Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 7- 7 - Phơng án 2: Chọn một trong các sơ đồ sau: - Chỉnh lu tia ba pha có điều khiển. - Chỉnh lu cầu ba pha điều khiển đối xứng. - Chỉnh lu cầu ba pha có điều khiển không đối xứng. a/ Chỉnh lu tia ba pha có điều khiển: Sơ đồ mạch nguyên lý : Ua Ub Uc La Lb Lc Lkt Rkt T1 T2 T3 BAL ( Lkt>>Rkt ) * Nguyên lý hoạt động: Khi điện áp trên một van nào đó trong ba van mà dơng hơn van còn lại thì van đó sẽ dẫn khi có xung điều khiển mở van đó. Do tải có tải cảm lớn nên dòng điện trên tải là liên tục, tức là van dãn sẽ vẫn dãn khi điện áp âm và van còn lại cha mở. Giá trị trung bình của điện áp trên tải: I2a t u Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 8- 8 - - Giá trị điện áp ngợc trên van: 2 .6UU ng - Dòng điện trung bình chảy qua thiristor: I T = I d /3 - Công suất của máy biến áp: S 1 = 1,209 Pd ; S 2 = 1,481 Pd S = (S 1 + S 2 )/2 = 1,345 Pd Ưu điểm: - Do điện áp ngợc trên van lớn cho nên nó đợc sử dụng cho tải có yêu cầu điện áp thấp và dòng điện lớn dễ dàng cho việc chọn van. - Do chỉ có một van dãn nên sụt áp trên van là nhỏ -> công suất tiêu thụ của van nhỏ. - Việc điều khiển mở van là dễ dàng. Nhợc điểm: - Điện áp ra có độ đập mạch lớn -> xuất hiện nhiều thành phần điều hoà bậc cao. - Hiệu suất sử dụng máy biến áp không cao. Sở dĩ nh vậy là vì điện áp chảy trên van không đối xứng qua trục hoành, do vậy khi khai triển chuỗi Furie -> xuất hiện thành phần một chiều và thành phần xoay chiều. Tuy nhiên MBA chỉ làm việc với thành phần xoay chiều -> giảm hiệu suất MBA. b/ Chỉnh lu cầu ba pha điều khiển đối xứng: T1 T3 T5 T2 T4 T6 Rkt Lkt ( Lkt>>Rkt ) La Lb Lc Ua Ub Uc cos.17,1cos 2 63 22 UUU d Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 9- 9 - Đồ thị điện áp và dòng điện: - Thực ra sơ đồ cầu pha ba đối xứng là hai sơ đồ hình trên 3 pha ghép lại. Mỗi sơ đồ hình từ ba pha hoạt động ở một nửa chu kỳ điện áp - Sơ đồ hình từ ba pha thứ nhất gồm T 1 , T 3 , T 5 ghép catot chung. - Sơ đồ hình từ ba pha thứ hai ghép anot chung gồm T 2 , T 4 , T 6 Góc mở đợc tính từ giao điểm của các nửa hình sin. L>>R dòng tải là liên tục. - Giá trị trung bình của điện áp trên tải: cos.34,2cos 2 63 22 UUU d IT4 IT1 IT4 i d i T1 i T4 I 2a u a u b u c t u i d Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 10- 10 - - Giá trị điện áp ngợc lớn nhất trên van: 2max 6UU ng - Giá trị dòng trung bình chạy qua van: I T = I d /3 - Công suất của máy biến áp : S ba =1,05 Pd Ưu điểm: - Điện áp ra đập mạch nhỏ do vậy mà chất lợng điện áp tốt. - Hiệu suất sử dụng máy biến áp tốt do dòng điện chạy trong van đối xứng. - Điện áp ngợc trên van là lớn nhng do U do =2,34U 2 -> nó có thể đợc sử dụng với điện áp khá cao. Nhợc điểm: - Mạch điều khiển phức tạp do ta phải tiến hành điều khiển đồng bộ các van dãn với nhau. - Điện áp rơi trên van lớn do nhiều van hơn sơ đồ CL từ. c/ Sơ đồ cầu không đối xứng: T1 T3 T5 T2 T4 T6 Rkt Lkt ( Lkt>>Rkt ) La Lb Lc Ua Ub Uc Sơ đồ gồm hai nhóm: - Nhóm mắc Katot chung gồm (T 1 , T 3 , T 5 ) - Nhóm mắc Anot chung gồm (P 2 , P 4 , P 6 ) Do L >> R -> dòng tải là liên tục. - Giá