Bài giảng Điện tử công suất và điều khiển động cơ: Chương 4 - Nguyễn Thị Hồng Hạnh

11/21/2011

Chương 4
CÁC BỘ NGHỊCH LƯU

GIỚI THIỆU
Sơ ñồ và ñặc tính

1


11/21/2011

GIỚI THIỆU
Sơ ñồ và ñặc tính (tiếp)
- Thành phần nghịch lưu hoạt ñộng theo nguyên tắc ñiều
chế ñộ rộng xung (PWM – SPWM) ñể tạo ra dạng ñiện áp
xoay chiều hình sin từ thành phần ñiện áp một chiều.
- ðiện áp sau biến tần bao gồm sóng cơ bản hình sin và
các thành phần hài bậc cao. Hài bậc cao ñược loại bỏ
bằng cách sử dụng các cuộn chặn.
- Tùy theo cấu tạo mà biến tần có thể hỗ trợ chế ñộ hoạt
ñộng: hãm tái sinh, hãm ñộng năng…
- Nghịch lưu ñược chia làm hai loại: nghịch lưu nguồn áp
và nghịch lưu nguồn dòng.
- Van ñiện tử là loại: IGBT, BJT, MOSFET…

NGHỊCH LƯU MỘT PHA NGUỒN ÁP
Sơ ñồ

ðiểm N tạo ra ñất ảo phía

ñầu ra phụ tải.
Tụ thành phần C+ và C− có
giá trị lớn bằng nhau, hạn chế
sự thăng giáng ñiện áp trong
mạch một chiều.
Trạng thái hoạt ñộng của van:
1) S + dẫn và S − khóa
2) S − dẫn và S + khóa
3) S + và S − khóa

Nghịch lưu 1 nhánh van

2


11/21/2011

NGHỊCH LƯU MỘT PHA NGUỒN ÁP
ðặc tính

NGHỊCH LƯU MỘT PHA NGUỒN ÁP
Sơ ñồ
ðất ảo phía phụ tải
ñược tạo ra nhờ vào
nhánh van thứ hai.
ðiểm giữa của mạch
một chiều không còn
ñược nối ra ngoài
theo như sơ ñồ 1
nhánh van.

Trạng thái hoạt ñộng của van:
1) S1+ và S 2− dẫn, S1− và S 2+ khóa
2) S1− và S 2+ dẫn, S1+ và S 2− khóa
3) S1+ và S 2+ dẫn, S1− và S 2− khóa
4) S1− và S 2− dẫn, S1+ và S 2+ khóa
5) S1+, S 2+ , S1− , S 2− ñều khóa

Nghịch lưu 2 nhánh van

3


11/21/2011

NGHỊCH LƯU MỘT PHA NGUỒN ÁP
ðặc tính

NGHỊCH LƯU MỘT PHA NGUỒN ÁP
Phương pháp ñiều chế ñộ rộng xung
Trạng thái hoạt ñộng của van:
1) S1+ và S 2− dẫn, S1− và S 2+ khóa
2) S1− và S 2+ dẫn, S1+ và S 2− khóa
giá trị ñiện áp tức thì ñược ñiều chế là Vi và − Vi, biên ñộ
ñiện áp của hài cơ bản là
với ma < 1

V0 = Vi ma

ðiều chế lưỡng cực

4


11/21/2011

NGHỊCH LƯU MỘT PHA NGUỒN ÁP
Phương pháp ñiều chế ñộ rộng xung
Trạng thái hoạt ñộng của van:
1) S1+ và S 2− dẫn, S1− và S 2+ khóa
2) S1− và S 2+ dẫn, S1+ và S 2− khóa
3) S1+ và S 2+ dẫn, S1− và S 2− khóa
4) S1− và S 2− dẫn, S1+ và S 2+ khóa
giá trị ñiện áp tức thì ñược ñiều chế là Vi, − Vi và 0, biên
ñộ ñiện áp của hài cơ bản là
với ma < 1

V0 = 2Vi ma

ðiều chế ñơn cực

NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN ÁP
Sơ ñồ
ðiện áp ba pha sau bộ
ñiều chế ñảm bảo yêu
cầu: biên ñộ bằng
nhau, tần số bằng
nhau, và góc pha lần
lượt lệch nhau 120 0
Van ñóng mở theo phương pháp ñiều chế ñộ rộng xung PWM.

