Giáo trình Điện tử công suất

131 trang hapham 2240

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Điện tử công suất", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_dien_tu_cong_suat.pdf

Nội dung text: Giáo trình Điện tử công suất

Môn học ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Dàn bài điện tử công suất 1 Moân hoïc ÑIEÄN TÖÛ COÂNG SUAÁT ( Maïch ñieän töû coâng suaát, ñieàu khieån vaø öùng duïng ) Taøi lieäu tham khaœo: - tieáng Anh: - POWER ELECTRONICS – Circuits, devices and applications , M.H. Rashid Pearson Education Inc. Pearson Prentice Hall 2004. - tieáng Vieät: - Baøi giaûng Ñieän tuû coâng suaát 1 & Baøi taäp, PTS. Nguyeãn vaên Nhôø, Khoa Ñieän & Ñieän töû, ÑHBK TP HCM - Ñieän tuû coâng suaát, NGUYEÃN BÍNH, Haønoäi, nhaø xuaát baûn KHKT - Ñieän töû coâng suaát vaø ñieàu khieån ñoäng cô ñieän, ( dòch töø tieáng Anh ) Chöông 1 : MÔÛ ÑAÀU I.1 CAÙC KHAÙI NIEÄM: - Caùc teân goïi cuûa moân hoïc: Ñieän töû coâng suaát (Power Electronics) Ñieän töû coâng suaát lôùn. Kyõ thuaät bieán ñoåi ñieän naêng. - ÑTCS laø moät boä phaän cuûa Ñieän töû öùng duïng hay Ñieän töû coâng nghieäp. BBÑ Hình 1.0 : Sô ñoà khoái thieát bò ÑTCS - Phaân loaïi caùc boä Bieán Ñoåi (BBÑ - Converter) theo muïc ñích: AC > DC: chænh löu AC > AC: BBÑ aùp AC, Bieán taàn. DC > DC: BBÑ aùp DC DC > AC: Nghòch löu - Boä Bieán Ñoåi = Maïch ÑTCS + boä ÑIEÀU KHIEÅN Maïch ÑTCS giôùi haïn ôû caùc sô ñoà söû duïng linh kieän ñieän töû laøm vieäc ôû cheá ñoä ñoùng ngaét, goïi laø Ngaét Ñieän Ñieän Töû (NÑBD) hay Baùn Daãn duøng cho bieán ñoåi naêng löôïng ñieän. Boä ÑIEÀU KHIEÅN = Maïch ñieàu khieån voøng kín (neáu coù) + Maïch phaùt xung. Maïch phaùt xung cung caáp doøng, aùp ñieàu khieån caùc NÑBD ñeå chuùng coù theå ñoùng ngaét theo trình töï mong muoán. Ví duï Ngaét Ñieän Baùn Daãn: Diod, Transistor, SCR - BBÑ coøn coù theå phaân loaïi theo phöông thöùc hoaït ñoäng cuûa NÑBD. I.2 NGAÉT ÑIEÄN BAÙN DAÃN: Coøn goïi laø ngaét ñieän ñieän töû ( NÑÑT ), laø caùc linh kieän ñieän töû duøng trong maïch ÑTCS ñöôïc lyù töôûng hoùa ñeå caùc khaûo saùt cuûa maïch ÑTCS coù giaù trò toång quaùt bao goàm ( hình 1.1 ): - DIODE ( chænh löu ): Phaàn töû daãn ñieän moät chieàu coù hai traïng thaùi: Trang 1/ Chương 1_Mở đầu © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 ON : khi phaân cöïc thuaän: VAK > 0, coù theå xem suït aùp thuaän VF = 0, doøng qua maïch phuï thuoäc nguoàn vaø caùc phaàn töû thuï ñoäng khaùc. OFF : khi phaân cöïc ngöôïc: VAK 0 vaø VAK 0. Ñieåm ñaët bieät laø SCR coù khaû naêng töï giöõ traïng thaùi daãn ñieän: noù khoâng caàn tín hieäu G khi ñaõ ON, SCR chæ trôû veà traïng thaùi ngaét khi doøng qua noù giaûm veà 0. - Ngaét ñieän baùn daãn moät chieàu ( NÑBDMC ), goïi taét laø ngaét ñieän hay TRANSISTOR coù hoaït ñoäng nhö sau: OFF : Ngaét maïch khi khoâng coù tín hieäu ñieàu khieån : G = 0. Cuõng nhö caùc TRANSISTOR, NÑBDMC khoâng cho pheùp phaân cöïc ngöôïc ( VS luoân luoân > 0 ) . ON : NÑBDMC trôû neân daãn ñieän ( ñoùng maïch ) khi coù tín hieäu ñieàu khieån: G ≠ 0 vaø trôû veà traïng thaùi ngaét maïch khi maát tín hieäu G. NÑBDMC coù hai loaïi chính : BJT töông öùng tín hieäu G laø doøng cöïc B, vaø MOSFET coâng suaát vôùi G laø aùp VGS . Caùc NÑBD lyù thuyeát treân chæ laøm vieäc vôùi moät chieàu cuûa doøng ñieän, trong khi caùc linh kieän ñieän töû coâng suaát thöïc teá coù theå daãn ñieän caû hai chieàu, luùc ñoù maïch khaûo saùt seõ bieåu dieãn baèng toå hôïp caùc NÑBD lyù thuyeát. I.3 NOÄI DUNG KHAÛO SAÙT MAÏCH ÑTCS: Ñaàu vaøo khaûo saùt : Maïch ÑTCS + tín hieäu ñieàu khieån NÑBD + ñaëc tính taûi. Ñaàu ra: hoaït ñoäng cuûa maïch: u(t), i(t) caùc phaàn töû => Caùc ñaëc tröng aùp, doøng, coâng suaát 1. Caùc ñaëc tröng aùp, doøng: - Giaù trò cöïc ñaïi: - Giaù trò trung bình VO, IO - Giaù trò hieäu duïng VR, IR Caùc bieåu thöùc cho doøng ñieän trung bình vaø hieäu duïng: Trang 2/ Chương 1_Mở đầu
Dàn bài điện tử công suất 1 1 1 I = i(t)dt I = []i(t) 2 dt 0 T ∫T R T ∫T Caùc bieåu thöùc cho ñieän aùp VO, VR cuõng coù daïng töông töï. 2. Soùng haøi baäc cao vaø heä soá hình daùng: ∞ ∞ v(t) = V0 + ∑ ( An sin nωt +Bn cos nωt) = V0 + ∑ vn vôùi vn = Vn sin(nωt − ϕ n ) n=1 n=1 2 2 An = v(t) ⋅ sin nωt ⋅ dt Bn = v(t) ⋅ cos nωt ⋅ dt vaø T ∫T T ∫T ∞ 2 2 −1 ⎡ An ⎤ 2 1 2 Vn = An + Bn ϕ n = tg ⎢ ⎥ VR = Vo + ∑ Vn ⎣ Bn ⎦ 2 n=1 trong ñoù : V0 : trò soá trung bình ( thaønh phaàn moät chieàu ) cuûa v(t) ω : taàn soá goùc cuûa v(t), chu kyø T=ω/2π . vn: soùng haøi baäc n – coù taàn soá nω An , Bn : caùc thaønh phaàn sin, cos cuûa soùng haøi baäc n Vn , ϕn : bieân ñoä vaø leäch pha cuûa soùng haøi baäc n . VR : Trò hieäu duïng cuûa v(t). Heä soá hình daïng ( form factor ): tæ soá giöõa giaù trò höõu duïng vaø giaù trò hieäu duïng, ví duï vôùi boä bieán ñoåi coù ngoû ra moät chieàu: VO : trò soá trung bình aùp ra Vo KFDC = V : trò soá hieäu duïng aùp ra VR R ví duï vôùi boä bieán ñoåi coù ngoû ra xoay chieàu: V V1 : trò soá hieäu duïng soùng haøi baäc 1 (cô baûn) aùp ra KF = 1 AC VR : trò soá hieäu duïng aùp ra VR Ñoä bieán daïng (THD - Total harmonic distortion): VV22− Ñoái vôùi ngoû ra DC:THD = Ro Vo 22 VVR − 1 Ñoái vôùi ngoû ra AC:THD = V1: soùng haøi baäc 1 (cô baûn) V1 3. Coâng suaát vaø heä soá coâng suaát: Bao goàm: - Coâng suaát taùc duïng P : bieåu thò naêng löôïng söû duïng trong moät ñôn vò thôøi gian. - Coâng suaát bieåu kieán S : tính baèng tích soá giaù trò hieäu duïng doøng vaø aùp, bieåu thò naêng löôïng söû duïng trong moät ñôn vò thôøi gian neáu xem taûi laø thuaàn trôû. - Heä soá coâng suaát HSCS hay cos ϕ : cho bieát hieäu quaû söû duïng naêng löôïng. Khi taûi laø thuaàn trôû , nguoàn ñieän hình sin hay moät chieàu seõ coù HSCS baèng 1. 1 P P = v(t) ⋅ i(t) ⋅ dt S = V ⋅ I HSCS = cosϕ = T ∫T R R S Coù nhieàu bieåu thöùc tính coâng suaát trong maïch ÑTCS, phuï thuoäc vaøo muïc ñích söû duïïng: Trang 3/ Chương 1_Mở đầu © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 P = V ⋅ I P = 1 V ⋅ I cos ϕ P1 :Khi quan taâm ñeán thaønh phaàn cô baûn cuûa ngoû o 0 0 1 2 1 1 1 ra ( hình sin taàn soá ω ), coù ñieän aùp vaø doøng ñieän 1 P = v( t )⋅ i( t )⋅ dt bieân ñoä V1, I1 , goùc leäch ϕ1 . T ∫T ∞ PO hay PDC: coâng suaát moät chieàu (taûi ñieäân moät 1 = Po + ∑ 2 Vn ⋅ In cos ϕn chieàu) vôùi V0, I0 laø caùc trò soá aùp, doøng trung n=1 bình. P : coâng suaát toaøn phaàn ôû ngoû ra, goàm thaønh phaàn moät chieàu vaø soùng haøi baäc cao. ÔÛ caùc BBÑ ngoû ra aùp moät chieàu, V0, I0 , PDC laø caùc thaønh phaàn mong muoán, soùng haøi baäc cao (caùc thaønh phaàn hình sin ) laø khoâng mong muoán, chæ taïo ra caùc taùc duïng phuï. - Tröôøng hôïp thöôøng gaëp: aùp nguoàn hình sin hieäu duïng V, doøng khoâng sin, giaù trò hieäu duïng thaønh phaàn cô baûn laø IR1 : PVIcosϕ I cosϕ HSCS ==RR1111 = SVIIRR Keát quaû: Chæ coù tröôøng hôïp doøng moät chieàu phaúng ôû nguoàn moät chieàu phaúng, vaø doøng hình sin ñoàng pha vôùi aùp nguoàn(cuõng hình sin) laø coù HSCS baèng 1. Hình vd1: Tröôøng hôïp nguoàn hình sin, doøng laø xung 4. Phöông phaùp nghieân cöùu maïch: vuoâng HSCS khoâng theå baèng 1. a. Maïch ñieän töû coâng suaát = toå hôïp nhieàu maïch tuyeán tính thay ñoåi theo traïng thaùi cuûa caùc ngaét ñieän: Suy ra ñeå giaûi maïch ÑTCSù, ta luoân phaûi kieåm tra caùc ñieàu kieän ñeå tìm ra traïng thaùi cuûa caùc ngaét ñieän ñeå choïn ra sô ñoà noái maïch. Ví duï 0: Maïch chænh löu hình (a) coù theå laø caùc maïch hình (b), (c), (c) tuøy thuoäc vaøo doøng ñieän taûi iO: D1 i i i i o o o o R v R R R D2 v v v v o o o o v L L L L (a) (b) (c) (d) Maïch chænh löu baùn soùng ÔÛ baùn kyø v > 0, D1 Khi D2 daãn ñieän, Khi doøng iO = 0 coù diod phoùng ñieän D2, v laø daãn doøng iO > 0 D1 khoâng daãn: v 0. b. Giaûi tröïc tieáp QTQÑ maïch ÑTCS baèng PT vi phaân hay bieán ñoåi Laplace: Trang 4/ Chương 1_Mở đầu
Dàn bài điện tử công suất 1 Vôùi ñieàu kieän daàu ñöôïc bieát ôû t = 0, ta giaûi maïch ñieän theo t khi löu yù traïng thaùi cuûa caùc ngaét ñieän. Keát quaû thu ñöôïc caùc phöông trình moâ taû doøng , aùp caùc phaàn töû maïch theo t. Ví duï1: Khaûo saùt chænh löu 1 diod taûi RL coù D phoùng ñieän cuûa ví duï 0, moâ taû hoaït ñoäng cuûa maïch vaø tính trò trung bình aùp. AÙp nguoàn vVwt= 2 sin , ñieàu kieän ñaàu t = 0, iO = 0 Giaû söû ta ñoùng nguoàn ôû t = 0 : v > 0, D1 daãn ñieän, maïch ñieän töông ñöông hình (b): phöông trình vi phaân moâ taû maïch ñieän laø: ⎡ −t ⎤ dio V 2 τ vRiL=+. oo ñieàu kieän ñaàu i =0 => iteo =−+⋅⎢sin(ωφ ) sin φ ⎥ dt Z ⎣ ⎦ 2 wL vôùi τ = L , toång trôû taûi Z=+ R21()ωφ L vaø goùc pha = tg- R R Khi ωt = π, doøng iIoo =>0 phoùng qua diod phoùng ñieän D2. Thöïc vaäy, neáu D1 tieáp töïc daãn ñieän seõ laøm D2 cuõng daãn ñieän: voâ lyù. D2 daãn ñieän laøm D1 phaân cöïc ngöôïc vaø maïch ñieän trôû thaønh (c): di 00=+R.()iLo ñieàu kieän ñaàu i = I khi laáy laïi goác thôøi gian. Giaûi ptvp naøy: ooodt −t −π τ wτ iIeoo= . . ÔÛ ñaàu chu kyø keá iIeoo= . => I1 0 Chu kyø keá tieáp ñieãn ra töông töï vôùi doøng ban ñaàu qua taûi I1 > 0. Sau thôøi gian quaù ñoä, Heä thoáng ñaït traïng thaùi töïa xaùc laäp: daïng doøng aùp trong maïch laäp laïi theo chu kyø. Nhaän xeùt: Phöông phaùp naøy cho ta caùi nhìn chính xaùc hoaït ñoäng cuûa maïch nhöng khoâng theå cho ta phöông trình doøng aùp qua caùc phaàn töû ôû cheá ñoä töïa xaùc laäp. c. Giaûi chu kyø töïa xaùc laäp maïch ÑTCS baèng PT vi phaân hay bieán ñoåi Laplace: Ñaëc tính maïch ñieän ôû cheá ñoä töïa xaùc laäp coù theå ñöôïc tính khi ta khaûo saùt hoaït ñoäng trong moät chu kyø vôùi giaû söû caùc giaù trò ban ñaàu cuûa bieán traïng thaùi cuûa maïch ñöôïc bieát. Keát quaû cho ta moät heä phöông trình ñeå tính caùc giaù trò ban ñaàu naøy khi cho giaù trò ñaàu baèng giaù trò cuoái. Ví duï 2: Giaûi tieáp tuïc ví duï 1 ôû cheá ñoä töïa xaùc laäp. Giaû söû ta ñoùng nguoàn ôû t = 0 : D1 daãn ñieän, phöông trình vi phaân moâ taû maïch ñieän laø: di vRiL=+. o ñieàu kieän ñaàu i = I oodt 1 ⎡⎤−t VV22τ => itIeo =−+−⋅sin(ωφ )⎢⎥1 sin φ ZZ⎣⎦ ÔÛ baùn kyø keá, D2 cuõng daãn ñieän, phöông trình vi phaân moâ taû maïch ñieän laø: ⎡⎤−π dio VV22wτ 00=+R.()iLoooo ñieàu kieän ñaàu i = I , vôùi I= sin(πφ− )+−⎢⎥Ie1 sin φ ⋅ dt ZZ⎣⎦ Trang 5/ Chương 1_Mở đầu © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 −t −π τ wτ => iIeoo= . vaø ôû cuoái chu kyø IIe1 = o. , cho pheùp ta tính I1 vaø Io töø ñoù veõ ñöôïc daïng doøng iO . Nhaän xeùt: Phöông phaùp naøy cho pheùp ta tính ñaëc tính maïch trong cheá ñoä xaùc laäp, nhöng vieäc ruùt ra caùc ñaëc tröng doøng, aùp cuûa maïch raát khoù khaên, ñoøi hoûi tích phaân nhöõng haøm löôïng giaùc coù caû haøm muõ. d. Khaûo saùt doøng aùp treân taûi baèng nguyeân lyù xeáp choàng: Nguyeân lyù xeáp choàng ñöôïc phaùt bieåu nhö sau: Taùc duïng cuûa moät tín hieäu coù chu kyø treân heä thoáng tuyeán tính coù theå ñöôïc xaùc ñònh baèng toång caùc taùc duïng treân heä tuyeán tính naøy cuûa caùc thaønh phaàn Fourier hôïp thaønh tín hieäu ñoù. Vaäy nguyeân lyù xeáp choàng cho thaáy yù nghiaõ cuûa caùc thaønh phaàn Fourier vaø cho ta moät phöông phaùp khaûo saùt caùc maïch ñieän töû coâng suaát ôû cheá ñoä xaùc laäp, ví duï doøng taûi coù theå tính nhö sau: - Giaù trò trung bình doøng qua taûi coù theå xaùc ñònh baèng caùch tính doøng qua taûi khi ñaët leân taûi ñieän aùp moät chieàu baèng giaù trò trung bình aùp treân taûi. - Caùc soùng haøi (hình sin) baäc cao cuûa ñieän aùp nguoàn seõ taïo ra doøng ñieän hình sin coù cuøng taàn soá chaïy qua taûi. Vaø doøng ñieän thöïc söï chaïy qua maïch seõ laø toång cuûa caùc thaønh phaàn naøy. Phöông phaùp naøy khoâng cho ta keát keát quaû chính xaùc vì khoâng theå tính heát caùc soùng haøi cuõng nhö toång chuùng laïi. Thöïc teá ta chæ caàn tính taùc duïng cuûa nhöõng thaønh phaàn coù aûnh höôûng lôùn maø thoâi. R1 100 ohm v C1 R2 1 microF 100 ohm Hình vd2: Maïch RC cung caáp baèng xung vuoâng Ví duï 3: Tính doøng vaø aùp trung bình qua ñieän trôû R2 cuûa maïch ñieän hình Vd2. aùp nguoàn v coù daïng treân hình Vd2.a, V = 200 volt. 11TT2/6 V Giaûi: Trò trung bình aùp ra: VvdtVdt== = o ∫∫ TT003 => trò trung bình doøng ra IO = (200/3)/200 = 1/3 A vaø trò trung bình aùp treân moãi ñieän trôû taûi Vo1 = Vo/ 2 = 33.3 V Io R1 100 ohm Vo R2 Vo1 100 ohm Trang 6/ Chương 1_Mở đầu
