Giáo trình Điện tử công suất 1 - Chương 5: Bộ nghịch lưu và bộ biến tần (Phần 9)

Nội dung text: Giáo trình Điện tử công suất 1 - Chương 5: Bộ nghịch lưu và bộ biến tần (Phần 9)

1. Ñieän töû coâng suaát 1 5.8 BOÄ BIEÁN TAÀN GIAÙN TIEÁP Boä bieán taàn duøng ñeå chuyeån ñoåi ñieän aùp hoaëc doøng ñieän xoay chieàu ôû ñaàu vaøo töø moät taàn soá naøy thaønh ñieän aùp hoaëc doøng ñieän coù moät taàn soá khaùc ôû ñaàu ra. Öùng duïng: Boä bieán taàn thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå ñieàu khieån vaän toác ñoäng cô xoay chieàu theo phöông phaùp ñieàu khieån taàn soá, theo ñoù taàn soá cuûa löôùi nguoàn seõ thay ñoåi thaønh taàn soá bieán thieân. Ngoaøi vieäc thay ñoåi taàn soá coøn coù söï thay ñoåi toång soá pha. Töø nguoàn löôùi moät pha, vôùi söï giuùp ñôõ cuûa boä bieán taàn ta coù theå maéc vaøo taûi ñoäng cô ba pha. Boä bieán taàn coøn ñöôïc söû duïng roäng raõi trong kyõ thuaät nhieät ñieän. Boä bieán taàn trong tröôøng hôïp naøy cung caáp naêng löôïng cho loø caûm öùng. PHAÂN LOAÏI 1/- Theo toång soá pha, caùc boä bieán taàn a/- Moät pha b/- Ba pha c/- m pha 2/- Theo caáu truùc maïch ñieän, caùc boä bieán taàn a/- Giaùn tieáp (maïch chöùa khaâu trung gian moät chieàu), trong ñoù ta phaân bieät bieán taàn duøng boä nghòch löu aùp vaø bieân taàn duøng boä nghòch löu doøng vôùi quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc maïch nguoàn hoaëc vôùi quaù trình chuyeån maïch cöôõng böùc. b/- Tröïc tieáp (khoâng coù maïch trung gian moät chieàu)- coøn goïi laø cycloconvertor. Boä bieán taàn tröïc tieáp coù theå hoaït ñoäng - Vôùi quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc beân ngoaøi: tín hieäu ñieàu khieån coù daïng hình thang hoaëc daïng ñieàu hoøa: - Voùi quaù trình chuyeån maïch cöôõng böùc (ít gaëp). Tröôøng hôïp quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc maïch nguoàn coù theå chia laøm hai tröôøng hôïp: tröôøng hôïp vôùi doøng ñieän caân baèng vaø tröôøng hôïp khoâng coù doøng ñieän caân baèng 5.8.1 - BOÄ BIEÁN TAÀN GIAÙN TIEÁP Caáu taïo cuûa boä bieán taàn giaùn tieáp goàm coù boä chænh löu vôùi chöùc naêng chænh löu ñieän aùp xoay chieàu vôùi taàn soá coá ñònh ôû ngoõ vaøo vaø boä nghòch löu thöïc hieän vieäc chuyeån ñoåi ñieän aùp (hoaëc doøng ñieän) chænh löu sang daïng aùp hoaëc doøng xoay chieàu ôû ngoõ ra. Baèng caáu truùc nhö treân, ta coù theå ñieàu khieån taàn soá ra moät caùch ñoäc laäp khoâng phuï thuoäc taàn soá vaøo Caùc boä bieán taàn giaùn tieáp thöôøng hoaït ñoäng vôùi coâng suaát khoaûng töø kW ñeán vaøi traêm kW. Phaïm vi hoaït ñoäng cuûa taàn soá khoaûng vaøi phaàn chuïc Hz ñeán vaøi traêm Hz. Coâng suaát toái ña cuûa chuùng coù theå leân ñeán vaøi MW vaø taàn soá toái ña khoaûng vaøi chuïc kHz (trong kyõ thuaät nhieät ñieän - loø cao taàn). * Boä bieán taàn aùp giaùn tieáp Caáu truùc maïch ñöôïc veõ treân hình H5.56 5-70
