Bài giảng Điện tử công suất - Chương 4: Biến đổi AC ba pha (P3)

CHƯƠNG 4: BIẾN ĐỔI AC BA PHA

BIẾN ðỔI AC 3 PHA BẤT ðỐI XỨNG
Bộ điều chỉnh AC 3 pha gồm 3 bộ điều

o

GIỚI THIỆU

o

BIẾN ðỔI AC BA PHA BẤT ðỐI XỨNG

chỉnh AC 1 pha bất đối xứng nối với nhau
và sử dụng nguyên tắc điều khiển pha.

1. Biến ñổi AC ba pha tải mắc sao

Bộ biến đổi AC ba pha bất đối xứng

2. Biến ñổi AC ba pha tải mắc tam giác
o

được ứng dụng cho các tải trở và không
cần thay đổi thời hằng lớn.

ỨNG DỤNG
1

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

o Sơ ñồ nguyên lý
A

B

a

D4
ZA

o Nguồn cung cấp

C

S3

S1

S5
b

D6
ZB

c

2

D2
ZC

N
Mạch có 3 SCR ở bán kỳ dương và 3
diode ở bán kỳ âm

v an = VM sin ωt

π

v AB = 3VM sin  ωt + 
6


2π 

vbn = VM sin  ωt −

3 


π

v AC = 3VM sin  ωt − 
6


π


4π 
2π 


v cn = VM sin  ωt −
 = VM sin  ωt +
 v BC = 3VM sin  ωt − 
2
3 
3 




3

4

1


1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường hợp 1: khi 0<α
α<60o

o Các kiểu ñiều khiển:

• Trường hợp 1: khi 0<α
α<60o

u

u

S5
0

S1

uAN

uBN

S3

uCN S5

π π
α 6

π

3

2

2π 5π

π
3 6

ωt

D2

S6

D4

ωt
D4

is4
is5 S5
D6
4

5

6 7

8

9 10

3

2

2π 5π
π
3 6

11 12 13 14

ωt

D2

D4

D6

S1

ωt

D2

ωt

S3

ωt

S5

D6

is6

ωt

ωt

D4

is5 S5

ωt

D6

uCN S5

is4

ωt

S5
3

α 6

π

is3

ωt

S3

uAC/2 uAB/2

is1
is2

ωt
S3

is3

uBN

S6

D2

1 2

0

S1

uAN

π π

D6

S1

is1
is2

is6

S5

uAC/2 uAB/2

ωt

D6

1 2

3

4

5

6 7

8

9 10

11 12 13 14

ωt

5

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

6

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường hợp 1: khi 0<α
α<60o

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường hợp 1: khi 0<α
α<60o

u

u

S5
0

S1

uAN

uBN

S3

uCN S5
uAC/2 uAB/2

π π
α 6

π

3

2

2π 5π
π
3 6

ωt

D2

S6

D4

S3

is5 S5
D6
1 2

D6
3

4

5

6 7

8

9 10

11 12 13 14

S3

uCN S5

3

2

2π 5π

π
3 6

ωt

D2

D4

ωt

D2

ωt

S3

is6

ωt

ωt

S5

D6
1 2

7

ωt

D4

is5 S5

ωt

D6

S1

is4

ωt

S5

α 6

π

is3

ωt

D4

uBN

uAC/2 uAB/2

π π

is1
is2

ωt

is4

S1

uAN

S6

ωt

D2

is3

0

D6

S1

is1

is2

is6

S5

D6
3

4

5

6 7

8

9 10

11 12 13 14

ωt
ωt
8

2


1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường hợp 1: khi 0<α
α<60o

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường hợp 1: khi 0<α
α<60o

u

u

S5
0

S1

uAN

S3

uBN

uCN S5

π π
α 6

2π 5π
π
3 6

π

3

2

ωt

D2

S6

D4

ωt

is5 S5
D6
6 7

5

4

9 10

8

3

2

is6

ωt

11 12 13 14

ωt

D2

D4

D6

S1

ωt

D2

ωt

S3

ωt

D4

is5 S5

ωt

D6
3

α 6

is4

ωt

S5

uCN S5

2π 5π
π
3 6

π

is3

ωt

D4

is4

S3

uBN

uAC/2 uAB/2

π π

is1
is2

ωt
S3

is3

S1

uAN

S6

D2

1 2

0

D6

S1

is1
is2

is6

S5

uAC/2 uAB/2

ωt

S5

D6

ωt

D6

1 2

3

6 7

5

4

8

9 10

11 12 13 14

ωt

9

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

10

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường hợp 1: khi 0<α
α<60o

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường hợp 2: khi 60o <α
α<120o
u

u
S5
0

S1

uAN

uBN

S3

uCN S5

π π π
α 6

3

2

2π 5π
π
3 6

D4

D6

S1

is1
is2

S3
D4

is4
is5 S5

S5

D6
1 2

D6
3

4

5

6 7

8

9 10

11 12 13 14

uBN

S3

uCN S5
uAC/2

VRMS =

 1  π α sin α 
VM   − +

8 
2
π  3 4
3

 1  π α sin α 

ωt = 3VM   − +
8 
π  3 4
ωt

D2

is3

uAN S1

π π π
0
α 6 3 2

ωt

D2

S6

is6

S5

uAC/2 uAB/2
1/ 2

ωt

is4

ωt
ωt

S3

is6

ωt

11

ωt

D4

is5 S5

ωt

D6

D2

is2
is3

D4

S1

is1

ωt

ωt

D2

S6

1/ 2

ωt

S5

D6
1 2

D6
3

uAB/2

2π 5π π
3 6

4

5

6 7

8

9 10

11 12 13 14

ωt

ωt

12

3


1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO
o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường hợp 2: khi 60o <α
α<120o

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường hợp 2: khi 60o <α
α<120o

u

S5

uAN S1

uBN

S3

0
α

6

3 2

D2

D4

S3

D6

is6

1 2

4

5

6 7

8

9 10

11 12 13 14

ωt

S5

π π π

0
α

6

3 2

D4

is5 S5
is6

D6
1 2

D6
3

4

5

6 7

8

9 10

11 12 13 14

4

6 7

8

9 10

11 12 13 14

ωt

S3

14

uCN S5

ωt

D2

D4

ωt

D2

ωt

S3

ωt

D4

is4
is5 S5

15

D6

S1

is3

is6

ωt

S5

D6
1 2

D6
3

uAB/2

2π 5π π
3 6

is2

ωt

ωt

5

uBN

S6

ωt

S5

3

uAN S1

is1

ωt

D4

is4

ωt

D6

uAC/2

ωt

S3

is3

D6

π π π
0
α 6 3 2

ωt

D2

is2

ωt

S5

S5

D6

S1

ωt

D4

u

ωt

D2

S6
is1

ωt

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

uAB/2

2π 5π π
3 6

ωt
S3

1 2

uCN S5
uAC/2

D6

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường hợp 2: khi 60o <α
α<120o

u

S3

D4

D2

13

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường hợp 2: khi 60o <α
α<120o

uBN

D2
S1

is6

uAB/2

ωt

is4

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

uAN S1

uCN S5

is5 S5

ωt

D6
3

3 2

is3

ωt

S5

S3

2π 5π π
3 6

is2

ωt

D4

is5 S5

6

is1

ωt

is4

uBN

S6

ωt

is3

π π π

0
α

D6

D2

is2

uAN S1

uAC/2

ωt

S1

is1

S5

uAB/2

2π 5π π
3 6

S6

u

uCN S5
uAC/2

π π π

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

4

5

6 7

8

9 10

11 12 13 14

ωt

ωt

16

4


1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO
o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường hợp 2: khi 60o <α
α<120o

