây chuyền công nghiệp khép kín ra
đời trong đó có lĩnh vực điều khiển động cơ điện.
Điều khiển động cơ điện một chiều là một lĩnh vực không mới và được ứng dụng rất nhiều
trong thực tế công nghiệp sản xuất, có khá nhiều phương pháp điều khiển. Trong giới hạn đồ án môn
học vận dụng các linh kiện điện tử đơn giản và các phương pháp điều khiển được học. Em được giao
nhiệm vụ “ THIẾT KẾ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT
CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP”.
Nội dung đề tài bao gồm các chương:
 Chương 1: Tổng quan về động cơ điện một chiều và các phương pháp điều khiển tốc độ.
 Chương 2: Tổng quan về các bộ chỉnh lưu và chỉnh lưu cầu ba pha.
 Chương 3: Tính toán thiết kế mạch động lực và mạch bảo vệ.
 Chương 4: Tính toán và thiết kế mạch điều khiển.
Do lần đầu tiên làm đồ án, kiến thức còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những sai sót,
mong thầy cô và các bạn có những góp ý để đồ án của em hoàn thiện hơn.
Với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa đặc biệt là thầy Trần Thái Anh Âu, đã
giúp em hoàn thành nhiệm vụ này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

Trần Thái Anh Âu

Trương Quang Quốc

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 1


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
1.1. Cấu tạo, phân loại động cơ điện một chiều
1.1.1. Cấu tạo của động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: phần tĩnh và phần động.
- Phần tĩnh (hay stato): Hay còn gọi là phần kích từ động cơ, là bộ phận sinh ra từ trường nó gồm có:
+ Mạch từ và dây cuốn kích từ lồng ngoài mạch từ (nếu động cơ được kích từ bằng nam châm điện),
mạch từ được làm băng sắt từ (thép đúc, thép đặc). Dây quấn kích thích hay còn gọi là dây quấn kích từ
được làm bằng dây điện từ, các cuộn dây điện từ nay được mắc nối tiếp với nhau.
+ Cực từ chính: Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi
sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại
và tán chặt. Trong động cơ điện nhỏ có thể dùng thép khối. Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các
bulông. Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách
điện kỹ thành một khối, tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ được đặt
trên các cực từ này được nối tiếp với nhau
+ Cực từ phụ: Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính. Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép
khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ
được gắn vào vỏ máy nhờ những bulông.
+ Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy. Trong động cơ điện
nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn và hàn lại, trong máy điện lớn thường dùng thép đúc. Có khi trong
động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.

+ Các bộ phận khác
1. Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn và an toàn cho
người khỏi chạm vào điện. Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi.
Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang.

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 2


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

2. Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi
than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp. Hộp chổi than được cố định trên
giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than
cho đúng chỗ, sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại.
- Phần động (hay rôto): Bao gồm những bộ phận chính sau
+ Phần sinh ra sức điện động gồm có
1. Mạch từ: Được làm bằng vật liệu sắt từ (lá thép kĩ thuật) xếp lại với nhau. Trên mạch từ có các
rãnh để lồng dây quấn phần ứng.
2. Cuộn dây phần ứng: Gồm nhiều bối dây nối với nhau theo một qui luật nhất định. Mỗi bối dây
gồm nhiều vòng dây các đầu dây của bối dây được nối với các phiến đồng gọi là phiến góp, các
phiến góp đó được ghép cách điện với nhau và cách điện với trục gọi là cổ góp hay vành góp.
3. Tỳ trên cổ góp: Là cặp trổi than làm bằng than graphit và được ghép sát vào thành cổ góp nhờ lò
xo.
+ Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách
điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Trên lá thép có dập hình
dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào. Trong những động cơ trung bình trở lên người ta còn

dập những lỗ thông gió để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục. Trong
những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành những đoạn nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một
khe hở gọi là khe hở thông gió. Khi máy làm việc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt.
Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục. Trong động cơ điện lớn,
giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto. Dùng giá rôto có thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng
lượng rôto.
+ Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy
qua, dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ có công suất
dưới vài KW thường dùng dây có tiết diện tròn. Trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện
chữ nhật, dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép.

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 3


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc đai chặt dây quấn.
Nêm có thể làm bằng tre, gỗ hay bakelit.
+ Cổ góp: Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dày từ 0,4 đến
1,2mm và hợp thành một hình trục tròn. Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa
vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica. Đuôi vành góp có cao lên một ít để hàn các đầu dây của
các phần tử dây quấn và các phiến góp được dễ dàng.