2. Ñieän töû coâng suaát 1 Maïch trung gian moät chieàu: coù chöùa tuï loïc vôùi ñieän dung khaù lôùn Cf (khoûang vaøi ngaøn µ F) maéc vaøo ngoõ vaøo cuûa boä nghòch löu. Ñieàu naøy giuùp cho maïch trung gian hoaït ñoäng nhö nguoàn ñieän aùp. Tuï ñieân cuøng vôùi cuoän caûm Lf cuûa maïch trung gian taïo thaønh maïch loïc naén ñieän aùp chænh löu. Cuoän khaùng Lf coù taùc duïng naén doøng ñieän chænh löu. Trong nhieàu tröôøng hôïp, cuoän khaùng Lf khoâng xuaát hieän trong caáu truùc maïch vaø taùc duïng naén doøng cuûa noù coù theå ñöôïc thay theá baèng caûm khaùng taûn maùy bieán aùp caáp nguoàn cho boä chænh löu. Do taùc duïng cuûa diode nghòch ñaûo boä nghòch löu, ñieän aùp ñaët treân tuï chæ coù theå ñaït caùc giaù trò döông. Tuï ñieän coøn thöïc hieän chöùc naêng trao ñoåi naêng löôïng aûo giöõa taûi cuûa boä nghòch löu vaø maïch trung gian baèng caùch cho pheùp doøng id2 thay ñoåi chieàu nhanh khoâng phuï thuoäc vaøo chieàu cuûa doøng id1. Boä nghòch löu aùp: daïng moät pha hoaëc ba pha. Quaù trình chuyeån maïch cuûa boä nghòch löu aùp thöôøng laø quaù trình chuyeån ñoåi cöôõng böùc. Trong tröôøng hôïp ñaëc bieät boä nghòch löu laøm vieäc khoâng coù quaù trình chuyeån maïch hoaëc vôùi quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc beân ngoaøi. Töø ñoù, ta coù hai tröôøng hôïp boä bieán taàn vôùi quaù trình chuyeån maïch ñoäc laäp vaø quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc beân ngoaøi . Boä chænh löu: coù nhieàu daïng khaùc nhau, maïch tia, maïch caàu moät pha hoaëc ba pha. Thoâng thöôøng ta gaëp maïch caàu ba pha. Neáu nhö boä chænh löu moät pha vaø boä nghòch löu ba pha, boä bieán taàn thöïc hieän caû chöùc naêng boä bieán ñoåi toång soá pha. Khi aùp duïng phöông phaùp ñieàu khieån theo bieân ñoä cho ñieän aùp taûi xoay chieàu ra boä chænh löu phaûi laø boä chænh löu ñieàu khieån. Thoâng thöôøng, boä chænh löu coù daïng khoâng ñieàu khieån, bao goàm caùc diode maéc daïng maïch caàu. Ñoä lôùn ñieän aùp vaø taàn soá aùp ra cuûa boä nghòch löu coøn coù theå ñieàu khieån thoâng qua phöông phaùp ñieàu khieån xung thöïc hieän tröïc tieáp ngay treân boä nghòch löu. ÔÛ cheá ñoä maùy phaùt cuûa taûi (chaúng haïn khi haõm ñoäng cô khoâng ñoàng boä), naêng löôïng haõm ñöôïc traû ngöôïc veà maïch moät chieàu vaø naïp cho tuï loïc Cf. Naêng löôïng naïp veà treân tuï laøm ñieän aùp noù