C. Nội dung lý thuyết
IIỊ4 Mạch tạo xung ủiều khiển
Khỏi niệm chung: Cũng như BBđ xoay chiều-một chiều, trong BBđ xoay chiều-xoay chiều ta cũng sử dụng cỏc van bỏn dẫn cú ủiều khiển. Vỡ vậy ủể cho BBđ cú thể làm việc theo yờu cầu thỡ cũng phải sử dụng mạch phỏt tớn hiệu ủiều khiển cho cỏc van. Dự là sơ ủồ dựng 2 Thyristor mắc song song ngược hay sơ ủồ dựng triac thỡ trong một chu kỳ nguồn ta cũng phải tạo ra hai tớn hiệu ủiều khiển lệch nhau một gúc ủộ ủiện là 1800 tương tự như tớn hiệu ủiều khiển cỏc van trong sơ ủồ chỉnh lưu hỡnh tia 2 phạ Do vậy về lý thuyết thỡ cú thể sử dụng tất cả cỏc mạch phỏt xung ủiều cho bộ chỉnh lưu hỡnh tia 2 pha ủể phỏt xung ủiều khiển cho BBđ xoay chiều-xoay chiều một pha,và mạch ủiều khiển cho sơ ủồ chỉnh lưu cầu 3 pha cú thể dựng ủể phỏt xung ủiều khiển cho BBđ xoay chiều-xoay chiều 3 phạTuy nhiờn cũng cần lưu ý một ủặc tớnh quan trọng là:
đối với sơ ủồ chỉnh lưu thỡ sự ủối xứng của xung ủiều khiển cỏc van cũng quan trọng nhưng khụng yờu cầu khắt khe lắm. Nhưng ủối với BBđ xoay chiều- xoay chiều thỡ xung ủiều khiển cỏc van, ủặc biệt là của hai van song song ngược trong cựng một pha nhất là khi phụ tải của BBđ là thiết bị chỉ làm việc ủược với nguồn cung cấp xoay chiều, vớ dụ như cỏc ủộng cơ ủiện xoay chiều hoặc cỏc mỏy biến ỏp,..., ủũi hỏi cú ủộ ủối xứng rất caọ đú là vỡ khi gúc ủiều khiển của 2 van trong cựng một pha khụng hoàn toàn giống nhau thỡ trong ủường cong ủiện ỏp trờn tải sẽ xuất hiện thành phần một chiềụ Mặt khỏc tổng trở phụ tải ủối với thành phần ủiện ỏp một chiều là rất nhỏ do vậy thành phần dũng một chiều qua tải sẽ rất lớn. điều ủú ảnh hưởng ủến sự làm việc của phụ tải và BBđ, tăng tổn thất phụ và khi sự khụng ủối xứng của tớn hiệu ủiều khiển vượt quỏ một giỏ trị nhất ủịnh nào ủú (phụ thuộc trường hợp cụ thể) thỡ BBđ sẽ khụng làm việc ủược nữạ
Như vậy ta cú thể ứng dụng cỏc sơ ủồ hệ thống ủiều khiển BBđxoay chiều- một chiều ủể phỏt xung ủiều khiển cho BBđ xoay chiều-xoay chiều, chỉ cần lưu ý ủến vấn ủề ủối xứng của xung ủiều khiển cỏc van, do vậy ở ủõy ta sẽ khụng xột cỏc mạch ủiều khiển loại ủú nữạ Trong một số trường hợp khi khụng ủũi hỏi chất lượng cao của tớn hiệu ủiều khiển và phạm vi ủiều khiển khụng yờu cầu rộng thỡ ta cú thể sử dụng cỏc mạch ủiều khiển ủơn giản ủể giảm giỏ thành và kớch thước BBđ.
IIỊ4.1 Cỏc mạch ủiều khiển ủơn giản IIỊ4.1.1 Mạch ủiều khiển dựng diode- biến trở (D-R).
Ta xột một sơ ủồ bộ biến ủổi ủiện ỏp pha một pha cú mạch ủiều khiển dựng diode- biến trở như hỡnh 3.8. Trong sơ ủồ này thỡ T1,T2 là 2 Thyristor ủộng lực, mạch ủiều khiển cỏc van của BBđ gồm cỏc diode D1, D2, D3.