Dàn bài điện tử công suất 1 V Hình Vd2.b: Maïch töông ñöông vôùi thaønh phaàn v moät chieàu t T Hình Vd2.a: daïng aùp nguoàn tính baèng soá e. Duøng bieán ñoåi Laplace rôøi raïc. f. Khaûo saùt moâ hình toaùn maïch ÑTCS baèng maùy tính (duøng chöông trình moâ phoûng) hay khaûo saùt moâ hình thöïc teá trong phoøng thí nghieäm: Thuaät toaùn toång quaùt ñeå khaûo saùt maïch ÑTCS baèng maùy tính: Böôùc môû ñaàu: Xaùc ñònh doøng aùp qua caùc Nhaän xeùt: Vieäc khaûo saùt baèng maùy tính öùng duïng phöông phaàn töû ôû thôøi gian t = phaùp soá ñeå giaûi phöông trình vi phaân cho ta doøng aùp qua caùc phaàn 0+ töû theo töøng sai phaân thôøi gian Δ t. Böôùc 1: Döïa vaøo I.4 TOÙM TAÉT CAÙC YÙ CHÍNH: tín hieäu ñieàu khieån vaø Sau khi hoïc chöông 1, caàn naém vöõng caùc noäi dung sau: doøng, aùp qua caùc ngaét ñieän, - Coâng thöùc tính toaùn trò trung bình, hieäu duïng cuûa doøng ñieän (ñieän aùp) vaø yù nghiaõ cuûa noù. - Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa caùc ngaét ñieän ñieän töû, caùch vaän duïng vaøo khaûo saùt moät maïch ñieän töû coâng suaát. I.5 BAØI TAÄP: io 1. Tính vaø veõ daïng doøng i qua taûi. Cho bieát quaù K O v trình laøm vieäc cuûa maïch nhö sau: R R + v _ D o - t = 0: khoùa K ñoùng vôùi doøng ban ñaàu qua taûi iO = 0. e v L L - Sau khi K ñoùng ñuû laâu ñeå doøng qua taûi i xem nhö ñaït O giaù trò xaùc laäp, ta môû khoùa K. AÙp nguoàn moät chieàu e = E. v C i 2. Tính vaø veõ daïng doøng qua taûi iO, aùp treân tuï o K C vC theo thôøi gian trong caùc ñieàu kieän ñaàu (khi K ñoùng): v = v o R a. L vaø C khoâng tích tröõ naêng löôïng. + R _ e = E b. vC (0) = - E; iO (0) = 0. v L L Trang 7/ Chương 1_Mở đầu © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 v C 3. Giaûi laïi baøi 2 khi coù diod D noái io tieáp vôùi nguoàn. K C D v = v o R R ñuû nhoû ñeå doøng aùp coù tính dao + R ñoäng. _ e = E v L L v C 4. Giaûi laïi baøi 2 khi coù diod D song song ngöôïc io vôùi RLC. Khaûo saùt theâm tröôøng hôïp c: K C v = v o R R c. vC (0) = - E; iO (0) = I1 khi khoùa K ñoùng. + _ e = E D R ñuû nhoû ñeå doøng aùp coù tính dao ñoäng. v L L I.6 CAÙC TAÏP CHÍ VAØ WEBSITE CUÛA CAÙC TOÅ CHÖÙC KHKT QUOÁC TEÁ: Trang 8/ Chương 1_Mở đầu
Dàn bài Điện tử công suất 1 Chöông 2 : LINH KIEÄN ÑTCS Ñeå thöïc hieän caùc ngaét ñieän ñieän töû trong chöông 1, coù theå söû duïng nhieàu linh kieän hay nhoùm linh kieän ñieän töû chòu ñöôïc aùp cao – doøng lôùn, laøm vieäc trong hai cheá ñoä: - Daãn ñieän hay baûo hoaø (ON): suït aùp qua keânh daãn ñieän raát beù, doøng phuï thuoäc vaøo taûi. - Khoùa (OFF): doøng qua noù raát beù (≈ 0), keânh daãn ñieän nhö hôû maïch. Caùc linh kieän chính: diode, thyristor (SCR), BJT vaø MosFET. II.1 DIODE: Laø linh kieän daãn ñieän moät chieàu quen thuoäc cuûa maïch ñieän töû. 1. Phaân loaïi: - Theo suït aùp thuaän, loaïi thöôøng (duøng silic) töø 0.6 ñeán 1.2 V, thöôøng tính baèng 1V. ÔÛ maïch doøng lôùn, aùp thaáp coù theå duøng coâng ngheä Schottky, ñeå coù suït aùp thuaän beù, 0.2 – 0.4V. - Coù loaïi diod doøng beù duøng cho maïch xöû lyù tín hieäu, diod coâng suaát chòu doøng lôùn hôn cho maïch ÑTCS, diod laøm vieäc ôû maïch cao taàn coù tuï ñieän moái noái beù. - Diod coâng suaát chia laøm hai loaïi: duøng ôû taàn soá coâng nghieäp (diod chænh löu) vaø diod duøng cho maïch ñoùng ngaét ôû taàn soá cao. 2. Ñaëïc tính phuïc hoài cuûa diod (recovery): - Moâ taû: Khi chuyeån töø traïng thaùi daãn ñieän sang traïng thaùi khoùa, coù khoaûng thôøi gian ngaén diod daãn doøng ngöôïc goïi laø thôøi gian phuïc hoài ngöôïc trr (rr: reverse recovery) tröôùc khi thaät söï khoùa nhö hình II.1.1. Doøng ñieän naøy öùng vôùi vieäc xaû vaø naïp ngöôïc laïi caùc ñieän tích cuûa moái noái (töông öùng tuï ñieän moái noái) khi diod bò phaân cöïc nghòch. Hình II.1.1: Hai kieåu phuïc hoài. Trang 1/ Chương 2 © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 - trr coù trò soá khaù lôùn ôû diod taàn soá coâng nghieäp laøm cho chuùng khoâng theå laøm vieäc ôû vaøi chuïc KHz, nhöng khaù beù, côû vaøi micro giaây ôû diod phuïc hoài nhanh (fast recovery). Ngoaøi trr , ñaëc tính phuïc hoài cuûa diode coøn ñaëc tröng qua ñieän tích QRR laø tích phaân cuûa doøng ñieän ngöôïc theo t. - AÛnh höôûng cuûa ñaëc tính phuïc hoài: Diod phuïc hoài nhanh (ñöôïc duøng cho maïch ñoùng ngaét taàn soá cao) coù ñaëc tính phuïc hoài hình II.1.1.b: doøng ngöôïc taêng daàn ñeán IRR vaø giaûm veà 0 raát nhanh sau ñoù. Söï thay ñoåi ñoät ngoät traïng thaùi cuûa doøng ñieän naøy seõ taïo ra quaù aùp cho caùc phaàn töû maïch hay gaây nhieãu do caùc L cuûa maïch hay kyù sinh do toác ñoä taêng (giaûm) doøng di/dt lôùn. Ta coù trr = ta + tb ≈ ta Khi cho ≈ tb laø khoâng ñaùng keå. di di I RR 1 Goïi laø toác ñoä taêng doøng aâm: Ta coù = vaø QI.tRRRRa= .Suy ra dt dt ta 2 di I = 2.Q . RR RR dt Vaäy vôùi QRR cho tröôùc, ñeå giaûm IRR caàn phaûi haïn cheá di/dt khi khoùa. - Khoâng chæ diod, SCR vôùi tö caùch laø chænh löu coù ñieàu khieån cuõng gaëp vaán ñeà töông töï. II.2 THYRISTOR VAØ SCR: 1. Caáu taïo vaø nguyeân lyù hoaït ñoäng SCR: Ba cöïc cuûa SCR: Anod: Döông cöïc Katod: AÂm cöïc Gate: Coång hay cöïc ñieàu khieån. Kyù hieäu SCR Caáu taïo nguyeân lyù Maïch töông ñöông hai BJT Hình II.2.1: Kyù hieäu vaø nguyeân lyù SCR - Khi môùi caáp ñieän, iG = 0 : SCR khoùa thuaän vaø ngöôïc – IA laø doøng ñieän roø, raát beù, côû mA vôùi VAK ≠ 0. Trang 2/ Chương 2
Dàn bài Điện tử công suất 1 Hình II.2.2: Caáu taïo moät SCR doøng lôùn ôû tæ leä thöïc (a) vaø phoùng to maûnh tinh theå baùn daãn (b) - Khi SCR phaân cöïc thuaän - VAK > 0, vaø coù tín hieäu ñieàu khieån - IG > 0, SCR chuyeån sang traïng thaùi daãn ñieän vaø coù khaû naêng töï giöõ traïng thaùi daãn ñieän cho ñeán khi doøng qua noù giaûm veà 0. 2. Ñaëc tính tónh ( volt – ampe ): Moâ taû quan heä IA(VAK) vôùi doøng IG khaùc nhau. Hình II.2.3 Sô ñoà thí nghieäm vaø ñaëc tuyeán volt – ampe cuûa SCR * VAK SCR bò hoûng. * VAK > 0 vaø IG = 0 : Khoùa thuaän: Ta coù laø doøng roø thuaän, cuõng côû mA. Khi VAK > VFB ta coù hieän töôïng gaõy thuaän: SCR chuyeån sang vuøng daãn ñieän. Ta phaûi choïn ñònh möùc aùp cuûa SCR lôùn hôn caùc giaù trò gaõy naøy, heä soá an toaøn ñieän aùp thöôøng choïn lôùn hôn hay baèng 2. Khi phaân cöïc thuaän, neáu IG taêng leân töø giaù trò 0, VFB giaûm daàn. Nhö vaäy, doøng IG caàn phaûi ñuû lôùn ñeå coù theå söû duïng SCR nhö moät ngaét ñieän ñieän töû: SCR chuyeån sang traïng thaùi daãn ngay khi ñöôïc kích baát chaáp ñieän aùp phaân cöïc thuaän. * Vuøng daãn ñieän: ÖÙng vôùi tröôøng hôïp SCR ñaõ ñöôïc kích khôûi khôûi vaø daãn ñieän, suït aùp qua SCR VAK = VF khoaûng 1 - 2 volt. Trong vuøng daãn ñieän coù hai ñaëc tröng doøng: Trang 3/ Chương 2 © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 + IL : doøng caøi, laø giaù trò toåi thieåu cuûa IA ñeå SCR coù theå duy trì traïng thaùi daãn khi doøng cöïc coång IG giaûm veà 0 ( kích SCR baèng xung ). + IH : doøng giöõ, laø giaù trò toåi thieåu cuûa IA ñeå SCR coù theå duy trì traïng thaùi daãn ( khi khoâng coøn doøng cöïc coång IG. Neáu doøng anode thaáp hôn IH, SCR seõ trôû veà traïng thaùi khoùa. IL khaùc IH vì coù quaù trình lan toûa cuûa doøng anode töø vuøng phuï caän cuûa cöïc G ñeán toaøn boä maûnh baùn daãn khi SCR ñöôïc kích ( coù doøng cöïc neàn), töông öùng maät ñoä doøng giaûm daàn, laøm cho heä soá khueách ñaïi doøng ñieän taêng. Quaù trình quaù ñoä naøy coøn aûnh höôûng ñeán giôùi haïn di/dt, ñöôïc giôùi thieäu trong ñaëc tính ñoäng cuûa SCR. 2. Ñaëc tính ñoäng ( ñoùng ngaét ): a. Ñaëc tính môû: ( turn on ) Thôøi gian treã ton Giôùi haïn toác ñoä taêng doøng diA/dt. Hình II.2.4.a. Ñaëc tính ñoäng : môû vaø khoùa cuûa SCR Hình II.2.4.b. Caáu taïo SCR cöïc coång coù daïng coå ñieån (1) vaø phöùc taïp (2) phaân boá treân toaøn dieän tích mieáng baùn daãn (1) (2) ñeå taêng di/dt. b. Ñaëc tính khoaù: ( turn off ) - Moâ taû quaù trình khoùa SCR - Thôøi gian ñaûm baûo taét toff toff = [ 10 50 ] micro giaây vôùi SCR taàn soá cao [ 100 300 ] micro giaây vôùi SCR chænh löu. - Coù giôùi haïn toác ñoä taêng du/dt ñeå traùnh töï kích daãn. - Coù quaù trình daãn doøng ngöôïc khi khoùa (ñaët aùp aâm) nhö diod (ñaëc tính phuïc hoài ngöôc). - Caàn coù maïch baûo veä choáng töï kích daãn (hình II.2.5). Trang 4/ Chương 2
Dàn bài Điện tử công suất 1 C2 = 0.05 – 0.1 uF; R2 = 33 – 100 ohm; R1 taêng khi aùp SCR taêng vaø/hay doøng taûi giaûm, töø 20 – 100 ohm; C1 taêng khi doøng SCR taêng vaø/hay aùp SCR giaûm, töø 0.1 – 0.5 uF. Hình II.2.5: Maïch snubber R1C1 vaø RC cöïc coång baûo veä SCR khoûi caùc cheá ñoä kích daãn khoâng mong muoán. 3. Ñaëc tính coång: (hay kích khôûi coång) (1) laø ñaëc tính IG(VG) tieâu bieåu, (2) laø ñaëc tính IG(VG) öùng vôùi ñieän trôû RG beù, (3) öùng vôùi ñieän trôû RG lôùn. Caùc thoâng soá giôùi haïn ( cöïc ñaïi ) cuûa tín hieäu cöïc coång ñeå traùnh hö hoûng SCR: doøng IGmax, aùp VGmax vaø coâng suaát tieâu taùn trung bình PGmax cuûa cöïc coång (Coâng suaát tieâu taùn coøn phuï thuoäc beà roäng xung kích SCR). Hình II.2.6: Ñaëc tính coång SCR Caùc soå tay toùm taét thöôøng chæ cung caáp caùc thoâng soá giôùi haïn (beù nhaát) cho ñaûm baûo kích: VGT, IGT . Vaø nhö vaäy ñieåm laøm vieäc cuûa coång SCR phaûi naèm trong caùc giôùi haïn naøy, vuøng ñöôïc toâ trong hình II.2.6. Trong thöïc haønh, coù theå öôùc tính IGT baèng caùch söû duïng heä soá khueách ñaïi doøng cuûa SCR tính baèng tæ soá IA ñònh möùc / IGT , heä soá naøy coù giaù trò töø 100 . . 200. Doøng kích SCR seõ choïn töø 1.5 . . 5 laàn giaù trò naøy, soá caøng cao khi caàn ñoùng ngaét toát, laøm vieäc ôû taàn soá cao hay kích baèng xung. 4. Caùc linh kieän khaùc trong hoï thyristor: Thyristor laø hoï linh kieän coù ít nhaát 4 lôùp vôùi SCR laø ñaïi dieän. Thyristor hoaït ñoäng theo nguyeân lyù phaûn hoài döông neân luoân coù khaû naêng töï giöõ traïng thaùi daãn ñieän (kích daãn). Nhöng khoâng nhö SCR, moät soá SCR ñöôïc cheá taïo ñeå coù theå ñieàu khieån ñöôïc quaù trình khoaù vaø laø moät ngaét ñieän ñieän baùn daãn moät chieàu khi lyù töôûng hoùa. Hình II.2.7: Kyù hieäu cuûa caùc linh kieän hay gaëp cuûa hoï Thyristor. a. DARLISTOR: Laø loaïi SCR coù caáu taïo noái taàng (cascade) ñeå taêng heä soá khueách ñaïi doøng IA / IG khi ñònh möùc doøng anode lôùn vaø raát lôùn (vaøi traêm ñeán vaøi Trang 5/ Chương 2 © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 ngaøn ampe). Luùc ñoù, doøng kích vaãn ôû vaøi ampe. Darlistor laø teân thöông maïi, nhaùi theo transistor noái taàng laø Darlington transistor. Moät soâùù nhaø saûn xuaát vaãn duøng teân SCR hay Thyristor, nhöng chuù thích laø cöïc coång ñöôïc khueách ñaïi (Amplified gate thyrirstor). Sô ñoà nguyeân lyù Darlistor cho ôû hình II.2.7. b. TRIAC: Laø linh kieïân phoå bieán thöù hai cuûa hoï thyristor sau SCR, coù maïch töông ñöông laø hai SCR song song ngöôïc, ñöôïc cheá taïo vôùi doøng ñònh möùc ñeán haøng ngaøn ampe. Maïch töông ñöông hai SCR song song ngöôïc hoaøn toaøn töông thích vôi TRIAC khi khaûo saùt lyù thuyeát, neân chuùng thöôøng ñöôïc duøng thay theá cho nhau trong caùc sô ñoà nguyeân lyù maëc duø trong thöïc teá chuùng coù nhieàu tính chaát khaùc nhau. TRIAC coù khaû naêng khoùa theo hai chieàu, trôû neân daãn Hình II.2.8 Ñaëc tuyeán V – I cuûa TRIAC vaø DIAC ñieän khi coù doøng kích vaø töï giöõ traïng thaùi daãn cho ñeán Khi doøng qua noù giaûm veà khoâng. (Hình II.2.8) TRIAC coù theå ñieàu khieån baèng doøng G – T1 ( coøn goïi laø MT1) caû hai cöïc tính vaø ôû hai chieàu doøng ñieän taûi laøm sô ñoà ñieàu khieån ñôn giaûn hôn maïch töông ñöông hai SCR raát nhieàu. Nhöôïc ñieåm raát quan troïng cuûa TRIAC laø deã bò töï kích ôû nhieät Hình II.2.9: Hình daïng beân ngoaøi cuûa moät soá ñoä moái noái cao vaø coù giôùi haïn dv/dt TRIAC (SCR cuõng töông töï ) raát thaáp, khoù laøm vieäc vôùi taûi coù tính caûm. Luùc ñoù, ngöôøi ta vaãn phaûi duøng hai SCR song song ngöôïc. c. DIAC: Coù nguyeân taéc hoaït ñoäng töông töï nhö TRIAC nhöng khoâng coù cöïc coång G, ngöôõng ñieän aùp gaõy raát thaáp - thöôøng laø 24 V, ñöôïc duøng trong caùc maïch phaùt xung vaø kích thyristor vôùi doøng xung moät vaøiû ampe. d. LA SCR ( Light – activated – SCR ): SCR kích baèng tia saùng. Coù nguyeân taéc laøm vieäc nhö SCR nhöng ñöôïc kích baèng doøng quang ñieän. Trang 6/ Chương 2
