Chuong 2 bo bien doi cong suat 2

Chöông II: Boä bieán ñoåi coâng suaát
14
X
CHÖÔNG II: BOÄ BIEÁN ÑOÅI COÂNG SUAÁT
I. CAÙC HEÄ THÖÙC VAØ KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN:
1. Trò Trung Bình Cuûa Moät Tín Hieäu:
Goïi i(t) laø moät tín hieäu bieán hieân tuaàn hoaøn theo thôøi gian vôùi chu kyø T, trò trung
bình cuûa i(t) vieát taét laø Id ñöôïc xaùc ñònh theo heä thöùc:
I =
1
d
T
t0
+T
∫ i(t )dt =
t0
1
X 0
+ X
∫ i( X )dX
X 0
(1.1)
Vôùi t0 laø thôøi ñieåm ñaàu cuûa chu kyù laáy tích phaân, X0 = ωt0, X = ωT.
2. Trò Hieäu Duïng Cuûa Moät Tín Hieäu:
Goïi i(t) laø moät tín hieäu bieán thieân tuaàn hoaøn theo thôøi gian vôùi chu kyø T hoaëc chu
kyø goùc X = ωT. Trò hieäu duïng cuûa i(t) kí hieäu laø I ñöôïc tính theo heä thöùc:
I =
1
T
t0
+T
∫ i ì
(t )dt
=
t0
1
X 0
+ X
∫ i ì ( X )dX
X X 0
(1.2)

15
2
3. Heä Soá Söû Duïng Coâng Suaát
Nguoàn:
λ =
P
S
(1.3)
Vôùi λ laø heä soá söû duïng coâng suaát, P laø coâng suaát tieâu thuï thöïc teá treân taûi, S laø
coâng
suaát cung caáp cuûa nguoàn.
4. Ñoä Bieán Daïng THD:
Laø ñaïi löôïng ñeå ñaùnh giaù taùc duïng cuûa caùc soùng haøi baäc cao xuaát hieän trong nguoàn ñieän:
THD =
∞
∑
I j
j =2
I í
10
0
(1.4)
Vôùi Ij laø trò hieäu duïng cuûa thaønh phaàn haøi baäc j, I1 laø trò hieäu duïng cuûa tín
hieäu nguoàn.
II. CHÆNH LÖU:
II.1 Vai Troø Cuûa Boä Chænh Löu:
Boä chænh löu duøng ñeå chuyeån doøng ñieän xoay chieàu thaønh doøng ñieän moät chieàu.
Boächænh löu ñöôïc duøng laøm nguoàn ñieän aùp moät chieàu, laøm nguoàn moät chieàu ñieàu

16
khieån ñöôïc cho caùc heä thoáng xi maï, caùc boä kích töø cho maùy phaùt, laøm caùc boä bieán
ñoåi coâng suaát trong caùc heä truyeàn ñoäng ñieän ñoäng cô ñieän moät chieàu … Coâng suaát
cuûa boä chænh löu coù theå leân
ñeán haøng chuïc MW
Doøng ñieän
xoay chieàu Chænh
löu
Doøng ñieän
moät chieàu
Hình 2.1 Chöùc naêng cuûa boä chænh löu

21
21
Tuyø theo caáu taïo vaø doøng ñieän laáy ra treân boä chænh löu, ngöôøi ta phaân chænh
löu thaønh chænh löu khoâng ñieàu khieån vaø chænh löu coù ñieàu khieån.
II.2 Chænh Löu Khoâng Ñieàu Khieån:
Chænh löu khoâng ñieàu khieån laø loaïi chænh löu taïo ra doøng ñieän moät chieàu coù trò
trung bình khoâng ñoåi. Loaïi chænh löu naøy söû duïng diode laøm linh kieän chính.
1. Chænh löu moät pha:
a. Chænh löu moät pha nöûa chu kyø:
- Sô ñoà
maïch:
D
id
D id
1 T1 5
V1
ud
R
V1
R
1 T1 5
ud
4 8
4 8
L1
a) Taûi R b) Taûi RL
Hình 2.2 Sô ñoà maïch chænh löu moät pha nöûa chu kyø
Giaû söû ñieän aùp xoay chieàu ôû 2 ñaàu thöù caáp maùy bieán
aùp: u =
2V
.sin θ (2.1) .

- Phaân tích:
• Tröôøng hôïp taûi R:
+ Trong khoaûng 0 < θ < π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò döông, diode ñöôïc
phaân cöïc
thuaän neân diode môû, doøng ñieän chaûy töø thöù caáp cuûa maùy bieán aùp qua diode, qua
taûi vaø trôû
veà thöù caáp cuûa maùy bieán aùp. Khi diode daãn, ñieän aùp rôi treân diode xem nhö
khoâng ñaùng
keå (uD = 0). Ñieän aùp treân hai ñaàu
taûi:
ud = u = 2V sin
θ
(2.2)
Doøng ñieän chaûy qua
taûi:
i =
u d
=
d
R
2V .sin
θ
R
(2.3)
Heä thöùc (2.3) cho thaáy daïng soùng ñieän aùp vaø daïng soùng doøng ñieän laø nhö nhau.
+ Trong khoaûng π < θ < 2π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò aâm, diode bò phaân cöïc
ngöôïc

neân diode ngaét. Ñieän aùp treân hai ñaàu taûi: ud = 0, doøng ñieän chaûy qua taûi Id = 0.
Diode bò
ñaët moät ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi baèng giaù trò cöïc ñaïi cuûa ñieän aùp treân 2 ñaàu thöù
caáp cuûa
maùy bieán
aùp:
ud =
2V
(2.4)
Ta coù daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi:
Hình 2.3 daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi

π
+ Trò trung bình cuûa ñieän aùp treân taûi:
Töø daïng soùng ñieän aùp treân taûi nhaän ñöôïc, ta coù trò trung bình cuûa ñieän aùp treân taûi
Ud:
U d =
1
2π
∫ ud
(θ )dθ =
1
∫ 2V .sin θdθ =
2V
(2.5)
2π 0
2π 0
π
+ Trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua taûi Id:
I =
U d
=
2V
d
R πR
(2.6)
+ Trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua diode ID:
I D
= I d
=
U d
=
2V
R πR
(2.7)
+ Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân diode:
U D max
= U
max
= 2V
(2.8)
+ Trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp I:

0
π
0
I =
1
2π
i
2
(θ )dθ =
1 i 2
(θ )dθ
=
V (2.9)
• Tröôøng hôïp taûi RL:
2π ∫
d
2π ∫
d
2R
+ Khi 0 < θ < π: Diode ñöôïc phaân cöïc thuaän, diode môû cho doøng ñieän chaûy qua
taûi. Khi
ñoù ñieän aùp treân taûi ud baèng ñieän aùp
nguoàn u.
ud = u = 2V .sin
θ
(2.10)
Doøng ñieän chaûy qua maïch ñöôïc xaùc ñònh thoâng qua phöông trình cho maïch ñieän:
R.id
+ L
did
dt
= u = 2V sin
θ
(2.11)
Giaûi phöông trình (2.6) ta coù doøng ñieän chaûy qua
taûi:
⎡
− R θ
⎤
id
= 2V R
2
+ X
2

⎢sin(θ −
ϕ
) + sin
ϕ
.e X ⎥
⎣ ⎦ (2.12)
Trong ñoù: ϕ = arctg
ωL
, X = ωL = Z.sinϕ, R = Z.cosϕ, Z
=
R
R 2 + X 2 .
Do trong taûi coù cuoän daây L neân khi diode daãn, doøng ñieän taêng leân töø giaù trò khoâng
vaø cuoän daây L tích luõy naêng löôïng trong moät khoaûng thôøi gian sau ñoù doøng
ñieän giaûm xuoáng. Khi doøng ñieän chaûy trong maïch giaûm, treân cuoän daây L seõ xuaát
hieän moät ñieän aùp caûm öùng theo chieàu choáng laïi chieàu giaûm cuûa doøng ñieän (cuoän
daây L hoaøn naêng löôïng) laøm cho diode vaãn tieáp tuïc daãn maëc duø nguoàn xoay
chieàu ñaõ chuyeån daáu sang aâm (nhö
hình). Sau moät khoaûng 0 < θ =λ < 2π doøng ñieän chaûy qua taûi giaûm xuoáng baèng 0 thì
diode ngaét (λ goïi laø goùc taét doøng ñieän).
Doøng i
d
baèng khoâng khi
θ
=
λ
. Töø phöông trình (2.7) ta coù:

⎡
− R λ
⎤
id
= 2V
R
2
+
X
2
⎢sin(λ −
ϕ
) + sin
ϕ
.e
X
⎣
⎥ =
0
⎦
(2.13)
=> sin(λ −
ϕ
) = − sin
ϕ
.e
−
R
λ
X (2.14)
Goùc taét λ coù theå ñöôïc xaùc ñònh töø phöông trình sieâu vieät (2.14).
+ Khi
λ
<
θ
< 2
π
: Diode bò phaân cöïc ngöôïc, diode ngaét. Khi ñoù ñieän aùp treân taûi u
d
=
0.

