Nghiên cứu ảnh hưởng của hiện tượng chuyển mạch dòng điện giữa các van bán dẫn công suất trong nghịch lưu phụ thuộc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------

NGUYỄN TRƯƠNG HUY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH DỊNG ĐIỆN
GIỮA CÁC VAN BÁN DẪN CƠNG SUẤT TRONG NGHỊCH LƯU PHỤ THUỘC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
TỰ ĐỘNG HÓA

Hà Nội – 2005


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------

NGUYỄN TRƯƠNG HUY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH DỊNG ĐIỆN
GIỮA CÁC VAN BÁN DẪN CƠNG SUẤT TRONG NGHỊCH LƯU PHỤ THUỘC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS.

Dương Văn Nghi

Hà Nội - 2005

1

Luận văn cao học

Mục lục

Nội dung

Trang

Mở đầu
Ch-ơng 1: Chế độ chỉnh l-u và nghịch l-u phụ thuộc của

7

bộ biến đổi thyristor ở điều kiện l-ới điện bình th-ờng.

8

1.1 Chế độ chỉnh l-u.

20

1.2 Chế độ nghịch l-u phụ thuộc.
Ch-ơng 2: Sự bất bình th-ờng của l-ới điện. Mô hình tạo sự cố.

30

2.1 Các tiêu chí đánh giá sự không bình th-ờng của l-ới điện.

30

2.2 Nguyên nhân tạo nên sự không bình th-ờng của l-ới điện.

31

2.3 Xem xét các tr-ờng hợp ngắn mạch trong mạng trung áp.

34

2.4 Xây dựng mô hình tạo nên sự không bình th-ờng của l-ới

42

điện.
Ch-ơng 3: Chế độ chỉnh l-u và nghịch l-u phụ thuộc của bộ

45

biến đổi thyristor ở điều kiện l-ới điện bất bình th-ờng.

3.1 Chế ®é chØnh l-u ë ®iỊu kiƯn bÊt b×nh th-êng cđa l-ới điện.

45

3.2 Chế độ nghịch l-u phụ thuộc của bộ biến đổi ở điều kiện

47

bất bình th-ờng của l-ới điện.
Ch-ơng 4: Ph-ơng pháp phát xung nối tiếp cho bộ biến đổi

58

dùng thyristor .

4.1 Ph-ơng pháp phối hợp kỹ thuật số với kỹ thuật t-ơng tự.

58

4.2 Phối hợp bộ phát xung số với chức năng

71

Theo dõi trạng thái nguồn cấp cho bộ biến đổi .
4.3 Phối hợp bộ phát xung số với chức năng

78

Theo dõi chuyển mạch dòng điện.

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

Thực hiện: nguyễn Tr-ơng Huy


Luận văn cao học

2

Ch-ơng 5: Giải pháp duy trì bộ biến đổi làm việc ở điều kiện

81

l-ới điện bất bình th-ờng.

5.1 Xây dựng mô hình thực nghiệm.

81

5.2 ứng dụng bộ phát xung nối tiếp vào điều khiển bộ biến đổi

83

ở điều kiện l-ới điện không bình th-ờng.
5.3 Điều chỉnh phần diện tích điện áp âm đặt lên thyristor .

91

Kết luận:

98

Tài liệu tham khảo.

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

100

Thực hiện: nguyễn Tr-¬ng Huy


3

Luận văn cao học

Mở đầu
Ngày nay, các l-ới điện cung cấp cho công nghiệp hầu hết đều có các phụ
tải dùng bộ biến đổi van bán dẫn công suất với tỷ trọng ngày càng nhiều, công
suất càng lớn. Quá trình trao đổi năng l-ợng điện giữa tải và nguồn điện đ-ợc
đảm bảo th-ờng xuyên . Do tính chất phi tuyến của van bán dẫn công suất đÃ
làm cho dạng dòng điện và điện áp nguồn không còn là hình sin, tạo nên hiệu
quả sử dụng năng l-ợng điện thấp, gây nhiễu cho các hộ tiêu thụ điện ở xung
quanh. Mặt khác, mọi sự biến động không bình th-ờng của l-ới điện cũng ảnh
h-ởng xấu đến chế độ làm việc của các bộ biến đổi và điều khiển năng l-ợng
điện dùng van bán dẫn công suất. Trong một số tr-ờng hợp, sự không bình
th-ờng của l-ới điện có thể gây nên sự cố nguy hiểm cho các bộ biến đổi và
l-ới điện. Ví dụ nh- tr-ờng hợp truyền tải điện năng đi xa bằng điện áp một
chiều, sơ đồ mô tả nh- hình vẽ:

