Chỉnh lưu một pha cả chu kỳ, chỉnh lưu ba pha và mạch điều khiển trong chỉnh lưu điều khiển (điện tử CÔNG SUẤT SLIDE)

Chỉnh lưu một
pha cả chu kỳ


2.2 Chỉnh lưu một pha cả chu kỳ

2.2.1 Chỉnh lưu hình tia một pha cả chu kỳ (điểm giữa)


2.2 Chỉnh lưu một pha cả chu kỳ

2.2.1 Chỉnh lưu hình tia một pha cả chu kỳ (điểm giữa)
Điện áp ra trung bình được xác định theo định nghĩa và có dạng
2
Vdc 
T

T /2

2
vT (t )dt 

T
0

T /2

2Vm
Vm sin  t dt 
0,6366 Vm



0

• Máy biến áp ở đây có cấu tạo phức tạp, mỗi nửa cuộn dây
thứ cấp chỉ dẫn dịng trong một bán kỳ nên cơng suất tính
tốn lớn và hiệu suất sử dụng biến áp khơng cao.
• Những nhược điểm của sơ đồ là hạn chế ứng dụng trong lĩnh
vực điện áp cao hoặc công suất lớn. Tuy nhiên đây là sơ đồ
chỉnh lưu hai bán kỳ có số lượng điốt nhỏ nhất nên tỏ ra hiệu
quả trong lĩnh vực điện áp thấp, khi đó sụt áp trên các điốt là
nhỏ nhất.


2.2 Chỉnh lưu một pha cả chu kỳ

2.2.2 Chỉnh lưu cầu một pha cả chu kỳ tải R


2.2 Chỉnh lưu một pha cả chu kỳ

2.2.2 Chỉnh lưu cầu một pha cả chu kỳ tải R
• Đối với các ứng dụng cần cần công suất lớn và điện áp cao hơn thì
chỉnh lưu cầu tỏ ra có nhiều ưu điểm.
Hoạt động:
 Trong thời gian bán kỳ dương của điện áp vào, nguồn cung cấp
được nối với tải qua hai điốt phân cực thuận D 1 và D2.
 Sang bán kỳ âm hai điốt D3 và D4 phân cực thuận, đồng thời D1 và
D2 khoá, năng lượng từ nguồn được cấp cho tải qua hai điốt D 3 và
D4.
Điện áp ra tức thời của chỉnh lưu có dạng như trong hình b và

tương tự như điện áp ra trong sơ đồ chỉnh lưu tia cả chu kỳ. Sự khác
nhau giữa hai sơ đồ chỉnh lưu tia và cầu cả chu kỳ chỉ biểu hiện ở giá
trị của điện áp ngược trên điốt: trong sơ đồ cầu điện áp ngược cực đại
trên điốt bằng Vm , trong khi đó ở sơ đồ bán cầu giá trị này là 2V m.


2.2 Chỉnh lưu một pha cả chu kỳ

2.2.3 Chỉnh lưu cầu một pha cả chu kỳ tải RLE
Điện áp vào v2 = Vm sin t
Phương trình cân bằng điện áp (được lập theo định luật
Kiếckhốp II) dạng:
di
2 Vm sin  t  R i  E  L
dt

Nghiệm2Vcủa phương trình vi phân
:
E
id 

m

Z

sin( t   )  A1e  ( R / L )t 

R

trong đó:

tổng trở Z = [R2 + (L)2]1/2 và
góc pha của tải là  = arctag (L/R).


2.2 Chỉnh lưu một pha cả chu kỳ

2.2.3 Chỉnh lưu cầu một pha cả chu kỳ tải RLE
Để xác định hằng số A1 ta cần biết điều kiện ban đầu hay
tính chất của dịng điện. Và tuỳ thuộc tham số của phụ tải
mà dịng điện có thể liên tục hoặc gián đoạn.
Trường hợp 1: dòng điện liên tục.


2.2 Chỉnh lưu một pha cả chu kỳ

2.2.3 Chỉnh lưu cầu một pha cả chu kỳ tải RLE
Trường hợp 2: dịng điện gián đoạn
o dịng điện tải chỉ khác khơng trong khoảng thời gian nhỏ
hơn một bán kỳ, ứng với giai đoạn   t  .
o Điốt bắt đầu dẫn dòng vào thời điểm ứng với t = .
Khi đó điện áp nguồn bằng sức điện động E, và vì thế
E
 arcsin
Vm


2.3 Chỉnh lưu ba pha

2.3.1 Chỉnh lưu m pha
Các sơ đồ chỉnh một pha một bán kỳ và chỉnh lưu một

pha biến áp có điểm giữa đều có một trong hai dây nguồn
nối với tải. Nếu mỗi nhánh nối tiếp (gồm nguồn và điốt đó)
được coi là một tia thì các sơ đồ trên có thể được coi tương
ứng là sơ đồ tia một pha và tia hai pha
Theo quan niệm đó chúng ta có thể xây dựng chỉnh lưu
tia m pha, được hình thành từ m nguồn mắc hình sao và m
điốt như minh hoạ trong hình dưới. Đương nhiên góc lệch
pha giữa điện áp các pha kế tiếp nhau có thể là bất kỳ,
nhưng trong thực tế góc đó thường là:  = 2/m.