1.1.2. Phân loại, ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều
- Phân loại động cơ điện một chiều
Khi xem xét động cơ điện một chiều cũng như máy phát điện một chiều người ta phân loại theo cách

kích thích từ các động cơ. Theo đó ta có 4 loại động cơ điện một chiều thường sử dụng:
+ Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Phần ứng và phần kích từ được cung cấp từ hai nguồn riêng
rẽ.
+ Động cơ điện một chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ được mắc song song với phần ứng.
+ Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ được mắc nối tếp với phần ứng.
+ Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có 2 cuộn dây kích từ, một cuộn mắc song song với
phần ứng và một cuộn mắc nối tiếp với phần ứng.
- Ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều
Do tính ưu việt của hệ thống điện xoay chiều: để sản xuất, để truyền tải..., cả máy phát và động cơ điện
xoay chiều đều có cấu tạo đơn giản và công suất lớn, dễ vận hành... mà máy điện (động cơ điện) xoay
chiều ngày càng được sử dụng rộng rãi và phổ biến. Tuy nhiên động cơ điện một chiều vẫn giữ một vị
trí nhất định trong công nghiệp giao thông vận tải, và nói chung ở các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay
liên tục trong phạm vi rộng (như trong máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện...). Mặc dù so với
động cơ không đồng bộ để chế tạo động cơ điện một chiều cùng cỡ thì giá thành đắt hơn do sử dụng
nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp hơn. Nhưng do những ưu điểm của nó mà
máy điện một chiều vẫn không thể thiếu trong nền sản xuất hiện đại.

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 4


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

+ Ưu điểm của động cơ điện một chiều là có thể dùng làm động cơ điện hay máy phát điện trong những
điều kiện làm việc khác nhau. Song ưu điểm lớn nhất của động cơ điện một chiều là điều chỉnh tốc độ và
khả năng quá tải. Nếu như bản thân động cơ không đồng bộ không thể đáp ứng được hoặc nếu đáp ứng
được thì phải chi phí các thiết bị biến đổi đi kèm (như bộ biến tần....) rất đắt tiền thì động cơ điện một

chiều không những có thể điều chỉnh rộng và chính xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản
hơn đồng thời lại đạt chất lượng cao.
+ Nhược điểm chủ yếu của động cơ điện một chiều là có hệ thống cổ góp - chổi than nên vận hành kém
tin cậy và không an toàn trong các môi trường rung chấn, dễ cháy nổ.

1.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều.
1.2.1. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều
Khi cho điện áp một chiều vào, trong dây quấn phần ứng có điện. Các thanh dẫn có dòng điện nằm trong
từ trường sẽ chịu lực tác dụng làm rôto quay, chiều của lực được xác định bằng quy tắc bàn tay trái.
Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau. Do có phiến góp chiều dòng
điện dữ nguyên làm cho chiều lực từ tác dụng không thay đổi. Khi quay, các thanh dẫn cắt từ trường sẽ
cảm ứng với suất điện động Eư chiều của suất điện động được xác định theo quy tắc bàn tay phải, ở động
cơ chiều sđđ Eư ngược chiều dòng điện Iư nên Eư được gọi là sức phản điện động. Khi đó ta có phương
trình:

U = Eư + Rư.Iư.

1.2.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Khi nguồn một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch điện kích từ mắc vào
hai nguồn độc lập nhau. Lúc này động cơ được gọi là động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 5


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

Hình 1.1: Sơ đồ nối dây của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
Ta có phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng như sau:
𝐔ư = 𝐄ư + (𝐑 ư + 𝐑 𝐟 )𝐈ư

(1.1)

Trong đó:
Uư: Điện áp phần ứng, V
Eư: Sức điện động phần ứng, V
Rư: Điện trở mạch phần ứng,
Iư: Dòng điện của mạch phần ứng,
Với: 𝐑 ư = 𝐫ư + 𝐫𝒄𝒇 + 𝐫𝒃 + 𝒓𝒄𝒕
rư: Điện trở cuộn dây phần ứng
rcf: Điện trở cuộn dây cực từ phụ
rct: Điện trở tiếp xúc cuộn bù
Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức:
𝑃.𝑁

𝐸ư = 2𝜋𝑎 .  . 𝜔 = 𝐾.  . 𝜔

(1.2)

Trong đó:
P: Số đôi cực từ chính
N: Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 6

ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

a: Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng

 : Từ thông kích từ dưới một cực từ
ω: Tốc độ góc (rad/s)
𝑃.𝑁

𝐾 = 2𝜋𝑎: Hệ số cấu tạo của động cơ
Từ (1.1) và (1.2) ta có:
ω =

Ru  R f
U

.I
K .
K .

(1.3)

Biểu thức trên là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ
Mặt khác, mô men điện từ Mđt của động cơ được xác định bởi
𝑀đ𝑡 = 𝐾.  . 𝐼ư
Với 𝐼 =

ω =

(1.4)

M đt
: thay giá trị I vào (1.3) ta có
K .

Ru  R f
U

.M đt
K . ( K . ) 2

(1.5)

Nếu bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động cơ bằng mô men điện từ, ta
ký hiệu là M. Nghĩa là: 𝑀đ𝑡 = 𝑀đ𝑡 = 𝑀
ω =

U u Ru  R f

.M
K . ( K . ) 2

(1.6)

Đây là phương tình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
Giả thiết phần ứng được bù đủ, từ thông ϕ= const, thì các phương trình đặc tính cơ điện (1.3) và
phương trình đặc tính cơ (1.6) là tuyến tính. Đồ thị của chúng được biểu diễn trên hình 1.2 là những
đường thẳng.

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 7


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Theo các đồ thị, khi Iư = 0 hoặc M = 0 ta có: 𝐼 =

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

U
 0
K .

 0 được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ điện một chiều kích từ độc lập .