taêng leân vaø coù theå ñaït giaù trò lôùn coù theå gaây quaù aùp. Ñeå loaïi boû hieän töôïng quaù ñieän aùp treân tuï Cf, moät soá bieän phaùp sau ñaây coù theå thöïc hieän. Phöông phaùp ñôn giaûn nhaát laø taùc duïng ñoùng maïch xaû ñieän aùp treân tuï qua moät ñieän trôû maéc song song vôùi tuï. Vieäc ñoùng maïch xaû tuï thöïc hieän nhôø coâng taéc baùn daãn S- hình H5.56 (chaúng haïn ñieàu khieån aùp tuï giöõa hai giaù trò bieân) döïa theo keát quaû so saùnh tín hieäu ñieän aùp ño ñöôïc treân tuï vôùi moät giaù trò ñieän aùp ñaët tröôùc cho pheùpï Moät bieän phaùp khaùc laø thöïc hieän ñöa naêng löôïng quaù aùp treân tuï Cf veà nguoàn löôùi ñieän xoay chieàu. Trong tröôøng hôïp naøy, boä bieán taàn ñöôïc trang bò boä chænh löu keùp (hình H5.57). Khaû naêng boä chænh löu keùp cho pheùp thöïc hieän ñaûo chieàu doøng ñieän qua boä chænh 5-71
3. Ñieän töû coâng suaát 1 löu vaø baèng caùch naøy, trong ñieàu kieän chieàu ñieän aùp tuï loïc khoâng ñoåi daáu, naêng löôïng ñöôïc traû veà löôùi ñieän xoay chieàu qua boä chænh löu. Xu höôùng naâng cao chaát löôïng ñieän naêng baèng caùch söû duïng loaïi chænh löu ñieàu roäng xung (boost PWM Rectifier) ñaõ cho pheùp thöïc hieän traû coâng suaát veà nguoàn vôùi heä soá coâng suaát cao (gaàn nhö baèng moät) (hình H5.58). Doøng ñieän ñi qua nguoàn löôùi xoay chieàu coù daïng gaàn nhö sin vaø cuøng pha vôùi ñieän aùp xoay chieàu. * Boä bieán taàn doøng giaùn tieáp Sô ñoà maïch ñöôïc veõ treân hình H5.59. Maïch trung gian chæ coù cuoän caûm Lf (khoaûng vaøi mH). Nhôø noù, maïch trung gian thöïc hieän chöùc naêng nguoàn doøng ñieän cuûa boä nghòch löu. Doøng ñieän cuûa maïch trung gian coù chieàu khoâng thay ñoåi. Doøng ñöôïc cuoän caûm naén. Cuoän caûm coøn thöïc hieän chöùc naêng trao ñoåi naêng löông aûo giöõa taûi tieâu thuï vaø maïch trung gian. Cuoän caûm taïo ñieàu kieän cho quaù trình thay ñoåi chieàu cuûa ñieän aùp ud2 xaûy ra nhanh choùng khoâng phuï thuoäc vaøo ñieän aùp chænh löu ud1. 5-72
4. Ñieän töû coâng suaát 1 Boä nghòch löu doøng: moät pha hoaëc thöôøng gaëp hôn ôû daïng ba pha. Tuøy theo tröôøng hôïp, coù theå laø boä nghòch löu vôùi quaù trình chuyeån maïch cöôõng böùc hoaëc quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc. Boä nghòch löu doøng vôùi quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc veà baûn chaát laø boä chænh löu coù quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc vaøo ñieän aùp xoay chieàu cuûa taûi vaø hoaït ñoäng trong cheá ñoä nghòch löu. Töø ñoù, ta phaân bieät caùc boä bieán taàn vôùi quaù trình chuyeån maïch cöôõng böùc vaø boä bieán taàn vôùi quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc. Ñieàu khieån boä nghòch löu doøng coù theå thöïc hieän theo phöông phaùp ñieàu bieân hoaëc duøng kyõ thuaät ñieàu cheá ñoä roäng xung. Boä chænh löu: coù nhieàu daïng, maïch tia, maïch caàu, moät pha hoaëc ba pha. Khi caàn ñoøi hoûi phaûi truyeàn naêng löôïng theo hai chieàu, ta chæ caàn boä chænh löu ñôn vôùi ñieän aùp ñoåi daáu ñöôïc. Ta thöôøng söû duïng maïch caàu ba pha ñieàu khieån. Trong moïi tröôøng hôïp, doøng ñieän qua maïch dc phaûi ñöôïc ñieàu khieån veà bieân ñoä. Do ñoù, boä chænh löu khoâng ñieàu khieån (goàm caùc diode) khoâng theå söû duïng ñöôïc ôû ñaây. Ñeå giaûm bôùt hieän töôïng quaù ñieän aùp treân caùc chi tieát baùn daãn cuûa boä nghòch löu, ta coù theå söû duïng boä nghòch löu vôùi tuï haïn cheá quaù ñieän aùp maéc song song vôùi taûi hoaëc söû duïng maïch tích naêng löôïng. Caùc caáu truùc boä bieán taàn doøng hieän ñaïi söû duïng boä chænh löu ñieàu khieån ñoä roäng xung, (buck PWM rectifier) (hình H5.60), caáu truùc loaïi naøy cho pheùp boä chænh löu laøm vieäc vôùi heä soá coâng suaát cao. 5.9 BOÄ BIEÁN TAÀN TRÖÏC TIEÁP (CYCLOCONVERTER) 5-73
5. Ñieän töû coâng suaát 1 Boä bieán taàn tröïc tieáp-Cycloconverter, taïo neân ñieän aùp xoay chieàu ôû ngoõ ra vôùi trò hieäu duïng vaø taàn soá ñieàu khieån ñöôïc. Nguoàn ñieän aùp xoay chieàu vôùi taàn soá vaø bieân ñoä khoâng ñoåi cung caáp naêng löôïng cho boä bieán taàn naøy. Boä bieán taàn tröïc tieáp duøng ñeå ñieàu khieån truyeàn ñoäng ñoäng cô ñieän xoay chieàu. Theo quaù trình chuyeån maïch, boä bieán taàn tröïc tieáp ñöôïc phaân bieät laøm hai loaïi: boä bieán taàn coù quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc vaø boä bieán taàn coù quaù trình chuyeån maïch cöôõng böùc. Boä bieán taàn tröïc tieáp vôùi quaù trình chuyeån maïch cöôõng böùc chöùa caùc linh kieän töï chuyeån maïch nhö GTO, transistor. Chuùng ñöôïc trình baøy veà nguyeân lyù hoaït ñoäng trong chöông boä bieán ñoåi ma traân (Matrix conveter). Boä bieán taàn vôùi quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc ñöôïc söû duïng nhieàu trong coâng nghieäp. Tính phuï thuoäc ôû ñaây bieåu hieän khaû naêng ngaét doøng ñieän qua linh kieän thöïc hieän nhôø taùc duïng cuûa ñieän aùp nguoàn xoay chieàu hoaëc söùc ñieän ñoäng xoay chieàu cuûa taûi. Do ñoù, maïch chæ caàn trang bò thyristor thoâng thöôøng. Vôùi taûi coâng suaát lôùn, vieäc söû duïng linh kieän chuyeån maïch töï nhieân nhö SCR coù yù nghóa raát quan troïng vì hieäu quaû kinh teá cuûa thieát bò. Do phuï thuoäc vaøo ñieän aùp xoay chieàu cuûa nguoàn neân taàn soá ñieän aùp ôû ngoõ ra bò giôùi haïn ôû möùc thaáp hôn taàn soá ñieän aùp nguoàn. Boä bieán taàn naøy ñöôïc öùng duïng trong caùc truyeàn ñoäng ñoäng cô coâng suaát lôùn toác ñoä chaäm. 