Nguyờn lý hoạt ủộng của sơủồ
Từ ủặc tớnh V-A của Thyristor ta thấy rằng: Khi giữa anụt và katụt của Thyristor ủang ủược ủặt một ủiện ỏp thuận nào ủú, nếu ta ủặt vào ủiện cực ủiều khiển và katụt của nú một ủiện ỏp ủiều khiển cú giỏ trị từ một trị số nhất ủịnh nào ủú trở lờn thỡ Thyristor sẽ chuyển từ khoỏ sang mở. Giỏ trị ủiện ỏp ủiều khiển nhỏ nhất cú thể làm mở Thyristor khi cú một trị số ủiện ỏp thuận ủược gọi là ủiện ỏp ủiều khiển yờu cầu ủối với trị số ủiện ỏp thuận ủú và ta ký hiệu là uủkTyc. Vậy khi trờn van cú một ủiện ỏp thuận nào ủú thỡ nếu cú ủiện ỏp ủiều khiển uủk ≥ uủkTyc ủối trị số ủiện ỏp thuận ủú thỡ van sẽ mở, cũn nếu cú ủiện ỏp ủiều khiển nhưng uủk< uủkTyc thỡ van khụng mở. điện ỏp thuận trờn van thay ủổi thỡ giỏ trị uủkTyc cũng thay ủổi theo: điện ỏp thuận trờn van tăng thỡ giỏ trị ủiện ỏp ủiều khiển yờu cầu giảm,nếu ủiện ỏp thuận trờn van cú dạng nửa hỡnh sin thỡ ủồ thị uủkTyc cú dạng như trờn hỡnh
3.9a. để ủơn giản cho việc xột nguyờn lý làm việc của sơ ủồ ta tạm giả thiết là ủiện ỏp ủiều khiển yờu cầu khụng phụ thuộc vào trị số ủiện ỏp thuận trờn van (như
hỡnh3.9b). Giả thiết như vậy tuy khụng phự hợp với thực tế nhưng khụng ảnh hưởng ủến nguyờn lý làm việc của sơ ủồ nờn cú thể chấp nhận ủược trong trường hợp nàỵ Ta chọn mốc xột ωt=0 là thời ủiểm ung=0 và bắt ủầu chuyển sang dương, giả thiết tải thuần trở. Vậy tại ωt=0 thỡ dũng tải cũng bằng khụng, lỳc ủú van T2 vừa khoỏ và T1 bắt ủầu cú ủiện ỏp thuận, nếu T1 chưa mở thỡ qua D2-WR-R1-Rt (ủó giả thiết Zt=Rt) sẽ cú một dũng ủiện do nguồn cung cấp tạo nờn và dũng ủiện này gõy nờn trờn R1 một sụt ủiện ỏp mà ủiện ỏp này sẽ ủược ủưa qua D1 ủến ủiện cực ủiều khiển của T1. Vậy nếu bỏ qua sụt ỏp trờn D1 mở thỡ ta cú uủkT1=uR1. Ta cú:
Từ ủồ thị ta thấy khi ψ > ωt ≥0: uủkT1 < uủkTyc và T1 chưa mở, tại ωt=ψ thỡ uủkT1= uủkTyc, van T1 bắt ủầu mở và sẽ dẫn dũng cho ủến ωt=π. Tại ωt=π thỡ ung=0 và bắt ủầu ủổi dấu nờnT1 khoỏ lại ,van T2 bắt ủầu ủược ủặt ủiện ỏp thuận,nếu T2 chưa mở thỡ lỳc này qua tải (Rt)-D4-WR-R2 sẽ cú dũng ủiện do nguồn cung cấp tạo nờn.
u uđkTyc ωt a uđkTyc u ωt b ωt ut(nét đậm) ung (đ−ờng hình sin đủ) u 2π ν2 π ν1 ψ ν1 ωt uđkTyc uđkT1 ω t uđkTyc uđkT2 c d e ψ Hỡnh 3.9
Hỡnh 3.10 C2 uc2 D2 it T1 D1 WR D3 T Zt ut 2 ung uđkT2 uđkT1 uc1 D4 C1
Sụt ủiện ỏp trờn R2 bởi dũng ủiện này sẽ ủược truyền qua D3 ủến ủiện cực ủiều khiển T2 và nếu bỏ qua ủiện ỏp trờn D3 mở thỡ :
uủkT1=uR1=ung.R1/(R1+WR+Rt) ≈ ung.R1/(R1+WR) vỡ Rt<<WR và Rt<<R1. uủkT2=uR2 =-ung.R2/(R2+WR+Rt) ≈-ung.R2/(R2+WR) vỡ Rt<<WR và ut<<R2. Mặt khỏc do R1=R2 nờn uủkT2 ≈ -ung.R1/(R1+WR).