3 cặp van ñược ñóng mở theo 8 trạng thái, ñảm bảo tại
một thời ñiểm 2 van thuộc cùng một nhánh không mở
ñồng thời, tránh tình trạng ngắn mạch một chiều.

5


11/21/2011

NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN ÁP
Bảng trạng thái ñóng mở của van
1) S1 , S 2 , S 6 dẫn và
2) S 2, S 3 , S1 dẫn và
3) S 3, S 4 , S 2 dẫn và
4) S 4, S 5 , S 3 dẫn và

S 4 , S 5 , S 3 khóa
S 5 , S 6 , S 4 khóa
S 6 , S1 , S 5 khóa
S1 , S 2 , S 6 khóa
5) S 5, S 6 , S 4 dẫn và S 2 , S 3 , S1 khóa
6) S 6, S1 , S 5 dẫn và S 3 , S 4 , S 2 khóa
7) S1 , S 3 , S 5 dẫn và S 2, S 4 , S 6 khóa
8) S 2, S 4 , S 6 dẫn và S1, S 3 , S5 khóa

vab
vi
0
− vi
− vi

0
vi
0
0

vbc
vca
0 − vi
v i − vi
vi
0
vi
0
− vi
− vi
0
0

vi
0
0
0

NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN ÁP
ðặc tính

6

11/21/2011

NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN ÁP
Không gian vector

Mặt phẳng không gian
αβ ñược chia thành 6
góc phần sáu do 6 vectơ
ñiện áp chuẩn.
Có tất cả 8 vectơ ñiện
áp chuẩn tương ứng với
8 trạng thái ñóng mở
của 6 van ñiện tử.
Hai vectơ V7 ,V8 có
môñun bằng không.

NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN ÁP
Không gian vector (tiếp)
Vectơ ñiện áp ñiều chế gồm hai thành
phần:

Vɺc = Vɺt + Vɺp

Nếu phân chia theo thời gian thì:

TcVc = T pV p + TtVt + T0V0
trong ñó Tc là khoảng thời gian cần thiết ñể có ñược Vc;
T p , Tt là thời gian thực hiện V p ,Vt và
T0 = Tc − T p − Tt
V0 là vectơ V7 hoặc V8 .

7


11/21/2011

NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN ÁP
Không gian vector (tiếp)
Vùng làm việc thực sự của phương pháp ñiều chế ñiện áp
sử dụng không gian vectơ nằm giới hạn bên trong của
hình lục giác ñều tạo bởi 6 vectơ ñiện áp chuẩn. ðiểm này
xuất phát từ thực tế như sau

T p + Tt < Tc
Vùng nằm trong vòng tròn nội tiếp hình lục giác cho phép
kết quả ñiều chế ít hài bậc cao hơn.

NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN DÒNG
Sơ ñồ
ðiện áp ba pha sau bộ
ñiều chế ñảm bảo yêu
cầu: biên ñộ bằng
nhau, tần số bằng
nhau, và góc pha lần
lượt lệch nhau 120 0
Van ñóng mở theo phương pháp ñiều chế ñộ rộng xung PWM. 3 cặp van ñược ñóng mở theo 9 trạng thái, tụ phía
tải có tác dụng giảm di dt .
Tại một thời ñiểm luôn có ít nhất 1 van trên và 1 van dưới
phải ñóng ñể bảo vệ nguồn dòng không bị hỏng.

8


11/21/2011

NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN DÒNG
Bảng trạng thái ñóng mở của van

3) S 3, S 4 dẫn và S 5, S 6, S1 , S 2 khóa
4) S 4, S 5 dẫn và S 6, S1, S 2 , S 3 khóa

0
− ii
− ii

iob
0
ii
0
ii

5) S 5, S 6 dẫn và S1 , S 2, S 3 , S 4 khóa
6) S 6, S1 dẫn và S 2, S3, S 4 , S 5 khóa

0
ii

− ii
− ii

7) S1 , S 4 dẫn và S 2, S 3 , S 5 , S 6 khóa
8) S 3, S 6 dẫn và S1 , S 2 , S 4 , S 5 khóa

0
0
0

0
0
0

1) S1 , S 2 dẫn và S 3, S 4, S 5 , S 6 khóa
2) S 2, S 3 dẫn và S 4, S5, S 6 , S1 khóa

9) S 5, S 2 dẫn và S1 , S 3 , S 4 , S 6 khóa

ioa
ii

ioc
− ii
− ii
ii

0
ii

0
0
0

0

NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN DÒNG
ðặc tính

9