Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng Tiến hành xây dựng sơ đồ Bộ chỉnh lưu 1 pha 1 nửa chu kì mô phỏng trên Simulink như hình 2.2 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu nửa chu kỳ t
Giới thiệu bộ chỉnh lưu
Mạch chỉnh lưu chuyển đổi điện AC thành DC và được sử dụng trong công nghiệp để điều chỉnh công suất tải theo yêu cầu Mạch chỉnh lưu có điều khiển, thường sử dụng Thyristor SCR để thay đổi góc kích, được ứng dụng trong các lĩnh vực như nạp accu, hàn điện, mạ điện, điện phân, điều khiển động cơ DC và truyền động điện.
Trong công nghiệp, mạch chỉnh lưu không điều khiển (Diode) vẫn được sử dụng, tuy nhiên, trường hợp này có thể được coi là một dạng của SCR với góc kích được điều khiển là 0 độ.
Chỉnh lưu liên quan đến giá trị điện DC, tập trung vào giá trị trung bình của các đại lượng điện Bên cạnh đó, cần chú ý đến đại lượng hiệu dụng để phục vụ cho việc so sánh và ứng dụng trong điều khiển tải AC.
Bộ chỉnh lưu 1 pha nửa chu kì
Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng
Sơ đồ chỉnh lưu một nửa chu kỳ không điều khiển cho thấy trong nửa chu kỳ dương, khi điện áp trên anot của diode dương, diode cho phép dòng điện chạy qua với giá trị bằng Vs/R (đối với tải thuần trở), và điện áp rơi trên diode khoảng 1 Vôn Ngược lại, trong nửa chu kỳ âm, diode ngăn cản dòng điện, dẫn đến dòng điện I = 0 Ampe, sau đó chu kỳ này lặp lại.
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu nửa chu kỳ Diode
Các thông số của sơ đồ:
• Dòng điện chạy qua diod: I D = I d
• Điện áp ngược của van:
• Công suất biến áp: Áp dụng tính toán:
Cho U = 220V Tính các thông số của mạch chỉnh lưu cho trong bảng 2
Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng
Tiến hành xây dựng sơ đồ Bộ chỉnh lưu 1 pha 1 nửa chu kì mô phỏng trên Simulink như hình 2.2
Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu nửa chu kỳ trên Simulink
Tiến hành thí nghiệm trên sơ đồ mạch và kết quả dạng sóng như hình 2.3
Hình 2.3 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu nửa chu kỳ thực nghiệm
Bộ chỉnh lưu 1 pha nửa chu kì:
Tải 1: R = 06[Ω] , L=0 [H], dạng sóng như sau:
Tải 2: R = 106[Ω] , L=0.7[H], dạng sóng như sau:
Tải 3: R = 306[Ω] , L=1.4[H], dạng sóng như sau:
Thông số Nhóm
Thông số Cá nhân
Tải 1: R = 06[Ω] , L=0 [H], dạng sóng như sau:
Tải 2: R = 106[Ω] , L=0.7[H], dạng sóng như sau:
Tải 3: R = 306[Ω] , L=1.4[H], dạng sóng như sau:
Bộ chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ với biến áp có trung tính
Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng
Sơ đồ chỉnh lưu một nửa chu kỳ không điều khiển cho thấy trong nửa chu kỳ dương, Diode D1 dẫn dòng điện từ A qua tải đến điểm trung tính F, với dòng điện bằng U2/R và điện áp rơi trên Diode D1 khoảng vài Vôn Trong nửa chu kỳ âm, Diode D1 chặn dòng điện, chỉ cho phép dòng rò chảy, trong khi Diode D2 dẫn dòng từ B qua tải về điểm trung tính F Chu kỳ này tiếp tục lặp lại.
Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu toàn chu kỳ
• Dòng điện chạy qua diod:
• Điện áp ngược của van:
• Công suất biến áp: Áp dụng tính toán:
Cho U = 220V Tính các thông số của mạch chỉnh lưu cho trong bảng 2
Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng
Xây dựng sơ đồ mô phỏng trên Simulink của mạch chỉnh lưu toàn chu kỳ dùng Diode như hình
Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu toàn chu kỳ trên Simulink
Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng
Tiến hành thí nghiệm trên sơ đồ mạch và kết quả dạng sóng như hình 2.6
Hình 2.6 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu toàn chu kỳ thực nghiệm
Bộ chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ với biến áp có trung tính
Thông số Nhóm
Thông số Cá nhân
Tải 1: R = 06[Ω] , L=0 [H], dạng sóng như sau:
Tải 2: R = 106[Ω] , L=0.7[H], dạng sóng như sau:
Tải 3: R = 306[Ω] , L=1.4[H], dạng sóng như sau:
Bộ chỉnh lưu 1 pha cầu dùng Diode
Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng
Cầu chỉnh lưu sử dụng bốn diode mà không cần trung tính biến áp Khi cực A dương, các diode D1 và D2 dẫn điện, tạo ra điện áp đầu ra U Đồng thời, các diode D3 và D4 phải chịu điện thế ngược U Khi cực B dương, diode D3 và D4 kết hợp dẫn điện, cho ra điện áp V, trong khi hai diode D1 và D2 phải chịu điện áp đảo ngược U.
Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu cầu dùng Diode
Các thông số của sơ đồ
• Dòng điện chạy qua diod:
• Điện áp ngược của van:
Cho U = 220V Tính các thông số của mạch chỉnh lưu cho trong bảng 2
Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng
Xây dựng sơ đồ mô phỏng trên Simulink mạch chỉnh lưu cầu dùng Diode như hình 2.8
Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu cầu trên Simulink
Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng
Tiến hành thí nghiệm trên sơ đồ mạch và kết quả dạng sóng như hình 2.9
Hình 2.9 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu cầu thực nghiệm
Bộ chỉnh lưu 1 pha cầu dùng Diode
Thông số Nhóm
Thông số Cá nhân
Tải 1: R = 06[Ω] , L=0 [H], dạng sóng như sau:
Tải 2: R = 106[Ω] , L=0.7[H], dạng sóng như sau:
Tải 3: R = 306[Ω] , L=1.4[H], dạng sóng như sau:
Bộ chỉnh lưu 3 pha tia dùng Diode
Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng
Trong sơ đồ tia 3 pha, các diod được kết nối chung catod, với tải là thuần trở hoặc điện cảm Dòng điện tải di chuyển từ lưới (nguồn) qua diod và trở về nguồn điện qua dây trung tính N.
Nguyên tắc phân tích mạch cho thấy rằng tại mỗi thời điểm, diod có điện áp anod cao nhất sẽ dẫn điện, trong khi các diod còn lại sẽ bị đặt áp âm do chúng nối chung catod.
Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu tia 3pha Điện áp tải
• Dòng điện chạy qua diod:
• Điện áp ngược của van:
Công suất biến áp Áp dụng tính toán:
Cho U = 220V Tính các thông số của mạch chỉnh lưu cho trong bảng 2
Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng
Xây dựng sơ đồ mô phỏng trên Simulink mạch chỉnh lưu tia 3 pha dùng Diode như hình 2.11
Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu tia 3pha trên Simulink
Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng
Hình 2.12 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu tia 3 pha thực nghiệm
Bộ chỉnh lưu 3 pha tia dùng Diode.
Thông số Nhóm
Thông số Cá nhân
Tải 1: R = 06[Ω] , L=0 [H], dạng sóng như sau:
Tải 2: R = 106 [Ω] , L=0.7[H], dạng sóng như sau:
Tải 3: R = 306 [Ω] , L=(1.4) [H], dạng sóng như sau:
Bộ chỉnh lưu 3 pha cầu dùng Diode
Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng
Chỉnh lưu được chia thành hai nhóm: nhóm + bao gồm D1, D3, D5 và nhóm - bao gồm D2, D4, D6 Chỉnh lưu sáu xung tạo ra dòng điện và áp suất nhấp nhô 6 lần trong một chu kỳ, thường được sử dụng trong lưới điện ba pha Ba sơ đồ phổ biến cho chỉnh lưu này là cầu ba pha, tia sáu pha và sáu pha có kháng cân bằng Trong mỗi thời điểm, dòng điện tải phải đi qua một diode từ hai nhóm Tương tự như sơ đồ ba pha tia, với nhóm +, diode có điện áp anod cao nhất sẽ dẫn điện và tạo ra áp âm cho các diode còn lại; trong khi với nhóm -, diode có điện áp catod thấp nhất sẽ thực hiện chức năng dẫn điện.
Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu cầu 3 pha Diode
• Dòng điện chạy qua diod:
• Điện áp ngược của van:
• Công suất biến áp Áp dụng tính toán:
Cho U = 220V Tính các thông số của mạch chỉnh lưu cho trong bảng 2
Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu cầu 3 pha trên Simulink
2.6.3 Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng
Hình 2.15 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu cầu 3 pha thực nghiệm
Bộ chỉnh lưu 3 pha cầu dùng Diode.
Tải 1: R = 06[Ω] , L=0 [H], dạng sóng như sau:
Tải 2: R = 106[Ω] , L=0.7[H], dạng sóng như sau:
Tải 3: R = 306[Ω] , L=1.4[H], dạng sóng như sau:
Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng
Hình 2.15 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu cầu 3 pha thực nghiệm
Bộ chỉnh lưu 3 pha cầu dùng Diode.
Thông số Nhóm
Thông số Cá nhân
Tải 1: R = 06[Ω] , L=0 [H], dạng sóng như sau:
Tải 2: R = 106[Ω] , L=0.7[H], dạng sóng như sau:
Tải 3: R = 306[Ω] , L=1.4[H], dạng sóng như sau:
CÁC BỘ CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN DÙNG THYRISTOR
Bộ chỉnh lưu 1 pha nửa chu kì dùng Thyristor
Sơ đồ trên nguyên lý và dạng sóng
Sơ đồ trong hình 3.1 minh họa nguyên lý và dạng sóng ra của chỉnh lưu 1 pha 1 nửa chu kỳ có điều khiển bằng Thyristor Trên tải chỉ có điện áp ra khi Uak của Thyristor T dương và nhận xung kích tại cực G Trong bán kỳ âm, SCR ngưng hoạt động, dẫn đến điện áp trên tải bằng 0.
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu nửa chu kỳ Thyristor Áp dụng tính toán
Cho U = 220V Tính các thông số của mạch chỉnh lưu cho trong bảng 2
Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng
Để điều khiển nguồn điện một chiều cho tải, có thể sử dụng mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ với Thyristor khi đầu vào là nguồn xoay chiều 220V, tần số 50Hz Tải được kết nối theo kiểu mắc nối tiếp, bao gồm một điện trở R = 10 Ω và một điện cảm L = 0,01H.
Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu nửa chu kỳ Thyristor trên Simulink
Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng
Hình 3.3 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu nửa chu kỳ dùng Thyristor thực nghiệm
Bộ chỉnh lưu 1 pha nửa chu kì dùng Thyristor:
Thông số Nhóm
Mô phỏng trong 3 trường hợp: 1 = 30 0 , 2 = 60 0 , 3 = 90 0
Nhận xét
Bộ chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ với Biến áp có trung tính dùng Thyristor
Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng
Tương tự như sơ đồ mạch chỉnh lưu không điều khiển, ta thay hai Diod thành hai Thyristor, có sơ đồ như hình 3.4
Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu toàn chu kỳ Thyristor Điện áp ra trên tải được tính như sau, với là góc kích xung:
Tải điện cảm Áp dụng tính toán
Cho U = 220V Tính các thông số của mạch chỉnh lưu cho trong bảng 2
Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng
Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu toàn chu kỳ Thyristor trên Simulink
Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng
Hình 3.6 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu toàn chu kỳ Thyristor thực nghiệm
Bộ chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ với Biến áp có trung tính dùng Thyristor
Thông số Nhóm
Thông số Cá nhân
Mô phỏng trong 3 trường hợp: 1 = 30 0 , 2 = 60 0 , 3 = 90 0
Bộ chỉnh lưu 1 pha cầu dùng Thyristor
Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng
Hình 3.7 là nguyên lý và dạng sóng của mạch chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển dùng Thyristor.