1
∫
⎝ ⎠
Hình 2.4 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi
1
U d
=
2π
2
π
∫ ud
0
2
π
(θ )dθ =
2π 0
2V .sin θdθ
=
2V
−
π
2V
(1 − cos
λ )
2π
(2.15)
+ Trò trung bình cuûa doøng ñieän qua taûi:

1
0
R
2π
⎡
⎛
− R λ
⎞
⎤
I =
1
∫ i (θ )dθ
=
2V
⎢
cos
ϕ
− cos(λ −
ϕ
) + sin
ϕ
⎜
1 −
X
e
X
⎟
⎥
(2.16)
d
2π
d
2π R
2
+ X
2
⎜ ⎟
+ Trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua diode: ID = Id (2.17).
+ Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân diode: U D max
= U max
=
2V
(2.18)
+ Trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp:

d d
2
I =
1
2
π
∫ i
2
(θ )dθ
=
1
λ
∫ i
2
(θ )dθ (2.19)
2π 0
2π 0
Trong thöïc teá, khi maïch taûi coù cuoän daây L, ngöôøi ta thöôøng duøng moät diode noái
song song vôùi taûi vaø ngöôïc chieàu ñeå hoaøn naêng löôïng.
D
R
V
Do
L
Hình 2.5 Chænh löu tia moät pha duøng diode hoaøn naêng löôïng D0.

Vôùi söï coù maët cuûa diode hoaøn naêng löôïng Do trong maïch thì khi ñieän aùp nguoàn
xoay chieàu baèng 0, ñieän aùp ngöôïc xuaát hieän treân cuoän daây L seõ phaân cöïc thuaän
cho diode D0 laøm diode D0 daãn,
doøng ñieän chaûy töø cuoän daây L qua diode D0, tieâu taùn treân ñieän trôû R vaø trôû veà
cuoän daây. Khi ñoù, ñieän aùp treân taûi ud = 0, diode D ngaét. Daïng soùng ñieän aùp vaø
doøng ñieän taûi nhö hình 2.6

1
∫
Hình 2.6 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi khi trong maïch coù diode hoaøn naêng
löôïng
1
U d
=
2π
2
π
∫ u
d
0
2
π
(θ )dθ =
2π 0
2V .sin θdθ =
2V
π
(2.20)
b. Chænh löu moät pha hai nöûa chu kyø:
- Sô ñoà maïch:
a) taûi R b) taûi RE c) taûi RLE

Hình 2.7 Sô ñoà chænh löu caàu moät pha hai nöûa chu kyø
Giaû söû ñieän aùp xoay chieàu ôû 2 ñaàu thöù caáp maùy bieán aùp:
u = 2V .sin θ (2.21) .
- Phaân tích:
+ Trong khoaûng 0 < θ < π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò döông, diode D1 vaø D3
ñöôïc
phaân cöïc thuaän neân diode D1 vaø D3 môû, diode D2 vaø D4 bò phaân cöïc ngöôïc neân
D2 vaø
D4 ngaét. Doøng ñieän chaûy töø thöù caáp cuûa maùy bieán aùp qua diode D1, qua taûi, qua
diode D3

vaø trôû veà thöù caáp cuûa maùy bieán aùp. Khi diode daãn, ñieän aùp rôi treân diode xem nhö
khoâng ñaùng keå (uD = 0). Ñieän aùp treân hai ñaàu taûi:
ud = u = 2V sin
θ
(2.22)
taûi:
i =
ud
=
d
R
2V
.sin θ
R
(2.23)
+ Trong khoaûng π < θ < 2π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò aâm, diode D1 vaø D3 bò
phaân
cöïc ngöôïc neân diode ngaét, diode D2 vaø D4 phaân cöïc thuaän neân D2 vaø D4 daãn.
Ñieän aùp
treân hai ñaàu taûi:
ud = −u = − 2V sin
θ
(2.24)

π

dU =
1
π
∫
ud
(θ )dθ =
1
∫ 2V .sin θdθ =
2
2V (2.25)
π 0
π 0
π
I =
U d
d
R
=
2
2V
πR
(2.26)
+ Trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua diode:
I =
I d
=
2V
D
2 πR
(2.27)
U D max
= U
max
= 2V
(2.28)

⎟
π
π
1
⎜
2
R
R
I =
1
π
i
2
(θ )dθ =
π ⎛ 2V sin θ ⎞V
dθ =
(2.29)
∫ d
0
• Tröôøng hôïp taûi RE:
∫ ⎜ ⎟
0 ⎝ ⎠
+ Trong khoaûng 0 < θ < π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò döông.
Tuy nhieân trong khoaûng 0 < θ < θ1, u < E neân diode D1 vaø D3 phaân cöïc ngöôïc, D1
vaø D3 khoâng daãn, ñieän aùp treân taûi ud = E. Trong ñoù θ1 laø nghieäm cuûa phöông trình:
2V sin θ = E (2.30)
Khi θ1 < θ < θ2, u > E, diode D1 , D3 ñöôïc phaân cöïc thuaän neân diode D1 vaø D3 môû,
diode D2 vaø D4 bò phaân cöïc ngöôïc neân D2 vaø D4 ngaét. Doøng ñieän chaûy töø thöù
caáp cuûa

maùy bieán aùp qua diode D1, qua taûi, qua diode D3 vaø trôû veà thöù caáp cuûa maùy bieán
aùp. Khi diode daãn, ñieän aùp rôi treân diode xem nhö khoâng ñaùng keå (uD = 0). Ñieän
aùp treân hai ñaàu
taûi:
ud = u = 2V sin
θ
(2.31)
Doøng ñieän chaûy qua taûi: i =
u d
=
d
R
2V .sin θ −
E R
(2.32)
+ Trong khoaûng π < θ < 2π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò aâm, phaân tích töông
töï nhö
treân, diode D2 vaø D4 seõ daãn khi nguoàn xoay chieàu xoay chieàu lôùn hôn nguoàn
söc ñieän
ñoäng E. Ñieän aùp treân hai ñaàu taûi:
ud = −u = − 2V sin
θ
(2.33)

θ
θ
π
1
⎟
0
1
π
U = ∫ u ( )d
1
θ 2
=
∫
2V .sin
d
1
π −θ1
=
∫
2V .sin
d
=
2 2V
(cos
)
(2.34)
d d
θ θ
0
π θ
1
θ θ
π θ
1
θ θ
π
θ1
I d =
1
π
∫ id
(θ
)
dθ = 1
θ
2
∫
2V .sin θ −
E
dθ =
2
2V ⎛
cosθ1
⎜
−
τ
sin
⎞
(2.35)
π π R
1
2π
Vôùi ωτ = θ1 - θ2, ω =
T
R ⎝ π T ⎠
+ Trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua diode:

π
π
I V
⎛
θ τ
⎞
1
I d
=
2π
∫
id
0
(θ )dθ = d
=
2
2
cos
⎜
R ⎝
π
1
− sin
θ ⎟
T
1
⎠
(2.36)
U D max
= U
max
= 2V
(2.37)
I =
1
π −θ1
i
2
(θ
)dθ =

⎟
π −θ1
⎛
⎜
⎜
2
2
V
si
n
θ −
E
⎞
⎟
dθ
=
2.
V
−
E
τ
(2.38
)