Đ-ờng dây DC

L-ới điện xoay chiều

-

Bộ lọc AC

Điện cùc nèi ®Êt

Bé läc dC

+

Bé läc dC

Bé läc dC



Bé läc AC

Bộ lọc dC

L-ới điện xoay chiều



Hình H-1. Hệ thống truyền tải điện một chiều hai cực
Hình H-1 trình bày hệ thống truyền tải điện một chiều hai cực. Sử dụng
hai đ-ờng dây một chiều. Điểm trung tính đ-ợc nối đất một đầu hoặc cả hai
đầu. Tr-ờng hợp một trong hai dây dẫn bị sự cố, hệ thống có thể vận hành

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

Thực hiện: nguyễn Tr-ơng Huy


4

Luận văn cao học

cùng với đất là một đ-ờng dây nh- trong hệ thống đơn cực với công suất
bằng một nửa công suất định mức. Sơ đồ này th-ờng đ-ợc ứng dụng trong thực
tế.
Hoặc trong tr-ờng hợp thực hiện hÃm tái sinh hệ truyền động điều khiển
tốc độ động cơ không đồng bộ có công suất lớn, đ-ợc mô tả trong hình H-2.
Nguồn
xoay chiều
tần số
cố định

BBĐ I

L

Động cơ
đồng bộ

BBĐ II

-

Điện áp
U1 , f1

Hạn chế
dòng điện

+

L
Chỉnh l-u

Nghịch l-u

Xung
điều
khiển

Xung
điều
khiển

Vị trí
tốc độ

Cảm biến
vị trí Rotor

Điều khiển
kích từ động cơ

Điều khiển

Tín hiệu vào

Hình H-2. Sơ đồ máy đồng bộ tự điều chỉnh
Nếu cho bộ biến đổi I (BBĐI) làm việc ở chế độ chỉnh l-u và bộ biến đổi

II (BBĐII) làm việc ở chế độ nghịch l-u nguồn dòng thì năng l-ợng sẽ đ-ợc
chuyền từ l-ới (u1 ,f1) tới động cơ đồng bộ. Ng-ợc lại khi động cơ đồng bộ làm
việc ở chế độ hÃm tái sinh thì (BBĐII) làm việc ở chế độ chỉnh l-u còn (BBĐI)
làm việc ở chế độ nghịch l-u thì năng l-ợng sẽ đ-ợc trả từ động cơ về l-ới (u1
,f1).
Sự không bình th-ờng của l-ới điện, có thể là: Sự cố ngắn mạch chạm đất
một pha, ngắn mạch hai pha do hỏng cách điện, do các hiện t-ợng khí quyển

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

Thực hiện: nguyễn Tr-ơng Huy


Luận văn cao học

5

nh- sét, gió, m-a... hoặc các phụ tải lân cận bị sự cố. Trong các loại sự cố đó,
tuỳ theo thời gian tồn tại của sự cố, cã lo¹i sù cè tù håi phơc( thêi gian tån tại
sự cố 100 ms), sự cố thoáng qua ( thời gian tồn tại 400 ms); sự cố bán
th-ờng xuyên hay còn gọi là sự cố ngắn hạn ( thời gian tồn tại 15s ) và sự cố
th-ờng xuyên, hay là dài hạn, cần phải cắt cách ly hoàn toàn sự cố ra khỏi l-ới
điện chung.
Về mặt l-ới điện cung cấp thì sự diễn ra nhanh chóng các quá trình điện
khi hỏng ( sự cố ) trong hệ thống năng l-ợng đòi hỏi nhất thiết phải sử dụng
các thiết bị tự động bảo vệ trong hệ thống nói chung và các phần tử cụ thể nói
riêng. Trong các loại sự cố nêu trên, chỉ có sự cố tự hồi phục là khi thiết bị bảo
vệ ch-a kịp tác động, sự cố đà biến mất. Đối với các sự cố còn lại, thiết bị tự
động bảo vệ l-ới điện, ví dụ nh- thiết bị tự động đóng lại l-ới (TĐL ) phải tác
động đóng, ngắt lại một số lần với thời gian khác nhau, có thể là 100ms cho