5.9.1 BOÄ BIEÁN TAÀN TRÖÏC TIEÁP MOÄT PHA * Phaân tích hoaït ñoäng boä bieán taàn tröïc tieáp vôùi quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc ñieän aùp nguoàn xoay chieàu Sô ñoà caáu taïo vaø nguyeân lyù hoaït ñoäng. Xeùt boä bieán taàn tröïc tieáp moät pha treân hình veõ H5.61. 5-74
6. Ñieän töû coâng suaát 1 5-75
7. Ñieän töû coâng suaát 1 Hình 5.63. Cycloconverter 1 pha goàm 2 BCL tia 3 pha – Ñieâu khieån ñoàng thôøi Boä bieán taàn coù caáu taïo cuûa boä chænh löu keùp. Do ñoù, phaân tích hoaït ñoäng vaø phöông phaùp ñieàu khieån boä bieán taàn gioáng nhö boä chænh löu keùp. Ñieàu khaùc bieät so vôùi chöùc naêng cuûa boä chænh löu keùp laø boä bieán taàn coù quaù trình ñieän aùp treân taûi - töùc ñieän aùp chænh löu ñoåi daáu moät caùch lieân tuïc vaø tuaàn hoaøn. Sô ñoà ñieàu khieån boä bieán taàn tröïc tieáp theo phöông phaùp ñieàu khieån rieâng ñöôïc veõ minh hoïa treân hình H5.63. Maïch logic lieân quan ñeán caùc tín hieäu ñöôïc moâ taû keøm theo baûng B5. Quaù trình ñieän aùp vaø doøng ñieän caùc phaàn töû maïch ñöôïc veõ treân hình H5.62a. Theo ñoù, toàn taïi moät khoaûng thôøi gian doøng taûi baèng zero khi noù thöïc hieän ñoåi daâu töø döông sang aâm vaø ngöôïc laïi. Baûng B5. Sgn(ur Sgn(ur1) Sgn(ur2) I1* I2* α1 α2 ) + + - ≥ 0 0 0 ≤ α1 0 0 π 2 ≤ α1 0 Khoùa π 2 ≤ α2 < π + + - 0 0 Khoùa trong thôøi gian tb Khoùa 5-76
8. Ñieän töû coâng suaát 1 Ñoà thò ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi cuõng nhö ñoà thò caùc doøng ñieän thaønh phaàn ñi qua caùc boä chænh löu tia 3 xung trong tröôøng hôïp ñieàu khieån ñoàng thôøi cac boä chænh löu ñöôïc veõ treân hình H5.62b. Ñieän aùp taûi xoay chieàu taïo thaønh coù theå phaân tích thaønh soùng haøi cô baûn coù taàn soá baèng taàn soá yeâu caàu cuûa aùp taûi vaø caùc soùng baäc cao vôùi taàn soá phuï thuoäc vaøo soá xung ñieän aùp chænh löu. Chaát löôïng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi ñöôïc caûi thieän roõ reät vôùi boä chænh löu nhieàu xung, ví duï tröôøng hôïp cycloconverter goàm caùc boä chænh löu caàu ba pha taïo neân coù daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi cho treân hình H5.64. Quan heä giöõa ñieän aùp ñieàu khieån vaø ñieän aùp taûi. Ñieän aùp ñieàu khieån cho moãi taûi nghòch löu coù theå choïn daïng sin (hoaëc daïng chöõ nhaät, daïng hình thang ). Ñieän aùp ñieàu khieån vaø soùng haøi cô baûn cuûa aùp taûi coù taàn soá baèng nhau vaø bieân ñoä tæ leä vôùi nhau. Ta giaû thieát