Tài liệu MẮC NỐI TIẾP HAI BỘ CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA -BỘ CHỈNH LƯU 12 XUNG docx

Điện tử công suất 1


2.10 MẮC NỐI TIẾP HAI BỘ CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA -BỘ CHỈNH
LƯU 12 XUNG

Bộ chỉnh lưu cầu 3 pha đã cải thiện nhiều chất lượng dòng điện so với bộ
chỉnh lưu cầu một pha. Nếu muốn cải thiện hơn nữa vấn đề sóng hài điện áp (và
dòng điện) xuất hiện phía tải, đồng thời giảm đònh mức điện áp cho linh kiện cho
trường hợp tải công suất lớn, ta có thể sử dụng biện pháp ghép hai bộ chỉnh lưu cầu
6 xung để hình thành bộ chỉnh lưu cầu 12 xung.
Sơ đồ mạch điện được vẽ trên hình H2.42 gồm hai bộ chỉnh lưu cầu 3 pha
mắc nối tiếp. Bộ chỉnh lưu thứ nhất đấu vào lưới 3 pha thông qua máy biến áp đấu
Y-Y và bộ chỉnh lưu còn lại đấu vào lưới thông qua máy biến áp ba pha dạng Y-

(hoặc
-Y). Kiểu đấu dây Y-
∆
∆ ∆
tạo sự lệch pha 30
0
của điện áp pha phía bộ chỉnh
lưu so với lưới nguồn. Góc kích cho 2 bộ chỉnh lưu là như nhau. Điện áp chỉnh lưu
trên tải bằng tổng điện áp chỉnh lưu tạo nên bởi từng mạch cầu.
∆−−
+=
dYdd
uuu

Trò trung bình điện áp chỉnh lưu:
α

π
α
π
α
π
cos.cos.cos. UUUUUU
dYdd
666363
=+=+=
∆−−
(2.93)
Trò tức thời lớn nhất (điện áp đỉnh) xuất hiện trên tải chỉnh lưu có giá trò
bằng:
Ld
UUUu .,.,)cos(..
max
732273241562
0
===
(2.94)
Quá trình chuyển mạch giữa các SCR xảy ra sau mỗi khoảng thời gian
tương ứng góc pha 30
0
. Điện áp chỉnh lưu có dạng 12 xung và thành phần sóng hài
bậc cao xuất hiện trong áp chỉnh lưu là những sóng hài bội 12 so với tần số lưới
điện. Việc lọc điện áp (và dòng điện tải) vì thế dễ dàng hơn so với trường hợp
chỉnh lưu cầu 3 pha.


2-53

Điện tử công suất 1


Một hệ quả thuận lợi nữa là thành phần sóng hài của dòng điện qua lưới nguồn sẽ
bò giảm xuống trong cấu hình bộ chỉnh lưu cầu 12 xung.
Phân tích quá trình dòng điện:
Để cho đơn giản, ta khảo sát trường hợp góc điều khiển bằng không
(
.
)0=
α
Máy biến áp được đấu dây
theo dạng Yyd11. Để đơn giản,
ta chọn tỉ số máy biến thế bằng
1. Giả sử số vòng dây cuộn sơ
cấp là N, số vòng dây cuộn thứ
cấp đấu dạng Y là N. Các cuộn
dây phía thứ cấp đấu dạng tam
giác (
∆
) có số vòng dây nhiều
hơn và bằng
3
N để tạo ra điện
áp dây bằng với trường hợp cuộn
thứ cấp đấu dạng Y.
Ta cần xác đònh dòng điện
qua nguồn điện lưới i
L
, nếu bỏ

qua dòng điện từ hóa, dễ thấy
rằng:
3
111
.ii
YL
+=i
2.95)
ừ kết quả phân tích dòng
điện b
(
T
ộ chỉnh lưu cầu 3 pha, ta
suy ra quá trình dòng điện i
Y1

qua cuộn thứ cấp Y. Để phân
tích dòng điện qua cuộn thứ cấp
dạng
∆
còn lại i
d1
,i
d2
và i
d3
, ta
có thể thực hiện phép biến đổi
nguồn 3 pha tương đương
Y−∆