đến 500ms ... để xử lý và khẳng định tính dai dẳng của sự cố tr-ớc khi cách ly
hoàn toàn. Về mặt bộ biến đổi, do tính tác động nhanh của van bán dẫn công
suất, đặc biệt chu kỳ chuyển mạch dòng điện giữa các van trong bộ biến đổi
cầu 3 pha xảy ra ở từng 1/6 chu kỳ điện áp l-ới ( 3,64ms ) nên thiết bị bảo vệ
bộ biến đổi lại phải tác động nhanh để cắt đ-ợc ở thời gian khoảng 30ms cho
nên ở những khoảng thời gian thiết bị tự động đóng lại l-ới ( TĐL) 100ms;
300ms; 500ms;... tr-ớc khi xác định cắt hoàn toàn ảnh h-ởng của sự cố thì đối
với bộ biến đổi dùng van bán dẫn công suất theo phân cấp bảo vệ, các thiết bị
bảo vệ bản thân bộ biến đổi hoặc thiết bị bảo vệ các van bán dẫn công suất ®·
t¸c ®éng råi víi mơc ®Ých c¸ch ly bé biÕn đổi ra khỏi ảnh h-ởng của sự cố.
Các thiết bị bảo vệ bộ biến đổi và van bán dẫn công suất tác động nhtrên thực sự có ý nghĩa quan trọng chỉ trong tr-ờng hợp sự cố dài hạn hoặc sự
cố ngắn hạn ( 15 s ). Trong tr-ờng hợp sự cố tự hồi phục hoặc sự cố thoáng
qua ( mà hai loại này lại chiếm đến hơn 80% các loại sự cố của l-ới điện ) đối
với các bộ biến đổi công suất lớn dùng van bán dẫn công suất việc đóng, cắt

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

Thực hiƯn: ngun Tr-¬ng Huy


Luận văn cao học

6

các thiết bị bảo vệ nh- vậy thực tế là hiệu quả rất thấp , thậm chí không đạt
nh- mong muốn. Ngoài các thiết bị bảo vệ kinh điển cho bộ biến đổi, ng-ời ta
đà có ph-ơng pháp khoá hoàn toàn xung điều khiển phát vào bộ biến đổi khi
phát hiện sự cố. Song ph-ơng pháp bảo vệ này chỉ đạt đ-ợc hiệu quả khi bộ
biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh l-u, tức là quá trình biến đổi và điều khiển
năng l-ợng điện dòng xoay chiều sang năng l-ợng điện dòng một chiều. Còn

khi bộ biến đổi và điều khiển năng l-ợng điện đang làm việc ở chế độ nghịch
l-u phụ thuộc thì ph-ơng pháp cắt xung điều khiển, không những không có
hiệu quả, ng-ợc lại còn nguy hiểm hơn so với tr-ờng hợp vẫn duy trì xung điều
khiển. Mặt khác, thực chất đó là sự tác động làm ngừng quá trình biến đổi và
điều khiển năng l-ợng dòng một chiều thành năng l-ợng dòng xoay chiều 3
pha hoà vào l-ới công nghiệp. Về ý nghĩa sản xuất đó là ngừng cung cấp điện,
làm dừng quá trình sản xuất. Với những thiết bị công nghiệp công suất lớn (
hàng trăm KW đến hàng MW ) sự cắt điện ứng với sự cố 500 ms hoặc đơn vị
hàng giây so với thời gian khởi động lại hệ và thời gian cần thiết để hoà lại hai
l-ới công suất lớn vào nhau chắc chắn là không kinh tế và kỹ thuật. Nên tìm
cách duy trì cho bộ biến đổi và điều khiển năng l-ợng tiếp tục làm việc v-ợt
qua đ-ợc khoảng thời gian sự cố đó.
Về mặt trao đổi năng l-ợng điện, khi có sự cố, với thời gian khoảng 100
ms đến 500 ms, nếu phải dừng quá trình nghịch l-u phụ thuộc để đ-a năng
l-ợng phía dòng một chiều thành năng l-ợng dòng xoay chiều 3 pha vào l-ới
xoay chiều đó là vẫn đề nguy hiểm. Bởi vì, thông th-ờng nguồn điện áp một
chiều cấp cho nghịch l-u phụ thuộc là nguồn dòng điện nên khi cắt không cho
bộ biến đổi làm việc tức là làm hở mạch nguồn dòng, điện áp tăng đến giá trị
có thể phá huỷ van và các phần tử khác. Còn nếu nguồn điện áp một chiều
cung cấp cho nghịch l-u phụ thuộc là nguồn điện áp, nhất là khi bộ nguồn đó
là một nguồn chỉnh l-u (tr-ờng hợp phổ biến ) thì nguồn một chiều ( tải của
chỉnh l-u ) th-êng cã tơ ®iƯn víi ®iƯn dung ®đ lín, khi cắt không cho nghịch

