›
›

Bài giảng Điện tử công suất - Chương 2: Bộ chỉnh lưu

ppt 133 trang ngocly 1400
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Điện tử công suất - Chương 2: Bộ chỉnh lưu", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_dien_tu_cong_suat_chuong_2_bo_chinh_luu.ppt

Nội dung text: Bài giảng Điện tử công suất - Chương 2: Bộ chỉnh lưu

  1. Chương 2 BỘ CHỈNH LƯU 1
  2. Các tham số cơ bản của mạch chỉnh lưu Các tham số dùng đánh giá các chỉ tiêu kĩ thuật trong phân tích hoặc thiết kế mạch: 1. Về phía tải: Ud Giá trị trung bình của điện áp nhận được ngay sau mạch van chỉnh lưu: Id Giá trị trung bình của dòng điện từ mạch van cấp ra: Pd = Ud.Id Công suất một chiều tải nhận được từ mạch chỉnh lưu. 3
  3. 2. Về phía van Itbv Giá trị trung bình của dòng điện chảy qua một van của mạch van Ungmax Điện áp ngược cực đại mà van có hể chịu đựng được khi làm việc 3. Về phía nguồn Công suất biểu kiến của biến áp: Trong đó: Ksd: Hệ số sơ đồ Hệ số đập mạch (đánh giá mức độ bằng phẳng của đ/áp một chiều ) U1m : Biên độ sóng bậc 1 U0 Thành phần sóng cơ bản = Ud 4
  4. Luật dẫn của van 1. Nhóm van đấu Atốt chung Van có khả năng dẫn: Có điện thế Anốt dương nhất và dương hơn ở điểm catốt chung 2. Nhóm van Katốt chung: Van có khả năng dẫn: Có điện thế Anốt âm nhất trong nhóm, âm hơn cả điện thế anốt chung. 5
  5. SƠ ĐỒ KHỐI BỘ CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN 6
  6. MẠCH CHỈNH LƯU DIODETải R 1 PHA, NỬA CHU KÌ 7
  7. Điện áp nhận được trên tải: Tải thuần trở nên: Dòng qua van chính là dòng tải Điện áp ngược chỉ xuất hiện khi van khoá Mạch chỉnh lưu có chỉ tiêu kĩ thuật kém. 8
  8. Dòng vẫn tiếp tục qua diode khi điện áp nguồn <0 9
  9. Điện áp ra tải: Dòng điện tải: Dòng điện qua mỗi diode: Điện áp ngược: 13
  10. MẠCH CHỈNH LƯU DIODE CẦU 1 PHA 15
  11. MẠCH CHỈNH LƯU DIODE CẦU 1 PHA – ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỆN CẢM NGUỒN LS 16
  12. HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH 17
  13. HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH 18
  14. HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH VỚI CẦU CHỈNH LƯU DIODE 19
  15. Xét mạch chỉnh lưu cầu diode 1 pha thông dụng 20
  16. ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG CỬA VÀO CHỈNH LƯU IS Dạng dòng cửa vào is của cầu chỉnh lưu là không sin chứa nhiều sóng hài 21
  17. ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG NGÕ VÀO CHỈNH LƯU IS Xét cầu chỉnh lưu mắc trong mạch với các tải khác 22
  18. ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG NGÕ VÀO CHỈNH LƯU IS Thành phần hài trong dòng iS có thể làm méo dạng áp uPCC tại điểm nối chung với các tải khác 23
  19. CHỈNH LƯU CẦU BA PHA 24
  20. Van gồm hai nhóm: D1, D3, D5 đấu kiểu Katốt chung nên hoạt động theo luật 1 D2, D4, D6 đấu kiểu Anốt chung nên hoạt động theo luật 2 Điện áp trung bình nhận được trên tải: 25
  21. CHỈNH LƯU 3 PHA CẦU DIODE 27
  22. CHỈNH LƯU 3 PHA CẦU DIODE Dạng sóng nguồn Phổ tần dòng pha cửa vào của CL 3pha 28
  23. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA Cầu diode 3 pha xét tới điện cảm nguồn Ls 29
  24. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA Quá trình chuyển mạch từ D5 (pha c) D1 (pha a) 30
  25. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA Quá trình chuyển mạch từ D5 (pha c) D1 (pha a) 31
  26. CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN 32