1
π
∫ d ∫
0 θ1
⎝ R ⎠ R T
• Tröôøng hôïp taûi RLE:
+ Töø daïng soùng tín hieäu nhaän ñöôïc ta thaáy trong tröôøng hôïp taûi RE, doøng ñieän taûi
bò giaùn
ñoaïn. Ñeå doøng taûi laø lieân töïc, ta noái theâm vaùo maïch taûi moät cuoän daây L nhö hình
2.7 - c. Khi coù cuoän daây L trong maïch, moãi khi doøng ñieän chaûy qua taûi bieán thieân thì
treân cuoän
daây seõ sinh moät nguoàn söùc ñieän ñoäng caûm
öùng u L
= L
di
dt
ñeå choáng laïi chieàu bieán thieân
cuûa doøng ñieän. Söûduïng khai trieån Fourier cho tín hieäu ñieän aùp treân taûi ud ta nhaän
thaáy ud goàm 2 thaønh phaàn: Phaàn ñieän aùp moät chieàu Ud chính laø trò trung bình cuûa
ñieän aùp treân taûi vaø phaàn ñieän aùp xoay chieàu ua chính laø thaønh phaàn soùng haøi coù
trong ud.
ud = Ud + ua (2.39)
Theo nguyeân lyù xeáp choàng thì doøng ñieän chaûy trong maïch taûi cuõng goàm 2 thaønh
phaàn: Thaønh phaàn moät chieàu Id laø trò trung bình cuûa doøng taûi do nguoàn moät chieàu

gaây neân vaø thaønh phaàn xoay chieàu ia do nguoàn xoay chieàu gaây neân. Phöông trình
cho maïch taûi:
ud
= Rid
+ E + L
did
dt
(2.40)
Hay: U
+ u =
RI
+ E +
Ri
+ L
dia
+ L
dI
d
(2.41)
d a d a
dt dt

Do Id laø haèng soá neân
L
dI d
= 0 . Phöông trình (2.41) ñöôïc vieát laïi:
dt
U d
+ ua
=
RI d
+ E +
Ria
+ L
dia
dt (2.42)
Caân baèng thaønh phaàn moät chieàu vaø xoay chieàu ta ñöôïc: Ud = R.Id + E (2.43)
ua
= Ria + L
dia
dt (2.44)
Neáu cuoän daây L coù giaù trò lôùn thì Ri
a
<< L
dia
dt neân (2.44) coù theå vieát
laïi: ua
= L
dia
.
dt
Nhö vaäy khi cuoän daây L coù giaù trò ñuû lôùn thì toaøn boä ñieän aùp xoay chieàu ñaët leân
cuoän daây
L, doøng ñieän xoay chieàu ia chaûy qua taûi xem nhö baèng 0, doøng ñieän chaûy qua taûi
laø lieân tuïc.
Töø phöông trình (2.43) ta coù trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua taûi:
I =
U d − E
d
R
(2.44)
Daïng soù ng cuûa ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi khi coù cuoän day L:

π
d
Töø daïng soùng nhaän ñöôïc ta coù:
U =
1
π
∫ ud
(θ )dθ =
1
∫ 2V .sin θdθ =
2 2V

(2.45)
π 0
π 0
π
+ Trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua
diode:
I =
I d
(2.46)
D
2
U
D max
= U
max
= 2V (2.47)

π
π
π
I =
1
π
i
2
(θ )dθ =
1 I 2
dθ
= I
(2.48)
∫ d
0
2. Chænh löu ba pha:
∫ d d
0
a. Chænh löu tia ba pha nhoùm Kathode:
- Sô ñoà maïch:
Nguoàn xoay chieàu 3 pha ôû thöù caáp cuûa maùy bieán aùp:
u1
= 2V sin
θ
⎛
(2.49
)
π
⎞
udK
u2
=
2V sin⎜θ −
2
⎟

⎝ 3 ⎠
(2.50)
⎛ π ⎞
u = 2V sin⎜θ −
4
⎟
(2.51
)
Hình 2.11 Sô ñoà chænh löu tia ba pha nhoùm
Kathode
3
⎝ 3 ⎠
Daïng soùng nguoàn 3 pha:

- Phaân tích:
Hình 2.11 daïng soùng nguoàn xoay chieàu 3 pha
Giaû thieát cuoän daây L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc
+ Trong khoaûng
π
< θ <
5π
, nguoàn u1 coù giaù trò lôùn nhaát neân diode D1 phaân cöïc
thuaän,
6 6
D1 daãn, D3 vaø D5 bò phaân cöïc ngöôïc. Ñieän aùp treân taûi:
udK = u1
= 2V sin
θ
(2.52)
+ Trong khoaûng
5π
< θ <
9π
thuaän,
6 6

⎛
π
⎞
udK
= u
2
=
2V sin⎜θ −
2
⎟
⎝ 3 ⎠
(2.53)

+ Trong khoaûng
9π
< θ <
13π
thuaän,
6 6
⎛
π
⎞
udK
= u3
=
2V sin⎜θ −
4
⎟
⎝ 3 ⎠
(2.54)
Ta coù daïng soùng ñieän aùp chænh löu vaø doøng ñieän chaûy qua taûi:

π
6
∫
+ Töø daïng soùng nhaän ñöôïc ta coù trò trung bình cuûa ñieän aùp treân taûi:
U dK
5π
3
6
=
2π ∫ ud
5π
(θ )dθ =
3
2π π
2V .sin θdθ =
3 6V
2π

π
(2.55)
6 6
I =
U d − E
d
R
(2.56)
+ Trong moät chu kyø 2π, moãi diode chæ daãn doøng trong khoaûng
goùc laø
trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua diode:
2π
neân ta coù
trò
3
I =
I d
(2.57)
D
3
+ Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân diode: ñieän aùp ngöôïc ñaët leân moãi diode ñuùng
baèng ñieän aùp daây, neân ta coù ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân diode:
U D max
= u12 max
= 6V (2.58)
I1
= I 2
= I 3
=
5π
3
2π ∫
6
I

⎜
b. Chænh löu tia ba pha nhoùm Anode:
- Sô ñoà maïch:
Nguoàn xoay chieàu 3 pha ôû thöù caáp cuûa maùy bieán aùp:
u1
=
u
2
=
2V sin θ
2V sin
⎛
θ
−
(2.60
)
2π
⎞
⎟
(2.61
)
udA
⎝ 3 ⎠
⎛
π
⎞
u = 2V sin
⎜
θ −
4
⎟
(2.62)

3
⎝ 3 ⎠
Hình 2.13 Sô ñoà chænh löu tia ba pha nhoùm
Anode
- Phaân tích:

Hình 2.14
daïng soùng
nguoàn xoay
chieàu 3 pha
Giaû thieát cuoän daây L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc
+ Trong khoaûng
π
< θ <
7π
, nguoàn u3 coù giaù trò aâm lôùn nhaát neân diode D2
phaân cöïc
2 6
thuaän, D2 daãn, D4 vaø D6 bò phaân cöïc ngöôïc. Ñieän aùp treân taûi:
⎛
π
⎞
u = u =
2V sin
⎜
θ −
4
⎟
(2.63)
dA 3

⎝
3
⎠
+ Trong khoaûng
7π
< θ <
11π
phaân cöïc
6 6
udA = u1
= 2V sin
θ
(2.64)
+ Trong khoaûng
11
π
6
< θ <
15π
phaân cöïc
6
⎛
π
⎞
udK
= u 2
=

2V sin⎜θ −
2
⎟ ⎝ 3 ⎠ (2.65)
Ta coù daïng soùng ñieän aùp chænh löu vaø doøng ñieän chaûy qua taûi:

Hình 2.15 Daïng soùng ñieän aùp taûi vaø doøng ñieän chaûy qua taûi
+ Töø daïng soùng nhaän ñöôïc ta coù trò trung bình cuûa ñieän aùp treân taûi:
7π 7π