Hình 1.2: Đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của động cơ điện một chiều.
Khi ω = 0 ta có:

𝐼 =

𝑈
𝑅𝑢 +𝑅𝑓

= 𝐼𝑛𝑚

𝑀 = 𝐾. 𝜙 . 𝐼𝑛𝑚 = 𝑀𝑛𝑚

(1.7)
(1.8)

Inm và Mnm được gọi là dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch.
Ngoài ra phương trình đặc tính (1.3) và (1.6) cũng có thể được viết dưới dạng:
ω =

U
R

.I   0  
K . K .

(1.9)

ω =

U
R

.M   0  
K . ( K . ) 2

(1.10)

Trong đó:
𝑅 = 𝑅ư + 𝑅𝑓

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 8


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

0 =
 

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

U
K .
R
R
.I 
.M
K .
( K . ) 2

 được gọi là độ sút tốc độ ứng với giá trị của M. Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy có 3 tham số
ảnh hưởng đến đặc tính cơ: từ thông động cơ φ , điện áp phần ứng Uư, điện trở phần ứng động cơ.
1.3. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều

-

- Phương pháp thay đổi điện trở phần ứng
- Phương pháp thay đổi từ thông Ф
- Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng
1.3.1. Phương pháp thay đổi điện trở phần ứng
- Đây là phương pháp thường dùng để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều

+ Nguyên lý điều khiển: Trong phương pháp này người ta giữ U = Uđm, ϕ = ϕđm và nối thêm điện trở
phụ vào mạch phần ứng để tăng điện trở phần ứng.
Độ cứng của đường đặc tính cơ:
𝛽=

M
(k ) 2

 Ru  R f

(1.11)

+ Ta thấy khi điện trở càng lớn thì càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc và do đó càng mềm hơn.

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 9


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

Hình 1.3: Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện trở phụ
Ứng với Rf = 0 ta có độ cứng tự nhiên βTN có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng lớn hơn
tất cả các đường đặc tính cơ có điện trở phụ. Như vậy, khi ta thay đổi Rf ta được một họ đặc tính cơ thấp
hơn đặc tính cơ tự nhiên.
- Đặc điểm của phương pháp:
+ Điện trở mạch phần ứng càng tăng thì độ dốc đặc tính càng lớn, đặc tính cơ càng mềm, độ ổn định tốc
độ càng kém và sai số tốc độ càng lớn.

+ Phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ trong vùng dưới tốc độ định mức (chỉ cho phép thay
đổi tốc độ về phía giảm).
+ Chỉ áp dụng cho động cơ điện có công suất nhỏ, vì tổn hao năng lượng trên điện trở phụ làm giảm
hiệu suất của động cơ và trên thực tế thường dùng ở động cơ điện trong cần trục.
+ Đánh giá các chỉ tiêu: Phương pháp này không thể điều khiển liên tục được mà phải điều khiển nhảy
cấp. Dải điều chỉnh phụ thuộc vào chỉ số mômen tải, tải càng nhỏ thì dải điều chỉnh D = ωmax / ωmin càng
nhỏ. Phương pháp này có thể điều chỉnh trong dải D = 3 : 1
+ Giá thành đầu tư ban đầu rẻ nhưng không kinh tế do tổn hao trên điện trở phụ lớn, chất lượng không
cao dù điều khiển rất đơn giản.
1.3.2 Phương pháp thay đổi từ thông Ф
- Nguyên lý điều khiển:
Giả thiết U= Uđm, Rư = const. Muốn thay đổi từ thông động cơ ta thay đổi dòng điện kích từ, thay đổi
dòng điện trong mạch kích từ bằng cách nối nối tiếp biến trở vào mạch kích từ hay thay đổi điện áp cấp
cho mạch kích từ. Bình thường khi động cơ làm việc ở chế độ định mức với kích thích tối đa ( ϕ = ϕmax)
mà phương pháp này chỉ cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ nên chỉ có thể điều chỉnh theo hướng
giảm từ thông ϕ tức là điều chỉnh tốc độ trong vùng trên tốc độ định mức. Nên khi giảm ϕ thì tốc độ
không tải lý tưởng 𝜔0 =

𝑈đ𝑚
𝐾. 

tăng, còn độ cứng đặc tính cơ 𝛽 =

M
(k ) 2


Ru  R f

giảm, ta thu được họ

đặc tính cơ nằm trên đặc tính cơ tự nhiên.

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 10


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

o

0 Mc1

Mc2

M

Hình 1.4: Đặc tính cơ của động cơ khi giảm từ thông
- Khi tăng tốc độ động cơ bằng cách giảm từ thông thì dòng điện tăng và tăng vượt quá mức giá trị cho
phép nếu mômen không đổi. Vì vậy muốn giữ cho dòng điện không vượt quá giá trị cho phép đồng thời
với việc giảm từ thông thì ta phải giảm Mt theo cùng tỉ lệ.
- Đặc điểm của phương pháp:
+ Phương pháp này có thể thay đổi tốc độ về phía tăng.
+ Phương pháp này chỉ điều khiển ở vùng tải không quá lớn so với định mức, việc thay đổi từ thông
không làm thay đổi dòng điện ngắn mạch.
+ Việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông là phương pháp điều khiển với công suất không
đổi.