.
Từ kết quả dòng i
d1
,i
d2
và i
d3
, sau
đó việc xác đònh dòng điện
i
1
,i
2
,i
3
có thể dẫn giải từ phương trình nút dòng điện:
i
1
-i
2
=i
d1
i
2
-i
3
=i
d2
(2.96)
i

3
-i
1
=i
d3
Với giả thiết dòng qua 3 cuộn thứ cấp dạng tam giác cân bằng, tức
i
1
+i
2
+i
3
=0, ta thu được:
33
2
33
2
33
2
1
33
3
22
2
11
d
d
d
d
d

d
i
ii
i
ii
i
ii
+=
+=
+=
.
.
.
(2.97)
Từ quá trình i
Y1
và i
1
, ta suy ra được dạng dòng điện phía sơ cấp i
L1
theo

(2.95).

2-54
Điện tử công suất 1


Các quá trình điện áp chỉnh lưu, dòng điện dẫn qua pha các cuộn thứ cấp
và dòng qua cuộn sơ cấp máy biến áp được vẽ trên hình H2.43 cho trường hợp

góc kích
0=α
.
Dùng phân tích Fourier để xác đònh dòng điện nguồn cho trường hợp nguồn
mắc vào máy biến áp Y-Y:
....)sinsinsin.(sin)( −++−−= ttsíntttIti
dY
ωωωωω
π
13
13
1
11
11
1
7
7
1
5
5
132
(2.98)
và cho trường hợp dòng qua nguồn mắc vào máy biến áp Y-
∆
:
..)t13sin
13
1
t11sin
11

1
t7sin
7
1
t5sin
5
1
t.(sinI
32
3).t(i)t(i
d1
+ω+ω+ω+ω+ω
π
==
∆
(2.99)
Dòng điện qua nguồn cấp cho bộ chỉnh lưu 12 xung vì thế bằng tổng hai
dòng điện vừa nêu, tức là:
....)t13sin
13
1
t11sin
11
1
t.(sinI
34
)t(i
)t(i)t(i)t(i
d1L
Y1L

+ω+ω+ω
π
=
+=
∆
(2.100)
Kết quả cho thấy, các sóng hài dòng điện bậc 6.(2n-1)
1±
trong đó có các
sóng hài bậc 5 và 7, bò khử , và chỉ xuất hiện các thành phần dòng điện hài bậc
12k
. Việc loại trừ các sóng hài bậc 5 và 7 có ý nghóa lớn đến việc cải thiện
chất lượng dòng điện nguồn cấp cho bộ chỉnh lưu.
1±



Trường hợp góc
điều khiển khác không (
0≠α
): kết quả quá
trình dòng điện thu được
ở cuộn sơ và thứ cấp
máy biến áp có dạng
tương tự như trường hợp
0=α
với sư biệt
gây ra bởi sự dòch pha
của các dòng điện so
với quá trình điện áp

nguồn. Các quá trình
điện áp tải, kết hợp bởi
đồ thò của hai điện áp
chỉnh lưu cầu 3 pha
được vẽ trên hình
H2.44.
ï khác
Ghép nối tiếp
hai bộ chỉnh lưu vừa nêu
làm tăng khả năng điện
áp tải, đồng thời làm

2-55
Điện tử công suất 1


triệt tiêu các thành phần hài bậc cao quan trọng của dòng điện qua lưới .