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

Thực hiện: ngun Tr-¬ng Huy


Luận văn cao học

7

l-u phụ thuộc làm việc, toàn bộ dòng điện nghịch l-u sẽ nạp cho tụ và điện áp
trên tụ này sẽ đạt đến giá trị đủ để phá huỷ van và các phần tử khác trong hệ
thống.
Nh- vậy khi bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch l-u phụ thuộc, nếu l-ới
điện bị sự cố thì đều gây nguy hiểm cho bộ biến đổi. Ph-ơng án đề xuất là, tuỳ
theo mức độ sự cố, đ-ợc thể hiện bằng sự thay đổi biên độ điện áp so với giá
trị định mức, mức độ mất cân bằng về pha giữa các điện áp pha và thời gian
tồn tại sự cố trên cơ sở đó tìm quy luật phát xung điều khiển vào các van bán
dẫn công suất của bộ biến đổi để tiếp tục duy trì cho bộ biến đổi này làm việc
cho đến khi hết sự cố, nói cách khác là khi l-ới điện trở lại bình th-ờng. Đó
chính là mục tiêu giải quyết của bản luận án này.
Luận án gồm các ch-ơng nh- sau:
Ch-ơng 1: Chế độ chỉnh l-u và nghịch l-u phụ thuộc của bộ biến đổi
thyristor ở điều kiện l-ới điện bình th-ờng
Ch-ơng 2: Sự bất bình th-ờng của l-ới điện . Mô hình tạo sự cố.
Ch-ơng 3: Chế độ chỉnh l-u và nghịch l-u phơ thc cđa bé biÕn ®ỉi
thyristor ë ®iỊu kiƯn bất bình th-ờng của l-ới điện.
Ch-ơng 4: Ph-ơng pháp phát xung nối tiếp cho bộ biến đổi dùng
thyristor.
Ch-ơng 5: Giải pháp duy trì bộ biến đổi tiếp tục làm việc ở điều kiện l-ới
điện không bình th-ờng.
Kết luận: Tóm tắt nội dung chính, những đặc điểm và kết quả đạt đ-ợc
của biện pháp.
Xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS D-ơng Văn Nghi (bộ môn tự
động hoá tr-ờng đại học bách khoa Hà Nội) đà h-ớng dẫn tận tình tác giả
trong quá trình nghiên cứu, hoàn thành luận án. Chân thành cảm ơn các thầy
cô giáo trong bộ môn tự động hoá xí nghiệp công nghiệp cùng với sự góp ý
chân thành, sâu sắc. Cảm ơn sự cổ vũ tận tình của bạn bè, đồng nghiệp và sự

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

Thực hiện: nguyễn Tr-ơng Huy


Luận văn cao học

8

giúp đỡ, chỉ dẫn của Trung tâm Đào tạo Bồi d-ỡng sau đại học tr-ờng đại
học bách khoa Hà Nội đà giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án tốt nghiệp này.
Hà nội, ngày 30 tháng 10 năm 2004

Nguyễn Tr-ơng Huy

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

Thực hiƯn: ngun Tr-¬ng Huy


9

Luận văn cao học

Ch-ơng 1
chế độ chỉnh l-u và nghịch l-u phục thuộc của
bộ biến đổi ở điều kiện bình th-ờng

Bộ biến đổi và điều khiển năng l-ợng điện sơ đồ cầu ba pha đ-ợc sử dụng

rộng rÃi trong công nghiệp, nhất là ở những nơi yêu cầu điện áp cao, đó là do
-u thế về đặc tính làm việc, tính tối -u và tính kinh tế của sơ đồ.

