Mô tả:
Chương 4: Bộ biến đổi
và bộ khóa
một chiều
4.1 Khái niệm chung – Phân loại
4.2 Bộ khóa một chiều
Đóng cắt dòng điện một chiều
Sơ đồ nguyên lý sử dụng GTO
Đóng
iG
a)
Cắt
iZ
V
L
R
Z
iV0
iV
V0
U
iV
L
iV0
0
R
L
R
iG
0
t
Khi sử dụng thyristor:
ĐÓNG
ĐÓNG
Mở - Đóng
CẮT
S
S
OS
BCM
PS
Đóng – Cắt
Z
V0
S
OS
S
PS
t
4.3 Phân loại thiết bị biến đổi một chiều
4.3.1 Phân loại theo phương pháp biến đổi
• Trực tiếp – bộ biến đổi xung
• Gián tiếp
Nghịch lưu
U
4.3.2 Phân loại theo chức năng biến đổi
• Giảm áp – mắc nối tiếp
• Tăng áp – mắc song song
• Điều khiển xung giá trị điện trở
4.3.3 Phân loại theo phương pháp điều khiển
• Tần số xung
• Độ rộng xung
• Hai giá trị
Chỉnh lưu
có điều khiển
UZ
4.4 Nguyên lý làm việc của các bộ biến đổi xung
4.4.1 Bộ biến đổi giảm áp – mắc nối tiếp
• Nguyên lý làm việc
Nhịp S:
uZ = U
iZ = iS: tăng theo đường cong
hàm mũ về giá trị (U - Eư)/R
Năng lượng từ nguồn U,
một phần tích lũy vào
cuộn L, phần lớn nạp
cho Eư, phần còn lại tiêu
tốn trên R
S
uc
S
V0
S
uZ
U
iZ
S
iS
U
V0
UZi
Z
iV0
0
t
T
V0
R
T2
T1
L
iS
uZ
0
∆iZ
iV0
IZ
iZMIN
iZM
t
Nhịp S kéo dài trong khoản thời gian T1. Kết thúc khi tín hiệu “cắt” đưa vào khóa S.
Nhịp V0:
uZ = 0
S
uc
V0
S
V0
S
uZ
iZ = iV0: giảm theo đường cong
hàm mũ về giá trị -Eư/R
Năng lượng trước đây tích
lũy trong cuộn L được giải
phóng, phần lớn nạp cho
Eư, phần còn lại tiêu tốn
trên R
U
S
iS
U
iZ
Z
iV0
UZi
0
T2
T1
L
t
T
∆iZ
V0
R
uZ
iS
iV0
IZ
iZMIN
0
Nhịp V kéo dài trong khoản thời gian T2. Kết thúc khi tín hiệu “đóng” đưa vào
khóa S.
iZM
t
• Giá trị trung bình điện áp trên tải
T1
U Zi = U = zU
T
z
Uzi
U Zi − E−
Iz =
R
V0
S
iZ
S
iS
UZi
Z
iV0
0
T2
T1
L
t
T
1
U
S
U
U
0
V0
uZ
z: tỷ số chu kỳ
0
S
uc
∆iZ
V0
R
iS
uZ
0
iV0
IZ
iZMIN
iZM
t
4.4.2 Bộ biến đổi tăng áp – mắc song song
• Nguyên lý làm việc
uc
Nhịp S:
S
uZ = 0
S
V0
S
uZ
iV0
iZ = iS; tăng theo đường cong
hàm mũ, về giá trị Eư/R
V0
Z
UZi
0
V0
L
S
T1
U
T2
T
t
iS
Năng lượng từ nguồn Eư
được tích lũy phần lớn
vào cuộn L, phần còn lại
tiêu tốn trên điện trở R
U
iZ
R
uZ
iS
iV0
iZMIN iZM
Nhịp S kéo dài trong khoảng thời gian T1. Nhịp kết thúc khi tín hiệu “cắt” đưa vào S
t
Nhịp V0:
uc
uZ = U
S
Năng lượng từ nguồn Eư
cùng với năng lượng đã
tích lũy trong cuộn L ở
nhịp trước, tiêu tốn một
phần trên điện trở R,
phần lớn còn lại được
trả về nguồn U.