Điều khiển tuần tự trong mạch ghép nối tiếp các bộ chỉnh lưu: điều khiển
tuần tự hai bộ chỉnh lưu ghép nối tiếp để điều khiển công suất bộ chỉnh lưu ghép cho
tải và thực hiện như sau: trước hết góc kích bộ chỉnh lưu 1 được điều khiển từ phạm
vi từ
đến , sau đó điều khiển góc
0
1
=α π=α
1 2
α
của bộ chỉnh lưu 2 từ đến
. Phương pháp điều khiển tuần tự sẽ làm giảm công suất phản kháng của

sóng hài cơ bản do lưới cung cấp cho tải.
0
2
=α
π=α
2
2.11 GHÉP SONG SONG HAI BỘ CHỈNH LƯU TIA 3 XUNG SỬ DỤNG MÁY
BIẾN ÁP TRUNG GIAN- BỘ CHỈNH LƯU 6 XUNG
Đây là cấu
hình đơn giản nhất của
dạng mắc song song
các bộ chỉnh lưu. Máy
biến áp trung gian tạo
điều kiện phân bố
dòng đều đặn trên các
bộ chỉnh lưu.
Mỗi bộ chỉnh
lưu được mắc vào một
mạch cuộn thứ cấp
máy biến áp. Cấu hình
của máy biến áp là
Yy0y6. Hai điểm trung
tính của các mạch
cuộn thứ cấp sẽ được đấu vào hai đầu dây của máy biến áp trung gian. Một đầu
mạch tải được mắc vào điểm giữa của máy biến áp trung gian, đầu còn lại mắc vào
điểm nút chung của tất cả cathode của thyristor.

2-56
Điện tử công suất 1

Phân tích quá trình điện áp và dòng điện với giả thiết dòng tải được lọc
phẳng (L
):
∞→
Giả thiết góc kích bằng không (
0=
α
) và xét mạch điện ở trạng thái đóng
V
1
và V
2
. Gọi L
T
là cảm kháng máy biến áp trung gian và bỏ qua cảm kháng máy
biến áp nguồn, ta có phương trình điện áp đặt trên máy biến áp trung gian:
u
LT
=u
2
-u
1
(2.101)
Điện áp chỉnh lưu của tải xác đònh theo hệ thức:
2
uu
2
u
u

2
u
uu
2d1d
LT
2d
LT
1dd
+
=−=+=
(2.102)
Trong chế độ dòng điện qua mỗi nhánh chỉnh lưu liên tục, điện áp ra của các mạch
chỉnh lưu xác đònh theo hệ thức, chú ý V
1
V
2
đang dẫn:
u
d1
=u
1
và u
d2
=u
2


(2.103)
Điện áp chỉnh lưu tức thời trên tải:
2

uu
2
u
u
2
u
uu
21LT
2
LT
1d
+
=−=+=
(2.104a)
Dễ dàng nhận xét rằng, biểu thức (2.104) có thể viết dưới dạng tổng quát như
sau:
2
uu
2
u
u
2
u
uu
2d1d
LT
2d
LT
1dd
+

=−=+=
(2.104b)
với u
d1
và u
d2
là điện áp chỉnh lưu tức thời của hai mạch chỉnh lưu tại thời
điểm đang xét.
Điện áp tải bằng trò trung bình của các điện áp pha nguồn tức thời của cáøc
nhánh chứa linh kiện dẫn điện.
Dòng điện tải bằng tổng dòng điện qua các mạch chỉnh lưu:
i
d
=i
d1
+i
d2
Nếu cấu tạo các mạch thứ cấp máy biến áp nguồn lưới và máy biến áp trung
gian đối xứng, giả thiết độ tự cảm L
T
vô cùng lớn, quá trình chuyển mạch giữa
nhánh mạch của bộ chỉnh lưu 1 với nhánh còn lại trên bộ chỉnh lưu thứ 2 sẽ diễn ra
liên tục với dòng điện qua mỗi bộ chỉnh lưu bằng i
d
/2, ta có:
2
21
d
dd
I

ii ==
(2.105)
Dòng điện qua máy biến áp trung gian cũng là dòng qua thyristor:
2
21
d
vv
I
ii ==
(2.106)

Kết quả phân tích nêu trên cho trường hợp góc điều khiển bằng 0 được minh
họa bằng đồ thò các quá trình điện áp chỉnh lưu u
d
và dòng điện qua các nhánh chỉnh
lưu i
d1
,i
d2
, dòng điện từ hóa máy biến áp trung gian i
u
và dòng điện tải i
d
trên hình vẽ
H2.48.

2-57