Dàn bài Điện tử công suất 1 Thay vì cung caáp doøng cöïc coång ñeå kích khôûi, ngöôøi ta roïi saùng LA SCR qua cöûa soå hay oáng daãn sôïi quang. LASCR raát thích hôp cho caùc öùng duïng cao aùp, khi caùch ñieän giöùa maïch kích vaø ñoäng löïc trôû neân vaán ñeà phöùc taïp, giaûi quyeát toán keùm. e. GTO: ( Gate turn off SCR, SCR taét baèng cöïc coång ). Vôùi khaû naêng töï giöõ traïng thaùi daãn ñieän, SCR khoâng theå töï taét ôû nguoàn moät chieàu neáu maïch khoâng coù sô ñoà ñaëc bieät ñeå doøng qua noù giaûm veà khoâng. GTO cho pheùp ngaét SCR baèng xung aâm ôû cöïc coång. Töø maïch töông ñöông hai BJT (hình 1.2a), khaû naêng naøy coù theå ñöôïc döï ñoaùn. Nhöng trong thöïc teá, SCR khoâng theå taét baèng coång vì cöïc coång chæ moài cho quaù trình daãn, sau ñoù khoâng coøn taùc duïng. GTO coù caáu taïo khaùc hôn, cho pheùp kieåm tra keânh daãn ñieän cuûa SCR töø cöïc coång. Giaù phaûi traû laø heä soá khueách ñaïi doøng khi kích giaûm xuoáng, coøn khaù beù - khoaûng vaøi chuïc. Heä soá hueách ñaïi doøng khi taét xaáp xæ möôøi. Ngöôøi ta cheá taïo ñöôïc GTO coù doøng ñònh möùc ñeán haøng ngaøn ampe. II.3 TRANSISTOR COÂNG SUAÁT: Laø ñaïi dieän cho ngaét ñieän baùn daãn coù theå laøm v ieäc vôùi nguoàn moät chieàu, ñöôïc ñieàu khieån baèng doøng cöïc B neáu laø BJT hay aùp cöïc coång G neáu laø MosFET hay IGBT. Gioáng nhö Thyristor, maët naï ñeå gia coâng transistor coâng suaát cuõng coù daïng phöùc taïp ñeå caùc cöïc ñieàu khieån kieåm soaùt ñöôïc toaøn boä keânh daãn ñieän vaø laøm cho linh kieän chuyeån traïng thaùi nhanh (hình II.3.1). Hình II.3.1: Caáu taïo cuûa BJT coâng suaát: Cöïc B phaân boá ñeàu treân toaøn boä dieän tích, cung caáp khaû naêng ñieàu khieån hieäu quaû hôn. 1. Transistor coâng suaát: C D D C G G G G S S E E MosFET keânh n (Kyù hieäu quen duøng) Kyù hieäu IGBT Maïch nguyeân lyù IGBT Trang 7/ Chương 2 © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 Hình II.3.1: Kyù hieäu caùc transistor Laø nhoùm ngaét ñieän baùn daãn cho pheùp ñoùng vaø ngaét theo tín hieäu ñieàu khieån, goàm coù:- BJT: ñieàu khieån baèng doøng cöïc B - IB = 0 => BJT khoùa, khoâng daãn ñieän - IB ñuû lôùn (IB > IC / β) BJT baûo hoøa, daãn doøng taûi IC chæ phuï thuoäc maïch taûi. Vôùi doøng taûi lôùn, ñeå giaûm doøng ñieàu khieån, caùc nhaø saûn xuaát cheá taïo caùc transistor Darlington vôùi heä soá khueách ñaïi doøng β töø vaøi traêm ñeán vaøi nghìn. - MosFET: laø transistor tröôøng coù cöïc coång caùch ñieän, loaïi taêng (enhancement). MosFET laø transistor ñieàu khieån baèng aùp VGS . - VGS ≤ 0 : transistor khoùa - VGS > VTH : transistor daãn ñieän (VTH töø 3 5 volt) - IGBT (Insulated Gate BJT): Coâng ngheä cheá taïo MosFET khoâng cho pheùp taïo ra caùc linh kieän coù ñònh möùc doøng lôùn, IGBT coù theå xem laø söï keát hôïp giöõa MosFET ôû ngoû vaøo vaø BJT ôû ngoû ra ñeå coù ñöôïc linh kieän ñoùng ngaét doøng DC ñeán haøng nghìn Ampe ñieàu khieån baèng aùp cöïc G. Cuõng nhö thyristor, transistor caàn coù maïch laùi, laø phaàn töû trung gian giöõa maïch ñieàu khieån vaø ngaét ñieän, coù caùc nhieäm vuï: - Ñaûm baûo daïng vaø trò soá doøng cöïc B cho BJT (aùp cöïc coång G ñ/v MosFET) ñeå caùc linh kieän naøy baûo hoøa . - Caùch ly ñieän maïch ñieàu khieån – coâng suaát theo yeâu caàu cuûa sô ñoà ñoäng löïc (neáu coù), taêng khaû naêng an toaøn cho ngöôøi vaän haønh, traùnh nhieãu cho maïch ñieàu khieån. Nguyeân lyù ñieàu khieån IGBT gioáng nhö MosFET. VCC VCC L i C Rt i Rt C VBB Q VBB Q R2 v R2 v R1 CE R1 CE Hình II.3.2: maïch thí nghieäm quaù trình ñoùng ngaét cuûa BJT. Hình II.3.3.a vaø b: a. Quaù trình ñoùng ngaét cuûa BJT: Quan saùt quaù trình ñoùng ngaét cuûa BJT vôùi taûi R vaø RL nhö sô ñoà treân hình Trang 8/ Chương 2
Dàn bài Điện tử công suất 1 II.3.2 vaø caùc daïng soùng treân hình II.3.3.a vaø b, ta coù nhöõng nhaän xeùt sau: - Khi ñoùng (chuyeån töø khoùa sang baûo hoøa) BJT maát thôøi gian tON coù trò soá khoaûng 1 micro giaây, vaø thôøi gian tOFF coù trò soá vaøi micro giaây ñeå khoùa (hình II.3.3.a). - Quaù trình chuyeån traïng thaùi khoâng xaûy ra töùc thôøi, coù thôøi gian ñeå aùp vCE vaø iC thay ñoåi trò soá Khi taûi trôû: vCE = VCC – Rt . iC : aùp CE cuûa BJT taêng daàn theo quaù trình giaûm cuûa iC . Nhö vaäy coù thôøi gian, duø raát beù, BJT chòu doøng lôùn vaø aùp cao, daãn ñeán toån hao trong BJT khi ñoùng ngaét. Ví duï khi aùp treân BJT baèng 200 volt vaø doøng 20 ampe, coâng suaát töùc thôøi treân moái noái CE luùc ñoù laø 200*20 = 4000 watt so vôùi vaøi chuïc watt khi daãn baûo hoøa. Hieän töôïng naøy ñaëc bieät nghieâm troïng khi i B D taûi coù diod phoùng ñieän: doøng qua taûi cuoän daây VBB R Q khoâng thay ñoåi töùc thôøi trong khi diod phoùng ñieän R2 chæ coù theå daãn ñieän khi BJT taét haün, moái noái CE seõ R1 C chòu nguyeân doøng taûi cho ñeán khi vCE = VCC. Nhö vaäy toån hao trong quaù trìng ñoùng ngaét seõ taêng cao [daïng doøng aùp treân hình II.3.3.b]. Hình II.3.4: cuïm BJT ñoùng ngaét vôùi caùc linh kieän phuï Caùc keát luaän: * Toån hao trong quaù trình ñoùng ngaét cuûa transistor raát cao, trong thöïc teá noù laø nguoàn nhieät chuû yeáu laøm phaùt noùng transistor ñoùng ngaét, noù giôùi haïn taàn soá laøm vieäc cuûa transistor ñoùng ngaét. Ñeå haïn cheá söï phaùt noùng naøy ngoaøi vieäc söû duïng maïch laùi hieäu quaû, caàn choïn ñuùng loaïi transistor ñoùng ngaét (loaïi SWitching) vaø duøng maïch caûi thieän. Maïch caûi thieän quaù trình khoùa transistor cuõng laø laø maïch snubber (töông töï nhö ôû SCR) bao goàm diod D, ñieän trôû R vaø tuï ñieän C treân hình II.3.4. Khi BJT chuyeån sang traïng thaùi khoùa, tuï C ñöôïc naïp qua diod D baèng doøng taûi cuûa transistor [daïng aùp (1) treân hình II.3.3.a]. Nhôø vaäy seõ khoâng coù tröôøng hôïp doøng taûi bò cöôõng böùc chaûy qua BJT trong quaù trình khoùa. Ñieän trôû R haïn doøng phoùng qua CE khi BJT daãn ñieän trôû laïi. Diod D ít gaëp trong thöïc teá, giaù trò ñieän trôû R töø 33 ñeán 150 ohm vaø ñieän dung C coù giaù trò trong khoaûng 0.1 nF ñeán 10 nF phuï thuoäc ñieän aùp vaø taàn soá laøm vieäc. * Ñeå laøm nhanh quaù trình chuyeån maïch, nhôø ñoù taêng taàn soá laøm vieäc vaø giaûm toån hao naêng löôïng, caàn coù maïch laùi hieäu quaû vôùi caùc khaû naêng sau: - Giaûm tON baèng caùch cöôõng böùc doøng cöïc neàn cho BJT. - Giaûm tOFF khi khoâng cho BJT baûo hoøa saâu baèng caùch giöõ vCE khoâng quaù beù, cung caáp IB vöøa ñuû; cung caáp phöông tieän giaûi phoùng ñieän tích moái noái BE ñaõ ñöôïc Trang 9/ Chương 2 © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 naïp khi BJT daãn ñieän. b. Vuøng hoaït ñoäng an toaøn cuûa BJT (Safe Operating Area) (hình II.3.5 ): Laø vuøng chöùa caùc ñieåm (IC, VCE ) cuûa BJT khi laøm vieäc maø khoâng bò hoûng, giôùi haïn bôûi: - caùc giaù trò cöïc ñaïi VCEmax, ICmax. - Gaûy (moái noái) thöù caáp (second breakdown), laø VCE tröôøng hôïp BJT bò hö hoûng Hình II.3.5: Vuøng laøm vieäc an toaøn khi phaân cöïc (cöïc B) do phaùt noùng cuïc boä laøm thuaän (FBSOA) cuûa transistor GE-D67DE taêng doøng IC trong khi aùp vaãn cao, phaân bieät vôùi gaûy sô caáp (primary) khi phaân cöïc ngöôïc. Hieän töôïng naøy laø keát quaû cuûa nhieàu nguyeân nhaân, xaûy ra trong quaù trình ñoùng ngaét, nhaát laø vôùi taûi RL. Ñieàu naøy nhaán maïch taùc duïng baûo veä cuûa maïch Snubber. b. Maïch laùi MOSFET coâng suaát: Dz7v2 D C4 MosFET coâng suaát coù caùc öu ñieåm: taàn G 330p soá laøm vieäc cao hôn vì keânh daãn ñieän khoâng S R11 0 15volt 47 22K 510/3W coù moái noái, maïch laùi ñôn giaûn hôn vì ñieàu D4 khieån baèng aùp - khoâng caàn coâng suaát – coù theå keùo thaúng töø caùc vi maïch caáp ñieän 12 volt (ví Hình II.3.6: Maïch laùi MOSFET 5 – 7 A duï khueách ñaïi thuaät toaùn hay CMOS) khi laøm vieäc ôû BBÑ Flyback 50 kHz. khoâng caàn taàn soá ñoùng ngaét cao. Ñeå ñaït taàn soá ñoùng ngaét lôùn, maïch laùi caàn cung caáp doøng naïp khi môû MOSFET vaø tieâu taùn ñieän tích cho caùc tuï ñieän moái noái khi taét. Nhö vaäy caùc maïch laùi MOSFET cuõng coù yeâu caàu töông töï nhö maïch laùi BJT nhöng chæ coù doøng trong cheá ñoä quaù ñoä vaø aùp laøm vieäc cao (0 10 volt hay ± 10 volt).Caùc haõng cheá taïo Trang 10/ Chương 2
Dàn bài Điện tử công suất 1 baùn daãn coâng suaát ñaõ cheá taïo nhöõng module bao goàm linh kieän coâng suaát, maïch laùi vaø baûo veä laøm coâng vieäc cuûa nhaø thieát keá trôû neân ñôn giaûn . II.4 CAÙC LINH KIEÄN COÂNG SUAÁT MÔÙI: Hình II.4.1 - II.4.3 laáy töø saùch Power Electronics cuûa M.H Rashid cho ta caùi nhìn khaù toaøn dieän veà caùc loaïi linh kieän ÑTCS hieän nay. Nhìn chung, theo caáu taïo chuùng vaãn thuoäc hai hoï Thyristor vaø Transistor. Veà hoaït ñoäng, chuùng ñoùng vai troø cuûa SCR (chæ kích daãn) hay ngaét ñieän baùn daãn moät chieàu (khi coù theå ñieàu khieån khoùa). Hình II.4.3 trình baøy kyù hieäu cuøng vôùi moâ taû sô löôïc hoaït ñoäng, hình II.4.1 phaân loaïi theo ñaëc tính. Coù theå thaáy laø caùc linh kieän môùi boå sung coâng ngheä MOS vaøo baùn daãn coâng cuaát ñeå: - Caûi thieän toác ñoä ñoùng ngaét, naâng cao khaû naêng chòu doøng, aùp ví duï nhö IGBT coù ñaëc tính toát cuûa BJT vaø MOSFET. - Cung caáp vaø caûi thieän ñaëc tính kích ngaét cho hoï Thyristor, ví duï nhö GTO, SITH, MCT Vôùi löu yù caùc tính chaát cuûa moät linh kieän naèm trong nhieàu muïc khaùc nhau, ta coù theå suy ra ñaëc tính cô baûn cuûa noù. Hình II.4.1: So saùnh ñaëc tính caùc linh kieän coâng suaát môùi Trang 11/ Chương 2 © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 Hình II.4.2: Phaïm vi öùng duïng hieän taïi vaø trieãn voïng cuûa caùc linh kieän coâng suaát môùi. Trang 12/ Chương 2
Dàn bài Điện tử công suất 1 Hình II.4.3: Toùm taét ñaëc tính caùc linh kieän coâng suaát môùi. Trang 13/ Chương 2 © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 II.5 ÑAËC TÍNH NHIEÄT: 4. Ñaëc tính nhieät: Caùc linh kieän coâng suaát khi laøm vieäc ñeàu tieâu taùn naêng löôïng vaø phaùt noùng, seõ hö hoûng khi nhieät ñoä lôùn hôn giaù trò cho pheùp. Muïc ñích cuûa tính toaùn nhieät laø kieåm tra nhieät ñoä moái noái θJ cuûa mieáng tinh theå baùn daãn phaûi beù hôn giaù trò cho O pheùp θJmax, coù trò soá töø 150 . . 200 C. Vieäc giaûi baøi toaùn naøy bao goàm : - Tính coâng suaát tieâu taùn trung bình trong chu kyø T: ΔP = ∫ v(t).i(t)dt ; trong ñoÙ v(t), i(t) T laø giaù trò töùc thôøi doøng, aùp qua ngaét ñieän. Coù theå Hình 2.5.1 Caùch laép linh kieän coâng tra ΔP trong taøi lieäu cuûa nhaø saûn xuaát, theo hai suaát voû TO 220AB vaøo taûn nhieät thoâng soá: trò soá trung bình vaø daïng cuûa doøng ñieän hay coù theå tích phaân tröïc tieáp. - Tính toaùn truyeàn nhieät töø tinh theå baùn daãn ra moâi tröoøng xung quanh: moái noái Æ voû S Æ taûn nhieät Æ moâi tröôøng. Baøi toaùn naøy coù theå ñöôïc ñôn giaûn hoùa khi cho raèng trong cheâù ñoä xaùc laäp, cheânh leäch nhieät ñoä treân ñöôøng truyeàn θ1 , θ2 tæ leä vôùi coâng suaát tieâu taùn ΔP vaø thoâng soá ñaëc tröng cuûa moâi tröôøng truyeàn – goïi laø ñieän trôû nhieät R12 : θ1 − θ2 = ΔP ⋅ R12 AÙp duïng vaøo tính toaùn taûn nhieät cho baùn daãn coâng suaát: θJ − θA = ΔP ⋅ (R JC + R CH + R HA ) vôùi caùc ñieän trôû nhieät: + RJC: theå hieän khaû naêng taûn nhieät cuûa linh kieän, cung caáp bôûi nhaø saûn xuaát, ñöôïc cung caáp tröïc tieáp hay thoâng qua coâng suaát ñònh möùcΔP (kyù hieäu Pdiss trong caùc taøi lieäu tieáng Anh), xaùc ñònh baèng nhieät ñoä moái noái cho pheùp θJmax vaø nhieät O ñoä voû baèng giaù trò moâi tröôøng qui ñònh, laø θA = 25 C. Keát quaû laø: O Pdiss . RJC = θJmax – 25 C + RCH: ñieän trôû nhieät khi truyeàn töø voû cuûa linh kieän qua taûn nhieät, giaûm khi aùp löïc tieáp xuùc, ñoä nhaün beà maët taêng. Ngöôøi ta coøn coù lôùp ñeäm baèng cao su ñaëc bieät vöøa laøm caùch ñieän vaø taêng tieáp xuùc, hay duøng keo ( paste ) silicon laøm kín caùc khe hôû giöõa hai beà maët khi söû duïng mica laøm taám ñeäm . + RHA: ñieän trôû nhieät khi truyeàn töø taûn nhieät ra moâi tröôøng xung quanh, Trang 14/ Chương 2