Vỡ vậy mà trong khoảng π+ψ>ωt≥π thỡ uủkT2< uủkTyc nờn T2 vẫn chưa mở,cho ủến ωt=π+ψ thỡ uủkT2= uủkTyc và T2 bắt ủầu mở và dẫn dũng cho ủến ωt=2π. Trong cỏc chu kỳ tiếp theo sơ ủồ làm việc tương tự. Cả 2 van trong sơ ủồ ủều mở với một giỏ trị gúc ủiều khiển là ψ như nhaụ Từ nguyờn lý hoạt ủộng ủó nờu kết hợp với ủồ thị hỡnh 3.9 ta thấy rằng cú thể thay ủổi gúc ủiều khiển ψ bằng cỏch thay ủổi biờn ủộ của ủiện ỏp tớnh theo biểu thức: ung.R1/(R1+WR). để thực hiện người ta thường thay ủổi giỏ trị biến trở WR. Với mạch ủiều khiển này thỡ gúc ủiều khiển tối ủa ψmax=π/2. Như vậy mạch ủiều khiển nay khụng dựng ủược cho trường hợp BBđ làm việc với phụ tải thuần cảm (ngay cả những trường hợp ủiện cảm lớn thỡ cũng khụng nờn sử dụng vỡ lỳc ủú phạm vi thay ủổi của gúc ủiều khiển ψ rất hẹp.
IIỊ4.1.2 Mạch ủiều khiển D-R-C
Trong sơ ủồ này người ta thay vào vị trớ 2 ủiện trở R1 và R2 của sơ ủồ trước bằng hai tụ C1,C2. Nguyờn lý làm việc của sơ ủồ ủược minh hoạ trờn ủồ thị
hỡnh 3.11. Từ ủồ thị ta thấy rằng nhờ sử dụng cỏc tụ mà gúc ủiều khiển cực ủại cú thể ủạt giỏ trị tương ủối lớn.
IIỊ4.1.3 Mạch ủiều khiển biến trở-diode cho BBđ 3 pha khụng ủối xứng .
(sơ ủồ 3 diode, 3 Thyristor)
Nguyờn lý hoạt ủộng của mạch ủiều khiển trờn hỡnh 3.11 (phần nột mảnh) cũng gần tương tự với mạch ủiều khiển biến trở-diode của BBđ một pha ủó xột. Chỉ khỏc là BBđ trong sơ ủồ này chỉ cú 3 Thyristor nờn kết cấu mạch gọn hơn. Chỳ ý là sơ ủồ BBđ này chỉ
dựng cho phụ tải dạng ủiện trở thuần, khụng ủược dựng ủể cung cấp cho ủộng cơ hoặc mỏy biến ỏp.
IIỊ4.2. Áp dụng cỏc phương phỏp tạo xung ủiều khiển của bộ biến ủổi ủiện ỏp xoay chiều thành 1 chiều ủể tạo xung ủiều khiển cho bộ biến ủổi ủiện ỏp xoay chiều (tham khảo tài liệu)
IIỊ5 Bảo vệ bộ biến ủổi ủiện ỏp xoay chiều (tham khảo tài liệu)
O (S1) (S1) T1 R C B A D1 DG3 DG2 DG1 ZC ZB ZA (S2) D2 (S3) T3 T2 D3 Hỡnh 3.11
IV- CHƯƠNG IV
IV.1. Mục tiờu, nhiệm vụ.
- Mục tiờu: Nghiờn cứu cỏc BBđ một chiều -một chiều (xung ủiện ỏp), trong chương này chỉ giới thiệu cỏc sơ ủồ BBđ dựng tiristor là sơ ủồ cú thiết bị chuyển mạch phức tạp cũn cỏc sơ ủồ dựng transitor thỡ nguyờn lý ủơn giản hơn và sinh viờn cú thể tham khảo ở cỏc tài liệu khỏc. Trong chương này cũng giới thiệu những nột cơ bản về mạch ủiều khiển BBđ một chiều -một chiều, cuối phần ủú cú một mạch ủiều khiển ủơn giản ủể người ủọc tham khảọ Phần cuối cựng của chương ba nờu một vài ứng dụng cơ bản của BBđ này trong cụng nghiệp.
IV.2. Quy ủịnh hỡnh thức học cho mỗi nội dung nhỏ
Tuần 10
Chương IV: Bộ biến ủổi xung ủiện ỏp - Bộ biến ủổi ủiện ỏp một chiều thành một chiều
IV.1.Nguyờn lý biến ủổi và cỏc phương phương phỏp biến ủổi ủiện ỏp trung bỡnh của bộ biến ủổi ủặt lờn tải
IV.2.Một số sơ ủồ của bộ biến ủổi bằng Tiristor IV.2.1.Một số sơ ủồ mạch ủộng lực
IV.2.2.Quỏ trỡnh chuyển ủổi của bộ biến ủổi IV.3.Mạch tạo xung ủiều khiển
IV.4.Bộ biến ủổi dựng Tranzitor cụng suất
Giảng
1,2,3,4,5
Tuần 11
IV.5.Một số ứng dụng của bộ biến ủổi xung ủiện ỏp Ị5.1.Tạo bộ nguồn ủiện ỏp cho tải
IV.5.2.Biến ủổi xung ủiện trở
Giảng
1,2,3,4,5
IV.3. Cỏc nội dung cụ thể
CHƯƠNG IV
BỘ BIẾN đỔI XUNG đIỆN ÁP