›
›

Bài giảng Linh kiện điện tử công suất - Chương 5: Nghịch lưu - Phần 1: Nghịch lưu một pha

ppt 31 trang phuongnguyen 80
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Linh kiện điện tử công suất - Chương 5: Nghịch lưu - Phần 1: Nghịch lưu một pha", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_linh_kien_dien_tu_cong_suat_chuong_5_nghich_luu_ph.ppt

Nội dung text: Bài giảng Linh kiện điện tử công suất - Chương 5: Nghịch lưu - Phần 1: Nghịch lưu một pha

  1. CHƯƠNG 5: NGHỊCH LƯU MỘT PHA o GIỚI THIỆU o CÁC BỘ NGHỊCH LƯU MỘT PHA 1. Bộ đổi điện cơ bản 2. Bộ nghịch lưu bán cầu 3. Bộ nghịch lưu cầu đầy đủ 4. Bộ đổi điện song song 5. Các kỹ thuật điều khiển bộ đổi điện 1
  2. GIỚI THIỆU ▪ Bộ nghịch lưu có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng từ nguồn điện một chiều không đổi sang dạng năng lượng điện xoay chiều để cung cấp cho tải xoay chiều. ▪ Đại lượng được điều khiển ở ngõ ra là điện áp hoặc dòng điện. 2
  3. GIỚI THIỆU ▪ Nghịch lưu là bộ chuyển đổi điện thế DC thành AC tuần hoàn với tần số mong muốn khác tần số điện khu vực nhưng có dạng không sin. Muốn có dạng hình sin ta có thể dùng các kỹ thuật khác nhau để thực hiện biến đổi thành dạng sin. 3
  4. GIỚI THIỆU 1. Nguồn thế VSI (voltage source Inverter) 2. Nguồn dòng CSI (Current source Inverter) 4
  5. 1. BỘ ĐỔI ĐIỆN CƠ BẢN • Nguyên lý cơ bản: Tt S1 S2 V0 S1 1 + - +E + + R S2 + 2 - - 0 E 3 - + -E - - - 4 + + 0 5
  6. 1. BỘ ĐỔI ĐIỆN CƠ BẢN • Khi chỉ cho mạch hoạt động ở 1 và 3, ta có dạng sóng ra có dạng sóng vuông: Vo + E 1 3 1 3 t T -E • Với chu kỳ T và tần số 1/T. 6
  7. 1. BỘ ĐỔI ĐIỆN CƠ BẢN • Khi cho hoạt động cả 1, 2, 3, 4 theo trình tự như hình, ta có dạng sóng ra có dạng nấc. : Vo +E 1 1 2 3 3 4 1 1 2 3 3 t T -E • Với chu kỳ T và tần số 1/T. 7
  8. 2. BỘ NGHỊCH LƯU BÁN CẦU o Tải thuần trở: • Sơ đồ nguyên lý: E G1 S1 D1 TAI • Ta chọn hoạt D2 động cả 1, 2, 3, 4 E G2 S2 Vo +E 1 1 2 3 3 4 1 1 2 3 3 t T -E 8
  9. 2. BỘ NGHỊCH LƯU BÁN CẦU • Trường hợp R: ▪ Điện thế trung bình ngõ ra: t 2 ON tON tON VAV = Edt = 2E = 2Ed d = T 0 T T ▪ Điện thế hiệu dụng ngõ ra: t 2 ON 2 tON VRMS = E dt = E 2 = 2d E T 0 T V ▪ Dòng tải trung bình: I = AV AV R 9
  10. 2. BỘ NGHỊCH LƯU BÁN CẦU • Trường hợp R: ▪ Dòng trung bình trong công tắc: I I = AV AVsw 2 ▪ Công suất hấp thụ trung bình: V 2 E 2 P = RMS = 2d OAV R R 10
  11. 2. BỘ NGHỊCH LƯU BÁN CẦU • Trường hợp tải cảm: Vo E G1 S1 D1 t T/2 S D S D1 1 2 2 R L D2 E G2 S2 i1 t Vo +E SCR1 SCR1 i2 t t T ON SCR2 SCR2 -E 11
  12. 2. BỘ NGHỊCH LƯU BÁN CẦU • Trường hợp tải cảm: ▪ Phương trình dòng qua cuộn dây: di L + Ri = E dt ▪ Giải ta có nghiệm toàn thể: E −t −t T i(t) = 1− e  − I e  ; 0 t R 01 2 −(t−T ) −(t−T ) − E 2 2 T i t = 1+ e  + I e  ; ( ) 01 t T R 2 12
  13. 2. BỘ NGHỊCH LƯU BÁN CẦU • Trường hợp tải cảm: ▪ Trị số dòng hiệu dụng: 2 T T −t −t 1 2 2 2 E   I hd = i (t)dt = 1− e − I 01e dt T 0 T 0 R ▪ Nếu công tắc là lý tưởng, công suất nguồn cấp điện DC phải bằng công suất hấp thụ bởi tải: PDC = VDC I1 13
  14. 3. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ĐẦY ĐỦ • Trường hợp R: S3 TT S1 S2 S3 S4 V G1 S1 D1 D3 0 G3 1 On Off Off On +E E TAI 2 Off On On Off -E D2 D4 S4 3 On Off Off On +E G2 S2 G4 4 Off On On Off -E Vo + E S Dạng sóng vuông 1 S4 S2 S3 S1 S4 S2 S3 t T -E 14
  15. 3. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ĐẦY ĐỦ TT S1 S2 S3 S4 V0 • Trường hợp R: 1 On Off Off On +E 2 On Off Off On +E 3 On Off On Off 0 4 Off On On Off -E Dạng sóng nấc 5 Off On On Off -E 6 Off On Off On 0 7 On Off Off On +E 8 On Off Off On +E Vo +E S1 S4 S1 S3 S1 S4 S1 S3 S2 S4 t T T T/2 S2 S3  S2 S3 -E 15
  16. 3. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ĐẦY ĐỦ • Trường hợp R: ▪ Điện áp trung bình ngõ ra: : T T − 2 − 2 2 2 V0 AV = Edt = E = E 1− T 0 T T 2 ▪ Điện áp hiệu dụng ngõ ra: T − 2 2 2 2 V0RMS = E dt = E 1− T 0 T 16