Dàn bài Điện tử công suất 1 laø boä phaän chuû yeáu cho taûn nhieät heä thoáng, tæ leä nghòch vôùi dieän tích taûn nhieät. Coù theå giaûm RHA khi laøm ñen beà maët (taêng khaû naêng böùc xaï nhieät), hay duøng quaït ñeå taûn nhieät cöôõng böùc. ÔÛ caùc heä thoáng coâng suaát raát lôùn, coù theå laøm maùt baèng caùch boâm nöôùc qua taûn nhieät ñeå giaûm kích thöôùc boä taûn nhieät, traùnh choaùn choã. Ñeå yù laø khi khoâng söû duïng taûn nhieät, ñieän trôû nhieät töø voû linh kieän coâng suaát ra moâi tröôøng raát lôùn, vì dieän tích tieáp xuùc vôùi khoâng khí cuûa linh kieän raát beù, daãn ñeán khaû naêng tieâu taùn coâng suaát luùc naøy raát beù so vôùi giaù trò ñònh möùc. Tính toaùn nhieät nhö moâ taû ôû treân thöôøng ñöôïc duøng cho baøi toaùn kieåm tra, khi choïn sô boä coù theå söû duïng caùc giaù trò trung bình hay hieäu duïng cuûa doøng ñieän nhö sau: Doøng laøm vieäc trung bình IO vaøi chuïc A) ta coù theå gaëp giaù trò cöïc ñaïi lieân tuïc. Khi ñoù, ta choïn theo giaù trò cöïc ñaïi laøm vieäc, vôùi heä soá an toaøn töø 2 ñeán 3 laàn. II.6 BAÛO VEÄ BOÄ BIEÁN ÑOÅI VAØ NGAÉT ÑIEÄN BAÙN DAÃN: 1.Baûo veä doøng: + Baûo veä doøng cöïc ñaïi ( ngaén maïch – quaù doøng töùc thôøi): Caàu chì taùc ñoäng nhanh vaø i2dt ∫T CB ( ngaét maïch töï ñoäng – Aptomat ) + Baûo veä quaù taûi ( quaù doøng coù thôøi gian ): CB ( ngaét maïch töï ñoäng – Aptomat ) Rô le nhieät Maïch haïn doøng cuûa boä ñieàu khieån voøng kín. 2. Baûo veä aùp: (quaù aùp daïng xung) Trang 15/ Chương 2 © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 Hình 2.6.1 RC noái tieáp maéc song song (1), Varistor laø loaïi ñieän trôû giaûm nhanh khi aùp lôùn hôn trò soá ngöôõng (2) vaø caùc boä loïc nguoàn(3) goàm maéc loïc LC hình π. Snubber song song ngaét ñieän. II.7 TOÙM TAÉT CAÙC YÙ CHÍNH: Sau khi hoïc chöông 2, caàn naém vöõng caùc noäi dung sau: - Nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø caùc ñaëc tính cuûa caùc ngaét ñieän ñieän töû, so saùnh vôùi caùc linh kieän lyù töôûng cuûa chöông 1. - Caùch löïa choïn ñònh möùc doøng aùp linh kieän coâng suaát cho moät moät maïch cuï theå. - Nguyeân lyù ñieàu khieån caùc ngaét ñieän. Baøi taäp: 1. Chöùng minh quan heä giöõa ñònh möùc doøng trung bình vaø hieäu duïng cuûa Thyristor (muïc I.3.4.4): IRMS = 1.57 IAVE. io D R 1 ohm E 12 v vo 2 e 0 2. Veõ daïng doøng, aùp ra vaø tính trò trung bình doøng qua maïch naïp accu hình treân, vôùi et( )= 12 2 sin(100π t ) , xem diod khoâng coù suït aùp thuaän. 3. Caùc caâu hoûi kieåm tra: b. Theo baïn, ñaëc tính cuûa rô le baûo veä quaù taûi seõ tính baèng giaù trò hieäu duïng hay trung bình? c. Moâ taû nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa SCR. d. Moâ taû nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa TRIAC theo baïn, doøng cöïc coång (khoâng daáu) seõ beù vaø lôùn nhaát trong tröôøng hôïp naøo cuûa 4 cheá ñoä laøm vieäc sau: Trang 16/ Chương 2
Dàn bài Điện tử công suất 1 I: IA > 0, IG > 0 II: IA > 0, IG 0 e. Trình baøy ñaëc tính volt – ampe cuûa SCR vaø caùc thoâng soá lieân quan. f. Toùm taét caùc baûo veä cho SCR hay Thyristor noùi chung. PHUÏ LUÏC CHÖÔNG 1 A. HÌNH DAÏNG BEÂN NGOAØI MOÄT SOÁ SCR: TO220AB TO48 TO118 TO200AB ADD A-PAK (TO208AA) (TO209AE) B. ÑAËC TÍNH KYÕ THUAÄT CHI TIEÁT CUÛA SCR: Caùc datasheet sau cho ta ñaëc tính kyõ thuaät chi tieát cuûa 2 SCR, moät coù daïng boulon vaø moät coù daïng domino (moâ ñun ADD A-PAK) cuûa haõng International Rectifier (IR). Trang 17/ Chương 2 © Huỳnh Văn Kiểm
Bài giảng tóm tắt môn Điện tử công suất 1 Chöông 3 ÑiEÀU KHIEÅN COÂNG SUAÁT XOAY CHIEÀU III.1 THYRISTOR LAØ PHAÀN TÖÛ ÑOÙNG NGAÉT MAÏCH ÑIEÄN AC: Thí nghieäm: Laäp maïch ñieän nhö hình 3.1.1 Khi cung caáp doøng cöïc coång ñuû lôùn, TRIAC seõ daãn ñieän (ON). Vôùi taûi R, doøng qua taûi cuøng daïng vôùi aùp. Khi aùp nguoàn qua zero ôû cuoái baùn kyø, TRIAC seõ taét neáu doøng qua cöïc coång G khoâng coøn. Treân hình 3.1.2.a, Khoaûng TRIAC ON ñöôïc toâ ñaäm, khoaûng khoâng ñöôïc toâ töông öùng vôùi TRIAC khoâng daãn ñieän (OF`) khi doøng cöïc coång bò ngaét. Vaäy TRIAC laø phaàn töû coù theå ñoùng ngaét ôû ñieän AC, noù ON khi ñöôïc kích vaø OFF khi maát doøng cöïc G. Ñeå yù TRIAC khoâng ngaét khi maát doøng kích cho ñeán khi doøng qua noù veà khoâng (vôùi taûi R laø ôû cuoái baùn kyø). Ñieàu naøy cuõng seõ khoâng xaûy ra khi nguoàn laø moät chieàu, doøng qua thyristor khoâng theå veà khoâng. Khi thay TRIAC baèng SCR, ta coù cuøng keát quaû nhöng SCR chæ daãn ñieän baùn kyø. i T1 T2 o T v G R v Ñieàu khieån Hình 3.1.2: Daïng aùp ra ñieàu khieån ON – OFF (a), Hình 3.1.1: TRIAC laøm vieäc vôùi nguoàn AC taûi coù ñoùng ngaét luùc aùp qua zero (b) R Nhaän xeùt: - Thyristor coù theå ñoùng ngaét maïch ñieän xoay chieàu, noù ñoùng maïch khi ñöôïc phaân cöïc thuaän vaø coù doøng cöïc coång ñuû lôùn, töï taét khi aùp löôùi ñaûo chieàu vaø phaûi kích trôû laïi ôû moãi nöûa chu kyø. Quaù trình ñoùng ngaét thyristor laøm vieäc vôùi nguoàn hình sin coøn ñöôïc goïi laø chuyeån maïch löôùi ( line commutation ). - Ñieàu khieån ON – OFF coøn goïi laø ñieàu khieån toaøn chu kyø(integral cycle control): Ngaét ñieän (thyristor) coù hai traïng thaùi: ON: Thyristor coù doøng cöïc coång ñuû lôùn lieân tuïc: ngaét ñieän ñoùng maïch, aùp treân taûi baèng aùp nguoàn. OFF: Thyristor khoâng coù doøng cöïc coång: NÑ töø traïng thaùi daãn => khoùa khi aùp löôùi qua zero, vaø aùp treân taûi => khoâng. - Ñieàu khieån ON-OFF coù theå ñieàu khieån doøng naêng löôïng cung caáp nhöng khoâng theå thay ñoåi ñieän aùp cung caáp cho taûi. Ñeå ñieàu khieån aùp ra, ta coù theå thay ñoåi thôøi ñieåm (pha) kích SCR trong moãi chu kyø khoaûng daãn ñieän cuûa SCR trong chu kyøthay ñoåi => aùp ra ñöôïc thay ñoåi nhö hình 3.1.3. Hình 3.1.3: AÙp ra ñieàu khieån pha taûi trôû Trang 1 / Chương 3_ĐK áp xoay chiều © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 Phöông phaùp naøy goïi laø ñieàu khieån pha, laø moät noäi dung raát quan troïng cuûaÑTCS, seõ ñöôïc khaûo saùt ôû cuoái chöông vaø coøn tieáp tuïc ôû chöông chænh löu. III.2. CAÙC SÔ ÑOÀ MAÏCH ÑOÄNG LÖÏC: a. Sô ñoà moät pha: - Duøng TriAC, hai SCR // ngöôïc. - Caùc sô ñoà SCR +Diod (hình III.2.1. a vaø b) D2 D1 x x x L1 L2 SCR2 SCR1 Ñieàu SCR1 SCR2 khieån Taûi Ñieàu khieån (a) (b) Hình 3.2.1: Sô ñoà ÑK coâng suaát xoay chieàu. b. Sô ñoà ba pha: G SCR A SCR1A R T1 T2 SCR A SCR2A TRIAC A D A SCR B R Nguoàn Taûi SCR1B Nguoàn Taûi SCR B Nguoàn Taûi Nguoàn SCR2B D B G SCR C R SCR C T1 T2 SCR1C SCR2C TRIAC C D C (a) (b) (c) (d) Hình 3.2.2: ÑK coâng suaát xoay chieàu, sô ñoà ba pha. II.3 ÑIEÀU KHIEÅN ON – OFF: 1. Nguyeân lyù ñieàu khieån coâng suaát: thay ñoåi tæ leä tON/ T (ñoä roäng xung töông ñoái) cuûa quaù trình ñoùng ngaét. Coù theå chöùng minh deå daøng laø coâng suaát trung bình cuûa taûi: PO = PMAX. tON/T PMAX: Coâng suaát nhaän ñöôïc khi noái tröïc tieáp vaøo löôùi. tON: Thôøi gian thyristor ON. T: Chu kyø ñoùng ngaét 2. Ñoùng ngaét luùc aùp qua ñieåm khoâng (zero switching): a. Nguyeân lyù: Thyristor chæ ñoùng maïch khi aùp nguoàn qua zero. Khi ñoù, aùp treân taûi chæ coù theå laø soá nguyeân baùn kyø löôùi. Doøng qua taûi taêng Trang 2 / Chương 3_ĐK áp xoay chiều
Bài giảng tóm tắt môn Điện tử công suất 1 leân töø zero ngay caû khi taûi R. Hình 3.3.1: sô ñoà ÑK zero switching b. Lôïi ích cuûa zero switching: Traùnh ñöôïc khaû naêng phaùt xaï nhieãu voâ tuyeán hay nhieãu lan truyeàn treân daây nguoàn khi doøng taûi bò taêng ñoät ngoät luùc Thyristor baét ñaàu daãn vôùi taûi R. c. Maïch ñieàu khieån zero switching: Nguyeân lyù cuûa zero switching laø chæ kích thyristor khi aùp nguoàn qua zero (hình 3.3.1). Hình 3.3.2 phaùt xung khi aùp nguoàn qua zero neân ñöôïc goïi laø maïch khaùm phaù zero (zero detector). Xung zero (ZD) naøy phaûi qua coång AND kieåm soaùt baèng tín hieäu ñieàu khieån ÑK. (c) Hình 3.3.2 : sô ñoà khaùm phaù ñieåm khoâng a vaø b, c laø daïng aùp ra hình b. Maïch khaùm phaù zero coøn ñoùng vai troø raát quan troïng trong nhöõng maïch ñieàu khieån laøm vieäc vôùi löôùi ñieän xoay chieàu. 3. ÖÙng duïng ÑK ON - OFF: Nguyeân taéc chung: Thyristor thay theá ngaét ñieän cô khí ñeå ñoùng ngaét taûi AC vôùi nhieàu öu ñieåm, ñöôïc goïi laø Rô le, contactor baùn daãn SSR ( solid state relay ) T1 R 33 In 1 4 Ñieàu G 0.1u Out khieån T2 2 3 (a) SCR2 D2 In 33 Out 470 SCR1 0.1u (b) D1 Hình 3.3.4: Ñaëc tính OPTRON TriAC Trang 3 / Chương 3_ĐK áp xoay chiều © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 Hình 3.3.3: Sô ñoà rô le baùn daãn - Sô ñoà khoái toång quaùt (hình 3.3.3.a): Ngoû vaøo cuûa SSL noái boä ñieàu khieån TRIAC qua boä caùch ly Optron. Khi diod phaùt quang cuûa Optron coù doøng, transistor ngoû ra seõ baûo hoøa, taùc ñoäng leân maïch Ñieàu khieån cung caáp doøng kích cho TRIAC. - Maïch ñieän ñk ON – OFF taûi duøng SCR vaø tieáp ñieåm cô khí (relay) (hình 3.3.3.b) Hình 3.3.5: Sô ñoà rô le baùn daãn duøng OPTRON TRIAC Hìn 3.3.4 vaø 3.3.5 höôùng daãn caùch söû duïng Optron TRIAC ñeå ñieàu khieån ON-OFF . Öu ñieåm: SSR khoâng taïo ra tia löûa ñieän khi ñoùng ngaét, soá laàn vaø taàn soá ñoùng ngaét cho pheùp raát cao, coâng suaát ñieàu khieån raát beù - coù theå taùc ñoäng tröïc tieáp töø maïch vi ñieän töû, coù theå tích hôïp vôùi caùc boä ñieàu khieån ñieän töû khaùc ñeå ñöôïc nhieàu tính naêng môùi. Nhöôïc ñieåm: Laø caùc nhöôïc ñieåm cuûa thieát bò ñieän töû: khaû naêng quaù taûi keùm, hoûng khoâng phuïc hoài ñöôïc, nhaïy vôùi nhieãu, nhieät Rô le, contactor baùn daãn thöôøng ñöôïc duøng thay theá rô le, contactor cô khí khi caàn soá laàn ñoùng ngaét lôùn, maïch caáp ñieän cho bieán aùp maùy haøn ñieän trôû (haøn tieáp xuùc), ñieàu khieån loø ñieän hay taùc ñoäng nhanh (nhö oån aùp xoay chieàu hay UPS) III.4 ÑIEÀU KHIEÅN PHA AÙP XOAY CHIEÀU: Ñieàu khieån pha ( ÑKP ): laø phöông phaùp thay ñoåi ñieän aùp ra trong heä thoáng coù nguoàn hình sin baèng caùch söû duïng xung kích coång caùc thyristor coù cuøng taàn soá nhöng goùc leäch pha thay ñoåi so vôùi hình sin löôùi. Nhö vaäy thyristor daãn moät phaàn chu kyø löôùi, ñieåm baét ñaàu daãn cuûa thyristor seõ thay ñoåi theo goùc ñieàu khieån, nhöng thyristor chæ trôû veà traïng thaùi khoùa khi doøng ñieän veà khoâng. Hình 3.4.1: Sô ñoà vaø daïng aùp ra sô ñoà ñieàu khieån pha taûi thuaàn trôû. Thoâng soá caên baûn cuûa ÑKP laø goùc ñieàu khieån pha (ÑKP) α − coøn goïi laø goùc thoâng chaäm Trang 4 / Chương 3_ĐK áp xoay chiều