+ Đánh giá các chỉ tiêu điều khiển: Sai số tốc độ lớn, đặc tính điều khiển nằm trên và dốc hơn đặc tính
tự nhiên. Dải điều khiển phụ thuộc vào phần cơ của máy. Có thể điều khiển trơn trong dải điều chỉnh D
= 3 : 1. Vì công suất của cuộn dây kích từ bé, dòng điện kích từ nhỏ nên ta có thể điều khiển liên tục với
𝜙≈1
+ Phương pháp này được áp dụng tương đối phổ biến, có thể thay đổi liên tục và kinh tế ( vì việc điều
chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích từ với dòng kích từ (1 ÷ 10)%Iđm của phần ứng nên tổn hao điều
chỉnh thấp).
Đây là phương pháp gần như là duy nhất đối với động cơ điện một chiều khi cần điều chỉnh tốc độ lớn
hơn tốc độ điều khiển.
SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 11


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

1.3.3. Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng
- Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn như máy phát điện một chiều
kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển … Các thiết bị nguồn này có chức năng biến năng lượng
điện xoay chiều thành một chiều có sức điện động Eb điều chỉnh nhờ tín hiệu điều khiển Uđk. Vì nguồn
có công suất hữu hạn so với động cơ nên các bộ biến đổi này có điện trở trong Rb và điện cảm Lb khác
không. Để đưa tốc động cơ với hiệu suất cao trong giới hạn rộng rãi 1:10 hoặc hơn nữa.

LK
Eư

Uđk

Rb

I

Eb(Uđk)

Rưđ
U

BBĐ

Hình 1.5: Sơ đồ dùng bộ biến đổi điều khiển điện áp phần ứng
Ở chế độ xác lập có thể viết được phương trình đặc tính của hệ thống như sau:
𝐸𝑏 − 𝐸ư = 𝐼ư (𝑅𝑏 + 𝑅ưđ )
𝐸

𝜔 = 𝐾.ϕ𝑏 −
đ𝑚

𝑅𝑏 +𝑅𝑢𝑑
𝐾.ϕđ𝑚

. 𝐼ư

𝑀

𝜔 = 𝜔0 𝑈đ𝑘 − |𝛽|

(1.12)
(1.13

(1.14)

- Vì từ thông của động cơ được giữ không đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc
độ không tải lý tưởng thì tuỳ thuộc vào giá trị điện áp điều khiển Uđk của hệ thống, do đó có thể nói
phương pháp điều chỉnh này là triệt để.
- Để xác định giải điều chỉnh tốc độ ta để ý rằng tốc độ lớn nhất của hệ thống bị chặn bởi đặc tính
cơ cơ bản, là đặc tính ứng với điện áp phần ứng định mức và từ thông cũng được giữ ở giá trị định mức.
Tốc độ nhỏ nhất của dải điều chỉnh bị giới hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và về mômen khởi động. Khi
mômen tải là định mức thì các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tốc độ là:

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 12


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
𝜔𝑚𝑎𝑥 = 𝜔0𝑚𝑎𝑥 −
𝜔𝑚𝑖𝑛 = 𝜔0𝑚𝑖𝑛 −

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

𝑀đ𝑚
|𝛽|

(1.15)

𝑀đ𝑚
|𝛽|

(1.16)

Để thoả mãn khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh phải có mômen ngắn mạch
là: Mnmmin = Mcmax = KM.Mđm
Trong đó KM là hệ số quá tải về mômen. Vì họ đặc tính cơ là các đường thẳng song song nhau, nên theo
định nghĩa về độ cứng đặc tính cơ có thể viết:
𝜔𝑚𝑖𝑛 = 𝑀𝑛𝑚𝑚𝑖𝑛 −

𝐷=

𝑀đ𝑚
𝜔0𝑚𝑎𝑥 − |𝛽|
𝑀đ𝑚
(𝐾𝑀 −1) |𝛽|

=

𝑀đ𝑚
|𝛽|

=

𝑀đ𝑚
. (𝐾𝑚
|𝛽|

− 1)

(1.17)

𝜔0𝑚𝑎𝑥 .|𝛽|

−1
𝑀đ𝑚

(1.18)

𝐾𝑀 −1

U đk1
U đk2

M,I
Mđm

Mnm

Hình 1.6: Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện áp
- Với một cơ cấu máy cụ thể thì các giá trị ω0max, Mđm, KM là xác định, vì vậy phạm vi điều chỉnh
D phụ thuộc tuyến tính vào giá trị của độ cứng . Khi điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ bằng các thiết
bị nguồn điều chỉnh thì điện trở tổng mạch phần ứng gấp khoảng hai lần điện trở phần ứng động cơ. Do
1