iA

A B C
iB iC

ua ub

uc

ia

ib ic

T4

i4

i1

T1

T6

i6

i3

T3

i2

i5
ud

T5
K

T2
A

Rd
+EN

Ld

id

Hình: 1-1. Bộ biến đổi và điều khiển năng l-ợng điện cầu ba pha
Bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh l-u khi truyền tải c«ng st tõ phÝa
ngn xoay chiỊu sang phÝa mét chiỊu và làm việc ở chế độ nghịch l-u khi
biến đổi công suất một chiều thành xoay chiều. Điều kiện để van bán dẫn

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

Thực hiện: nguyễn Tr-¬ng Huy

10

Luận văn cao học

thyristor dẫn dòng điện theo h-ớng thuận là khi có xung mồi tại cực điều khiển và
điện áp d-ơng đặt thuận lên thyristor và nó chỉ khoá lại khi điện áp âm đặt lên
thyristor và dòng điện trên thyristor đà giảm về giá trị không.
Nhằm khai thác một cách có hiệu quả cũng nh- l-ờng hết đ-ợc các khả
năng có thể xảy ra với các phần tử trong sơ đồ, cần phân tích kỹ các chế độ
làm việc của bộ biến đổi. Sơ đồ nghiên cứu nh- hình H1-1.
Các giả thiết khi khảo sát:
- Bỏ qua tổn hao trên các thyristor và trong các cuộn dây của máy biến áp.
- Có tính đến điện cảm tản các cuộn dây của máy biến áp, giá trị này ở
cả ba pha đều bằng nhau, đ-ợc qui đổi về phía thứ cấp giá trị là La. [1, 33, 34,
35].
- Giá trị điện cảm trong mạch dòng điện một chiều Ld là vô cùng lớn.
Với các giả thiết nêu trên dòng điện trong mạch một chiều hoàn toàn đ-ợc
san bằng, không thay đổi về giá trị, còn dòng điện chuyển mạch chỉ phụ thuộc
vào giá trị điện cảm tản La.

1.1. Chế ®é chØnh l-u
§èi víi chØnh l-u ®iỊu khiĨn dïng thyristor tải Rd và Ld, quy luật thay
đổi đặc tính ngoài phụ thuộc vào góc điều chỉnh . Thông th-ờng ng-ời ta xây
dựng các đặc tính ngoài với các giá trị khác nhau của góc tức là:
Ud = f (Id) = const.[35].
Ngoài ra, quy luật thay đổi đặc tính ngoài của chỉnh l-u còn phụ thuộc
vào thời gian dẫn dòng điện của mỗi van:

2
[35]
3

Đồ thị dòng điện và điện áp ở một số điểm và trên một số phần tử mô tả
trên hình H1-2.
Trong đó: là góc mở chậm của thyristor.

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

Thực hiƯn: ngun Tr-¬ng Huy


11

Luận văn cao học

là góc chuyển mạch dòng điện giữa các van ( hay còn gọi là góc
trùng dẫn).
góc dẫn dòng điện mỗi van.
góc khoá (góc khôi phơc tÝnh chÊt ®iỊu khiĨn) cđa thyristor.
1.1.1 ChÕ ®é 


3

Với dạng điện áp nguồn ba pha thứ cấp máy biến áp nh- hình H1-2a,
ph-ơng trình điện áp ứng với gốc tọa đồ là O có dạng nh- sau:[1, 35]
5 
)

6 

 
ub  2U 2 sin(  ) 
6 
 
uc  2U 2 sin(  ) 
2 

u a 2U 2 sin(

(1-1)

Trong đó u2: Là giá trị hiệu dụng của điện áp pha thứ cấp máy biến áp.
t 2f .t

Qua đồ thị dạng điện áp uKO, uAOvà dạng tổng của chúng ud=uKA=uKO +
uAO nhận thấy: ở bất kỳ thời điểm nào cũng có hai hoặc ba Thyristor dẫn dòng
điện tải. Giai đoạn có ba van dẫn là giai đoạn có sự chuyển mạch dòng điện
giữa các van trong cùng một nhóm. Góc chuyển mạch và do đó cả góc
thay đổi khi thay đổi giá trị của dòng điện tải. Chế độ hai hoặc ba van dẫn ứng
với


và do đó < , để xác định quy luật thay đổi dòng điện và điện áp
3

chỉnh l-u trong thời gian có ba van cùng dẫn dòng, ví dụ: T1, T2 và T3, phải xác
định sơ đồ mạch điện t-ơng đ-ơng trong giai đoạn này, dạng cụ thể nh- hình
H1-3. [35]