Bài giảng tóm tắt môn Điện tử công suất 1 (angle of retard, delayed angle), ñöôïc tính töø vò trí töông öùng vôùi α = 0 goïi laø goùc chuyeån maïch töï nhieân hay khoâng coù ñieàu khieån. Goùc chuyeån maïch töï nhieân naøy laø ñieåm thyristor baét ñaàu daãn ñieän khi ta cung caáp doøng cöïc coång lieân tuïc vaø taûi laø thuaàn trôû, töông öùng vôùi tröôøng hôïp thay theá thyristor baèng diode. Coù theå deå daøng thaáy laø khi α = 0, aùp ra seõ cöïc ñaïi. Thoâng soá khaùc cuûa sô ñoà ñieàu khieån laø beà roäng xung kích thyristor phaûi ñaûm baûo phaïm vi thay ñoåi goùc ÑKP roäng nhaát, töø giaù trò aùp ra toái thieåu ( thöôøng baèng 0 ) töông öùng α = αMAX ñeán toái ña α = 0 ( HT khoâng ñieàu khieån ). 2. Khaûo saùt sô ñoà moät pha: a. Taûi ñieän trôû: ( Hình 3.4.1 ) Goïi aùp nguoàn v = V 2 sin ωt vôùi V , ω : trò soá hieäu duïng vaø taàn soá goùc aùp nguoàn Taïi wt = 0, ñoùng nguoàn. T khoâng daãn neân doøng taûi iO = 0 => aùp ra vO = 0, aùp treân TRIAC vT = v – vO = v > 0. Thyristor phaân cöïc thuaän. Taïi wt = α , coù doøng kích iG vaø vT > 0 => T daãn ñieän, ta coù: vT = 0, vO = v => iO = v/R coù daïng hình sin nhö ñieän aùp. Taïi wt = π , vO = 0, iO = 0 => T taét . Trong baùn kyø aâm, daïng aùp doøng ñöôïc laäp lai, nhöng vôùi giaù trò ngöôïc laïi (hình 3.4.1.(b)). - Trò hieäu duïng aùp treân taûi: π V = 1 v2dt = 1 (V 2 sin ωt)2dωt = V 1 π − α + 1 sin 2α OR T ∫T π ∫ π ( 2 ) α Kieåm tra laïi: khi α = 0 , aùp ra baèng aùp nguoàn VOR = V . Vì doøng coù cuøng daïng vôùi aùp ( taûi thuaàn trôû ), trò hieäu duïng doøng qua taûi: VOR V 1 1 IOR = = (π − α + sin 2α) R R π 2 - Coâng suaát: 2 2 1 1 ()vo ()VOR PO = vo ⋅ iodt = dt = T ∫T T ∫T R R Bieåu thöùc naøy vaãn gioáng nhö tröôøng hôïp nguoàn hình sin vì do taûi thuaàn trôû, daïng doøng aùp treân taûi vaãn gioáng nhau. - Coù theå chöùng minh deã daøng laø HSCS cuûa maïch khoâng thöïc hieän ñöôïc, töø , ta coù 2 2 1 ()vo 1 1 ()v 2 1 2 PO = dt = ⋅ PMAX = dt hay (v ) dt = ()v dt T ∫T R 2 T ∫T R ∫T o 2 ∫T => Ta caàn coù tích phaân cuûa bình phöông aùp ra vO baèng ½ tích phaân cuûa bình phöông aùp nguoàn v , do tính ñoái xöùng cuûa hình sin, suy ra α = 90 O . Coù theå kieåm tra laïi baèng tính toaùn theo Trang 5 / Chương 3_ĐK áp xoay chiều © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 vaø , tröôøng hôïp naøy aùp ra vO coù trò hieäu duïng laø V / 2 . b. Taûi RL: Khaûo saùt töông töï tröôøng hôïp taûi ñieän trôû : Taïi wt = 0, ñoùng nguoàn. TRIAC T khoâng daãn neân doøng taûi iO = 0 => aùp ra vO = 0, aùp treân T laø vT = v – vO = v > 0. Thyristor phaân cöïc thuaän. Hình 3.4.2 Sô ñoà vaø daïng aùp ra sô ñoà ñieàu khieån pha taûi caûm khaùng. Taïi wt = α , coù doøng kích iG vaø vT > 0 dio => T daãn ñieän, vT = 0, v = R ⋅ i + L ⋅ = v = V 2 sin wt o o dt vôùi ñieàu kieän ban ñaàu iO = 0 khi wt = α Giaûi ra :doøng taûi coù daïng iO = iO1 + iO2 vôùi * iO1 laø thaønh phaàn xaùc laäp, xaùc ñòng töø taùc duïng cuûa nguoàn hình sin v : V 2 2 2 −1 wL io1 = sin(ωt − φ) vôùi toång trôû taûi Z = R + ()ωL vaø goùc pha φ = tg Z R dio * iO2 laø thaønh phaàn quaù ñoä, laø nghieäm cuûa pt khoâng veá hai: 0 = R ⋅ io + L ⋅ dt −t i = Ae τ vôùi thôøi haèng τ = L , Haèng soá tích phaân A xaùc ñònh töø ñieàu kieän ban ñaàu o2 R V 2 −α 0 = sin(α − φ) + Ae ω⋅τ suy ra Z bieåu thöùc doøng ñieän ngoû ra iO nhö sau ⎡ −(ωt−α ) ⎤ V 2 ω⋅τ io = ⎢sin(ωt − φ) − sin(α − φ) ⋅ e ⎥ Z ⎣⎢ ⎦⎥ Caùc thaønh phaàn doøng ñieän iO ñöôïc veõ treân hình 2.13 cho moät baùn kyø. Khi wt = α + γ doøng veà khoâng: iO = 0 suy ra −γ sin(α + γ − φ) − sin(α − φ) ⋅ e ω⋅τ = 0 hay: Hình 3.4.3 : Caùc thaønh phaàn cuûa doøng ñieän Trang 6 / Chương 3_ĐK áp xoay chiều taûi ( veõ cho moät baùn kyø )
Bài giảng tóm tắt môn Điện tử công suất 1 −γ sin( α + γ − φ ) = sin( α − φ )⋅ e ω⋅τ γ : beà roäng xung doøng hay goùc daãn cuûa Thyristor, laø nghieäm cuûa . Phöông trình naøy chæ coù theå giaûi baèng phöông phaùp soá. Nhaän xeùt laø γ > π − α nghiaõ laø khi aùp löôùi veà khoâng, doøng chöa veà khoâng, thyristor seõ daãn ñieän ôû moät phaàn baùn kyø aâm. Hieän töôïng naøy coù theå giaûi thích baèng taùc duïng cuûa töï caûm L luoân luoân choáng laïi söï thay ñoåi cuûa doøng ñieän. Khi thyristor baét ñaàu daãn, doøng qua maïch taêng leân töø giaù trò khoâng. Vì dio vL = L > 0 suït aùp qua R beù hôn aùp nguoàn. Khi aùp nguoàn v giaûm, iO giaûm vaø vL 1 1 = V π ()γ + 2 [sin 2α − sin 2(α + γ )] Bieåu thöùc tính trò hieäu duïng doøng ra coù daïng raát phöùc taïp vì iO coù caû haøm sin vaø haøm muõ, khoâng tieän tính toaùn baèng giaûi tích. Trong phuï luïc ôû cuoái chöông, phöông phaùp tính toaùn goùc daãn, caùc ñaëc tröng cuûa doøng ñieän trong boä bieán ñoåi ñieàu khieån pha baèng ñoà thò ñöôïc trình baøy. Caùc nhaän xeùt: O * AÙp ra baèng khoâng khi α = αMAX = 180 . * Goùc α toái thieåu vôùi taûi RL ( phaïm vi ñieàu chænh goùc ñieàu khieån pha taûi RL ) baèng φ. Khi α giaûm, goùc daãn γ taêng. Khi γ = 180 O , xung doøng baùn kyø döông noái lieàn xung doøng cuûa baùn kyø aâm ( doøng ñieän laø lieân tuïc ), aùp ra vO ñaït cöïc ñaïi vaø baèng aùp vaøo v, doøng ra hình sin töông öùng goùc ñieàu khieån pha laø cöïc tieåu ( ñeå coøn coù theå ñieàu khieån ) - giaù trò naøy baèng φ. Coù theå theá vaøo ñeå kieåm tra. Khi kích caùc thyristor vôùi xung coù α φ. * Yeâu caàu kích xung roäng: Khi ñieàu khieån pha aùp xoay chieàu, xung kích caùc thyristor caàn laø xung roäng ñeå ñaûm baûo maïch laøm vieäc bình thöôøng khi α < φ. Ñoái vôùi sô ñoà moät pha, ngöôøi ta thöôøng duøng xung coù beà roäng ( π − α ) töông öùng xung baét ñaàu ôû wt = α vaø chaám döùt ôû wt = π ôû chu kyø ñaàu. Ñeå chöùng toû söï caàn thieát naøy, ta quan saùt hình 2.14 moâ taû quaù trình quaù ñoä boä ÑKP aùp xoay chieàu moät pha taûi RL kích baèng xung roäng khi goùc ÑKP α < φ. Trang 7 / Chương 3_ĐK áp xoay chiều © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 Hình 3.4.4: Quaù trình quaù ñoä boä ÑKP aùp xoay chieàu moät pha. ÔÛ baùn kyø ñaàu tieân, T1 seõ daãn ñieän ngay khi ñöôïc kích. Do α < φ, goùc daãn γ cuûa T1 lôùn hôn π vaø ñeán baùn kyø thöù hai, khi T2 coù xung cöïc coång, T1 vaãn coøn daãn, neân T2 vaãn bò ñaët aùp aâm vaø T2 seõ daãn ñieän ngay khi doøng T1 veà khoâng ( T1 taét ). Aùp ra vO vaãn baèng aùp nguoàn v laø giaù trò lôùn nhaát coù theå coù. Nhö vaäy coù theå xem T2 ñöôïc kích vôùi goùc ÑKP lôùn hôn giaù trò α cuûa maïch ñieàu khieån cung caáp nhöng vaãn lôùn hôn φ vaø goùc daãn γ cuûa noù tieáp tuïc lôùn hôn π . Moïi vieäc xaûy ra töông töï ôû caùc baùn kyø sau. Ñeå yù laø duø caùc goùc daãn thay ñoåi, chuùng luoân lôùn hôn π vaø aùp ra vO vaãn baèng aùp nguoàn v. Quaù trình quaù ñoä naøy seõ chaám döùt khi doøng trôû thaønh hình sin vaø leäch pha vôùi aùp goùc φ .Neáu xung kích caùc thyristor khoâng keùo daøi, T2 seõ khoâng theå daãn ñieän khi T1 taét. ÔÛû baùn kyø thöù 3, T1 laïi daãn vaø ñeán baùn kyø thöù 4, T2 cuõng khoâng theå laøm vieäc nhö ta mong muoán. 3. Sô ñoà ba pha: G Trong coâng nghieäp, ñeå cung caáp T1 T2 Taûi ñöôïc coâng suaát lôùn cuõng nhö ñaûm baûo söï TRIAC A caân baèng cuûa löôùi ñieän, ngöôøi ta duøng caùc G sô ñoà ba pha. Sô ñoà hình 3.2.2.(b) duøng ba TRIAC cho taûi trôû hay ba caëp SCR song Nguoàn T1 T2 Taûi song ngöôïc laø caùc sô ñoà cho ra aùp doøng caân TRIAC B baèng, duøng ñöôïc cho ñieàu khieån pha taûi G ñieän xoay chieàu. T1 T2 Taûi Trong moät soá tröôøng hôïp ngöôøi ta TRIAC C coøn duøng caùch noái ba maïch moät pha ñoäc laäp nhö hình 3.4.5 vì lyù do ñôn giaûn. Luùc naøy Hình 3.4.5 Sô ñoà ñieàu khieån pha taûi ba pha duøng ba moãi pha taûi vaø thyristor ñieàu khieån noái vaøo maïch moät pha aùp daây, caùc pha khoâng aûnh höôûng laãn nhau, tính toaùn nhö maïch moät pha. Hoaït ñoäng cuûa maïch ba pha hình 3.2.2.(b) vôùi taûi R hay RL hoaøn toaøn töông töï nhö sô ñoà moät pha nhöng vieäc khaûo saùt phöùc taïp hôn vì caùc pha coù moái lieân quan vôùi nhau. Coù 2 tröôøng hôïp (moâ taû vôùi taûi noái Y): - Chæ coù hai nhaùnh SCR daãn ñieän: aùp pha coù doøng taûi baèng ½ aùp daây töông öùng, aùp pha khoâng coù doøng baèng 0. - Caû ba nhaùnh SCR daãn ñieän: aùp pha taûi baèng aùp pha nguoàn. Trang 8 / Chương 3_ĐK áp xoay chiều
Bài giảng tóm tắt môn Điện tử công suất 1 Hình 3.4.5b: Daïng aùp ra (aùp daây) maïch ñieàu khieån pha aùp xoay chieàu, sô ñoà 3 pha hình 2.5b taûi thuaàn trôû. Vieäc SCR chæ ngaét khi doøng qua noù baèng khoâng ñaõ laøm vieäc khaûo saùt giaûi tích BBÑ ba pha taûi RL khoâng theå thöïc hieän ñöôïc, chæ coù theå moâ phoûng treân maùy tính hay qua thí nghieäm. Nhö vaäy, vieäc tính toaùn cuõng döïa vaøo caùc ñoà thò hay chöông trình maùy tính. Keát quaû khaûo saùt cuõng hoaøn toaøn töông töï: Khi taêng goùc ñieàu khieån pha, aùp ra giaûm laàn. Goùc daãn cuûa caùc thyristor cuõng phuï thuoäc vaøo tính chaát cuûa taûi. Coù theå chöùng minh deå daøng laø vôùi taûi RL, khi α nhoû hôn φ ta cuõng heát ñieàu khieån ñöôïc aùp ra vì luùc ñoù caùc thyristor luoân luoân daãn. AÙp ra baèng aùp löôùi. 4. ÖÙng duïng ñieàu khieån pha aùp xoay chieàu: a. Ñieàu chænh ñoä saùng ñeøn coù tim, oån aùp xoay chieàu duøng thyristor:: b. Ñieàu chænh aùp ñaàu vaøo cuûa bieán aùp duøng cho L T caùc öùng duïng giaûm hay taêng aùp: G 0.1u Trong coâng nghieäp coù nhieàu öùng duïng söû duïng aùp löôùi qua bieán aùp coù nhu caàu thay ñoåi aùp ra, moät 220 chieàu hay xoay chieàu ví duï nhö haøn hoà quang (duøng VAC 2k2 vôùi taûi xoay chieàu hay moät chieàu ), caùc boä nguoàn cho 10k xi maï, ñieän phaân ( aùp thaáp doøng lôùn ), caùc boä nguoàn 47k cho thieát bò loïc tænh ñieän ( aùp cao doøng nhoû ) 0.1u Vieäc söû duïng boä ñieàu khieån aùp xoay chieàu baùn daãn seõ laøm taêng tính kinh teá cho thieát keá. Hình 2.16 Boä Light dimmer duøng TRIAC Trang 9 / Chương 3_ĐK áp xoay chiều © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 c. Trong ñieàu khieån ñoäng cô SCRs khoâng ñoàng boä: G CT Coù hai öùng duïng quan troïng: T1 T2 CB khôûi ñoäng ñoäng cô vaø ñieàu chænh toác LÖÔÙI ñoä. ÑCô KÑB - Ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô khoâng ñoàng boä: Coù taùc duïng raát giôùi BOÄ haïn. ÑIEÀU KHIEÅN - Khôûi ñoäng ñoäng cô khoâng ñoàng boä: Ñaây laø öùng duïng raát coù giaù Hình 2.17: Boä khôûi ñoäng ñoäng cô khoâng ñoàng boä duøng trò cuûa ñieàu khieån pha aùp xoay chieàu. thyristor. CB: Ngaét ñieän töï ñoäng (aùptomat), CT: bieán doøng ñieän. Khi ñoùng tröïc tieáp vaøo löôùi ñieän, doøng khôûi ñoäng ñoäng cô khoâng ñoàng boä raát lôùn, töø 5 ñeán 7 laàn doøng ñònh möùc. Ñieàu naøy gaây aûnh höôûng ñeán caùc thieát bò duøng ñieän khaùc, nhaát laø khi coâng suaát löôùi bò giôùi haïn hay ôû cuoái ñöôøng daây coù suït aùp lôùn. Vieäc duøng boä ñieàu khieån aùp xoay chieàu duøng SCR taêng daàn aùp ñaët vaøo ñoäng cô seõ laøm giaûm doøng khôûi ñoäng xuoáng coøn töø 1.5 deán 3 laàn doøng ñònh möùc, phuï thuoäc vaøo cheá ñoä taûi. Coù theå phaûn hoài doøng ñieän qua ñoäng cô veà boä ñieàu khieån ñeå kieåm soaùt chính xaùc doøng khôûi ñoäng, goùc kích caùc thyristor chæ ñöôïc pheùp giaûm (laøm taêng aùp ra) khi doøng qua ñoäng cô beù hôn giaù trò cho pheùp. Khi aùp ñaët vaøo ñoäng cô ñaït giaù trò ñònh möùc, coù theå duøng coâng taéc tô cô khí ñeå ngaén maïch, loaïi boû boä khôûi ñoäng neáu muoán. Moät khaû naêng khaùc cuûa thieát bò naøy laø ta coù theå taêng daàn aùp ñaët vaøo ñoäng cô vôùi ñoä doác thay ñoåi vaø toác ñoä ñoäng cô cuõng taêng daàn theo aùp,vaø ñaây chính laø lyù do phöông phaùp naøy coù teân thöông maïi laø soft start. Nhôø ñoù coù theå thay ñoåi thôøi gian khôûi ñoäng, töø 1 giaây ñeán 10 giaây hay hôn ôû moät soá tröôøng hôïp ñaëc bieät. Nhö vaäy gia toác khi khôûi ñoäng ñöôïc kieåm soaùt, ñaây laø yeâu caàu ñeå khôûi ñoäng caùc truyeàn ñoäng cung caáp cô naêng cho moät soá daïng taûi, ví duï caùc maùy moùc lieân quan ñeán cuoán hay keùo caùc saûn phaåm daïng baêng − raát hay gaëp trong coâng nghieäp deät, giaáy, in, hay trong coâng nghieäp naëng vôùi caùc maùy moùc coù quaùn tính lôùn. III.5 TOÙM TAÉT CAÙC YÙ CHÍNH: Sau khi hoïc chöông ba, ta caàn naém ñöôïc caùch söû duïng thyristor (SCR vaø TRIAC) ñeå ñieàu khieån caùc taûi AC duøng ñieän löôùi, bao goàm: - Ñoùng ngaét maïch ñieän thay caùc thieát bò cô khí quen thuoäc. Caùc rôle contactor baùn daãn môû ra nhöõng khaû naêng môùi, trong ñoù khaû naêng ñoùng ngaét khi aùp qua zero raát ñaùng chuù yù. - Ñieàu khieån pha aùp xoay chieàu. Baèng caùch thay ñoåi (laøm chaäm) pha cuûa xung kích caùc thyristor, aùp ra cuûa boä bieán ñoåi ñöôïc ñieàu khieån (giaûm). Caùc ñaëc ñieåm caàn chuù yù la:ø aùp ra seõ thay ñoåi theo ñaëc tính cuûa taûi do thyristor chæ töï taét khi doøng giaûm veà khoâng; aùp ra khoâng hình sin daãn ñeán vieäc tính toaùn doøng aùp ngoû ra raát phöùc taïp. Duø ñieàu khieån pha aùp xoay chieàu coù moät soá öùng duïng ñaùng chuù yù, vieäc khaûo saùt trong chöông ba chæ nhaèm muïc ñích laøm quen, daãn nhaäp vaøo chænh löu ñieàu khieån pha (chöông ba) laø moät troïng taâm cuûa giaùo trình. BAØI TAÄP & CAÂU HOÛI : 1. Nguyeân taéc ñieàu roäng xung ñeå ñieàu khieån coâng suaát loø ñieän. Chu kyø ñieàu roäng coù theå choïn laø bao nhieâu khi söû duïng phaàn töû ñoùng ngaét laø TRIAC hay contactor baùn daãn. Trang 10 / Chương 3_ĐK áp xoay chiều