  27. THYRISTOR (SCR) & MẠCH ĐIỀU KHIỂN Mạch chỉnh lưu dùng thyristor đơn giản nhất 33
  28. Diode dẫn điện mở tự nhiên. Thyristor mở phải có đủ hai điều kiện: + Điện áp trên van phải dương UAK>0 – Đ/K này giống diode. + Có dòng điều khiển đủ mạnh để tác động vào cực điều khiển. Như vậy, sử dụng điều kiện 2 là khống chế được Thyristor. Khái niệm về góc điều khiển: Góc điều khiển là góc tính từ thời điểm mở tự nhiên ( là điểm mà ở đó nếu van là diode thì nó bắt đầu dẫn) đến thời điểm Thyristor (T) được phát xung vào cực điều khiển để mở van. Việc tính toán góc theo yêu cầu công nghệ do khối điều khiển đảm nhiệm. 34
  29. Điện áp nhận được trên tải: Khi điều khiển với = 0 nhận được: Điện áp chỉnh lưu Ud chính là hàm phụ thuộc vào góc điều khiển : 38
  30. Chỉnh lưu hình tia hai pha ( Chỉnh lưu một pha có điểm giữa) 39
  31. Điện áp nhận được: Với : 40
  32. Nếu góc điều khiển = 300 đây sẽ là trường hợp đặc biệt. Dòng điện xuất hiện liên tục. 42
  33. CHỈNH LƯU 3 PHA TIA CÓ ĐIỀU KHIỂN Dạng sóng dòng và áp nguồn 43
  34. CHỈNH LƯU 3 PHA HÌNH TIA CÓ ĐIỀU KHIỂN 44
  35. o Trường hợp 30 điện áp Ud sẽ có đoạn bằng 0. Vì vậy, nếu tải thuần trở, dòng Id sẽ gián đoạn. Tức Id = 0. Điện áp: Trường hợp 30o điện áp Ud luôn lớn hơn 0, dòng điện Id liên tục. Điện áp: 45
  36. CHỈNH LƯU 3 PHA HÌNH TIA CÓ ĐIỀU KHIỂN Dạng sóng dòng và áp nguồn 46
  37. CHỈNH LƯU 3 PHA HÌNH TIA CÓ ĐIỀU KHIỂN 47
  38. CHỈNH LƯU 3 PHA HÌNH TIA CÓ ĐIỀU KHIỂN Dạng sóng dòng và áp nguồn 48
  39. CHỈNH LƯU CẦU 1 PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN Xét mạch chỉnh lưu với Ls = 0 49
  40. CHỈNH LƯU CẦU 1 PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN 50
  41. CHỈNH LƯU CẦU 1 PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN 51
  42. CHỈNH LƯU CẦU 1 PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN 52
  43. CHỈNH LƯU CẦU 1 PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN 53
  44. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN Giả thiết tải có điện kháng đủ lớn để dòng tải Id có thể coi là liên tục và phẳng 54
  45. Nguyên tắc phát xung: để cấp điện cho tải phải có 2 van dẫn: một của nhóm lẻ, một của nhóm chẵn. Như vậy, phải phát xung đồng thời cho 2 van. Góc điều khiển các van phải như nhau: 1= 2= 3 = . o Góc giới hạn giữa dòng liên tục và gián đoạn th = 60 . Như vậy: + Nếu 60o quy luật: + Nếu > 60o điện áp: 55
  46. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN Dạng áp nguồn, áp trên tải và dòng trên tải - Góc kích = 15o 56
  47. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN Quan hệ giữa điện áp dây đầu vào và điện áp ud đầu ra – Góc kích = 15o 57
  48. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN Dạng sóng dòng và áp nguồn - Góc kích = 15o 58
  49. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN Dạng áp nguồn, áp trên tải và dòng trên tải - Góc kích = 60o 59
  50. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN Dạng sóng dòng và áp nguồn - Góc kích = 60o 60
  51. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN Dạng áp nguồn, áp trên tải và dòng trên tải - Góc kích = 90o 61
  52. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN Quan hệ giữa điện áp dây đầu vào và điện áp ud cửa ra – Góc kích = 90o 62
  53. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN Dạng sóng dòng và áp nguồn cấp - Góc kích mở = 90o 63