Các Thyristor T1 và T2; T3 và T4 được kích dẫn cùng lúc.
Chỉnh lưu cầu một pha cung cấp chất lượng điện tương đương với chỉnh lưu cả chu kỳ khi sử dụng biến áp trung tính, tuy nhiên, biến áp này dễ chế tạo hơn Do tổng sụt áp trên van lớn, phương pháp này không được lựa chọn khi điện áp tải thấp.
Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu cầu 1 pha Thyristor
Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng
Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu cầu 1 pha Thyristor trên Simulink
Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng
Tiến hành thực nghiệm trên mạch và thu được dạng sóng như hình 3.9
Hình 3.9 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu cầu 1 pha Thyristor thực nghiệm
Bộ chỉnh lưu 1 pha cầu dùng Thyristor
Thông số Nhóm
Thông số Cá nhân
Mô phỏng trong 3 trường hợp: 1 = 30 0 , 2 = 60 0 , 3 = 90 0
Bộ chỉnh lưu 3 pha tia dùng Thyristor
Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng
Sơ đồ hình tia ba pha (Hình 3.10) bao gồm ba Thyristor nối chung catod (hoặc anod), với xung kích cổng của các Thyristor lệch 2pi / 3 theo thứ tự xoay pha A, B, C: T1T2T3T1 Điểm chuyển mạch tự nhiên của các Thyristor xảy ra khi áp pha tương ứng bắt đầu cao hơn các pha khác, và nếu được kích trong thời điểm này, Thyristor sẽ dẫn điện như diod, tạo ra áp ra lớn nhất.
Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu tia 3 pha Thyristor
Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu tia 3 pha Thyristor khi thay đổi góc điều khiển Điện áp ra trên tải được tính như sau:
Trường hợp góc kích xung ≤ 30 o
Trường hợp góc kích xung >30 o
Cho U = 220V Tính các thông số của mạch chỉnh lưu cho trong bảng 2
Sơ đồ trên Simulink và dạng sóng
Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu tia 3 pha Thyristor trên Simulink
Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng
Hình 3.13 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu tia 3 pha Thyristor thực nghiệm
Bộ chỉnh lưu 3 pha tia dùng Thyristor:
Thông số Nhóm
Thông số Cá nhân
Mô phỏng trong 3 trường hợp: 1 = 30 0 , 2 = 60 0 , 3 = 90 0
Bộ chỉnh lưu 3 pha cầu dùng Thyristor
Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng
Hoạt động của sơ đồ cầu ba pha điều khiển pha có thể được phân tích thành hai nhóm: nhóm dương gồm các Thyristor T1, T3, T5 nối chung catod và nhóm âm gồm T2, T4, T6 nối chung anod Điểm = 0 (huyền mạch tự nhiên) của các SCR tương ứng với điểm bắt đầu dẫn điện của các diod tại cùng vị trí Thứ tự điều khiển các Thyristor phản ánh thứ tự xoay pha lưới, trong đó các SCR thuộc cùng một pha lệch nửa chu kỳ lưới.
Hình 3.14 Sơ đồ nguyên lý động lực chỉnh lưu cầu 3 pha Thyristor
Hình 3.15 Sơ đồ thứ tự kích xung và dẫn của các Thyristor
Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu cầu 3 pha Thyristor
Hình 3.17 Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng Thyristor trên Simulink
3.5.3 Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng
Hình 3.18 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu cầu 3 pha Thyristor đối xứng thực nghiệm
Bộ chỉnh lưu 3 pha cầu dùng Thyristor:
Mô phỏng trong 3 trường hợp: 1 = 30 0 , 2 = 60 0 , 3 = 90 0
Sơ đồ thực nghiệm và dạng sóng
Hình 3.18 Sơ đồ đấu nối và dạng sóng chỉnh lưu cầu 3 pha Thyristor đối xứng thực nghiệm
Bộ chỉnh lưu 3 pha cầu dùng Thyristor:
Thông số Nhóm
Thông số Cá nhân
Mô phỏng trong 3 trường hợp: 1 = 30 0 , 2 = 60 0 , 3 = 90 0