6 6
⎛ ⎞
3
U dA =
∫
ud
(θ )dθ =
3
∫
2V .sin⎜θ −
4π
⎟dθ = −
3
6V
(2.66)
2π π
2
2π π
2 ⎝
3
⎠
2π
I d
= U
d
−
E
R
(2.67)
goùc laø
2π
neân ta coù
trò
3
trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua
diode:
I
=
I d
(2.68)
D
3

dπ
+ Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân diode: ñieän aùp ngöôïc ñaët leân moãi diode duùng
baèng ñieän
aùp daây, neân ta coù ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân diode: U D max
= u12
max
= 6V
(2.69)
I1
= I 2
= I 3
=
5π
3
2π ∫
6
I
I
2
dθ =d
3
(2.70)
6
c. Chænh löu caàu ba pha:
- Sô ñoà maïch:
Nguoàn xoay chieàu 3 pha ôû thöù caáp cuû
maùy bieán aùp:
K
udK
u1
= 2V sin
θ
⎛

a
(2.71)
π
⎞
ud
u2
=
2V sin⎜θ −
2
⎟
⎝ 3 ⎠
(2.72)
N
⎛ π ⎞
u3
=
2V sin⎜θ −
4
⎟
⎝ 3 ⎠
(2.73
)
udA
A

Hình 2.16 Sô ñoà chænh löu caàu ba pha

- Goïi hieäu ñieän theá giöõa ñieåm A vôùi ñieåm N laø udA ñaây chính laø hieäu ñieän theá
treân taûitrong tröôøng hôïp chænh löu tia 3 pha nhoùm Anode, hieäu ñieän theá giöõa ñieåm
K vôùi ñieåm N laøudK laøhieäu ñieän theá treân taûi trong tröôøng hôïp chænh löu tia 3 pha
nhoùm Kathode. Ta coù ñieän aùp treân taûi ud = udK – udA (2.74)
Töø (2.74) ta coù trò trung bình cuûa ñieän aùp treân taûi:
U = U − U =
3

⎜
⎝ ⎠
3
6V
−
⎛
−
3 6V
⎞
3
6
⎟
=
V
(2.75)
d dK dA
2π
⎜
2π
⎟
π
+ Trò trung bình cuûa doøng ñieän qua
taûi:
I =
U d −
E
d
R
(2.76)
goùc laø
2π
neân ta coù
trò
3
trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua diode: I =
I d
(2.77)
D
3
+ Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân diode: ñieän aùp ngöôïc ñaët leân moãi diode duùng
baèng ñieän
aùp daây, neân ta coù ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân
diode:
U D max
= u12 max
=
6V
(2.78)

d
π d∫
I1
= I 2
= I 3
=
2π
1
I
2
dθ =
2
I
0
3
(2.79)
+ Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi:
Hình 2.15 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng taûi chænh löu caàu 3 pha.

II.3 Chænh Löu Ñieàu Khieån:
Chænh löu ñieàu khieån laø loaïi chænh löu taïo ra doøng ñieän moät chieàu coù trò trung
bình thay ñoåi ñöôïc töø. Loaïi chænh löu naøy söû duïng thyristor laøm linh kieän chính trong
maïch.
1. Chænh löu moät pha:
a. Chænh löu caàu moät ñieàu khieån toaøn phaàn:
- Sô ñoà maïch:
a) Taûi R b) Taûi RLE
Hình 2.16 Sô ñoà maïch chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån

Giaû söû ñieän aùp xoay chieàu ôû 2 ñaàu thöù caáp maùy bieán aùp: u =
- Phaân tích:
2V .sin
θ
.
+ Trong khoaûng 0 < θ < π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò döông, Thyrirtor T1 vaø T3
ñöôïc
phaân cöïc thuaän, thyrirtor T2 vaø T4 bò phaân cöïc ngöôïc. Tuy thyrirtor T1, T3 ñöôïc
phaân cöïc
thuaän nhöng vì ñaây laø loaïi linh kieän coù ñieàu khieån neân thyristor T1, T3 chöa daãn,
ñieän aùp
treân taûi ud = 0. Giaû söû ôû goùc 0 < θ = α < π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T1 vaø
T3, T1
vaø T3 daãn khi ñoù ñieän aùp treân taûi:
u d = u = 2V sin
θ
(2.80)
Doøng ñieän chaûy töø thöù caáp cuûa maùy bieán aùp qua T1, qua taûi R, qua T3 vaø trôû veà
thöù
caáp cuûa maùy bieán aùp.
Doøng ñieän chaûy qua taûi:

π
1
∫
i =
ud
=
d
R
2V .sin
θ
R
(2.81)
+ Trong khoaûng π < θ < 2π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò aâm, thyristor T1 vaø T3 bò
phaân cöïc ngöôïc, thyristor T2 vaø T4 phaân cöïc thuaän. Giaû söû ôû goùc π < θ = α+π < 2π,
ta cho tín
hieäu ñieàu khieån môû T2 vaø T4, T2 vaø T4 daãn khi ñoù ñieän aùp treân taûi:
ud = −u = − 2V sin
θ
(2.82)
Ta coù daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi nhö hình 2.17:
1
π
U d
=
∫ u d
0
π
(θ )dθ =
π α
2V .sin θdθ
=
2V
(1 + cos
α )
π
(2.83)

Töø (2.83) ta nhaän thaáy khi 0 < α < π, ñieän aùp treân taûi 0 < U d
<
2 2
V
π

π π
R
taûi:
I =
U d
=
d
R
2V
(1 + cosα
)
πR
(2.85)
thyristor:
I =
I d (2.86)
T
2
+ Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân thyristor: U D max
= U
max
=
2V
(2.87)
1
π
I = ∫ i
2
(θ )dθ = 1
⎛
2V sin θ
⎞
2V
∫
⎜ ⎟
dθ =
1
−
α
−
sin
2α
(2.88)
d ⎜ ⎟ α ⎝ ⎠

R 2 2π 4π
Giaû thieát cuoän daây L trong maïch coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc.
+ Trong khoaûng 0 < θ < π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò döông, Thyrirtor T1 vaø T3
ñöôïc
phaân cöïc thuaän, thyrirtor T2 vaø T4 bò phaân cöïc ngöôïc. Tuy thyrirtor T1, T3 ñöôïc
phaân cöïc
thuaän nhöng vì ñaây laø loaïi linh kieän coù ñieàu khieån neân thyristor T1, T3 chöa daãn,
ñieän aùp
treân taûi ud = 0. Giaû söû ôû goùc 0 < θ = α < π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T1 vaø T3,
T1 vaø
T3 daãn khi ñoù ñieän aùp treân
taûi:
u d = u
=
2V sin
θ
(2.89)
Doøng ñieän chaûy töø thöù caáp cuûa maùy bieán aùp qua T1, qua taûi R, qua T3 vaø trôû veà
thöù caáp cuûa maùy bieán aùp. Doøng ñieän chaûy qua taûitaêng leân töø giaù trò Imin, khi doøng
ñieän qua taûi coù xu höôùng giaûm xuoáng thì cuoän daây L trong maïch seõ sinh söôùc ñieän
ñoäng caûm öùng
choáng laïi chieàu giaûm cuûa doøng ñieän. Chính söùc ñieän ñoäng caûm öùng naøy laø cho caùc
thyristor T1, T3 khoâng bò ngaét khi ñieän aùp nguoàn giaûm xuoáng baèng 0 thaäm chí laø
chuyeån sang aâm.