Giả thiết rằng góc điều chỉnh


, thời điểm bắt đầu chuyển mạch
6

dòng điện từ T1, sang T3 là 1 (H1-2a).Thời gian chuyển mạch dòng điện T1và

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

Thùc hiƯn: ngun Tr-¬ng Huy


12

Luận văn cao học

u

ua

0

a)

ud

a
)

uK0

1



ub

uc



2



u A0

0



ia


0
b)

uT1

0
c)

uab



0
d)

Hình H1-2. Dạng điện áp và dòng điện của bộ biến đổi cầu ba pha.
a) Dạng điện áp của điểm K và điểm A so với điểm 0
b) Dạng dòng điện một pha (ia) bên thứ cấp biến áp
c) Dạng điện áp đặt lên thyristor T1
d) Dạng điện áp dây thứ cấp máy biến áp

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

Thực hiện: nguyễn Tr-ơng Huy


13

Luận văn cao học

uK0
ia

La

ua

Id

+

T1
ub

ib

La

0

Ld
T3

uc

La

K

Ic

Rd
Id

T2

uA0

A

Hình H1-3: Sơ đồ mạch điện t-ơng đ-ơng khi T1, T2, và T3
cùng dẫn dòng điện.
T3 có sự ngắn mạch ngắn hạn ở các cuộn dây thứ cấp máy biến áp giữa sức
điện động ua và ub. Trong suốt thời gian chuyển mạch, dòng điện của các
Thyistor T1, T3 vµ T2 theo quan hƯ sau:
iT1  ia


iT3 ib

iT2 ic I d


Theo sơ đồ t-ơng đ-ơng hình H1-3 có thể viết các ph-ơng trình:[35]
u a  ub  X a (
ia  ib  I d

V×

dia dib 

)
d
d 





dia
di
 b
d
d

u a  ub  2 X a

(1-2)

nªn

dia
d


5
 
ua  ub  2U 2 sin(
sin( )
6)
6
Mà


(1-3)

(1-4)

6U 2 sin

Kết hợp (1-3) và (1-4) ta đ-ợc:

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

Thực hiƯn: ngun Tr-¬ng Huy


14

Luận văn cao học

6U 2 sin 2 X a

dia
d

(1-5)

Lấy tích phân ph-ơng trình (1-5) với điều kiện giới hạn d-ới: Khi thì
ia = Id, xác định đ-ợc quy luật thay đổi của dòng điện ia và ib trong thời gian
chuyển mạch dòng điện:

i a Id 
ib 

6 U2
(cos   cos )
2Xa

(1-6)

6 U2
(cos  cos )
2X a

(1-7)

Kết thúc quá trình chuyển mạch dòng điện, tức là giới hạn trên khi  
th× ib=Id v× vËy:

Id 

6U2
cos   cos(  )
2X a

cos   cos(  )  2X .I
a

Hay

(1-8)

d

(1-9)

6 U2

Qua (1-9) nhận thấy khi tăng dòng điện tải Id đồng thời giữ góc
=const thì góc chuyển mạch dòng điện cũng tăng theo.
Vẫn sử dụng sơ đồ t-ơng (H1-3) đi tìm giá trị trung bình của điện áp
chỉnh l-u.
Do sự đối xứng các dạng đ-ờng cong điện áp chỉnh l-u uKO và uAO qua
trục hoành và do tính lặp lại của dạng đ-ờng cong ở mỗi một phần ba chu kỳ
điện áp l-ới, nên giá trị trung bình của điện áp chỉnh l-u ở dạng tổng quát:[35]
Ud

6
2

2

3

u

KO

d

(1-10)

Trong đó uKO là giá trị tức thời của điện áp giữa điểm K (cực d-ơng của
tải) với điểm trung tính 0 của các cuộn dây thứ cấp máy biến áp đấu hình sao.