raèng, chu kyø aùp ñieàu khieån lôùn hôn nhieàu so vôùi chu kyø aùp chænh löu (söû duïng boä chænh löu 24,36 xung ). Do doù, coù theå xem quaù trình aùp ñieàu kh ieån khoâng thay ñoåi trong chu kyø ñang xeùt, töông töï nhö vaäy soùng haøi cô baûn ñieän aùp cuûa taûi taïo thaønh coù ñoä lôùn khoâng ñoåi trong chu kyø ñang xeùt vaø baèng chính trò trung bình ñieän aùp chænh löu. Ñieàu naøy coù nghóa laø trò töùc thôøi cuûa soùng haøi cô baûn cuûa aùp ra laø trò trung bình ñieän aùp chænh löu taïi thôøi ñieåm ñang xeùt. Goïi: - ut(1) laø soùng haøi cô baûn cuûa ñieän aùp taûi - uñk laø haøm soùng ñieàu khieån - Ud0 trò trung bình ñieän aùp chænh löu khi goùc ñieàu khieån baèng 0 - UpM bieân ñoä ñieän aùp ñoàng boä daïng raêng cöa hoaëc daïng cosin 5-77
9. Ñieän töû coâng suaát 1 Ta coù: Ud0 ut(1) = .uñk UpM Neáu aùp ñieàu khieån daïng sin coù bieân ñoä laø UñkM vaø taàn soá ω: uñk = UñkM.sin(ωt) Ñieän aùp taûi coù soùng haøi cô baûn thay ñoåi theo heä thöùc: Ud0 ut ()1 = .UñkM sin()ωt UpM vôùi 0 ≤ UñkM ≤ UpM Khi soùng ñieàu khieån coù bieân ñoä baèng bieân ñoä soùng raêng cöa, soùng haøi cô baûn cuûa aùp taûi coù bieân ñoä baèng Ud0. 5.9.2 BOÄ BIEÁN TAÀN TRÖÏC TIEÁP BA PHA Boä bieán taàn tröïc tieáp coù caùc caáu hình daïng ñaày ñuû, ñoái xöùng (H5.65a,b), trong ñoù phuï thuoäc kieåu ñaáu cuûa nguoàn, ta phaân bieät caáu truùc söû duïng chung nguoàn töø moät cuoän thöù caáp maùy bieán aùp vaø caáu truùc coù nguoàn rieâng cho töøng pha taûi. Caáu truùc coù chung cuoän thöù caáp maùy bieán aùp ñoøi hoûi maïch taûi ba pha coù ñieåm trung tính ñeå hôõ . Neáu caùc pha taûi khoâng theå phaân caùch ñoäc laäp, coù theå söû duïng caáu truùc maïch bieán taàn tröïc tieáp coù nguoàn rieâng (H5.65b). Vôùi caáu truùc maïch bieán taàn hình H5.65b söû duïng nguoàn chung, khi thöïc hieän chuyeån maïch caùc linh kieän nhoùm nöûa treân cuûa maïch caàu, hieän töôïng ngaén maïch nguoàn coù theå xaûy ra. Boä bieán taàn tröïc tieáp ba pha coù quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc aùp nguoàn xoay chieàu. Caùc caáu truùc tieát kieäm linh kieän seõ taïo neân söï khoâng ñoái xöùng cuûa caùc nhaùnh linh kieän. Hai daïng bieán taàn tröïc tieáp khoâng ñoái xöùng ñöôïc veõ minh hoïa treân hình H5.65c vaø H5.65d. 5-78