  54. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN Dạng sóng điện áp nguồn, điện áp trên tải và dòng trên tải Góc kích mở = 135o 64
  55. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN TOÀN PHẦN Dạng sóng dòng và áp nguồn - Góc kích = 135o 65
  56. CHỈNH LƯU CẦU 1 PHA BÁN ĐIỀU KHIỂN 66
  57. Nhóm K chung là các T nên mở theo Nhóm A chung là D nên mở tự nhiên theo điện áp nguồn: D1 mở khi u2 bắt đầu âm; D2 mở khi u2 bắt đầu dương. Như vậy: + Khoảng  : T1 D2 dẫn + Khoảng ( + ): T1 D1 dẫn do ở ,1 mở tự nhiên làm 2 khoá. + Khoảng ( + )2 : T2 D1 dẫn , T2 được phát xung mở ở điểm ( + ) và dẫn làm cho T1 khoá. + Khoảng 2 (2 + ): T2 D2 dẫn, D2 mở tự nhiên ở điểm 2 . Điện áp: Dòng tải: 67
  58. Dạng áp và dòng nguồn, áp trên tải và dòng trên tải - Góc kích = 30o 68
  59. CHỈNH LƯU CẦU 1 PHA BÁN ĐIỀU KHIỂN 69
  60. Các T vẫn mở theo Các D mở tự nhiên theo điện áp nguồn: D1 mở khi u2 bắt đầu âm; D2 mở khi u2 bắt đầu dương. Như vậy: + Khoảng  : T1 D2 dẫn, ud = u2 + Khoảng ( + ): D1 D2 dẫn, D1 dẫn ở và làm T1 khoá, T2 chưa dẫn nên D2 còn mở chưa khoá. + Khoảng ( + )2 : T2 D1 dẫn , T1 dẫn làm D2 khoá ud = - u2. + Khoảng 2 (2 + ): T2 D2 dẫn, Điện áp: Dòng tải: 70
  61. Dòng trung bình qua T và qua D là không đều nhau: 71
  62. Dạng áp và dòng nguồn, áp trên tải và dòng trên tải - Góc kích = 90o 72
  63. Giả thiết tải có điện kháng đủ lớn để dòng tải Id có thể coi là liên tục và phẳng Dạng áp và dòng nguồn, áp trên tải và dòng trên tải - Góc kích = 135o 73
  64. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA BÁN ĐIỀU KHIỂN Giả thiết tải có điện kháng đủ lớn để dòng tải Id có thể coi là liên tục và phẳng 74
  65. Chỉnh lưu hình tia ba pha T1 T3 T5 cho điện áp: Chỉnh lưu hình tia ba pha không điều khiển D2 D4 D6 cho điện áp; Tổng: Vì chỉnh lưu cầu có Ud0 = 2 U d0 tia = 2,34 U2 nên: 75
  66. Dạng áp nguồn, áp trên tải và dòng trên tải - Góc kích = 15o 76
  67. Quan hệ giữa điện áp dây đầu vào và điện áp ud đầu ra – Góc kích = 15o 77
  68. Dạng sóng dòng và áp nguồn vào - Góc kích = 15o 78
  69. Dạng áp nguồn, áp trên tải và dòng trên tải - Góc kích = 90o 79
  70. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA BÁN ĐIỀU KHIỂN Quan hệ giữa điện áp dây đầu vào và điện áp ud cửa ra – Góc kích = 90o 80
  71. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA BÁN ĐIỀU KHIỂN Dạng sóng dòng và áp nguồn - Góc kích = 90o 81
  72. CHẾ ĐỘ CHỈNH LƯU VÀ CHẾ ĐỘ NGHỊCH LƯU 82
  73. CHẾ ĐỘ CHỈNH LƯU VÀ CHẾ ĐỘ NGHỊCH LƯU 83
  74. CHẾ ĐỘ CHỈNH LƯU VÀ CHẾ ĐỘ NGHỊCH LƯU Ví dụ 2.13: Khi nào có thể xảy ra chế độ nghịch lưu trong các mạch dưới đây: 84
  75. CHẾ ĐỘ CHỈNH LƯU VÀ CHẾ ĐỘ NGHỊCH LƯU 85
  76. CHẾ ĐỘ CHỈNH LƯU VÀ CHẾ ĐỘ NGHỊCH LƯU 86
  77. CHẾ ĐỘ DÒNG LIÊN TỤC VÀ CHẾ ĐỘ DÒNG GIÁN ĐOẠN 87
  78. CHẾ ĐỘ DÒNG LIÊN TỤC VÀ CHẾ ĐỘ DÒNG GIÁN ĐOẠN Ví dụ: Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha tải RLE hoạt động ở chế độ dòng gián đoạn Khảo sát mạch trong chế độ dòng gián đoạn khá phức tạp, thường phải giải hệ phương trình vi phân hoặc dùng chương trình mô phỏng. 88
  79. CHẾ ĐỘ DÒNG LIÊN TỤC VÀ CHẾ ĐỘ DÒNG GIÁN ĐOẠN a. Tải RL 89
  80. CHẾ ĐỘ DÒNG LIÊN TỤC VÀ CHẾ ĐỘ DÒNG GIÁN ĐOẠN 90
  81. CHẾ ĐỘ DÒNG LIÊN TỤC VÀ CHẾ ĐỘ DÒNG GIÁN ĐOẠN 91
  82. CHẾ ĐỘ DÒNG LIÊN TỤC VÀ CHẾ ĐỘ DÒNG GIÁN ĐOẠN b. Tải RLE 92
  83. CHẾ ĐỘ DÒNG LIÊN TỤC VÀ CHẾ ĐỘ DÒNG GIÁN ĐOẠN 93