+ Trong khoaûng π < θ < 2π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò aâm, do T2 vaø T4 chöa
daãn neân
thyristor T1 vaø T3 vaãn ñöôïc phaân cöïc thuaän bôûi toång hôïp nguoàn xoay chieàu vaø
söùc ñieän

ñoäng caûm öùng treân cuoän daây L neân T1 vaø T3 vaãn daãn, thyristor T2 vaø T4 ñöôïc
phaân cöïc
thuaän bôûi nguoàn xoay chieàu u. Giaû söû ôû goùc π < θ = α+π < 2π, ta cho tín hieäu ñieàu
khieån
môû T2 vaø T4, T2 vaø T4 daãn. Khi T2 vaø T4 daãn, T1 vaø T3 bò khoaù bôûi ñieän aùp
aâm cuûa
nguoàn xoay chieàu, T1 vaø T3 ngaét, doøng ñieän chaûy qua taûi taêng leân, khi ñoù ñieän
aùp treân
taûi: ud
= −u = − 2V sin
θ
(2.90)

U =
1
d
π
π
+
α
∫ u d
α
(θ )dθ =
1
π
π
+
α
∫
α
2V .sin θdθ =
2
2V
cos
α
π
(2.91)
Töø (2.83) ta nhaän thaáy khi 0 <
α
<
π
, ñieän aùp treân
taûi
−
2 2
π V < U
d
<
2 2
V
π
U − E
I = d
d
R
(2.92)

π
+ Trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua thyristor:
I =
I d
(2.93)
T
2
+ Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân thyristor:
U T max
= U max
= 2V (2.94)
I =
1
π +α
I
2
dθ = I
(2.95)
∫ d d
α
b. Chænh löu caàu moät ñieàu khieån baùn phaàn:
- Sô ñoà maïch chænh löu caàu moät pha nhö hình 2.19:
Giaû söû ñieän aùp xoay chieàu ôû 2 ñaàu thöù caáp maùy bieán
aùp:
u =
2V .sin θ .

a) Taûi R b) Taûi RLE
Hình 2.19 Sô ñoà maïch chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån baùn phaàn
- Phaân tích:

+ Trong khoaûng 0 < θ < π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò döông, Thyrirtor T1 vaø
diode
D2 ñöôïc phaân cöïc thuaän, thyrirtor T2 vaø diode D1 bò phaân cöïc ngöôïc. Tuy T1, D2
ñöôïc
phaân cöïc thuaän nhöng vì T1 laø loaïi linh kieän coù ñieàu khieån neân thyristor T1 chöa
daãn,
ñieän aùp treân taûi ud = 0. Giaû söû ôû goùc 0 < θ = α < π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû
T1, T1
vaø D2 daãn khi ñoù ñieän aùp treân taûi:
u d = u = 2V sin
θ
(2.96)
Doøng ñieän chaûy töø thöù caáp cuûa maùy bieán aùp qua T1, qua taûi R, qua D2 vaø trôû veà
thöù caáp cuûa maùy
bieán aùp.
taûi:
i =
ud
=
d
R
2V .sin
θ
R
(2.97)

π
1
∫
+ Khi θ = π, ñieän aùp nguoàn xoay chieàu baèng 0, doøng ñieän chaûy qua taûi vaø cuõng
chính laø
doøng ñieän chaûy qua thyristor T1 baèng 0, T1 ngaét.
+ Trong khoaûng π < θ < 2π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò aâm, thyristor T1 vaø diode
D2
bò phaân cöïc ngöôïc, thyristor T2 vaø diode D1 phaân cöïc thuaän. Giaû söû ôû goùc π < θ =
α+π <
2π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T2, T2 vaø D1 daãn khi ñoù ñieän aùp treân taûi:
ud = −u = − 2V sin
θ
(2.98)
Ta coù daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi nhö hình 2.20:
1
π
U d
=
∫ u d
0
π
(θ )dθ =
π α
2V .sin θdθ
=
2V
(1 + cos
α )
π
(2.99)

Töø (2.83) ta nhaän thaáy khi 0 <
α
<
π
, ñieän aùp treân taûi 0 <
U
d
<
2 2
V
π

I =
U d
=
d
R
2V
(1 + cosα
)
πR
(2.100)

π π
R
+ Trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua thyristor vaø diode:
I T
= I D =
I
d
2
(2.101)
+ Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân thyristor vaø diode:
U D max
= U T max
= U max
= 2V (2.102)
1
π
I = ∫ i
2
(θ )dθ = 1
⎛
2V sin θ
⎞
2V
∫
⎜ ⎟
dθ =
1
−
α
−
sin
2α
(2.103)
d ⎜ ⎟
α ⎝ ⎠
R 2 2π 4π

Giaû thieát cuoän daây L trong maïch coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc.
+ Trong khoaûng 0 < θ < π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò döông, Thyrirtor T1 vaø
diode
D2 ñöôïc phaân cöïc thuaän, thyrirtor T2 vaø diode D1 bò phaân cöïc ngöôïc. Tuy
thyrirtor T1
ñöôïc phaân cöïc thuaän nhöng vì ñaây laø loaïi linh kieän coù ñieàu khieån neân thyristor T1
chöa
daãn, ñieän aùp treân taûi ud = 0. Giaû söû ôû goùc 0 < θ = α < π, ta cho tín hieäu ñieàu
khieån môû
T1, T1 vaø D2 daãn khi ñoù ñieän aùp treân
taûi:
u d = u
=
2V sin
θ
(2.104)
Doøng ñieän chaûy töø thöù caáp cuûa maùy bieán aùp qua T1, qua taûi R, qua D2 vaø trôû veà
thöù caáp cuûa maùy bieán aùp. Doøng ñieän chaûy qua taûi taêng leân töø giaù trò Imin, khi doøng
ñieän qua taûi coù xu höôùng giaûm xuoáng thì cuoän daây L trong maïch seõ sinh söôùc ñieän
ñoäng caûm öùng choáng laïi chieàu giaûm cuûa doøng ñieän.
+ Khi θ = π, ñieän aùp nguoàn xoay chieàu baèng 0, söùc ñieän ñoäng caûm öùng sinh ra treân
cuoän

daây L seõ phaân cöùc thuaän cho diode D1 vaø D2, D1 vaø D2 daãn, doøng ñieän chaûy töø
cuoän daây
L qua nguoàn E, D2, D1, R vaø trôû veà cuoän daây L. Luùc naøy doøng ñieän chaûy qua
thyristor T1 baèng 0, T1 ngaét. Ñieän aùp treân taûi baèng ñieän aùp rôi treân 2 diode (ud = 0).

+ Trong khoaûng π < θ < 2π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò aâm, do D1 vaø D2 ñang
daãn
neân ñieän aùp nguoàn ñaët tröïc tieáp leân thyristor T1 vaø T2 laø cho T1 bò phaân cöùc
ngöôïc, T2
ñöôïc phaân cöïc thuaän bôûi nguoàn. Giaû söû ôû goùc π < θ = α+π < 2π, ta cho tín hieäu ñieàu
khieån
môû T2, T2 daãn. Khi T2 daãn, diode D2 bò phaân cöïc ngöôïc bôûi nguoàn neân D2 ngaét,
doøng
ñieän chaûy töø nguoàn qua D1, R, L, E, T2 vaø trôû veà nguoàn. Doøng ñieän chaûy qua taûi
taêng leân, khi ñoù ñieän aùp treân taûi:
ud = −u = − 2V sin
θ
(2.105)

π
1
∫
1
π
U d
=
∫ u d
0
π
(θ )dθ =
π α
2V .sin θdθ
=
2V
(1 + cos
α )
π
(2.106)

d
d
Töø (2.83) ta nhaän thaáy khi 0 < α < π, ñieän aùp treân taûi 0 <
U d
<
2 2
V
π
I d
=
U d −
E
R
(2.107)
+ Trò trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua thyristor:
π
⎛
α
⎞
I T = 1
∫ I d
dθ = 1
I (π − α ) = I
⎜
1
−
⎟
(2.108)
2π α
2π
⎝ 2 2π ⎠
diode:
2
π
+
α

1
⎛
α
⎞
1
I D
=
2π
∫ I
d
π
dθ =
1
2π
I d
(2π + α − π ) = I d
⎜
+
⎝
2
⎟
2π
⎠
(2.109)
+ Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân thyristor vaø diode:
U
D max
= U
T max
= U
max
= 2V (2.110)

2
π
α
1
π
I = ∫ I
2
dθ = I
⎛
α ⎞
⎜
1 −
⎟
(2.111)
d d
⎝ π ⎠
c. Sô ñoà maïch ñieàu khieån:
- Sô ñoà khoái maïch ñieàu khieån:
220V
Bieán
aùp
ñoàng
boä
Uñk

3312
2
123
So
saùnh Maïch
kíc
h
SCR
Vcc 1 3
10k
Hình 2.22 Sô ñoà khoái maïch ñieàu khieån chænh löu
- Sô ñoà chi tieát maïch ñieàu khieån:
Vcc
Vc
c
Vc
c
1 T2 5
K
SCR1
1k
10k
Vc
c
D 4 8
G
R1 LM339
6
R3
4,7
k
A1015 10k 4,7k
1 T2 5
K
SCR3
1 7
+
LM339 104 D
1 T1 5
10k
7
R4
1k
C82
8
1u 8,2
V
1
6
-
D
4,7
k
TIP122 4 8
G
220V 6V
4 8
BAÑB
Vcc Vcc
1 T2 5
K
SCR2
R2
10k
LM
339
7
+
1
Vcc
R3
4,7
k
1k
A1015
10
k
10k
7
+
LM339