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường hợp 2: khi 60o <α
α<120o

u

S5

uAN S1

uBN

S3

0
α

6

3 2

D2

D4

S3

D6

is6

1 2

4

5

6 7

8

9 10

11 12 13 14

ωt

S5

π π π

0

α

6

3 2

D4

is5 S5
is6

D6
1 2

D6
3

4

5

6 7

8

9 10

11 12 13 14

4

6 7

8

9 10

11 12 13 14

ωt

S3

18

uCN S5

ωt

D2

D4

ωt

D2

ωt

S3

ωt

D4

is4
is5 S5

19

D6

S1

is3

is6

ωt

S5

D6
1 2

D6
3

uAB/2

2π 5π π
3 6

is2

ωt

ωt

5

uBN

S6

ωt

S5

3

uAN S1

is1

ωt

D4

is4

ωt

D6

uAC/2

ωt

S3

is3

D6

π π π
0
α 6 3 2

ωt

D2

is2

ωt

S5

S5

D6

S1

ωt

D4

u

ωt

D2

S6
is1

ωt

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

uAB/2

2π 5π π
3 6

ωt
S3

1 2

uCN S5
uAC/2

D6

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường hợp 2: khi 60o <α
α<120o

u

S3

D4

D2

17

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường hợp 2: khi 60o <α
α<120o
uBN

D2
S1

is6

uAB/2

ωt

is4

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

uAN S1

uCN S5

is5 S5

ωt

D6
3

3 2

is3

ωt

S5

S3

2π 5π π
3 6

is2

ωt

D4

is5 S5

6

is1

ωt

is4

uBN

S6

ωt

is3

π π π

0

α

D6

D2

is2

uAN S1

uAC/2

ωt

S1

is1

S5

uAB/2

2π 5π π
3 6

S6

u

uCN S5

uAC/2

π π π

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

4

5

6 7

8

9 10

11 12 13 14

ωt

ωt

20

5


1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO
o Các kiểu ñiều khiển:
•u Trường hợp 2: khi 60o <α

α<120o
S5

uAN S1

S3

uBN

π π π
6

ωt
D4

D2

S6

D6

ωt

D2

is2

ωt

S3

is3
is5 S5
4

6 7

5

9 10

8

uBN

S3

2π 5π
3 6

is
6

D4

is
6

S5
1 2

D6
3

4

5

6 7

8

9 10 11 12 13 14

ωt

1 2

ωt

S5

ωt

D6
3

4

uAN S1

6 7

5

uBN

8

9 10 11 12 13 14

ωt
22

S3

uCN S5
uAC/2 uAB/2

2π 5π
3 6

ωt

π

D4

D2

S6

ωt

D2

ωt

is

ωt

6

23

ωt

D4

is4
is5

ωt

S3

is3

ωt

D6

S1

is1
is2

ωt
S5

D6

S5
D6

π π π
0
α 6 3 2

ωt

D4

is4
is5

ωt

S3

D4

S5

ωt
S3

ωt

D2

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường
hợp 3: khi 120o <α
α<180o
u

D6

D2

is3

D6

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

ωt

π

S1

D4

D2

21

uCN S5

D2

S6
is1
is2

ωt

π

S1

is5

uAC/2 uAB/2

π π π
0
α 6 3 2

uCN S5

is4

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường
hợp 3: khi 120o <α
α<180o
u
uAN S1

S3

is3

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

S5

3 2

S6

ωt

11 12 13 14

6

2π 5π
3 6

is1
is2

1/ 2

ωt

D6
3

 1 1  11π α 
= 3VS 
− 

 π π  24 2 

uBN

uAC/2 uAB/2

π π π

0
α

1/ 2

ωt

S5

D6
1 2

 1  11π α 
VM  
− 
2
 π  24 2 
3

ωt

D4

is4

is6

V RMS =

S1

is1

uAN S1

S5

uAB/2

2π 5π π
3 6

3 2

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường
hợp 3: khi 120o <α
α<180o
u

uCN S5
uAC/2

0
α

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

S5

S5

D6
1 2

D6
3

4

5

6 7

8

9 10 11 12 13 14

ωt
ωt

ωt
24

6


1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO
o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường
hợp 3: khi 120o <α
α<180o
u
uAN S1