đó có thể tính sơ bộ được: 𝜔𝑚𝑎𝑥 . |𝛽| 𝑀

đ𝑚

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

≤ 10

TRANG 13

ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

Vì thế tải có đặc tính mômen không đổi thì giá trị phạm vi điều chỉnh tốc độ cũng không vượt quá 10.
Đối với các máy có yêu cầu cao về dải điều chỉnh và độ chính xác duy trì tốc độ làm việc thì việc sử
dụng các hệ thống hở như trên là không thoả mãn được.
- Trong phạm vi phụ tải cho phép có thể coi đặc tính cơ tĩnh của hệ truyền động một chiều kích
từ độc lập là tuyến tính. Khi điều chỉnh điện áp phần ứng thì độ cứng có đặc tính cơ trong toàn dải là như
nhau, do đó độ sụt tốc tương đối sẽ đạt giá trị lớn nhất tại đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh. Hay nói
cách khác, nếu tại đặc tính cơ thấp nhất của dải điều chỉnh mà sai số tốc độ không vượt quá giá trị sai số
cho phép, thì hệ truyền động sẽ làm việc với sai số luôn nhỏ hơn sai số cho phép trong toàn bộ dải điều
chỉnh. Sai số tương đối của tốc độ ở đặc tính cơ thấp nhất là:
𝑠=

𝜔0𝑚𝑖𝑛 −𝜔𝑚𝑖𝑛
𝜔0𝑚𝑖𝑛
𝑀

𝑠 = |𝛽|.𝜔𝑑𝑚

0𝑚𝑖𝑛

𝛥𝜔

=𝜔

0𝑚𝑖𝑛

≤ 𝑠𝑐𝑝

- Vì các giá trị Mđm,

(1.19)
(1.20)

0 min , scp là xác định nên có thể tính được giá trị tối thiểu của độ cứng đặc

tính cơ sao cho sai số không vượt quá giá trị cho phép. Để làm việc này, trong đa số các trường hợp cần
xây dựng các hệ truyền động điện kiểu vòng kín.
- Nhận xét: Cả 3 phương pháp trên đều điều chỉnh được tốc độ động cơ điện một chiều nhưng chỉ
có phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng cách thay đổi điện áp Uư đặt vào phần
ứng của động cơ là tốt nhất và hay được sử dụng nhất vì nó thu được đặc tính cơ có độ cứng không đổi,
điều chỉnh tốc độ bằng phẳng và không bị tổn hao.

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 14


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỈNH LƯU
Một mạch chỉnh lưu là một mạch điện bao gồm các linh kiện điện - điện tử, dùng để biến đổi dòng
điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Mạch chỉnh lưu có thể được sử dụng trong các bộ nguồn
cung cấp dòng điện một chiều, hoặc trong các mạch tách sóng tín hiệu vô tuyến điện trong các thiết bị

vô tuyến. Phần tử tích cực trong mạch chỉnh lưu có thể là các điốt bán dẫn, các đèn chỉnh lưu thủy ngân
hoặc các linh kiện khác.
Khi chỉ dùng một điốt đơn lẻ để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều, bằng cách khóa không cho phần
dương hoặc phần âm của dạng sóng đi qua mạch điện, thì mạch chỉnh lưu được gọi là chỉnh lưu nửa chu
kỳ hay chỉnh lưu nửa sóng. Trong các bộ nguồn một chiều người ta hay sử dụng các mạch chỉnh lưu
nhiều điốt (2 hoặc 4 điốt) với các cách sắp xếp khác nhau để có thể biến đổi từ xoay chiều thành một
chiều bằng phẳng hơn trường hợp sử dụng một điốt riêng lẻ. Trước khi các điốt bán dẫn phát triển, người
ta còn dùng các mạch chỉnh lưu sử dụng đèn điện từ chân không, đèn chỉnh lưu thủy ngân, các dãy bán
dẫn đa tinh thể seleni.
Có rất phương pháp chỉnh lưu hiện nay, trong chương này chúng ta sẽ đi xét một số phương pháp
chỉnh lưu cơ bản (theo yêu cầu của đề tài, ta chỉ xét mạch chỉnh lưu ba pha), đó là:
-

Chỉnh lưu có điều khiển

-

Chỉnh lưu không có điều khiển

-

Chỉnh lưu bán điều khiển

Trước hết, chúng ta đi xem xét về một linh kiện rất quan trọng trong mạch chỉnh lưu hiện nay, đó
là Tiristor.
2.1. Tiristor
Tiristor (tiếng Anh Tiristor hoặc SCR (Silicon Controlled Rectifier)) là linh kiện điện tử công
suất có điều khiển do phòng thí nghiệm Bell Telephone sáng chế, tên gọi Tiristor có liên quan đến đèn
ba cực có kí thyratron. Là linh kiện điện tử công suất chủ yếu và tạo nên bước phát triển nhảy vọt trong
kỹ thuật điện tử công suất. Có thể phân tiristor thành bốn kiểu chính:

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 15


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

-

Chỉnh lưu silic có điều khiển SCR ;

-

Tiristor khóa bằng cực điều khiển GTO (Gate Turn-Off Tiristor) ;

-

Tiristor điều khiển bằng MOS MCT (MOS-Controlled Tiristor) ;

-

Tiristor cảm ứng Sith (Static Induction Tiristor).