trị điện áp trung bình trên tải: )cos1( 2 63 2 UU d - Giá trị trung bình của dòng chảy trong tiristor vadiot: I T = I d = I d /3 - Giá trị điện áp ngợc lớn nhất: 2max 6UU ng Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 11- 11 - Nhận xét: Chỉnh lu cầu ba pha không đối xứng so với chỉnh lu cầu ba pha đối xứng quá trình điều khiển đơn giản hơn. Nhng điện áp chỉnh lu có lúc bằng không. Do vậy mà có nhiều thành phẩn sóng hài bậc cao. Kết luận: Với tải L>>R, Ud=115 (V), Id=320 (A) và qua các phân tích về u nhợc điểm ở trên, sinh viên thiết kế chọn sơ đồ cầu ba pha đối xứng. Bởi vì khi dòng điện tải lớn, điện áp tải cao thì dòng điện trung bình chảy qua van nhỏ và điện áp ngợc trên van nhỏ hơn so với sơ đồ chỉnh lu từ ba pha. Mặt khác, công suất tổn hao trên van với tải trên là rất nhỏ so với u a u b u c T 1 T 3 T 5 T 1 D 6 D 2 D 4 D 6 t u Id T1 i T1 I d i D4 I 2a T1 I2 a Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 12- 12 - công suất tải và hiệu suất sử dụng máy biến áp rất tốt. Do vậy ta chọn sơ đồ này. Tuy nhiên sơ đồ này có nhợc điểm là quá trình điều khiển phức tạp hơn. 3. Giới thiệu chung về mạch điều khiển Muốn tiristor mở cho dòng điện chạy qua thì ta phải đặt lên anot của tiristor điện áp dơng, đồng thời đa xung điều khiển vào cực điều khiển. Khi mà tiristor đã mở thì xung điều khiển không còn tác dung và dòng điện chạy qua tiristor do tải quyết định. a/ Chức năng của mạch điều khiển: - Điều chỉnh đợc vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ riêng của điện áp đặt trên anot-catot của tiristor. - Tạo đợc các xung đủ để điều khiển mở đợc tiristor (độ lớn của xung đủ lớn và độ rộng xung vừa đủ để mở -> giảm công suất điều khiển). Cấu trúc mạch điều khiển một tiristor đợc thể hiện ở hình dới đây: Trong đó: - ĐF: Khâu đồng pha - TXRC: tạo xung răng ca - SS: Khâu so sánh - KDX + BAX: Khâu khuyếch đại xung + Biến áp xung a/ Các yêu cầu với mạch điều khiển: Mạch điều khiển là một khâu quan trọng trong các bộ biến đổi vì nó quyết định đến chất lợng và độ tin cậy của bộ biến đổi. Do vậy để đạt đợc chất lợng và độ tin cậy cao của bộ biến đổi, nó phải thoả mãn các yêu cầu sau: Yêu cầu về độ lớn của xung điều khiển: - Mỗi tiristor đều có một đặc tính là quan hệ giữa điện áp đặt trên cực điều khiển và dòng điện chảy vào cực điều khiển. Quan hệ đó đợc biểu diễn trên hình vẽ sau: - Do sai lệch về thông số chế tạo và điều kiện làm việc làm cho tiristor mặc dù cùng loại cũng cõ đặc tính U đk = f(I đk ) khác nhau. - Với mỗi loại tiristor các đặc tính này dao động giữa hai đặc tính (1) và (2) về yêu cầu độ lớn của điện áp và dòng điện điều khiển. Đồng pha TXRC SS Tạo dạng xung KĐX & BAX . i D4 I 2a T1 I2 a Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 12- 12 - công suất tải và hiệu suất sử dụng máy biến áp rất tốt. Do vậy ta chọn sơ đồ. T5 T2 T4 T6 Rkt Lkt ( Lkt>>Rkt ) La Lb Lc Ua Ub Uc cos.17,1cos 2 63 22 UUU d Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 9- 9 - Đồ thị điện áp và dòng điện:. Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 7- 7 - Phơng án 2: Chọn một trong các sơ đồ sau: - Chỉnh lu tia