S5

S3

uBN

0
α

6

2π 5π
3 6

3 2

uCN S5

D4

ωt

S3
S5
3

4

6 7

5

8

is5

ωt

D6

1 2

9 10 11 12 13 14

is

ωt

6

25

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

S5

uBN

S3

2π 5π
3 6

ωt

π

D4

D6

S1

is1
is2

D2

D6

S1

ωt

D2

ωt

S3

ωt

D4
S5
1 2

ωt

S5

D6

ωt

D6
3

4

5

6 7

8

9 10 11 12 13 14

ωt
26

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC TAM GIÁC

S5

S5

D6

D6
4

5

6 7

8

9 10 11 12 13 14

D6

D2

b
ZB
ZA
ZC
a
c
Mạch có 3 SCR ở bán kỳ dương và 3

diode ở bán kỳ âm

ωt

D4

is4

3

D4

1/ 2

ωt

S3

1 2

 1  7π α sin 2α
3 cos 2α 
− +
−
VRMS = 3VS  

16
16

 π  24 2

ωt

is3

6

D4

D2

∼
∼
∼
S1 A S3 B S5 C

uCN S5

D2

S6

is

ωt

uAC/2 uAB/2

π π π
0

α 6 3 2

is5

3 2

π

o Sơ ñồ nguyên lý

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường hợp 3: khi 120o <α
α<180o
u
uAN S1

6

2π 5π
3 6

is4

ωt

S5

D6

uCN S5

is3

ωt

D4

S3

uAC/2 uAB/2

π π π

is1
is2

ωt

is4

uBN

S6

D2

6

0
α

D6

S1

is3

uAN S1

S5

ωt

π

D2

S6
is1
is2

is

o Các kiểu ñiều khiển:
• Trường
hợp 3: khi 120o <α
α<180o
u

uAC/2 uAB/2

π π π

is5

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC HÌNH SAO

ωt
ωt

ωt
27

28

7


1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC TAM GIÁC
o Nguyên lý hoạt ñộng

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC TAM GIÁC
o Nguyên lý hoạt ñộng

• Phân giải tương tự các trường hợp trước
• Nếu ba linh kiện cùng dẫn, dòng điện

S1

π


ia = iab − ica = 3I M sin  ωt − 
6


pha a cho:

∼
A

i a = iab − ica =

ica = ibc = −

∼
C

D6
ia
ib
b
ZA
ZB
ZC
a
c

• Nếu hai linh kiện cùng dẫn còn đầu kia
bị hở dòng điện pha a cho:

∼
B

iab
2

3I M
sin ωt = 1,5I M sin ωt
2

Khi ba linh
kiện
cùng
dẫn.
D2
(Một SCR và
ic
hai diode)

29

30

1. BIẾN ðỔI AC TẢI MẮC TAM GIÁC
o Nguyên lý hoạt ñộng

S1

∼
A

∼
B

ia
ZA
a

ZC

o Điều chỉnh độ sáng đèn tim đốt:
đèn

∼
C

Khi hai linh
kiện
cùng
dẫn.
(Một SCR và
ic=0 một diode)

D6

b

ỨNG DỤNG ðIỀU KHIỂN ÁP AC

ib

ZB

o Trong dân dụng điều
khiển pha còn dùng cho

VR

các bộ biến đổi điện áp
giảm áp chất lượng thấp vì

UAC

áp ra sẽ thay đổi theo tải
C

và không có dạng sin các
bộ giảm áp này thích hợp

c

cho tải trở.
31

32

8


ỨNG DỤNG ðIỀU KHIỂN ÁP AC

o Điều khiển động cơ không đồng bộ:

KẾT THÚC CHƯƠNG IV

o Có hai ứng dụng quan trọng: khởi động động
cơ và điều chỉnh tốc độ động cơ:
• Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ
• Khởi động động cơ không đồng bộ

Lưới nguồn

BIẾN ðỔI ðIỆN

Điều khiển AC

CB
CT

∑

DC

Động cơ
KĐB
Bộ điều khiển
33

34

9