12
123
Vcc
4,7k
D
10
4
D
4 8
G
1 T2 5
K
SCR4
6
-
R4 1k
C82
8
1u 8,2
V
1
6
-
D
4,7
k
TIP122 4 8
G
Vcc 1 3
10k
Hình 2.23 sô ñoà chi tieát maïch ñieàu khieån boä chænh löu moät pha
2. Chænh löu ba pha:
a. Chænh löu tia 3 pha ñieàu khieån nhoùm Kathode:
- Sô ñoà maïch: u1
Giaû söû nguoàn xoay chieàu 3 pha treân thöù caáp
u2
cuûa maùy bieán aùp laø:
u3
u1
= 2V sin
θ
⎛
(2.112)
π
⎞
u2
=

2V
sin⎜θ
−
2
⎟
⎝ 3 ⎠
(2.113
)
udK
⎛ π ⎞
u = 2V sin⎜θ −
4
⎟
(2.114)
3
⎝ 3 ⎠
Hình 2.24 Sô ñoà chænh löu tia 3 pha nhoùm Kathode

T1
- Phaân tích:
Giaû thieát cuoän daây L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng qua taûi laø lieân tuïc, caùc thyristor
ñöôïc ñieàu khieån theo trình töï T1, T3, T5, T1, …
Giaû
söû
T5 ñang

daãn, trong khoaûng 0 < θ <
π
, ñieän aùp ñaët leân thyristor T1: u
6
=
u1
– u3 < 0
neân trong khoaûng goùc naøy maëc duø u1 ñaõ döông nhöng ñieän aùp ñaët leân thyristor
vaãn aâm neân T1 khoâng theå daãn. Ñieän aùp ñaët leân thyristor T1: uT1 = u1 – u3 > 0
trong khoaûng
π
< θ <
7π
6 6
do ñoù thyristor T1 chæ coù theå daãn trong khoaûng goùc naøy töùc laø goùc ñieàu
khieån
α chæ ñöôïc tính töø π/6. Töông töï cho caùc thyristir T3 vaø T5.
+ Trong khoaûng
goùc
π
< θ <
7π
, T1 ñöôïc phaân cöïc thuaän, giaû söû ôû thôøi
ñieåm
6 6
π
< θ =
π
+ α <
7π
, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T1 => T1 daãn. Khi T1 daãn, ñieän aùp
ñaët
6 6 6
leân T5: uT5 = u3 – u1 < 0 neân T5 ngaét, ñieän aùp treân taûi:
u dK = u1
= 2V sin
θ
(2.115)
+ Trong khoaûng goùc

T3
5π
< θ <
11π
, ñieän
aùp ñaët leân thyristor
T3: u
6 6
=
u2
–
u1
> 0 T3 ñöôïc
phaân cöïc thuaän, giaû söû ôû thôøi
ñieåm
5π
< θ =
5π
+ α <
11π
, ta cho tín hieäu ñieàu khieån
môû
6 6 6
T3 => T3 daãn. Khi T3 daãn, ñieän aùp ñaët leân T1: uT1 = u1 – u2 < 0 neân T1 ngaét, ñieän
aùp treân taûi:
⎛
π
⎞
udK
= u2
=
2V sin⎜θ −
2
⎟
⎝ 3 ⎠
(2.116)

T5
+ Trong khoaûng
goùc
9π
< θ <
15π
, ñieän aùp ñaët leân thyristor T5:
u
6 6
=
u3
–
u2
> 0 T5
ñöôïc
phaân cöïc thuaän, giaû söû ôû thôøi
ñieåm
9π
< θ =
9π
+ α <
15π
môû
6 6 6

aùp treân taûi:
⎛
π
⎞
udK
= u3
=
2V sin⎜θ −
4
⎟
⎝ 3 ⎠
(2.117)
Laäp luaän töông töï cho chu kyø keá tieáp, ta coù daïng soùng tín hieäu treân taûi:

Hình 2.26 Daïng doøng tín hieäu treân taûi
Töø daïng tín hieäu nhaän ñöôïc, ta coù caùc heä thöùc:
+ Trò trung bình ñieän aùp treân taûi:
α +
5π
6
α +
5π
6
3
U dK
=
2π
∫ ud
α +π
6
(θ )dθ =
3
2π
∫
α +π
6
2V .sin
θdθ
=
3
6V
cosα
2π
(2.118)

d
∫
U − E
I = d
d
R
(2.119)
+ Trong moät chu kyø 2π, moãi thyristor chæ daãn doøng trong khoaûng
goùc laø
trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua thyristor:
2π
neân ta coù
trò
3
I =
I d
(2.120)
T
3
+ Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân thyristor: ñieän aùp ngöôïc ñaët leân moãi thyristor ñuùng
baèng ñieän aùp daây, neân ta coù ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân thyristor:
U T max
= u12 max
= 6V (2.121)
α +
5π
I1
= I 2 1
= I 3
=
2π
6
I
I
2
dθ =d
3
(2.122)

3
b. Chænh löu tia 3 pha ñieàu khieån nhoùm Anode:
- Sô ñoà maïch:
Giaû söû nguoàn xoay chieàu 3 pha treân thöù caáp cuûa maùy bieán aùp laø:
u1
= 2V sin θ
u = 2V sin
⎛
θ − 2π
⎞
2
⎜ ⎟
⎝ ⎠
udA
u
3
=
2V sin
⎛
θ
−
4π ⎞
⎟

⎜
⎝
3
⎠
Hình 2.27 Sô ñoà chænh löu tia 3 pha nhoùm
- Phaân tích:

T2
Hình 2.28
daïng soùng
nguoàn xoay
chieàu 3 pha
Giaû thieát cuoän daây L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng qua taûi laø lieân tuïc, caùc thyristor
ñöôïc ñieàu khieån theo trình töï T4, T6, T2, T4, … vaø T6 ñang daãn.
+ Trong khoaûng
goùc
3π
< θ <
9π
, ñieän aùp ñaët leän T2:
u
=
u2
–
u3
> 0, T2 ñöôïc phaân
cöïc
thuaän. Giaû söû ôû
goùc
6 6
3π
< θ =
3π
+ α <
9π
, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T2 => T2
daãn.
6 6 6
Khi T2 daãn, ñieän aùp ñaët leân T6: uT6 = u3 – u2 < 0 neân T6 ngaét, ñieän aùp treân taûi:
⎛
π
⎞
u = u =

T4
2V sin
⎜
θ −
4
⎟
(2.123)
dA 3
⎝
3
⎠
+ Trong khoaûng
goùc
7π
< θ <
13π
u
=
u3
–
u1
> 0 T4 ñöôïc
6 6
phaân
cöïc thuaän, giaû söû ôû thôøi
ñieåm
7π
< θ =
7π
+ α <
13π
, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T4
=>
6 6 6
T4 daãn. Khi T4 daãn, ñieän aùp ñaët leân T1: uT2 = u1 – u3 < 0 neân T2 ngaét, ñieän aùp treân
taûi:
u
dA
= u
1
=
2V sin
(
θ
)
(2.124)

T6
+ Trong khoaûng goùc
11π
6
< θ <
17π
u
6
=
u1
–
u2
> 0 T6
ñöôïc
phaân cöïc thuaän, giaû söû ôû thôøi ñieåm
11π
< θ =
11π
+ α <
17π
môû
6 6 6
aùp treân taûi:
⎛
π
⎞
u = u =
2V sin
⎜
θ −
2
⎟
(2.125)
dA 2

⎝
3
⎠
Laäp luaän töông töï cho chu kyø keá tieáp, ta coù daïng soùng tín hieäu treân taûi:

2π
2π
Hình 2.29 Daïng doøng tín hieäu treân taûi
Töø daïng tín hieäu nhaän ñöôïc, ta coù caùc heä thöùc:
α +
7π
6
α +
7π
6
⎛ ⎞
3
U dA =
∫
ud
(θ )dθ =
3
∫
2V .sin⎜θ −
4π
⎟dθ = −
3
6V
cosα
(2.126)
α +3π
6
α +3π
6
⎝
3
⎠
2π
taûi:
I =
U
d
+
E
d
R
(2.127)
goùc laø
2π
neân ta coù
trò
3

d
2π
6
trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua thyristor: I
=
I d
(2.128)
T
3
U T max
= u12 max
= 6V (2.129)
α +
7π
I
1
= I
2
= I
3
=
1
∫ I
2
dθ
=
I d
(2.130)
α +3
π 6
3

⎜
c. Chænh löu caàu 3
pha:
- Sô ñoà maïch:
K
udK
u1
=
u
2
=
2V sin θ
2V sin
⎛
θ
−
2π
⎞
ud
⎟
⎝ 3 ⎠
u
3
=
2V sin
⎛
θ
−
4π ⎞
⎟

⎜
⎝ π⎠
⎝ 3 ⎠
udA
A
Hình 2.30 Sô ñoà chænh löu caàu 3 pha
- Phaân tích:
Goïi hieäu ñieän theá giöõa ñieåm K vaø ñieåm trung tính cuûa thöù caâp bieán aùp laø udK,
hieäu ñieän theá giöõa ñieåm A vaø ñieåm trung tính cuûa thöù caâp bieán aùp laø udA ta coù:
ud
= udK − udA
(2.131)
töø ñoù ta coù trò trung bình cuûa ñieän aùp treân taûi:
U = U − U =
3
6V
⎛
3
cosα −
⎜
−
6V
⎞
3
cosα
⎟
=
6V
cosα (2.132)
d dK dA
2π
⎜
2π
⎟

U − E
I = d
d
R
(2.133)
goùc laø
trung bình cuûa doøng ñieän chaûy qua thyristor:
2π
neân ta coù
trò
3
I =
I d
(2.134)
T
3
U T max
= u12 max
= 6V (2.135)
+ Trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp: Doøng ñieän chaûy
qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp:
i1 = iT1 – iT4, i2 = iT3 – iT6, i3 = iT5 – iT2
töø ñoù ta coù trò hieäu duïng cuûa doùng ñieän chaûy trong thöù caáp maùy bieán aùp:
α +
5π

d d
∫
I1
= I 2 2
= I 3
=
2π
6
2
I
2
dθ =I
3
(2.136)
+ Daïng soùng tín hieäu treân
taûi:
α +
π 6

Hình 2.31 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän qua taûi
d. Sô ñoà maïch ñieàu khieån:
- Sô ñoà khoái maïch ñieàu khieån:

312
2
123
Aùp daây
380 V
Bieán aùp
ñoàng boä
3 pha
Uñ
k
So saùnhMaïch kích
SCR
Vcc 1 3
- Sô ñoà chi
tieát:
10k
Hình 2.31 Sô ñoà khoái maïch ñieàu khieån
chænh löu
Vcc
Vcc
Vcc
1k
10k
Vcc
1 T2
D
5
K
SCR1
1 T1 5
U13
6V
R1
6
10k
7
LM339
1
R3
4,7k
R4 1k
C828
A1015
1u 8,2 V
10k
7
LM339
+
1
6
-
4,7k
104
D
4 8
G
TIP122
4 8
BAÑB

312312
2
123123
-
D 4,7k
Vcc Vcc
Vcc
1k
10k
Vcc
1 T2
D
5
K
SCR3
1 T1 5
R1 LM339
6
1
R3
4,7k
A1015 10k
7
+
LM339
4,7k
104
D
4 8
G
U21
6V
4 8
BAÑB
10k
7
R4 1k C828 1u
Vcc
1
8,2 V 6
-
D
4,7k
Vcc
TIP122
Vcc
1k
10k
Vcc
1 T2
D
5
K
SCR5
1 T1 5
R1 LM339
6
1
R3
4,7k
A1015 10k
7
+
LM339
4,7k
104
D
4 8
G
U32
6V
4 8
BAÑB
10k
7
R4 1k C828
1u
1
8,2 V 6
D
4,7k
TIP122
1 3
Vcc
R10
POT

Hình 2.32 Sô ñoà chi tieát maïch ñieàu kheån chænh löu tia 3 pha nhoùm Kathode

Boä bieán ñoåi ñieän aùp moät chieu
II.4 Thieát Keá Boä Chænh Löu:
Vieäc thieát keá boä chænh löu ñöôïc thöïc hieän theo caùc böôùc sau:
- Töø yeâu caàu cuûa phuï taûi, choïn sô ñoà chænh löu vaø loaïi chænh löu thích hôïp.
- Töø thoâng soá cuûa phuï taûi vaø sô ñoà chænh löu ñaõ choïn, tính trò trung bình cuûa
doøng ñieän chaûy qua caùc linh kieän, tính tyû soá maùy bieán aùp. Töø tyû soá maùy bieán aùp,
tính ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân linh kieän.
- Choïn loaïi linh kieän: Linh kieän ñöôïc choïn coù doøng ñieän ñònh möùc baèng 1,5 ÷ 2 laàn
doøng
ñieän laøm vieäc cuûa linh kieän. Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi cuûa linh kieän lôùn hôn 2 laàn
ñieän aùp
ngöôïc laøm vieäc cuûa linh kieän.
- Tính doøng ñieän chaûy qua thöù caáp cuûa maùy bieán aùp.
- Tính coâng suaát bieåu kieán cuûa maùy bieán aùp.
- Choïn coâng suaát cuûa maùy bieán aùp.
III. BOÄ BIEÁN ÑOÅI ÑIEÄN AÙP MOÄT CHIEÀU:
III.1 Vai Troø Cuûa Boä Bieán Ñoåi Ñieän Aùp Moät Chieàu:
Boä bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu ñöôïc duøng ñeå bieán ñieän aùp moät chieàu coù trò trung
bình khoâng thay ñoåi ñöôïc thaønh ñieänn aùp moät chieàu coù trò trung bình thay ñoåi ñöôïc.
VDC = const
Boä bieán ñoåi ñieän aùp moät
chieààu
VDC = var

III.1 Boä Bieán Ñoåi Ñieän AÙp Moät Chieàu Ñôn Daïng Giaûm AÙp:
- Sô ñoà maïch: id
ud
- Phaân tích:
Hình 3.1 Sô ñoà boä bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu
Trong maïch ñieän coù khoaù S laø linh kieän kích ñoùng ngaét maéc noái tí6p vôùi taûi, do ñoù
ñieän aùp vaø doøng ñieän qua taûi seõ phuï thuoäc vaøo traïng thaùi cuûa khoaù S. Khoaù S coù
theå duøng transistor coâng suaát, MOSFET coâng suaát hoaëc IGBT. Diode Do trong maïch
duøng ñeå hoaøn naêng löôïng cuûa cuoän daây L trong maïch. Giaû söû L coù giaù trò ñuû lôùn
ñeå doøng taûi lieân tuïc,
khoaù S ñöôïc ñieàu khieån ñoùng ngaét bôûi tín hieäu:

T1 T2
Hình 3.2 Tín hieäu ñieàu khieån
+ Trong khoaûng thôøi gian T1, tín hieäu ñieàu khieån laø möùc cao do ñoù S daãn. Khi
S daãn, doøng ñieän chaûy töø nguoàn qua R, L, E vaø trôû veà nguoàn. Ñieän aùp treân
taûi:ud = U, phöông trình maïch:

d
u d
= Rid + L
did
+
E
dt
(3.1)
⎡
U − E
⎤
⎛
−
t
⎞
Giaûi (3.1) ta
ñöôïc:
i
d
(t ) =
⎢
− i
d
(0)
⎥⎜
1
− e
τ
⎟
+ i
d
(0)
(3.2)
⎜ ⎟
⎣
R
⎦
⎝ ⎠
Trong ñoù τ =
L
, i (0) laø doøng taûi taïi thôøi ñieåm khoaù S baét ñaàu daãn. Heä thöùc
(3.2) cho