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

Thực hiện: nguyễn Tr-ơng Huy


15

Luận văn cao học

Khi xác định giá trị uKO trong một phần ba chu kỳ cần chia làm hai giai
đoạn đặc tr-ng. Trong khoảng thời gian chuyển mạch dòng điện tõ Thyistor T1
sang Thyistor T3 (Tõ  ®Õn  + ) th×:
u KO  ua  X a

dia
d

(1-11)

Theo (1-3) cã đ-ợc:
dia u a ub

d
2X a

Trong giai đoạn chuyển mạch dòng điện giữa Thyistor T1 và Thyistor T3 :
u KO

u a ub
2U 2

cos
2
2

(1-12)

Sau khi kết thúc quá trình chuyển mạch dòng điện từ Thyistor T1 sang
Thyistor T3, tức là ở nhóm van lẻ chỉ còn T3 dẫn dòng Id, giá trị tức thời của
điện áp uKO = ub, bắt đầu giai đoạn thứ hai, đoạn này kéo dài từ + đến

2
.
3
Vậy giá trị trung bình của ®iƯn ¸p chØnh l-u:[35]
2
 

3
u a  ub
3

Ud    (
)d   ub d 
 
2
 






(1-13)

tõ (1-1) nhận đ-ợc:

Ud

3 6U2 cos cos( )
.

2

(1-14)

Ud 

3 6 U2
X .I
(cos   a d )

6 U2

(1-15)

Ph-¬ng trình (1-15) với các giá trị góc khác nhau sẽ cho họ các đ-ờng
thẳng song song.

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

Thực hiện: nguyễn Tr-ơng Huy


16

Luận văn cao học

Mặt khác khi dòng điện tải càng tăng với một góc = const thì đặc tính
càng mềm đi, đặc tính tốt nhất ứng với tr-ờng hợp không có chuyển mạch
dòng điện, hay là sự chuyển mạch x¶y ra tøc thêi.
Tõ (1-12) suy ra nhËn xÐt tỉng quát: Khi có chuyển mạch dòng điện từ
van này sang van kia cña nhãm Anèt chung hay nhãm Katèt chung thì điện áp
uKO hay uAO trong thời gian chuyển mạch dòng điện giữa hai pha luôn luôn
bằng một nửa tổng điện áp của hai pha tham gia chuyển mạch dòng điện. Trên
cơ sở đó vẽ đ-ợc dạng uKO và uAO nh- trên hình H1 - 2a.
Theo (1 - 12)
u a  ub
2U 2
2U 2


cos  
sin(  )
2
2
2
2

(1 - 16)

Theo (1 - 1):


uC  2U 2 sin(  )
2

Nh- vËy uC và
Nên uC

(1-17)

u a ub
lệch nhau một góc 
2

u a  ub
3


. 6.U 2 sin(  )
2
2
2

(1-18)

B»ng ph-¬ng pháp t-ơng tự, rút ra đ-ợc:

ua

ub u c
3
6

. 6.U 2 sin(  )
2
2
6

(1-19)

ub 

u a  uc
3


. 6.U 2 . sin(  )
2
2
6

(1-20)

Dùa vµo (1-18), (1-19) vµ (1-20) vẽ đ-ợc dạng điện áp dây và điện áp đặt
lên một số phần tử trong thời gian chuyển mạch dòng điện giữa các Thyistor.
1.1.2 Chế độ

3

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

Thực hiện: nguyễn Tr-ơng Huy


17

Luận văn cao học

Nh- trên đà chỉ rõ, sự tăng dòng điện tải Thyristor kéo theo tăng góc
trùng dẫn , việc tăng góc trùng dẫn mở rộng khoảng thời gian cả ba van
cùng dẫn dòng điện. Dòng điện tải tăng đạt đến một giá trị nào đó ta có:
Chế độ luôn luôn có ba van dẫn dòng, ứng với góc


3

. [34, 35]

Đồ thị dòng điện và điện áp ở một số điểm và trên một số phần tử đ-ợc
thể hiện trên hình H1-4.
Trong tr-ờng hợp



và , nếu tiếp tục tăng dòng điện tải Id thì
6

3

góc vẫn không thay đổi

, dòng điện vẫn chỉ dẫn trong ba van

vì điều kiệ

gvhd: TS - D-ơng Văn Nghi

Thực hiện: nguyễn Tr-ơng Huy