2.1.1. Cấu tạo của Tiristor
Tiristor là linh kiện gồm bốn lớp bán dẫn PNPN liên tiếp và hình dáng bên ngoài, tạo nên ba cực:
anot A, catot K, và cực điều khiển G (Gate)
Về lý thuyết có hai loại tiristor:

-

Tiristor kiểu N hay tiristor có cực điều khiển G nối với vùng N gần anot,

-

Tiristor kiểu P hay tiristor có cực điều khiển G nối với vùng P gần catot

Cấu tạo Tiristor

Ký hiệu Tiristor

Sơ đồ tương ứng

Hình 2.1. Cấu tạo và ký hiệu của Tiristor
Về cấu trúc, tiristor được tạo nên từ một đĩa silic đơn tinh thể loại N có điện trở suất rất cao. Trên
lớp đệm bán dẫn loại P có cực điều khiển bằng dây nhôm. Các chuyển tiếp được tọa nên nhờ kỹ thuật
bay hơi của gali. Lớp tiếp xúc giữa anot và catot làm bằng đĩa moolipđen, hay tungsten có điểm nóng
chảy gần bằng silic. Cấu tạo dạng đĩa để dễ tản nhiệt.
Để giải thích sự làm việc của tiristor, ta hãy xét ci tiết các lớp bán dẫn bên trong tiristor

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 16


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
-

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

Lớp catot là bán dẫn loại dãn bình thường N rất mỏng (10 ÷ 100 µm), có mật độ điện tử rất
cao, xấp xỉ 1014 cm-3, do vậy khi dòng điện thuận qua sẽ tạo nhiều điện tử ở lớp điều khiển.
Lớp catot có dòng điện ngược lớn nhưng chỉ chịu được điện áp ngược thấp vì chiề dày bé.

-

Lớp điều khiển là bán dẫn loại P rất mỏng, cỡ 10µm, có mật độ điện tử trung bình, do vậy
hầu hết các điện tử xuất phát từ catot đều tới được lớp điều khiển.

-

Lớp chắn là lớp bán dẫn loại N dày nhất, có mật độ điện tử thấp nhất, do đó có dòng điện
ngược (dòng điện rò) nhỏ và chịu được điện áp ngược lớn.

-

Lớp anot là bán dẫn loại P có chiều dày và mật độ trung bình. Lớp sát vỏ anot có mật độ điện
tích rất cao làm giảm điện trở thuận. Lớp anot có dòng điện ngược nhỏ và chịu toàn bộ gần
như điện áp ngược đặt lên tiristor.

-

Lớp chắn càng dày càng chịu được ddienj áp ngược lớn, nhưng tần số chuyển mạch sẽ giảm
bởi vì điện tích tích lũy khi dẫn sẽ nhiều hơn.

2.1.2. Nguyên lý hoạt động của Tiristor

Hình 2.2 Sơ đồ mạch điện làm việc của Tiristor.
Để nghiên cứu sự làm việc của tiristor, ta xét riêng rẽ hai trường hợp sau:

2.1.2.1. Tiristor phân cực ngược
Phân cực ngược Tiristor là nối A vào cực âm, K vào cực dương của nguồn VCC. Trường
hợp này giống như diode bị phân cự ngược. Tiristor sẽ không dẫn điện mà chỉ có dòng rỉ rất nhỏ
đi qua. Khi tăng điện áp ngược lên đủ lớn thì Tiristor sẽ bị đánh thủng và dòng điện qua theo

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 17


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

chiều ngược. Điện áp ngược đủ để đánh thủng Tiristor là VBR. Thông thường trị số VBR và
VBO bằng nhau và ngược dấu.
2.1.2.2. Tiristor phân cực thuận
Khi cực G và VG = 0 (V) có nghĩa là transistor Q2 không có phân cực ở cực B nên Q2
ngưng dẫn. Khi T1 ngưng dẫn IB2 = 0, IC2 = 0 và Q1 cũng ngưng dẫn. Như vậy trường hợp này
Tiristor không dẫn điện được, dòng điện qua Tiristor là IA = 0 và VAK ≈ VCC.
Tuy nhiên, khi tăng điện áp nguồn VCC lên mức đủ lớn là điện áp VAK tăng theo đến điện
thế ngập VBO (Beak over) thì điện áp VAK giảm xuống như diode và dòng điện IA tăng nhanh. Lúc
này Tiristor chuyển sang trạng thái dẫn điện, dòng điện ứng với lúc điện áp VAK giảm nhanh gọi
là dòng điện duy trì IH (Holding). Sau đó đặc tính của Tiristor giống như một diode nắn điện.
Trường hợp đóng khóa K: VG = VDC – IGRG, lúc này Tiristor dễ chuyển sang trạng thai
dẫn điện. Lúc này transistor Q1 được phân cực ở cực B2 nên dòng điện IG chính là IB2 làm Q2 dẫn
điện, cho ra IC2 chính là dòng điện IB1 nên lúc đó I1 dẫn điện, cho ra dòng điện IC1 lại cung cấp
ngược lại cho Q2 và IC1 = IB2. Nhờ đó mà Tiristor sẽ tự duy trì trạng thái dẫn mà không cần có
dòng IG liên tục. Ta có: IC1 = IB2