  17. 3. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ĐẦY ĐỦ • Trường hợp cảm: : là góc dự kiến đóng các SCR. S: là góc dẫn cho các SCR. D: là góc dẫn cho các diode ngược. 17
  18. 3. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ĐẦY ĐỦ Trường hợp cảm: 18
  19. 4. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ĐẦY ĐỦ • Bộ đổi điện song song dạng 1: • Khi có điện thế ZL E tác động cùng T1 1 lúc vào 2 anod L0 SCR, thì SCR nào C + có xung kích E SCR1 SCR2 dương hiện diện - sẽ dẫn trước. T2 It t t C = off = off off 2E R 0,693R xung dk 19
  20. 4. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ĐẦY ĐỦ • Bộ đổi điện song song dạng 2: • Để tránh sự ZL tăng quá và T1 đảm bảo điện thế ra có dạng C1 C2 SCR1 SCR2 hình vuông ta T2 D4 D4 T2 + E sử dụng 2 xung xung dk1 dk2 diod D4 và hồi - L0 tiếp bằng C3 cuộn cảm L. 20
  21. 4. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ĐẦY ĐỦ • Bộ đổi điện song song dạng 2: • Cuộn cảm L ZL tạo nên điện T1 thế dương ở catod các SCR C1 nhằm bảo C2 SCR1 SCR2 T2 D4 D4 T2 + E đảm SCR được xung xung dk1 dk2 ngưng nhanh - L0 khi chuyển C3 trạng thái. 21
  22. 4. BỘ NGHỊCH LƯU CẦU ĐẦY ĐỦ • Bộ đổi điện song song dạng 3: • Là bộ đổi điện ZL song song sử T1 dụng Mosfet công suất để có thể + E điều khiển bằng Q1 Q2 - áp. G1 G2 22
  23. 5. KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN THẾ BỘ BIẾN ĐỔI ▪ Có nhiều cách để thực hiện sự điều chỉnh điện thế AC ngõ ra: o Điều khiển điện thế DC cấp vào bộ đổi điện. o Điều khiển điện thế AC ngõ ra bộ đổi điện. o Điều khiển điện thế trong bộ đổi điện. 23
  24. 5. KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN THẾ BỘ BIẾN ĐỔI ▪ Phương pháp điều biến độ rộng xung (PWM) là phương pháp thông dụng để điều khiển điện thế trong bộ đổi điện: o Điều biến độ rộng đơn xung. o Điều biến độ rộng đa xung. o Điều biến độ rộng xung dùng sóng sin. 24
  25. 5. KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN THẾ BỘ BIẾN ĐỔI • PWM đơn xung: • Trong cách này, dạng sóng điện thế ra gồm 1 xung đơn trong mỗi bán kỳ. Với tần số cho sẵn (f = 1/T), độ rộng xung tw có thể thay đổi để điều khiển điện thế ra. V V +E A +E A S1 S2 S1 S2 S1 S2 S1 S2 t t V V +E B +E B S4 S3 S4 S3 S4 S3 S4 S3 t t Vo = VA -VB Vo = VA -VB +E +E T/2 t t T T T/2 S1 S4 S2 S3 S1 S4 S2 S3 S1,4 S1,3 S2,3 S2,4 S1,4 S1,3 S2,3 -E -E 25
  26. 5. KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN THẾ BỘ BIẾN ĐỔI • PWM đơn xung: • Điện thế ra có thể được điều chỉnh tuyến tính từ trị cực đại đến 0 hoặc bằng cách làm sớm pha hoặc bằng chậm pha sự khởi dẫn của các cặp công tắc 26
  27. 5. KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN THẾ BỘ BIẾN ĐỔI • PWM đa xung: • Điện thế ra có thể được giao hoán on/off nhanh nhiều lần trong suốt mỗi bán kỳ để tạo nên chuỗi xung có biên độ không đổi. Tần số xung fp=2m do đó 1 ô xung trong một chu kỳ 2m=fp/f Vo VA +E m=2 +E m=5 t t 0 1 -E 2 -E f p Vo T VB +E m=3 +E m=5 t t -E -E 27
  28. 5. KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN THẾ BỘ BIẾN ĐỔI • PWM đa xung: • Với m = 2 → tw< /2, với m = 3, rõ ràng là tw< /3 28
  29. 5. KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN THẾ BỘ BIẾN ĐỔI • Điều biến xung sin (SPWM): • Trong SPWM điện thế ra được điều khiển bằng cách làm thay đổi chu kỳ on/off sao cho chu kỳ (độ rộng xung) dài nhất tại đỉnh của dạng sóng hình Vo +E t 2 -E T 29
  30. 5. KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN THẾ BỘ BIẾN ĐỔI • Điều biến xung sin (SPWM): • Điểm giao hoán được xác định là giao điểm của sóng sin và sóng tam giác. Độ rộng xung tw được xác định bởi thời gian trong đó vst(t) vca(t) trong bán kỳ âm của vR(t). f N = c f m V V M = R = m ; 0 M 1 Vc Vc 30
  31. NGHỊCH LƯU BA PHA 31