  84. HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH Xét bộ chỉnh lưu 1 pha điều khiển toàn phần, dòng Id liên tục và phẳng Chuyển mạch từ 3,4 sang 1,2 94
  85. HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH Xét bộ chỉnh lưu 1 pha điều khiển toàn phần, dòng Id liên tục và phẳng Chuyển mạch từ 3,4 sang 1,2 95
  86. HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH 96
  87. HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH 98
  88. HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH Xét bộ chỉnh lưu 3 pha điều khiển toàn phần, dòng Id liên tục và phẳng Chuyển mạch từ T5 sang T1 100
  89. HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH 101
  90. HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH 102
  91. HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH 104
  92. ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH Làm giảm điện áp chỉnh lưu ra trên tải Làm biến dạng điện áp nguồn: 105
  93. ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH Hạn chế phạm vi điều khiển góc kích: Xét cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển toàn phần làm việc ở chế độ nghịch lưu 106
  94. Hạn chế phạm vi điều khiển góc kích: Xét cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển toàn phần làm việc ở chế độ nghịch lưu 107
  95. ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH 108
  96. ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH 110
  97. ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH Ví dụ 2.20: 111
  98. ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH Ví dụ 2.20: 112
  99. ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH Ví dụ 2.20: 113
  100. ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH Ví dụ 2.20: 114
  101. ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH Ví dụ 2.20: 115
  102. ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG CHUYỂN MẠCH Ví dụ 2.20: 116
  103. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRONG BỘ CHỈNH LƯU Chọn diode, SCR: • Áp ngược cực đại đặt lên linh kiện x Ku (2 2.5) • Dòng trung bình (hoặc dòng hiệu dụng) cực đại qua linh kiện x Ki (1.2 1.5) Chọn biến áp: • Điện áp chỉnh lưu cực đại • Công suất ra cực đại 117
  104. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRONG BỘ CHỈNH LƯU 118
  105. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRONG BỘ CHỈNH LƯU 119
  106. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRONG BỘ CHỈNH LƯU 120
  107. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRONG BỘ CHỈNH LƯU 121
  108. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRONG BỘ CHỈNH LƯU 122
  109. GHÉP NỐI TIẾP 2 BỘ CHỈNH LƯU - BCL 12 XUNG 123
  110. GHÉP NỐI TIẾP 2 BỘ CHỈNH LƯU - BCL 12 XUNG 124
  111. GHÉP NỐI TIẾP 2 BỘ CHỈNH LƯU - BCL 12 XUNG 125
  112. GHÉP NỐI TIẾP 2 BỘ CHỈNH LƯU - BCL 12 XUNG 126
  113. GHÉP SONG SONG 2 BỘ CHỈNH LƯU BCL 6 XUNG • Hai bộ chỉnh lưu tia 3 pha ghép song song qua biến áp • LT: cảm kháng của biến áp 127
  114. GHÉP SONG SONG 2 BỘ CHỈNH LƯU –BCL 6 XUNG Mạch tương đương 128
  115. GHÉP SONG SONG 2 BỘ CHỈNH LƯU - BCL 6 XUNG 129
  116. GHÉP SONG SONG 2 BỘ CHỈNH LƯU BCL 6 XUNG 130
  117. GHÉP SONG SONG 2 BỘ CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA BCL 12 XUNG 131
  118. GHÉP SONG SONG 2 BỘ CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA BCL 12 XUNG 132
  119. GHÉP SONG SONG 2 BỘ CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA BCL 12 XUNG 133