Bài giảng tóm tắt môn Điện tử công suất 1 2. Nguyeân lyù zero switching, öu ñieåm cuûa noù khi ñoùng ngaét taûi R. 3. Veõ daïng aùp ra cuûa sô ñoà chænh löu baùn soùng (chænh löu moâït diod) vaø ñieàu khieån pha aùp xoay chieàu sô ñoà moät pha vôùi taûi thuaàn trôû. Chöùng toû laø trò soá hieäu duïng aùp treân taûi trong hai tröôøng hôïp ñeàu baèng 1 hieän duõng aùp nguoàn. 2 4. Söû duïng phuï luïc 1 ñeå tính goùc kích thyristor cuûa sô ñoà ñieàu khieån pha aùp xoay chieàu taûi R ñeå coù trò hieäu duïng aùp ra laø 110 v khi aùp nguoàn laø 220 v (hieäu duïng). Höôùng daãn: vì doøng aùp treân taûi R tæ leä ( io = vo R ), suy ra trò soá hieäu duïng aùp, doøng cuõng tæ leä: V = 1 v2 ⋅ dt = 1 R2 ⋅ i2 ⋅ dt = R ⋅ 1 i2 ⋅ dt = R ⋅ I OR T ∫T o T ∫T o T ∫T o OR Theo ví duï cuûa PL 1.2, IOR = 2 ⋅ IRN ⋅ IB , IRN tra baûng theo (α,φ), IB = 2V /Z . ta coù: VOR = R ⋅ 2 ⋅ I RN ⋅ I B = 2 ⋅ V ⋅ I RN suy ra I RN = 1/4 = 0.25 . o O Tra ñoà thò hình PL1.2 , vôùi IRN = 0.25 vaø φ = 0 (taûi thuaàn trôû), nhaän ñöôïc α = 114 . 1 1 O Thöû laïi baèng VOR = V π ()π − α + 2 sin 2α ; theá α = 114 = 1.92 rad vaø V =220 vaøo, tính ñöôïc trò hieäu duïng aùp ra laø 109.7 volt. PHUÏ LUÏC 1 : GIAÛI BAØI TOAÙN ÑIEÀU KHIEÅN PHA DOØNG GIAÙN ÑOAÏN TAÛI RL BAÈNG ÑOÀ THÒ: Vieäc giaûi tích doøng ñieän caùc sô ñoà ñieàu khieån pha taûi RL ñeàu coù theå quy veà daïng cô baûn: moät SCR laøm vieäc vôùi nguoàn xoay chieàu nhö hình PL1. Thaät vaäy, ôû baát kyø sô ñoà, moãi luùc moät pha löôùi chæ coù theå coù doøng qua moät SCR, taïo ra moät xung doøng ñieän. Hình PL1 khaûo saùt tröôøng hôïp xung doøng döông, töông öùng vôùi baùn kyø döông cuûa nguoàn, xung doøng aâm hoaøn toaøn töông töï. Hình PL1.1 Ta coù : nguoàn hình sin v = V 2 sinωt . wL Taûi RL coù thoâng soá: toång trôû taûi Z = R 2 + ()ωL 2 vaø goùc pha φ = tg −1 R Nhö ñaõ khaûo saùt, phöông trình doøng iO coù daïng : Trang 11 / Chương 3_ĐK áp xoay chiều © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 ⎡ −(ωt−α ) ⎤ V 2 ω⋅τ io = ⎢sin(ωt − φ) − sin(α − φ) ⋅ e ⎥ Z ⎣⎢ ⎦⎥ goùc daãn γ laø nghieäm cuûa −γ ω⋅τ khi ωt = γ, io = 0 töông öùng sin( α + γ − φ )− sin( α − φ )⋅e = 0 α+γ Trò trung bình doøng I : I = 1 i dt = 1 i dwt O o T ∫∫T o 2π o α α+γ V 2 ⎡ −( ωt −α ) ⎤ I = 1 ⎢sin( ωt − φ ) − sin( α − φ )⋅ e ω⋅τ ⎥dwt o 2π Z ∫ α ⎣⎢ ⎦⎥ α+γ 1 2 1 2 Trò hieäu duïng doøng IOR: I = ()i dt = ()i dwt OR T ∫T o 2π ∫ o α α+γ 2 V 2 ⎡ −( ωt−α ) ⎤ I = 1 ⎢sin( ωt − φ ) − sin( α − φ )⋅ e ω⋅τ ⎥ dwt OR Z 2π ∫ α ⎣⎢ ⎦⎥ Ba phöông trình treân coù theå tính toaùn deå daøng vôùi söï trôï giuùp cuûa maùy tính. Trong thöïc haønh, chæ coù theå döïa vaøo caùc ñoà thò ñeå giaûi caùc baøi toaùn lieân quan deán caùc tích phaân treân. 1. Tính goùc daãn γ : Söû duïng maùy tính, ngöôøi ta tính γ theo α , φ (phöông trình ). Hình PL1.2 bao goàm caùc ñöôøng cong γ (α) vôùi φ laø thoâng soá. Döïa vaøo ñoù coù theå tìm moät thoâng soá khi bieát hai thoâng soá coøn laïi. Ví duï: Cho sô ñoà ñieàu khieån pha aùp xoay chieàu moät pha taûi RL. R = 10 ohm XL = ωL =10 ohm a. Tính goùc daãn khi α = 60 O Z = (10 2 + 10 2 ) ½ = 14.1 ohm, φ = 45 O Tra baûng : α = 60 O vaø φ = 45 O => γ = 162O b. XL phaûi baèng bao nhieâu ñeå coù goùc daãn baèng 180 ? α = 60 O vaø γ = 180O => φ = 60O O => XL = R . tg(60 ) = 17.32 ohm 2. Tính trò hieäu duïng : Ñoà thò treân hình PL1.3 laø keát quaû cuûa tích phaân trò soá doøng hieäu duïng Trang 12 / Chương 3_ĐK áp xoay chiều
Bài giảng tóm tắt môn Điện tử công suất 1 qua SCR khi ñöa veà heä Hình PL1.2 : Ñoà thò tính goùc daãn cuûa thyristor taûi RL töông ñoái, ñaët: IOR V 2 IRN = vôùi IB = Luùc ñoù IRN chæ phuï thuoäc α , φ laø hai thoâng soá khoâng thöù nguyeân. IB Z 2 α+γ ⎡ −( ωt−α ) ⎤ I = 1 sin( ωt − φ ) − sin( α − φ )⋅ e ω⋅τ dwt RN 2π ∫ ⎢ ⎥ α ⎣⎢ ⎦⎥ Do ñoù ñeå tính IOR, tra baûng ñeå coù IRN theo α , φ vaø suy ra IOR = IB.IRN Trong thöïc teá raát hay gaëp tröôøng hôïp coù n xung doøng gioáng nhau trong moät chu kyø, ví duï n = 2 nhö ôû ñieàu khieån pha aùp xoay chieàu, sô ñoà moät pha (hình 2.12). Luùc ñoù, keát quaû seõ phaûi nhaân cho n . Thaät vaäy, bieåu thöùc cho trò hieäu duïng doøng ñieän moät xung α+γ I1 = 1 ()i 2 dwt OR 2π ∫ o α Bieåu thöùc cho trò hieäu duïng doøng ñieän n xung gioáng nhau trong moät chu kyø: α+γ I n = n ()i 2 dwt OR 2π ∫ o α suy ra I n = n ⋅ I1 Hình PL1.3 : Trò hieäu duïng doøng ñieän sô ñoà ÑKP moät OR OR SCR Ví duï : Cho sô ñoà ñieàu khieån pha aùp xoay chieàu moät pha taûi RL, R = 10 ohm, XL = 10 ohm, aùp nguoàn 220 V. a. Tính trò hieäu duïng doøng qua maïch khi α = 60 O Giaûi: 2 2 ½ O Z = (10 + 10 ) = 14.1 vaø φ = 45 I B = 2 ⋅V / Z = 22A O O Tra baûng , vôùi α = 60 vaø φ = 45 IRN = 0.45 => IOR = 2 ⋅ I B ⋅0.45 =13.96A b. Tính goùc kích α ñeå doøng hieäu duïng qua taûi laø 9 A: Trang 13 / Chương 3_ĐK áp xoay chiều © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 Vôùi IOR = 11 A => IRN = IRN /(IB ⋅ 2) = 11/( 2 ⋅ 22) = 0.35 . O 2 ñöôïc ñöa vaøo vì ñaây laø tính trò hieäu duïng vôùi 2 xung. Tra baûng, IRN = 0.35 vaø φ = 45 cho ta α = 85 O Löu yù aùp vaø doøng treân taûi RL khoâng cuøng daïng neân trò soá hieäu duïng cuûa chuùng khoâng tæ leä vôùi nhau nhö ôû tröôøng hôïp taûi R, nhö vaäy khoâng theå döïa vaøo phuï luïc 1 naøy giaûi ñeå giaûi baøi toaùn ngöôïc: cho trò hieäu duïng aùp ra taûi RL, tìm goùc kích TRIAC. 3. Tính trò trung bình : Töông töï nhö tính toaùn doøng hieäu duïng, tích phaân tính toaùn trò trung bình sô ñoà ÑKP moät SCR khi ñöa veà heä töông ñoái: α+γ I ⎡ −( ωt −α ) ⎤ V 2 I = O = 1 ⎢sin( ωt − φ ) − sin( α − φ )⋅ e ω⋅τ ⎥dwt vôùi I = ON I 2π ∫ B Z B α ⎣⎢ ⎦⎥ Vaäy trò trung bình ôû heä töông ñoái ION chæ phuï thuoäc α , φ ( hình PL1.4 ). Do ñoù ñeå tính IO, tra baûng ñeå coù ION theo α , φ vaø suy ra IO = IB.ION . Tính toaùn trò trung bình vôùi SCR chæ gaëp trong chænh löu ñieàu khieån pha ( chöông 3 ), khi ngoû ra laø ñieän moät chieàu. Phuï luïc naøy chæ giuùp tính toaùn cho tröôøng hôïp doøng giaùn ñoaïn, khi doøng ñieän coù nhöõng khoaûng baèng zero. Trong thöïc teá raát hay gaëp Hình PL1.4 Trò trung bình doøng ñieän sô ñoà ÑKP moät SCR tröôøng hôïp coù n xung doøng gioáng nhau trong moät chu kyø, ví duï n = 3 nhö ôû chænh löu hình tia 3 pha ñieàu khieån pha. Luùc ñoù, keát quaû seõ phaûi nhaân cho n. Chöùng minh töông töï nhö tröôøng hôïp tính toaùn trò hieäu duïng : 1 Tích phaân doøng trung bình cho moät xung IO : α +γ I1 = 1 i dwt O 2π ∫ o α Bieåu thöùc cho trò trung bình doøng ñieän n n xung IO : α +γ I n = n i dwt suy ra I n = n ⋅ I1 O 2π ∫ o O O α Trang 14 / Chương 3_ĐK áp xoay chiều
Bài giảng tóm tắt môn Điện tử công suất 1 Ví duï : Cho sô ñoà chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån pha ( n = 2 ), taûi RL: R = 10 Ω, XL = 10 Ω, aùp nguoàn 220 V. Tính trò trung bình doøng qua taûi khi α = 100 O Giaûi: Z = (10 2 + 10 2 ) ½ = 14.1 vaø φ = 45 O - Kieåm tra doøng giaùn ñoaïn: Laø ñieàu kieän caàn ñeå söû duïng caùc baûng tra. α = 100 O vaø φ = 45 O => γ = 123O doøng giaùn ñoaïn, vì γ beù hôn goùc daãn khi doøng lieân tuïc cuûa sô ñoà hai xung laø 360O / 2 = 180O . - Tính doøng trung bình qua taûi: O O Tra baûng , vôùi α = 100 vaø φ = 45 => ION = 0.14 IO = 2⋅ I B ⋅0.14 = 6.16A Trang 15 / Chương 3_ĐK áp xoay chiều © Huỳnh Văn Kiểm
Bài giảng tóm tắt Điện tử công suất 1 Chöông 4 CHÆNH LÖU ÑIEÀU KHIEÅN PHA IV.1 CHÆNH LÖU DIOD ( KHOÂNG ÑIEÀU KHIEÅN ): Caùc sô ñoà chænh löu ñöôïc phaân loaïi theo soá xung cuûa aùp ra. 1. Chænh löu hai xung: Goàm sô ñoà caàu moät pha vaø sô ñoà moät pha coù ñieåm giöõa. a. Hoaït ñoäng ôû taûi R: iS D2 D1 D1 i i o o v e D4 D3 v D2 v v o R o R - e (a) (b) Hình 4.1.1 Sô ñoà caàu moät pha (a) vaø sô ñoà moät pha coù ñieåm giöõa (b) vaø caùc daïng soùng doøng, aùp taûi trôû (c) (c) Goïi aùp nguoàn v = V 2 sin()wt V: laø trò hieäu duïng aùp nguoân. ¾ Trò trung bình aùp ra: 1 1 2π 1 π 2 2 Vo = vodt = vodt = 2V sin wt ⋅ dwt = V T ∫T 2π ∫0 π ∫0 π Vôùi taûi trôû: vo = io .R => io = vo/R => Io = Vo/R ¾ Ñeå tìm aùp ngöôïc ñaët leân diod, xeùt tröôøng hôïp khi D1 daãn, D2 phaân cöïc ngöôïc baèng aùp löôùi, vaäy aùp ngöôïc cöïc ñaïi cuûa diod seõ laø trò soá ñænh aùp löôùi V 2 . Sô ñoà hình 4.1.1(b) söû duïng bieán aùp coù hai cuoän thöù caáp ñaûo pha, aùp ngöôïc ñaët vaøo chænh löu taêng gaáp ñoâi. Thaät vaäy, khi D1 daãn, aùp ñaët vaøo D2 laø: vD2 = − e − e = − 2 e ( qui öôùc aùp treân SCR hay Diod luoân tính töø A qua K ). 2π π π 2 V ¾ Trò hieäu duïng doøng taûi : I = 1 i2 .dwt = 1 i2 .dwt = 1 ()v .dwt = oR 2π ∫0 o π ∫0 o π ∫0 R R vôùi V laø trò hieäu duïng aùp nguoàn. Trò hieäu duïng doøng taûi cuõng chính laø trò hieäu duïng IS cuûa doøng qua nguoàn khi taûi laø R. V 2 ¾ Coâng suaát tieâu thuï cuûa taûi R laø PRI==. 2 gioáng nhö noái tröïc tieáp vaøo löôùi ñieän, oR R töông öùng HSCS cuûa BBÑ baèng 1. Neáu ta tính coâng suaát moät chieàu P laøm coâng suaát höõu duïng ñieàu DC , PVIPDC=< O. O , naøy coù theå giaûi thích deå daøng khi ñeå yù giaù trò trung bình VO beù hôn giaù trò hieäu duïng V. b. Hoaït ñoäng ôû taûi RL: Maïch ñieän khaûo saùt laø sô ñoà hình 4.1.1.a hay .b vôùi taûi laø RL ôû vò trí cuûa R. Phöông trình maïch khi laáy laïi goác toaï ñoä: Trang 1 / Chỉnh lưu điều khiển pha © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 I 1 I 1 Hình 4.1.1.d v = v = 2V sin wt = R.i + L di ñieàu kieän ñaàu : i (0) = I o () o dt O 1 − t ωL L giaûi ra: i = 2V sin()wt − φ + I e τ . vôùi φ = tg −1 vaø τ = o Z 1 R R Khi wt = π , doøng ñieän trôû laïi giaù trò ban ñaàu I 1 ñeå laäp laïi xung doøng cho baùn kyø môùi : −π 2V ωτ io = Z sin()π − φ + I1e = I1 Giaûi phöông trình naøy, ta ñöôïc I1 . Nhö vaäy, bieåu thöùc cho daïng doøng ra io töông ñoái phöùc π taïp, tích phaân ñeå tính trò trung bình doøng qua taûi I = 1 i .dwt raát khoù thöïc hieän. Trong thöïc teá, o π ∫0 o ngöôøi ta thöôøng chæ tính giaù trò trung bình doøng ra baèng nguyeân lyù xeáp choàng, Khi giaû söû heä thoáng laø tuyeán tính, caùc thaønh phaàn Fourier cuûa doøng taûi seõ ñöôïc taïo ra töø caùc thaønh phaàn Fourier cuûa nguoàn kích thích. Trò trung bình doøng ñieän laø doøng ñieän qua taûi khi taûi ñöôïc cung caáp aùp moät chieàu baèng trò trung bình aùp ra (cuõng chính laø thaønh phaàn moät chieàu cuûa khai trieån Fourier cuûa aùp ra): IO = VO/R , coù daïng vì L khoâng coù taùc duïng ñoái vôùi thaønh phaàn moät chieàu cuûa ñieän aùp. Ví duï: Tính doøng qua maïch chænh löu caàu diod taûi R = 10 ohm, aùp nguoàn 12 V (hieäu duïng). 2 2 Trò trung bình aùp ra Vo = 12 ⋅ π = 12 ⋅ 0.9 = 10.8 v , Trò trung bình doøng ra: IO = VO R = 10.8/10 = 1.08 A c. Hoaït ñoäng ôû taûi RE: ( hình 4.1.1.e ) Ngöôïc laïi vôùi taûi RL coù khuynh höôùng keùo daøi goùc daãn ñieän cuûa diod, taûi coù söùc phaûn ñieän laøm cho goùc daãn thu heïp. Thaät vaäy, töø sô ñoà maïch ñieän hình 3.1.f coù theå nhaän xeùt laø caùc diod chæ daãn ñieän ñöôïc khi aùp nguoàn lôùn v hôn söùc phaûn ñieän E cuûa taûi. Goùc δ ñeå diod baét ñaàu daãn ñieän: Khi wt = δ thì v = E ⇔ E = 2V sinδ ⇒ δ = sin−1 E ( V 2 ) Khi diod daãn ñieän, vo = v = R.io + E ⇒ io = (v − E)/ R vôùi v = 2V sin wt . Daïng doøng laø phaàn coù toâ treân hình 4.1.1.f. Khi iO = 0 thì wt = π − δ vì tính ñoái xöùng cuûa hình sin. Khi diod taét hay iO = 0 , vO = E. Töø hình 3.1.f bieåu thöùc tính trung bình aùp ra: δ+π π−δ δ+π V = 1 v .dwt = 1 ⎡ 2V sin wt.dwt + E.dwt⎤ o π ∫δ o π ⎣⎢∫δ ∫π−δ ⎦⎥ Trang 2 / Chỉnh lưu điều khiển pha