; IC2 = IB1

Theo nguyên lý này dòng điện qua hai transistor sẽ được khuếch đại lớn dần và hai
transistor chạy ở trạng thái bão hòa. Khi đó điện áp VAK giảm rất nhỏ (≈ 0,7V) và dòng điện qua
Tiristor là: 𝑰𝑨 =

𝑽𝑪𝑪 −𝑽𝑨𝑲
𝑹𝑨

≈

𝑽𝑪𝑪
𝑹𝑨

Thực nghiệm cho thấy khi dòng điện cung cấp cho cực G càng lớn thì áp ngập càng nhỏ
tức Tiristor càng dễ dẫn.
2.1.3. Đặc tuyến

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 18


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

IG = 0; IG2 > IG1 > IG
Hình 2.3. Đặc tuyến Volt – Ampe của Tiristor

2.2. Các phương pháp chỉnh lưu 3 pha
Ở đây, ta xét 2 phương pháp chỉnh lưu 3 pha thông dụng nhất, đó là:
-

Phương pháp chỉnh lưu 3 pha hình tia;

-

Phương pháp chỉnh lưu 3 pha hình cầu.

2.1.1. Phương pháp chỉnh lưu 3 pha hình tia.
2.1.1.1. Chỉnh lưu tia ba pha không điều khiển.

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 19


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

Sơ đồ mạch điện

Dạng sóng ngõ ra

Hình 2.4. Chỉnh lưu tia ba pha không điều khiển.
Hoạt động : Trên đồ thị, các điểm θ1, θ2 ,θ3, θ4 …mà tại đó các đường điện áp pha cắt nhau, gọi
là các điểm chuyển mạch tự nhiên.
Trong khoảng 𝜃1 < 𝜃 < 𝜃2 : Ua lớn nhất, D1 dẫn, 𝑈0 = 𝑈𝑎

Trong khoảng 𝜃2 < 𝜃 < 𝜃3 : Ub lớn nhất, D2 dẫn, 𝑈0 = 𝑈𝑏
Trong khoảng 𝜃3 < 𝜃 < 𝜃4 : Uc lớn nhất, D3 dẫn, 𝑈0 = 𝑈𝑐
Điện áp chỉnh lưu thu được là đường bao phía trên của các đường điện áp.
Điện áp trung bình sau chỉnh lưu 𝑈𝑡𝑏 = 1,17 𝑈𝑝 , với Up là điện áp pha.
2.1.1.2. Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển.
Điện áp ra trung bình:
+ Trường hợp 𝛼 ≤ 30°: 𝑈𝑡𝑏 = 1,17 𝑈𝑝 . cos 𝛼, với 𝛼 là góc tính từ điểm giao nhau của các đường
điện áp pha (phần dương) đến khi có xung điều khiển.
+ Trường hợp 𝛼 > 30°: 𝑈𝑡𝑏 =

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

3√2
2𝜋

𝜋

𝑈𝑝 [cos ( 6 + 𝛼) + 1]

TRANG 20


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Sơ đồ mạch điện

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

Dạng sóng ngõ ra

Hình 2.5. Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển.
So với chỉnh lưu một pha, thì chỉnh lưu tia ba pha có một số ưu điểm hơn, đó là:
- Chất lượng dòng một chiều tốt hơn.
- Biên độ điện áp đập mạch thấp hơn.
- Thành phần sóng hài bậc cao bé hơn việc điều khiển các van bán dẫn trong trường hợp này cũng
khá đơn giản.
2.1.2. Chỉnh lưu cầu ba pha.
Ở phần này, chúng ta chỉ tìm hiểu sơ lược về chỉnh lưu cầu ba pha không có điều khiển,
về phần chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển, chúng ta sẽ tìm hiểu kĩ ở mục 2.3.
*Chỉnh lưu cầu ba pha toàn điôt (không điều khiển)
Ta chia các điôt làm hai nhóm: Nhóm catot chung bao gồm T1, T3, T5 và nhóm anot chung bao
gồm T2, T4, T6.

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 21


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

Sơ đồ mạch điện

Dạng sóng ngõ ra

Hình 2.6. Chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển
-

Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ chỉnh lưu cầu:

+ Khi 𝜃1 < 𝜃 < 𝜃2 : điện áp pha a cao nhất, pha b thấp nhất, D1, D6 mở, 𝑈0 = 𝑈𝑎 − 𝑈𝑏
+ Khi 𝜃2 < 𝜃 < 𝜃3 : điện áp pha a cao nhất, pha c thấp nhất, D1, D2 mở, 𝑈0 = 𝑈𝑎 − 𝑈𝑐
+ Khi 𝜃3 < 𝜃 < 𝜃4 : điện áp pha b cao nhất, pha c thấp nhất, D3, D2 mở, 𝑈0 = 𝑈𝑏 − 𝑈𝑐
+ Khi 𝜃4 < 𝜃 < 𝜃5 : điện áp pha b cao nhất, pha a thấp nhất, D3, D4 mở, 𝑈0 = 𝑈𝑏 − 𝑈𝑎
+ Khi 𝜃5 < 𝜃 < 𝜃6 : điện áp pha c cao nhất, pha a thấp nhất, D5, D4 mở, 𝑈0 = 𝑈𝑐 − 𝑈𝑎
+ Khi 𝜃6 < 𝜃 < 𝜃7 : điện áp pha c cao nhất, pha b thấp nhất, D5, D6 mở, 𝑈0 = 𝑈𝑐 − 𝑈𝑏

Điện áp trung bình lối ra: 𝑈𝑡𝑏 = 2,34 𝑈𝑝 .