S
V0
S
uZ
iV0
iZ = iV0; giảm theo đường
cong hàm mũ, về giá trị
(Eư – U)/R < 0
V0
Z
UZi
0
V0
L
S
T1
U
T2
T
t
iS
U
iZ
R
uZ
iS
iV0
iZMIN iZM
Nhịp V0 kéo dài trong khoảng thời gian T2. Nhịp kết thúc khi tín hiệu “đóng” đưa
vào S.
t
• Giá trị trung bình điện áp trên tải
uc
U Zi
T2
= U=
T
T − T1
=
U=
T
= (1 − z )U
S
V0
S
V0
S
uZ
iV0
Z
UZi
0
V0
L
S
T1
U
T2
T
t
iS
U
iZ
R
uZ
iS
iV0
iZMIN iZM
t
E− − U Zi
Iz =
R
4.4.3 Bộ biến đổi xung giá trị điện trở
iZ
iS
uc
L
L
S
U
T
T1
uc
Rp
U
RP
S
iR
iZ =iS+iR
T2
iS
iR
iZMIN
iZM
0
• Nguyên lý làm việc
t
Nhịp S:
iZ = iS: tăng với hệ số góc bằng U/L
Nhịp S kéo dài trong khoảng thời gian T1. Kết thúc khi tín hiệu “cắt” đưa vào S.
iZ
iS
L
S
iR
uc
Rp
U
T
T1
iZ =iS+iR
T2
iS
iR
iZMIN
iZM
0
t
Nhịp 0
iZ = iR; giảm theo đường cong hàm mũ về giá trị U/Rp.
Nhịp 0 kéo dài trong khoảng thời gian T2. Kết thúc khi tín hiệu”đóng” được đưa
vào S
• Xác định giá trị điện trở tương đương Rei
iZ
iS
L
S
iR
uc
Rp
U
T
T1
iZ =iS+iR
T2
iS
iR
iZMIN
iZM
0
t
U
U
2
UI Z T = R p I Z T2 ⇒ I Z =
=
T
R p 2 Rei
T
T2
Rei = R p = (1 − z ) R p
T
0 ≤ Rei ≤ R p
4.5 Bộ chuyển mạch
4.5.1 Mạch LC
iV
V
C
S
uC(0)=0
uC
i
t=0
uC(0)
C
uC
L
i
U
L
uC
i
t=0
0
i
uC
t
t
1
di
uC (0) + ∫ idt + L = U
dt
C0
ωv: tần số góc của mạch LC …
i=
ωv =
1
LC
C
2U
U
O
U − uC (0)
sin ωvt + i (0) cos ωvt
L
C
t
t
1
uC = uC (0) + ∫ idt =
C0
L
= U + [uC (0) − U ] cos ωvt +
i (0)sin ωvt
C
4.5.2 Phân tích bộ chuyển mạch của bộ biến đổi xung áp
iV1
i
uc
C
iS
uC
iZ
S
iZ
V1
uV1
iC
V2
Z
Z
iV0
L
L1
V3
V0
U
U
V0
R
uZ
uZ
T
T1
iV1
i
C
uC
iZ
V1
V0
QK
K1U
Z
uZ
U
t2
V3
0
V0
U
V2
V1
V3
V2
L1
V1
V0
uV1
iC
T2
t1
t3
t4
t5
t6
t7
uZ
uC
t
iC
U
0
-K1U
Nhịp V0 – (0, t1)
iZ = iV0, uV0 = 0, uZ = 0
t0V1
Giả thiết uC = U
iV1
U
IZ
0
uV2 = 0; uV1 = U
uV1
t0V2
uV2
iC = iV1 = iV2 =0
iV2
K1U
0
U
iV0
iZ
iV2
IZ
0
t
T
T1
iV1
i
C
uC
iZ
V1
V2
V0
V1
V3
QK
K1U
V2
L1
V1
V0
uV1
iC
T2
Z
uZ
U
t2
V3
0
V0
U
t1
t3
t4
t5
t6
t7
uZ
uC
Nhịp V1, V3 (t1, t3)
t
iC
U
0
-K1U
Tại t1 đưa xung điều khiển mở V1
t0V1
uZ = U; uV0 = -uZ = -U Æ V0 đóng lại
iZ = iV1
iV1
U
IZ
0
uV1
uC = U cos ωv (t − t1 )
−U
iC =
sin ωv (t − t1 )
L
C
t0V2
uV2
iV2
K1U
0
U
iV0
iZ
iV2
IZ
0
t
T
T1
iV1
i
C
uC
iZ
V1
V2
V0
V1
V3
QK
K1U
V2
L1
V1
V0
uV1
iC
T2
Z
uZ
U
t2
V3
0
V0
U
t1
t3
t4
t5
t6
t7
uZ
uC
t
iC
U
0
uV1 = 0
iV1 = IZ - iC
uV2 = -uC
iV2 = 0
-K1U
t0V1
iV1
U
IZ
0
uV1
Tại t = t3, dòng iC = 0; V3 đóng lại
uC(t3) = -K1U; K1 = 0.7 – 0.9
t0V2
uV2
iV2
K1U
0
U
iV0
iZ
iV2
IZ
0
t
- Xem thêm -