Bài giảng tóm tắt Điện tử công suất 1 o D2 D1 v R v D4 D3 o E Hình 4.1.1. (e) (f) π π−δ 1 1 v−E vaø bieåu thöùc tính trung bình doøng ra: I = i dwt = ().dwt . IO coù theå ñöôïc o π ∫0 o π ∫δ R tính theo nguyeân lyù xeáp choàng khi xeùt maïch töông ñöông ñoái vôùi maïch ñieän moät chieàu: IO = (VO – E) /R Ñeå tính toaùn coâng suaát phaùt nhieät cuûa ñieän trôû R caàn tính toaùn giaù trò hieäu duïng IOR cuûa π π−δ 1 2 1 v−E 2 doøng ñieän ra iO: I = i .dwt = ().dwt . OR π ∫0 o π ∫δ R 2. Chænh löu ba xung: Sô ñoà hình tia ba pha: Trong sô ñoà tia 3 pha treân hình 4.1.2.(a), caùc diod noái chung catod, taûi laø thuaàn trôû. Doøng ñieän taûi chaïy töø löôùi (nguoàn), qua diod vaø veà nguoàn ñieän theo daây trung tính N. Nguyeân taéc phaân tích maïch: Coù theå nhaän xeùt laø taïi moãi thôøi ñieåm, diod naøo coù ñieän aùp anod cao nhaát seõ daãn vaø ñaët aùp aâm vaøo caùc diod coøn laïi vì caùc diod noái chung catod. Ví du:ï taïi wt = θ , vA > vC > vB => D1 daãn ñieän, D2 vaø D3 bò ñaët aùp aâm. Hình 4.1.2.(b) trình baøy daïng aùp, doøng ngoû ra; daïng doøng, aùp treân diod D1. Goùc daãn cuûa moãi diod laø 2π/3. Trò trung bình aùp ra: 5π 3 3 6 Vo = 6 2V sin wt ⋅ dwt = V 2π ∫π 2π 6 i AÙp ba pha: A D1 o B D2 v = V 2 sin ωt A v 2π C D3 o R vB = V 2 sin(ωt − 3 ) = 2 ω − 4π N vC V sin( t 3 ) (a) Hình 4.1.2 Sô ñoà chænh löu hình tia 3 pha (a) vaø caùc daïng soùng taûi trôû (b) (b) Töông töï nhö ñaõ khaûo saùt ôû sô ñoàø hai xung, vì laø taûi thuaàn trôû, doøng ra iO coù cuøng daïng vôùi aùp ra vO, vaø trò soá trung bình IO vaãn tính theo : IO = VO/R. AÙp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët vaøo diod laø bieân ñoä aùp daây V 6 . Trang 3 / Chỉnh lưu điều khiển pha © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 Sô ñoà tia ba pha coù hai nhöôïc ñieåm: phaûi söû duïng trung tính , doøng nguoàn chæ coù thaønh phaàn moät chieàu neân chæ ñöôïc duøng khi coâng suaát taûi khaù nhoû so vôùi nguoàn ñieän. 3. Chænh löu saùu xung: Khaûo saùt vôùi taûi R. Caùc chænh löu chia laøm hai nhoùm: nhoùm + goàm D1, D2, D3, nhoùm − goàm D4, D5, D6. Chænh löu saùu xung coù doøng, aùp ra nhaáp nhoâ 6 laàn trong moät chu kyø, söû duïng trong löôùi ñieän ba pha. Coù ba sô ñoà thöôøng duøng: caàu ba pha, tia saùu pha vaø saùu pha coù khaùng caân baèng. ÔÛ moãi luùc, doøng ñieän taûi phaûi ñi qua moät diod cuûa hai nhoùm naøy. Cuõng nhö sô ñoà ba pha tia, coù theå nhaän xeùt laø vôùi nhoùm +, diod naøo coù ñieän aùp anod cao nhaát seõ daãn ñieän vaø ñaët aùp aâm vaøo caùc diod coøn laïi; vôùi nhoùm − laø ñieän aùp catod thaáp nhaát. Vôùi thöù töï caùc pha laø A −> B −> C −> A , trình töï daãn ñieän cuûa caùc diod ñöôïc trình baøy treân hình 4.1.4: D1 −> D6 −> D2 −> D4 −> D3 −> D5 −> D1 Treân hình 4.1.3.(b) khaûo saùt caùc daïng doøng aùp cuûa chænh löu caàu 3 pha (hình 4.1.3.(a)), ñieän aùp v+ vaø v− cuûa hai ñaàu ra so vôùi trung tính nguoàn laø ñöôøng neùt ñaäm, goàm caùc phaàn döông vaø aâm nhaát cuûa aùp ba pha, aùp ra : vO = (v+) − (v−) töông öùng vôùi caùc khoaûng daãn ñieän cuûa caùc diod theo trình töï ôû hình 3.4. Moãi diod laøm vieäc 2π / 3, nhöng vì hai nhoùm leäch pha π neân coù 6 xung trong moät chu kyø. Vaø öùng vôùi moãi caëp diod laøm vieäc, aùp treân taûi seõ truøng vôùi moät aùp daây cuûa löôùi ñieän. a. Sô ñoà caàu ba pha: v+ io D1 D2 D3 A v B o R C D4 D5 D6 v- (a) (b) Hình 4.1.3: Chænh löu caàu ba pha (a) vaø caùc daïng soùng taûi trôû (b) 2π π 3 3 D1D2D3 D6D4 D5 Hình 4.1.4: Thöù töï daãn ñieän cuûa caùc chænh löu vaø khoaûng daãn Trang 4 / Chỉnh lưu điều khiển pha
Bài giảng tóm tắt Điện tử công suất 1 Ví duï khi D1, D6 daãn ñieän, aùp ra: vO = vA − vC = vAC khi D3, D5 daãn ñieän, aùp ra: vO = vC − vB =vCB . . . π π 6 + 3 6 Trò trung bình aùp ra V = 6 3 (v − v ) ⋅ dwt = V = 2.34 ⋅ V o 2π ∫π A B π 6 AÙp ngöôïc cöïc ñaïi cuûa sô ñoà caàu gioáng nhö tröôøng hôïp sô ñoà tia ba pha, vì moãi nhoùm + hay nhoùm − ñeàu hoaït ñoäng nhö moät sô ñoà tia ba pha. b. Sô ñoà tia saùu pha: Coù theå xem sô ñoà tia 6 pha nhö laø ba sô ñoà moät pha coù ñieåm giöõa – laáy töø ba pha nguoàn – noái chung ngoû ra nhö hình 4.1.5.(a) . Bieán aùp ôû ñaây coù theå laø ba pha hay ba bieán aùp moät pha, phía löôùi ñieän coù theå noái Y hay Δ .Treân hình 4.1.5.(a), caùc cuoâïn daây noái vaøo aùp daây ba pha: vAB, vBC, vCA vaø caùc aùp pha ngoû ra seõ tæ leä : vab, v-ab, vbc, v-bc, vca, v-ca , taïo thaønh 6 pha vaø töông töï nhö ñaõ khaûo saùt trong caùc phaàn tröôùc, trong caùc chænh löu noái chung catod, chænh löu naøo coù ñieän aùp anod cao nhaát seõ daãn ñieän. Daïng aùp vaø doøng ngoû ra ñöôïc veõ ôûû hình 4.1.5.(b) . AÙp ra nhaáp nhoâ saùu laàn trong moät chu kyøønhö trong sô ñoà caàu nhöng moãi diod chæ daãn ñieän moät phaàn saùu chu kyø, baèng π / 3. D5 A ab D1 Trò trung bình aùp ra - ca π π i 6 + D6 o 3 3 Vo = π ( vab )⋅ dwt C - bc 2π ∫ bc D2 3 v D4 o 3 2 B R = V = 1.35⋅V - ab π ca D3 Vôùi aùp pha thöù caáp pha ab laø (a) : vab = V 2 sin()wt . V laø hieäu duïng aùp pha thöù caáp. Ñeå yù laø hai coâng thöùc vaø seõ gioáng nhau neáu trong ta duøng aùp daây thay cho aùp pha. Coù theå chöùng minh laø aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët vaøo chænh löu laø hai laàn aùp pha thöù caáp. So saùnh caùc ñieåm khoâng (b) gioáng giöõa hai sô ñoà caàu ba pha vaø tia saùu pha (khi cuøng ñaëc tính ngoû Hình 4.1.5: Sô ñoà chænh löu saùu pha (a) vaø daïng aùp ra taûi trôû (b) ra) : Sô ñoà caàu ba pha Sô ñoà tia saùu pha: - Chænh löu daãn ñieän 1/3 chu kyø. - Chænh löu daãn ñieän 1/6 chu kyø nhöng - Coù theå noái tröïc tieáp vaøo löôùi, neáu coù duøng bieán aùp chòu aùp ngöôïc gaáp ñoâi. thì kích thöôùc, giaù thaønh cuõng beù hôn. - Phaûi duøng bieán aùp. - Thöôøng söû duïng cho coâng suaát lôùn. - Chæ duøng cho coâng suaát nhoû. c. Sô ñoà saùu pha coù khaùng caân baèng: ( hình 4.1.6 ) Goàm coù hai sô ñoà ba pha hình tia coù ngoû ra noái song song qua cuoän khaùng coù loõi theùp KCB. Caùc pha ñieän aùp vaøo cuûa hai boä chænh löu ngöôïc nhau ñeå chuùng laøm vieäc ôû hai baùn kyø cuûa ñieän aùp Trang 5 / Chỉnh lưu điều khiển pha © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 löôùi, laøm cho cuoän daây sô caáp daãn doøng ôû hai baùn kyø, khaéc phuïc nhöôïc ñieåm cuûa sô ñoà hình tia 3 pha. Cuoän khaùng caân baèng naøy caàn thieát vì maëc duø thieát keá ñieän aùp trung bình hai chænh löu laø baèng nhau nhöng ñieän aùp töùc thôøi cuûa chuùng khoâng gioáng nhau. Thaät vaäy: vwtvwt01()= 02 (−π ) 1 vvoo=−2 2 v cb vvvcb=− o21 o 1 ⇒=vvvooo2 (12 + ) Nhôø vaäy aùp ra seõ laø trung bình coäng hai aùp ngoû vaøo vaø seõ nhaáp nhoâ 6 xung trong moät chu kyø. Maët khaùc, khi laáy trung bình hai veá cuûa , ta tìm ñöôïc quan heä cuûa caùc giaù trò trung bình: VVVcb=−= VVV o == o 1 o 2 Khaùng caân baèng khoâng chòu aùp moät chieàu vaø trò trung bình aùp ra Vo baèng vôùi trò trung bình cuûa moãi boä chænh löu, moãi boä chænh löu seõ daãn moät nöõa doøng ñieän taûi. Vieäc tính toaùn khaùng caân baèng ñöôïc trôû laïi trong phaàn khaûo saùt caùc baøi toaùn cuûa chænh löu. A IV.2 CHÆNH LÖU ÑIEÀU KHIEÅN PHA ( SCR ): i C o i T? T1 o T1 T2 T2 B R R vv v D3 v o o ab T3 T4 L L D1 bc D2 I /2 ca o (a) (b) i i o v A T1 o o1 T1 T2 T3 KCB R B T2 L A R i T3 v v vo C o B o o R L vcb C N - ca vo2 T4 T5 T6 - bc D6 Io /2 (c) (d) D4 - ab Hình 4.2.1: Caùc sô ñoà chænh löu SCR D5 Hình 4.1.6: Sô ñoà chænh löu diod 6 pha coù khaùng caân baèng Vôùi tính caùch laø chænh löu, SCR coù theå thay theá diod trong caùc sô ñoà ñaõ khaûo saùt trong phaàn IV.1, keát hôïp vôùi khaû naêng ñieàu khieån pha, ta coù theå thay ñoåi aùp ra khi baét chuùng daãn ñieän chaäm ñi so vôùi diod töông öùng nhö trong caùc khaûo saùt sau. 1. Sô ñoà chænh löu SCR hai xung - hình 4.2.1.(a) vaø (b): Tröôøng hôïp taûi thuaàn trôû: Xeùt tröôøng hôïp sô ñoà caàu hình 4.2.1.(a), caùc caëp SCR T1, T4 vaø T2, T3 coù cuøng xung kích khôûi (treân hình 4.2.2 laø iGT1 vaø iGT2). Giaû söû ñoùng nguoàn vaøo luùc wt = 0. Trang 6 / Chỉnh lưu điều khiển pha
Bài giảng tóm tắt Điện tử công suất 1 iO = 0 => vO = 0 vaø vT1 + vT4 = v− vO > 0 : vaäy T1 vaø T4 ñöôïc phaân cöïc thuaän. wt = α , coù xung ñieàu khieån, T1 vaø T4 daãn ñieän: vO = v = R.iO => doøng taûi coù cuøng daïng vôùi aùp. Khi wt = π , doøng aùp ra baèng 0, SCR taét => goùc daãn γ = π − α . Trò trung bình aùp ra: π π 1 1 Vo = v ⋅ dwt = V 2 sin wt ⋅ dwt π ∫α π ∫α = V 2 cosα +1 Vo π [] v Giaù trò töùc thôøi doøng ñieän taûi i = o o R V ⇒ trò trung bình I = o o R Khaûo saùt sô ñoà chænh löu duøng bieán aùp coù ñieåm giöõa (hình 4.2.1.b) töông töï. Hình 4.2.2: Caùc daïng aùp chænh löu 2 xung ÑK pha Tröôøng hôïp taûi RL: Phöôhg phaùp khaûo saùt hoaøn toaøn töông töï tröôøng hôïp taûi trôû, ôû wt = α , T1 vaø T4 seõ daãn ñieän khi ñöôïc kích, phöông trình vi phaân moâ taû maïch ñieän: di v = Ri + L o = v = V 2 sin wt o o dt ñieàu kieän ban ñaàu i = 0 o wt=α Coù theå nhaän xeùt laø phöông trình doøng qua maïch coù daïng hoaøn toaøn gioáng nhö tröôøng hôïp boä bieán ñoåi aùp xoay chieàu (chöông 3): ⎡ −(ωt −α) ⎤ V 2 ω ⋅τ io = ⎢sin(ωt −φ) − sin(α −φ) ⋅ e ⎥ Z ⎣⎢ ⎦⎥ vôùi toång trôû taûi Z = R2 + ()ωL 2 wL vaø goùc pha φ = tg −1 R doøng ñieän taêng leân töø giaù trò khoâng, chæ veà khoâng khi aùp ra, baèng vôùiø aùp nguoàn, coù giaù trò aâm. Goùc daãn γ > (π − α ), coù theå xaùc ñònh theo Hình 4.2.3: Daïng doøng, aùp ra chænh löu 2 xung, taûi vaø tính toaùn thöïc haønh theo phuï luïc 1. RL vôùi doøng giaùn ñoaïn Qua baùn kyø aâm, hoaït ñoäng cuûa maïch dieãn ra töông töï. Khi wt = π + α, SCR T2 vaø T3 daãn ñieän vaø vO = − v, ta vaãn coù xung doøng döông. Trò trung bình aùp ra chæ caàn tích phaân trong baùn kyø: 2π α+γ V = 1 v dwt = 1 v⋅ dwt = V 2 []cos α − cos()α + γ o 2π ∫0 o π ∫α π nhö vaäy aùp ra phuï thuoäc goùc daãn γ, thay ñoåi theo taûi RL. Trò trung bình vaø hieäu duïng doøng taûi coù theå nhaän ñöôïc khi tích phaân hay tính toaùn thöïc haønh theo phuï luïc 1. Nhöng coù theå deã daøng tính trò trung bình doøng taûi töø trò trung bình aùp ra khi aùp duïng nguyeân lyù xeáp choàng, coâng Trang 7 / Chỉnh lưu điều khiển pha © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 thöùc nhaän ñöôïc gioáng nhö tröôøng hôïp chænh löu diod. V I = o o R Tröôøng hôïp taûi doøng lieân tuïc: Xaûy ra khi L ñuû lôùn vaø goùc ñieàu khieån pha beù, goùc daãn γ taêng ñeán khi baèng π. Khi ñoù SCR ñöôïc kích khi doøng taûi chöa veà khoâng. Vaø nhö vaäy, caùc SCR thay phieân nhau daãn doøng taûi. Xeùt chu kyø töïa xaùc laäp, khi heä thoáng hoaït ñoäng ñuû laâu ñeå quaù trình quaù ñoä chaám döùt, doøng ra laäp laïi trong Hình 4.2.4: Daïng doøng, aùp ra khi doøng taûi lieân tuïc moãi chu kyø löôùi (hình 4.2.4) ÔÛ 0 vôùi V laø aùp ra chænh löu diode, baèng V = 2 2 V do do π Khi L baèng voâ cuøng, doøng taûi trôû neân phaúng, khoâng coøn nhaáp nhoâ. Ñaây laø tröôøng hôïp hay ñöôïc söû duïng trong khaûo saùt lyù thuyeát caùc tröôøng hôïp phöùc taïp hay khi thieát keá, nhaèm ñôn giaûn baøi toaùn. Ta goïi ñieàu kieän naøy laø giaû thuyeát doøng lieân tuïc hay taûi doøng lieân tuïc. Ñieàu kieän ñeå doøng lieân tuïc ôû taûi RL, sô ñoà moät pha: Nhö ñaõ khaûo saùt, doøng taûi lieân tuïc khi v goùc daãn cuûa moät SCR laø 2π / n ,vôùi n laø soá O v iO SCR noái chung anod (hay catod). Ñeå tìm ñieàu kieän cho doøng taûi laø lieân tuïc, coù theå giaûi phöông 2 trình ñeå tìm ñieàu kieän cho goùc daãn baèng 0 wt α π 2π / 2 = π : Hình 4.2.5: Xung doøng moät SCR khi α = φ ⎡ −( ωt−α ) ⎤ V 2 ω⋅τ wt = α +π => io = ⎢sin( ωt − φ ) − sin( α − φ )⋅ e ⎥ = 0 . Z ⎣ ⎦ Vôùi nhaän xeùt taïi moãi thôøi ñieåm, ta cuõng coù taûi noái vôùi löôùi ñieän xoay chieàu qua SCR nhö tröôøng hôp boä bieán ñoåi aùp xoay chieàu ( chöông hai), vaø keát quaû nghieân cöùu cuûa chöông hai seõ aùp duïng ñöôïc cho tröôøng hôïp naøy: Doøng ñieän taûi seõ baét ñaàu lieân tuïc khi goùc α < φ (φ laø goùc taûi Trang 8 / Chỉnh lưu điều khiển pha