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 22


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

2.3. Chỉnh lưu cầu ba pha có điểu khiển.
2.3.1. Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng.

Hình 2.7. Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng.
Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng (như hình 2.5) có thể coi như hai sơ đồ chỉnh lưu
tia ba pha mắc ngược chiều nhau, ba tiristor T1, T3, T5 tạo thành một chỉnh lưu tia ba pha cho điện áp (+)
tạo thành nhóm anot, còn ba tia tiristor T2, T4, T6 là một chỉnh lưu tia cho ta điện áp (-) tạo thành nhóm
catot, hai chỉnh lưu này ghép lại tao thành cầu ba pha.
Theo hoạt động của chỉnh lưu ba pha cầu đối xứng dòng điện chạy qua tải là dòng điện chạy từ
pha này về pha kia, do đó tại mỗi điểm cần mở tiristor chúng ta cần cấp hai xung điều khiển đồng thời (
một xung ở nhóm katod (-) và một xung ở nhóm anot (+). Ví dụ tại thời điểm t1 trên hình 2.5 cần vẽ
tiristor T1 của pha A phía anot, chúng ta cung cấp xung X1, đồng thời tại đó chúng ta cung cấp thêm xung

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 23


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

X4 cho tiristor T4 của pha B phía catot các thời điểm tiếp theo cũng tương tự. Cần chú ý rèn thứ tự cung
cấp xung điều khiển cũng cần tuân thủ theo đúng thứ tự pha.
Khi chúng ta cấp đúng xung điều khiển, dòng điện sẽ chạy từ pha có điện áp dương hơn về phía
pha có điện áp âm hơn, ví dụ trong khoảng t1÷t2 pha A có điên áp dương hơn, pha B có điện áp âm hơn
với việc mở thông T1, T4 dòng điện được chạy từ A về B.

Hình 2.8. Giản đồ đường cong.
Khi góc mở van nhỏ hoặc điện cảm lớn, trong một khoảng dẫn có một van của nhóm này (anot
hoặc catot) thì sẽ có hai van của nhóm kia đổi chỗ cho nhau. Điều này có thể thấy rõ trong khoảng t1÷t3
như trên hình Tiristor T1 nhóm anot dẫn, nhưng trong nhóm catot T4 dẫn trong khoảng t1÷t2 còn T6 dẫn
trong khoảng t2÷t3 .

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 24


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: GV.ThS TRẦN THÁI ANH ÂU

Điện áp ngược các van phải chịu ở chỉnh lưu cầu ba pha sẽ bằng 0, khi van dẫn và bằng điện áp
dây khi van khóa. Ta có thẻ lấy ví dụ cho van T1 (đường cong cuối cùng của hình trên) trong khoảng
t1÷t3 van T1 dẫn điện áp bằng 0, trong khoảng t3÷t5 van T3 dẫn lúc này T1 chịu điện áp ngược UBA, đến
khoảng t5÷t7 van T5 dẫn T1 sẽ chịu điện áp ngược UCA.
Khi điện áp tải liên tục, như đường cong Ud trên hình trên trị số điện áp tải được tính theo công
thức
5𝜋

+𝛼
6
6
3√6
𝑈𝑑 =
∫
𝑈 cos 𝛼 = 2,34𝑈2𝑓 cos 𝛼
√2𝑈2𝑓 sin 𝜔𝑡 𝑑𝜔𝑡 =
2𝜋 𝜋+𝛼
𝜋 2𝑓
6

Khi góc mở các Tiristor lớn lên tới góc α > 600 và thành phần điện cảm của tải quá nhỏ, điện áp
tải sẽ bị gián đoạn như các đường nét đậm trên hình trên (khi góc mở các Tiristor α=900 với tải thuần
trở). Trong các trường hợp này dòng điện chạy từ pha này đến pha kia, là do các van bán dẫn có phân
cực thuận theo điện áp dây đặt lên chúng (các đường nét mảnh trên giản đồ Ud của các hình vẽ trên), cho
tới khi điện dây đổi dấu, các van bán dẫn sẽ có phân cực ngược nên chúng sẽ tự khóa.
* Ưu điểm: Chất lượng điện áp đầu ra tốt nhất trong các phương pháp chỉnh lưu dùng được cho
cả tải có xả năng lượng về lưới.
* Nhược điểm: Sơ đồ điều khiển phức tạp, số van sử dụng nhiều.
Sự phức tạp của chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng như đã nói trên là cần phải mở đồng

thời hai van theo đúng thứ tự pha, do đó gây không ít khó khăn khi chế tạo vận hành và sửa chữa. Để
đơn giản hơn người ta có thể sử dụng điều khiển không đối xứng.
2.3.2. Chỉnh lưu cầu điều khiển ba pha không đối xứng.

SVTH: TRƯƠNG QUANG QUỐC

TRANG 25