10. Ñieän töû coâng suaát 1 Treân hình H5.66 veõ sô ñoà maïch coâng suaát boä bieán taàn tröïc tieáp goàm caùc boä chænh löu tia ba pha vôùi nguoàn chung. Caùc boä chænh löu keùp coù theå ñöôïc ñieàu khieån theo phöông phaùp rieâng leû hoaëc ñoàng thôøi (coù doøng caân baèng). Tuy nhieân, vieäc söû duïng chung nguoàn treân trong thöïc teá seõ coù nhöõng khoù khaên do quaù trình chuyeån maïch trong töøng nhoùm boä chænh löu taïo neân. Do ñoù, vôùi yeâu caàu chaát löôïng cao, caùc boä chænh löu cho töøng pha taûi seõ ñöôïc ñaáu vaøo töøng pha nguoàn caùch ly rieâng (hình H5.65b). Taàn soá haøi cô baûn cuûa cô baûn cuûa ñieän aùp ra f2 cho bôûi heä thöùc: f .m f = 1 2 22lm+− vôùi: l laø toång soá xung aùp chænh löu chöùa trong nöûa chu kyø aùp taûi m laø soá pha f1 laø taàn soá aùp nguoàn xoay chieàu 5-79
11. Ñieän töû coâng suaát 1 Neáu boä bieán taàn do caùc boä chænh löu keùp maïch tia ba pha taïo thaønh, ta coù: f2 max≈ 0,43 f1 (thöïc teá söû duïng ñeán giôùi haïn f1 / 3 ) vaø trong tröôøng hôïp do caùc boä chænh löu keùp maïch caàu ba pha taïo thaønh, ta coù: f2 max=0,6 f1 (thöïc teá khoaûng f1/2 ) Öu ñieåm cuûa boä bieán taàn tröïc tieáp vôùi quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc ñieän aùp nguoàn laø maïch chæ caàn thyristor thoâng thöôøng. Neáu soá xung aùp chænh löu lôùn, daïng aùp treân taûi coù daïng gaàn nhö sin. Toån hao phaùt sinh do ñoùng ngaét linh kieän thaáp, boä bieán taàn khoâng caàn maïch loïc trung gian neân coù hieäu suaát cao. Neáu söï coá xaûy ra trong quaù trình chuyeån maïch ôû moät pha naøo ñoù, boä bieán taàn vaãn tieáp tuïc hoaït ñoäng bình thöôøng duø löôùi ñieän bò bieán daïng. Boä bieán taàn coù khaû naêng laøm vieäc ôû taàn soá thaáp. Khuyeát ñieåm cuûa maïch laø soá linh kieän söû duïng nhieàu vaø do ñoù maïch ñieàu khieån phöùc taïp. Do boä bieán taàn laøm vieäc treân nguyeân lyù ñieàu khieån pha cuûa boä chænh löu neân heä soá coâng suaát thaáp. 5.9.3 BOÄ BIEÁN TAÀN TRÖÏC TIEÁP VÔÙI QUAÙ TRÌNH CHUYEÅN MAÏCH PHUÏ THUOÄC VAØO AÙP TAÛI Sô ñoà maïch coâng suaát gioáng nhö treân hình H5.65, tuy nhieân phöông caùch ñieàu khieån linh kieän SCR khaùc bieät. Boä bieán taàn tröïc tieáp vôùi quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc coù theå cho ñieän aùp taûi vôùi taàn soá cao hôn taàn soá nguoàn aùp xoay chieàu neáu ñieän aùp chuyeån maïch laáy töø ñieän aùp cuûa taûi. Trong tröôøng hôïp naøy, taûi coù tính dung khaùng, chaúng haïn ñoäng cô ñoàng boä kích töø dö. Caùc boä chænh löu keùp A,B,C ñöôïc ñieàu khieån ñeå taïo doøng ñieän qua taûi daïng 6 böôùc. Do ñoù, taïi moãi thôøi ñieåm, chæ toàn taïi doøng ñieän qua hai nhaùnh thyristor trong caùc boä chænh löu, chaúng haïn doøng qua moät thyristor nhoùm A+ vaø moät thyristor nhoùm B − - traïng thaùi (AB+−). Söï thay ñoåi vai troø daãn ñieän giöõa caùc nhoùm taïo neân caùc traïng thaùi maïch ()AC+−,,()B+A−(B+−C ),,()C+A−( C+B−) . Thôøi ñieåm chuyeån maïch giöõa caùc nhaùnh chaúng haïn töø (AC+−) sang (BC+−) ñöôïc choïn sao cho aùp khoùa toàn taïi treân thyristor caàn ñoùng. Ví duï khi A1 ñoùng, ta coù aùp treân B1 baèng: uVB1 = ut1 - ut2 (giaû söû boû qua aùp treân caùc cuoän khaùng caân baèng). Khi uVB1 > 0 : xung kích ñoùng seõ laøm B1 ñoùng. Do ñieän aùp chuyeån maïch cuûa A1 cuõng chính laø aùp khoùa treân thyristor B1 phuï thuoäc vaøo ñieän aùp caùc pha taûi neân quaù trình chuyeån maïch ôû ñaây ñöôïc goïi laø quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc vaøo aùp taûi. Khi ñieän aùp treân taûi nhoû (chaúng haïn ñoäng cô chaïy vôùi vaän toác chaäm), ñieän aùp chuyeån maïch khoâng ñuû tin caäy, vieäc kích ñoùng vaø ngaét thyristor coù theå döïa vaøo ñieän aùp nguoàn xoay chieàu. Luùc ñoù, quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc aùp nguoàn xoay chieàu. Ví duï + ñeå ngaét doøng ñieän ñang daãn qua thyristor A1 cuûa nhoùm A vaø ñoùng thyristor B3 cuûa nhoùm + B , xung kích ñöa vaøo B3 taïi thôøi ñieåm maø ñieän aùp treân uB3 döông töùc laø: uB3 = u3 - u1 + ut1 - ut2 ≈ u3 - u1 > 0 (do ut1, ut2 nhoû ) 5.10 SO SAÙNH BOÄ BIEÁN TAÀN TRÖÏC TIEÁP VAØ BOÄ BIEÁN TAÀN GIAÙN TIEÁP 5-80
12. Ñieän töû coâng suaát 1 Phaïm vi hoaït ñoäng cuûa ñieän aùp ra: töông ñoái nhoû trong tröôøng hôïp boä bieán taàn tröïc tieáp vôùi quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc beân ngoaøi (0 ñeán 25Hz) vaø khaù cao trong tröôøng hôïp boä bieán taàn giaùn tieáp ( vaøi phaàn chuïc cuûa Hz ñeán vaøi ngaøn Hz) Daïng cuûa soùng ñieän aùp ra: thuaän lôïi hôn trong tröôøng hôïp boä bieán taàn tröïc tieáp, ñoái vôùi chuùng, ta coù theå duøng caùc maïch ñieàu khieån ñôn giaûn ñeå ñaït ñöôïc daïng doøng ñieän taûi gaàn nhö hình sin. Phöông phaùp chuyeån maïch: raát thuaän tieän trong tröôøng hôïp boä bieán taàn tröïc tieáp. Do taùc duïng cuûa quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc beân ngoaøi trong caùc boä bieán taàn tröïc tieáp vôùi quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc, ta coù theå ñaït coâng suaát raát lôùn haøng chuïc MW so vôùi tröôøng hôïp boä bieán taàn giaùn tieáp vôùi quaù trình chuyeån maïch ñoäc laäp (khoaûng ñôn vò MW). Quaù trình chuyeån maïch ñoäc laäp cuûa caùc boä bieán taàn giaùn tieáp ñoøi hoûi ít chi tieát baùn daãn so vôùi tröôøng hôïp boä bieán taàn tröïc tieáp. Chaúng haïn, boä bieán taàn giaùn tieáp ba pha goàm 12 thyristor chính vaø caùc boä chuyeån maïch. Boä bieán taàn tröïc tieáp ba pha goàm caùc boä chænh löu 6 xung ñoøi hoûi ñeán 36 thyristor Heä soá coâng suaát: toát nhaát trong boä bieán taàn giaùn tieáp söû duïng phöông phaùp ñieàu khieån ñoä xung roäng cuûa ñieän aùp ra (PWM). 5-81