Bài giảng tóm tắt Điện tử công suất 1 RL). Thaät vaäy, khi theá α = φ vaø wt = α +π vaøo , ta coù ñaúng thöùc. 2. Sô ñoà chænh löu SCR ba xung - hình 4.2.1.(c): Hình 4.2.1.(c) thöôøng ñöôïc goïi laø sô ñoà hình tia ba pha, bao goàm ba SCR noái chung catod (cuõng coù theå noái chung anod). Xung kích coång caùc SCR leäch 2 π / 3 , theo thöù töï xoay pha A, B, C : T1 Æ T2 Æ T3 Æ T1 ( hình 4.2.6 ) Ñieåm chuyeån maïch töï nhieân hay α = 0 cuûa caùc SCR chính laø ñieåm maø aùp pha töông öùng baét ñaàu cao hôn caùc pha khaùc, neáu ñöôïc kích luùc ñoù SCR seõ daãn ñieän nhö diod vaø aùp ra seõ laø lôùn nhaát. Xeùt SCR T1, α = 0 ôû wt = θ + k2π vôùi θ = π 6 Hình 4.2.6: Daïng doøng, aùp ra chænh löu 3 xung, taûi thuaàn Tröôøng hôïp taûi thuaàn trôû: trôû. Giaû söû ñoùng nguoàn vaøo luùc wt = 0. iO = 0 => vO = 0 vaø vT1 = v− vO > 0, T1 ñöôïc phaân cöïc thuaän. Khi wt = π + α , coù xung ñieàu khieån, T1 daãn ñieän: 6 v = v = R.i , doøng taûi coù cuøng daïng vôùi aùp. Giaû söû α > π nhö treân hình veõ, taïi O A O 6 wt = π , doøng aùp ra baèng 0, T1 taét. Goùc daãn γ = π − α − π . 6 Khi wt = π + α + 2π , T2 coù xung kích coång, noái pha B vaøo taûi. Coù theå nhaän xeùt daïng aùp, 6 3 doøng ra gioáng nhö tröôøng hôïp T1 daãn, nhöng chaäm pha 2 π / 3. Trong chu kyø löôùi 2 π coù 3 xung aùp, chæ caàn tích phaân 1 / 3 chu kyø ñeå tính trò trung bình aùp ra. Coù theå chia laøm hai tröôøng hôïp: ♦ α 2π ∫2π 2π ∫α+ π 2π 3 6 ♦ α > π / 6 : AÙp löôùi veà khoâng tröôùc khi kích SCR keá tieáp: π π 3 3 3 2 π Vo = vo ⋅ dwt = V 2 sin wt ⋅ dwt = V[1 + cos(α + )] 2π ∫α+ π 2π ∫α+ π 2π 6 6 6 ♦ α > 5π / 6 : AÙp pha töông öùng khi ñoù beù hôn khoâng, SCR khoâng theå daãn ñieän khi ñöôïc kích, suy ra phaïm vi ñieàu chænh goùc kích SCR khi taûi R töø 0 ñeán 5π / 6. Trang 9 / Chỉnh lưu điều khiển pha © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 Trò trung bình doøng qua taûi coù theå tính theo trò trung bình aùp ra Vo khi aùp duïng nguyeân lyù xeáp choàng. iO Tröôøng hôïp taûi doøng lieân tuïc: Caùc SCR thay phieân nhau daãn doøng taûi T1 Æ T2 Æ T3 Æ T1 töông öùng vôùi goùc daãn cho moät SCR laø 2 π / 3 khoâng phuï thuoäc goùc ñieàu pha. Nhö vaäy, daïng aùp ra khoâng phuï thuoäc taûi vaø trò trung bình aùp ra coù daïng . Phaïm vi thay ñoåi goùc ñieàu khieån pha α theo lyù thuyeát, laø töø 0 ñeán π . Trò trung bình aùp ra thay ñoåi töø Vdo = 3 6 V ñeán − Vdo. 2π Hình 4.2.7: AÙp, doøng ra sô ñoà ñieàu khieån pha 3 xung, taûi doøng lieân tuïc 3. Sô ñoà chænh löu SCR saùu xung taûi doøng lieân tuïc – Maïch ñoäng löïc hình 4.2.1.(d): Töông töï nhö chænh löu diod, hoaït ñoäng cuûa sô ñoà caàu ba pha ñieàu khieån pha coù theå phaân tích thaønh hoaït ñoäng cuûa hai nhoùm: nhoùm döông goàm T1, T2, T3 noái chung catod vaø nhoùm aâm goàm T4, T5, T6 noái chung anod. Ñieåm α = 0 ( chyeån maïch töï nhieân ) cuûa caùc SCR laø caùc ñieåm baét ñaàu daãn ñieän (a) cuûa caùc diod cuøng vò trí. Thöù töï ñieàu khieån caùc SCR cuõng chính laø thöù töï xoay pha löôùi, caùc SCR trong cuøng moät pha leäch nöûa chu kyø löôùi: T1 Æ T2 Æ T3 Æ T1 T6 Æ T4 Æ T5 Æ T6 (b) Nhö vaäy khoaûng caùch xung giöõa 2 SCR cuøng nhoùm ( T1 vaø T2 ) laø 2 π / 3 , giöõa 2 SCR noái tieáp ( T1 vaø T6 ) laø π / 3 , xem hình 4.2.8.(b). Löu yù moãi SCR ñeàu nhaän 2 xung: moät ñeå baét ñaàu daãn ( coù toâ ñaäm ) vaø moät xung phuï töø SCR ñöôïc kích ngay sau noù ( khoâng toâ ), ñeå ñaûm baûo moãi luùc coù hai SCR laøm vieäc. (c) Vôùi giaû thuyeát doøng lieân tuïc, moãi vAB vAC vBC vBA vCA vBA luùc luoân coùmoät SCR cuûa moãi nhoùm daãn, aùp ra cuûa caùc nhoùm v+ vaø v_ so vôùi trung tính löôùi veõ baèng neùt ñaäm treân hình 4.2.8.(a) vaø aùp ra treân taûi seõ laàn löôït laø Hình 4.2.8: Sô ñoà caàu 3 pha ñieàu khieån pha: daïng aùp caùc caùc aùp daây töông öùng vôùi caëp SCR ñang ñieåm treân sô ñoà (a), xung kích caùc SCR (b), aùp ra vaø caùc daãn.- hình 4.2.8.(c). Moãi chu kyø löôùi coù 6 khoaûng daãn cuûa SCRs (c) Trang 10 / Chỉnh lưu điều khiển pha
Bài giảng tóm tắt Điện tử công suất 1 xung laø moät phaàn cuûa hình sin. Trò trung aùp ra: π +α+ 2π V = 6 v dwt = 3 6 6 ( v − v )dwt = 3 6 V cosα = V cosα o 2π ∫2π o π ∫π +α A B π do 6 6 vôùi Vdo laø aùp ra chænh löu diod. Vôùi giaûr thuyeát doøng lieân tuïc, aùp ra thay ñoåi töø Vdo ñeán - Vdo khi goùc ñieàu khieån pha α thay ñoåi trong khoaûng 0 – π. Tröôøng hôïp taûi thuaàn trôû: Doøng taûi iO coù cuøng daïng vôùi aùp ra vO , vaø nhö vaäy khoâng coù giaù trò aâm. Khi α > π / 3 aùp ra coù ñoaïn baèng 0 : doøng giaùn ñoaïn . Khi α > 2π / 3 maïch khoâng coøn hoaït ñoäng. Vieäc tính trò trung bình aùp ra thöïc hieän töông töï nhö tröôøng hôïp sô ñoà ba pha hình tia, ñeå yù aùp treân taûi laø nhöõng aùp daây töông öùng vôùi pha cuûa SCR daãn ñieän. IV.3 CAÙC BAØI TOAÙN CUÛA CHÆNH LÖU ÑIEÀU KHIEÅN PHA ( SCR ): 1. Bieän luaän cheá ñoä doøng ñieän taûi khi taûi RL: - Doøng giaùn ñoaïn vaø lieân tuïc: Vì caùc ngaét ñieän baùn daãn chæ laøm nhieäm vuï ñoùng ngaét maïch, moät caùch toång quaùt: * Khi caùc SCR daãn ñieän (ñoùng maïch): aùp ra seõ coù daïng aùp cuûa aùp vaøo, trong caùc boä chænh löu laø hình sin. * Khi SCR khoaù (ngaét maïch): doøng qua taûi baèng khoâng, aùp ra seõ phuï thuoäc ñaëc tính taûi, baèng 0 neáu taûi RL, baèng söùc phaûn ñieän khi taûi laø ñoäng cô, accu hay baèng aùp treân tuï khi taûi coù ñieän dung song song. Nhö vaäy aùp treân taûi thay ñoåi theo traïng thaùi daãn ñieän cuûa caùc SCR, phuï thuoäc vaøo goùc ñieàu khieån pha α vaø ñaëc tính phuï taûi. Vôùi boä chænh löu m xung, beà roäng cuûa moãi xung doøng trong moät 2π chu kyø 2π chæ coù theå ≤ m . Daáu baèng töông öùng tröôøng hôïp doøng lieân tuïc , khi ñoù SCR keá tieáp ñöôïc kích khi caùc SCR ñang daãn chöa taét, hay caùc SCR thay phieân nhau daãn doøng taûi. Daáu nhoû hôn cho tröôøng hôïp doøng giaùn ñoaïn – coù luùc doøng taûi baèng khoâng. Hình 4.2.3 vaø 4.2.4 cho ta daïng doøng trong hai tröôøng hôïp. Cuõng coù theå söû duïng phuï luïc 1 cuûa chöông hai kieåm tra cheá ñoä doøng ñieän cho taûi RL. Beà roäng cuûa moãi xung doøng chính laø goùc daãn γ cuûa sô ñoà chænh löu 1 SCR vôùi löu yù goùc ñieàu khieån pha α trong phuï luïc 1 ñöôïc tính vôùi ñieåm chuyeån maïch töï nhieân laø wt = 0 . Nhö vaäy, trong chænh löu nhieàu pha, ñieåm chuyeån maïch töï nhieân so vôùi goác toïa ñoä leäch goùc θ, vaø ta phaûi söû duïng goùc α + θ thay cho α trong khi söû duïng phuï luïc 1 naøy. Cuõng theo phuï luïc, coù theå bieän luaän cheá ñoä doøng taûi boä chænh löu taûi RL khi tính toaùn goùc daãn γ , ñieàu kieän ñeå doøng ñieän taûi lieân tuïc laø: 2π goùc daãn γ()α + θ,φ ≥ m −1 wL φ laø goùc taûi φ = tg ()R , m laø soá xung. Vôùi taûi RLE, moïi thöù töông töï nhöng caùc phöông trình coù thay ñoåi, trong caùc taøi lieäu tham khaûo coù theå tìm ñöôïc caùc ñoà thò ñeå tra goùc daãn γ laø moät haøm cuûa goùc taûi φ, goùc ñieàu khieån pha α, vaø heä soá töông öùng vôùi söùc phaûn ñieän E. Trang 11 / Chỉnh lưu điều khiển pha © Huỳnh Văn Kiểm
Học kì 2 năm học 2004-2005 - Trung bình aùp ngoû ra khi doøng giaùn ñoaïn vaø lieân tuïc: Ñeå yù vôùi sô ñoà ñieàu khieån pha, aùp nguoàn laø hình sin coù daïng xoay chieàu. Khi aùp giaûm daàn ñeán giaù trò aâm, doøng qua SCR giaûm veà khoâng neáu khoâng coù SCR keá tieáp ñöôïc kích ñeå aùp ñaët vaøo taûi tieáp tuïc döông. Nhö ñaõ khaûo saùt, naêng löông tích tröõ trong töï caûm L cuûa taûi RL giuùp keùo daøi xung doøng, laøm taêng phaàn coù giaù trò aâm cuûa aùp ngoû ra. Keát quaû laø khi xung doøng keùo daøi, trò trung bình aùp ra giaûm, ñaït giaù trò oån ñònh khi doøng lieân tuïc. - Bieåu thöùc toång quaùt ñeå tính giaù trò trung bình aùp ngoû ra khi doøng lieân tuïc: Nhö vaäy ôû cheá ñoä doøng lieân tuïc, daïng aùp ra khoâng phuï thuoäc taûi vì chæ bao goàm nhöõng xung hình sin, laø caùc aùp löôùi cuûa SCR daãn. Töø ñoù, coù theå tính ñöôïc bieåu thöùc toång quaùt cuûa chænh löu m xung hình tia ñöôïc noái vaøo nguoàn m pha: V = V cos α , V = m 2 sin π V o do do π m Vdo laø aùp ra chænh löu diod cuøng sô ñoà, V laø trò hieäu duïng aùp pha. Vôùi nhaän xeùt ôû sô ñoà caàu, moãi luùc seõ coù hai chænh löu daãn ñieän vaø aùp ra khi ñoù chính laø aùp daây, coù theå duøng cho caû sô ñoà caàu vôùi m baèng hai laàn soá pha vaø V laø aùp daây. - So saùnh trò soá trung bình aùp ngoû raôû caùc cheá ñoä doøng taûi khaùc nhau: Tröôøng hôïp taûi R vaø taûi doøng lieân tuïc laø hai tröôøng hôïp giôùi haïn, thöôøng ñöôïc söû duïng trong thieát keá, khi khoâng roõ ñaëc tính taûi hay khi caàn tính toaùn gaàn ñuùng. Hình 4.3.1 cho ta quan heä trung bình aùp ra VO cuûa chænh löu caàu moät pha theo goùc ñieàu khieån pha α vôùi taûi R, RL vôùi doøng giaùn ñoaïn vaø doøng lieân tuïc. (Ñaëc tính VO(α) taûi RL vôùi doøng giaùn ñoaïn ñöôïc veõ ôû ñaây chæ laø moät tröôøng hôïp tieâu bieåu, moät caùch toång quaùt noù laø moät ñöôøng cong naèm giöõa ñaëc tính taûi R vaø doøng lieân tuïc). - Giaû thuyeát doøng taûi phaúng, lieân tuïc : Khi L taêng, söï nhaáp nhoâ cuûa doøng taûi giaûm ñi, vaø khoâng coøn khi L baèng voâ cuøng. Tröôøng hôïp taûi coù L baèng voâ cuøng coøn goïi laø giaû thuyeát doøng taûi phaúng, lieân tuïc laøm cho caùc tính toaùn doøng ñieän trôû neân ñôn giaûn, ñöôïc duøng trong thieát keá hay khaûo saùt caùc tröôøng hôïp phöùc Hình 4.3.1: quan heä vo(α) vôùi taïp. caùc loaïi taûi khaùc nhau. Vdo: trung bình aùp ra chænh löu diod. 2. Tính trò trung bình doøng ñieän taûi : Trò trung bình doøng taûi thöôøng tính theo trò trung bình aùp ra khi aùp duïng nguyeân lyù xeáp choàng caùc thaønh phaàn Fourier cuûa aùp ra leân taûi. Thaønh phaàn moät chieàu cuûa doøng taûi laø do thaønh phaàn moät chieàu cuûa aùp treân taûi taïo ra, coâng thöùc coù giaù trò cho taát caû caùc sô ñoà chænh löu taûi RL. V V − E I = o hay khi taûi RLE : I = o o R o R Cuõng coù theå söû duïng phuï luïc 1 cuûa chöông 2 ñeå tính giaù trò trung bình cuûa doøng taûi, töø ñoù suy ra giaù trò trung bình aùp ngoû ra, khoâng caàn tích phaân. 3.Doøng ñieän qua SCR vaø bieán aùp ñaàu vaøo: Trang 12 / Chỉnh lưu điều khiển pha
Bài giảng tóm tắt Điện tử công suất 1 Ñeå khaûo saùt doøng ñieän qua caùc phaàn töû maïch ñieän, ngöôøi ta thöôøng duøng giaû thuyeát doøng taûi phaúng, lieân tuïc nhaèm ñôn giaûn caùc tính toaùn. Vôùi cuøng phöông phaùp, caùc daïng doøng thöïc teá cuõng coù theå ñöôïc phaân tích vôùi khoái löông tính toaùn lôùn hôn. Hình 4.3.2.(b) trình baøy caùc daïng doøng ñieän qua caùc phaàn töû cuûa boä chænh löu caàu ba pha vôùi taûi doøng lieän tuïc, phaúng. Nhö ñaõ khaûo saùt trong caùc muïc tröôùc cuûa chöông, moãi SCR daãn ñieän 1/3 chu kyø (ghi baèng caùc chæ soá töø 1 – 6). Doøng ñieän cuoän daây thöù caáp bieán aùp goàm doøng qua caùc SCR cuûa pha töông öùng, ví duï ia = iT1 – iT4 khi quy öôùc doøng qua SCR chaïy töø anod sang catod. Doøng qua cuoän sô caáp tæ leä vôùi doøng thöù caáp theo tæ soá bieán aùp K. Ta coù: Trò trung bình Iav vaø hieäu duïng IRMS doøng qua SCR : 2π 2π 1 3 Io 1 3 2 Io Iav = Iodwt = IRMS = ()Io dwt = 2π ∫0 3 2π ∫0 3 i o 2π/3 Io T1 T2 T3 1 2 331 2 A i i A a R π wt v 2π B o Io L C 5 6 445 6 i i Cc π 2π wt T4 T5 T6 i 1 a (a) (b) Hình 4.3.2 π 4 2π wt Trò hieäu duïng doøng qua cuoän thöù caáp bieán aùp, tính cho pha a : 2π 1 2 1 3 2 IaR = ()ia dwt = 2 ()Io dwt = Io 2/3 2π ∫2π 2π ∫0 Keát quaû naøy coù ñöôïc khi ñeå yù tích phaân trong daáu caên seõ gaáp ñoâi so vôùi tích phaân töông öùng cuûa doøng hieäu duïng qua SCR. Doøng ñieän qua cuoän sô caáp IAR bieán aùp tæ leä vôùi doøng cuoän thöù caáp IaR qua tæ soá bieán aùp K cuûa aùp thöù caáp / aùp sô caáp: Va I AR = K .IaR vôùi K = ; Va vaø VA laø trò hieäu duïng aùp pha thöù vaø sô caáp VA bieán aùp => Coâng suaát bieåu kieán cuûa bieán aùp: S = 3. (Va.IaR + VA.IAR)/2 = 3.Va.IaR theá quan heä aùp pha thöù caáp Va vaø aùp ra VO vaø caùc quan heä doøng ñieän doøng taûi vaø doøng qua bieán aùp, ta coù coâng suaát bieåu kieán bieán aùp: ⎡ 3.2.π 3 ⎤ π S = ⎢ ⎥VoIo = VoIo Vôùi sô ñoà naøy, ñaây cuõng laø coâng ⎣3 6 cosα 2 ⎦ 3cosα suaát bieåu kieán cuûa boä chænh löu, suy ra heä soá coâng suaát: HSCS = 3.cosα π Baøi taäp: Tính trò hieäu duïng cuûa soùng haøi baäc 1 cuûa doøng nguoàn, suy ra heä soá coâng suaát cuûa boä chænh löu ñieàu khieån pha. Ñeå ñôn giaûn caùc bieåu thöùc, ta giaû söû tæ soá bieán aùp baèng 1, bieân ñoä doøng nguoàn seõ laø IO vaø daïng doøng pha A ñöôïc veõ laïi treân hình 4.3.2 (c). Tính giaù trò hieäu duïng I1R cuûa iA khi söû duïng truïc Trang 13 / Chỉnh lưu điều khiển pha © Huỳnh Văn Kiểm