2.3 Chỉnh lưu ba pha

2.3.1 Chỉnh lưu m pha


2.3 Chỉnh lưu ba pha

2.3.1 Chỉnh lưu m pha
Để tăng công suất và giảm đập mạch, tức là nâng cao
chất lượng chỉnh lưu, có thể dùng sơ đồ ba pha hoặc nhiều
pha hơn nữa. Khi số pha tăng lên thì tần số của hài cơ bản
cũng tăng và bằng hai lần tần số điện áp nguồn cung cấp
(2f).
Khi tần số của hài cơ bản tăng thì kích thước và giá
thành các bộ lọc cửa ra của chỉnh lưu giảm theo. Nếu số
pha hay tần số hài cơ bản tăng lên m lần so với tần số
nguồn (mf) thì kích thước và giá thành bộ lọc giảm đáng kể.

2.3 Chỉnh lưu ba pha

2.3.1 Chỉnh lưu m pha
Để đơn giản trong tính tốn chúng ta chọn gốc thời gian
trùng với thời điểm t = /m (xem hình b). Khi đó điện áp ra
trong giai đoạn từ /m đến 2/m có thể được biểu diễn
theo hàm cơsin, và trị trung bình của điện áp ra được xác
định theo biểu thức:
2
Vd 
2 / m

và trị hiệu dụng là

 /m

Vm cos  t d ( t ) Vm
0

1/ 2

Vdhd

m

sin

m

 2  /m 2


 m  1
2
2

V
cos

t
d
(

t
)

V

sin


m

m
2

/
m
m
0



 2  m 2





1/ 2


2.3 Chỉnh lưu ba pha

2.3.3 Chỉnh lưu cầu 3 pha
Chỉnh lưu cầu ba pha thường được ứng dụng trong dải
công suất lớn và sơ đồ mạch của nó được trình bày trong
hình dưới:


2.3 Chỉnh lưu ba pha

2.3.3 Chỉnh lưu cầu 3 pha


2.3 Chỉnh lưu ba pha

2.3.3 Chỉnh lưu cầu 3 pha
Trong cùng một thời điểm ln có hai điốt cùng dẫn và
theo thứ tự sau: 12, 23, 34, 45, 56 và 61, trong đó một
thuộc nhóm anốt và một thuộc nhóm katốt. Trong nhóm
katốt đó là điốt nối với pha có điện áp dương cao nhất, cịn

trong nhóm atốt là điốt có điện áp pha âm thấp nhất.
Điện áp ra trung bình vd có thể được xác định cho một chu
kỳ đập mạch. Biểu đồ cho thấy trong giai đoạn từ 0 đến /6
ta có vd = vbc, trong đó vbc có thể được biểu diễn bằng hàm
cơsin

v d vbc  3 Vm cos  t


2.3 Chỉnh lưu ba pha

2.3.3 Chỉnh lưu cầu 3 pha
Vì tính đối xứng của hàm cơsin nên trị trung bình V d của
điện áp ra có thể được xác định theo trị trung bình trong
khoảng từ 0 đến /6. Khi đó ta có
1
Vd 
 /6

 /6



3 Vm cos  t d ( t )

0

3 3

Vm 1,654 Vm



trong đó Vm là biên độ điện áp pha.
Trị hiệu dụng Vdhd của điện áp ra là:
Vdhd

 2  /6

2
2

3
V
cos

t
d
(

t
)

m

2

/
6
0




1/ 2

3
9 3

  
4 
2

1/ 2

Vm 1,6554Vm


Mạch điều khiển trong
chỉnh lưu điều khiển


3.3 Mạch điều khiển trong chỉnh lưu điều khiển

3.2.1 Sơ đồ và chức năng các khối của mạch điều khiển

Mối liên hệ góc mở α và điện áp điều khiển:


  v dk k F v dk
Vrc

3.3 Mạch điều khiển trong chỉnh lưu điều khiển

3.3.1 Sơ đồ và chức năng các khối của mạch điều khiển


3.3 Mạch điều khiển trong chỉnh lưu điều khiển

3.3.2 Chất lượng và các phương pháp cải thiện chất
lượng cho chỉnh lưu điều khiển
Giải pháp cải thiện hệ số công suất cho chỉnh lưu điều khiển:

•
•
•
•

Điều khiển góc khố,
Điều khiển góc đối xứng,
Điều chế độ rộng xung,
Điều chế sin độ rộng xung


3.3 Mạch điều khiển trong chỉnh lưu điều khiển

3.3.2 Chất lượng và các phương pháp cải thiện chất
lượng cho chỉnh lưu điều khiển
• Điều khiển góc khố

3.3 Mạch điều khiển trong chỉnh lưu điều khiển

3.3.2 Chất lượng và các phương pháp cải thiện chất
lượng
• Điều khiển góc đối xứng


3.3 Mạch điều khiển trong chỉnh lưu điều khiển

3.3.2 Chất lượng và các phương pháp cải thiện chất
lượng cho chỉnh lưu điều khiển
Điều chế độ rộng xung


3.3 Mạch điều khiển trong chỉnh lưu điều khiển

3.3.2 Chất lượng và các phương pháp cải thiện chất
lượng cho chỉnh lưu điều khiển
Điều chế sin độ rộng xung