⎜
⎟
R ⎦
R
thaáy doøng ñieän taêng theo quy luaät haøm muõ.
+ Trong khoaûng thôøi gian T2, tín hieäu ñieàu khieån ôû möùc thaáp neân S ngaét, nguoàn
khoâng coøn cung caáp naêng löôïng cho taûi neân doøng ñieän qua taûi coù giaûm. Khi doøng
ñieän taûi giaûm thì treân cuoän daây L xuaát hieän söùc ñieän ñoäng caûm öùng theo chieàu
choáng laïi chieàu giaûm cuûa doøng ñieän, söùc ñieän ñoäng caûm öùng naøy seõ phaân cöïc
thuaän cho diode Do laøm Do daãn, doøng ñieän chaûy töø cuoän daây L kheùp kín qua Do,
tieâu taùn treân R, qua E vaø trôû veà L. Ñieän aùp treân taûi khi S ngaét baèng ñieän aùp rôi
treân Do. Ta coù caùc phöông trình moâ taû maïch:
ud = -uDo = 0 (3.3)
Rid
+ L
did
dt
+ E =
0 (3.4)
Giaûi phöông trình (3.4) ta ñöôïc:
⎡
E
⎤
⎛
−
t −T1
⎞
id
(t ) =
⎢
⎣
−
− id
(T1
)
⎥⎜
1 − e
⎝
τ
⎟
+ id
(T1
)

⎠
(3.5)
Trong ñoù: id(T1) laø doøng ñieän taûi taïi thôøi ñieåm khoaù S baét ñaàu ngaét, Heä thöùc (3.5)
cho thaáy doøng ñieän giaûm theo quy luaät haøm muõ.
+ Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi:
id(T1)
id(0)

∫ d
∫
1
T
Hình 3.3 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän qua taûi. Töø daïng soùng nhaän ñöôïc ta coù
caùc heä thöùc:
1
T
1
1
T
U d
= u (t )dt = Udt = U = αU
T T T
(3.6)
0 0

T T
T
1
T T
Trong ñoù T = T1 + T2 laø chu kyø ñoùng
ngaét,
0 < Ud < U.
α =
T1
T
laø tyû soá ñoùng. Khi 0 < α < 1
thì
+ Giaù trò trung bình cuûa doøng taûi Id:
I d
=
U d −
E
R
=
id
(T1
) + id
(0)
2
(3.7)
+ Trò trung bình doøng ñieän chaûy qua khoaù
S: I
=
1
I
T1
dt =
I
dt =
αI
(3.8)
S ∫ d ∫ d d
0 0
+ Ñieän aùp cöïc ñaïi ñaët leân khoaù S: USmax = U (3.9)
+ Trò trung bình doøng ñieän chaûy qua diode
Do: I
=
1
I
dt =
1
I
dt =
T2
I
(3.10)

T T T
D ∫ d ∫ d d
0 T1
III.2 Boä Bieán Ñoåi Ñieän AÙp Moät Chieàu Ñôn Daïng Taêng AÙp:
- Sô ñoà maïch:
id
ud
- Phaân tích:
Hình 3.4 Sô ñoà boä bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu daïng taêng aùp.
Ñieàu kieän ñeå maïch laøm vieäc: U > E vaø U coù khaû naêng tieáp nhaän naêng löôïng. Giaû
söû L coù giaù trò ñuû lôùn ñeå doøng taûi lieân tuïc, khoaù S ñöôïc ñieàu khieån ñoùng ngaét bôûi tín
hieäu:

⎜
⎟ d
T1 T2
Hình 3.5 Tín hieäu ñieàu khieån
+ Trong khoaûng thôøi gian T1 khoaù S daãn, khi S daãn ta coù:ud = 0 (3.11)
Rid
+ L
did
dt
⎡
E
− E = 0
⎤
⎛
(3.12)
− t1
⎞
Giaûi phöông trình (3.12) ta ñöôïc: id (t )
=
⎢
− id (0)
⎥
⎜
1 − e τ
⎟ + i
(0)
(3.13)
⎣ R ⎦
⎝ ⎠

Maïch kheùp kín qua L, R, S, E, naêng löôïng phaùt ra töø nguoàn E tieâu taùn treân R vaø
tích luõy trong L.
+ Trong khoaûng thôøi gian T2, S ngaét do trong maïch coù cuoän khaùng L neân khi
doøng ñieän coù xu höôùng giaûm xuoáng thì laäp töùc trong cuoän daây L xuaát hieän söùc
ñieän ñoäng theo chieàu choáng laïi chieàu giaûm cuûa doøng ñieän, doøng ñieän chaûy trong
maïch vaãn duy trì theo chieàu

⎜
⎟
nhö cuõ. Söùc ñieän ñoäng sinh ra trong cuoän daây L khi S ngaét laø raátlôùn, do ñoù diode Do
ñöôïc phaân cöïc thuaän bôûi toång hôïp cuûa nguoàn E, söùc ñieän treân L vaû nguoàn U, Do
daãn. Khi Do daãn, ta coù caùc phöông trình:
ud = U (3.14)
Rid
+ L
did
dt
− E + U =
0 (3.15)
⎡
E − U
⎤
⎛
−
t −T1
⎞
Giaûi phöông trình (3.15) ta ñöôïc: id
(t ) =
⎢
⎣
R
− id
(T1
)
⎥⎜
1 −
e
⎦
⎝
τ
⎟
+ id
(T1
)
⎠
(3.16)
Naêng löôïng phaùt ra töø nguoàn E tieâu taùn treân R vaø naïp vaøo nguoàn U. Daïng soùng tín
hieäu ud vaø id:

=
∫ ud (t )dt
=
∫Udt
=
U
=
(1
− α
)
Hình 3.6 Daïng soùng ud vaø id
Töø daïng soùng nhaän ñöôïc ta coù caùc heä thöùc:
1
T
1
T
T
+ Trò trung bình cuûa ñieän aùp ud:
U d
2
T T T
(3.17)
Trong heä thöùc (3.17) thì: α =
T1
.
T
+ Trò trung bình cuûa doøng ñieän id : I d

0
=
E − U d
R
T1
(3.18)
Töø heä thöùc (3.18) ta thaáy ñieàu kieän ñeå doøng taûi lieân tuïc laø: E – Ud > 0. III.3 Boä
Bieán Ñoåi Ñieän AÙp Moät Chieàu Keùp:
- Sô ñoà maïch:
id
ud
Hình 3.7 Sô ñoà boä bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu keùp

- Phaân tích:
Ñieàu kieän ñeå maïch hoaït ñoäng: Caùc khoaù S1 vaø S4, S2 vaø S3 khoâng ñöôïc
pheùp cuøng daãn, giaû söû cuoän daây L coùgiaùtrò ñuû lôùn ñeådoøng taûi lieân tuïc, caùc khoaù s
ñöôïc ñieàu khieån bôûi tín hieäu:
S1, S3
T1 T2
S2, S4
Hình 3.8 Daïng soùng tín hieäu ñieàu khieån caùc khoaù
+ Trong khoaûng thôøi gian T1, caùc khoaù S1 vaø S3 daãn, ta coù caùc heä thöùc moâ taû
traïng thaùi cuûa maïch:
ud
= U
di
(3.19)
Rid
+ L d
− E =
U
dt
(3.20)

T T T T
+ Trong khoaûng thôøi gian T1, caùc khoaù S2 vaø S4 daãn, ta coù caùc heä thöùc moâ taû
ud
= U
di
(3.21)
Rid + L d
− E =
−U
dt
(3.22)
Hình 3.9 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi. Töø daïng soùng ñieän aùp treân taûi ta coù
caùc heä thöùc:
1
T
1
T
1
1
T
U
U d
=
∫ ud
(t )dt =
∫Udt +
∫ − Udt = (T1 − T2
) (3.23)
0 0 T1

54
CVR
2
312
2
Töø (2.23) ta nhaän thaáy khi T1 = T2 thì Ud baèng 0, khi ñoù boä bieán ñoåi ñieän aùp moät
chieàu trôû thaønh boä nghòch löu aùp moät pha.
U − E
+ Trò trung bình cuûa doøng ñieän
id :
I = d
d
R
(3.24)
III.4 Sô Ñoà Ñieàu Khieån Boä Bieán Ñoåi Ñieän AÙp Moät Chieàu:
Vcc Vcc
R1 1k 10k
10k
R2
10k
0.1u
7
DIS
6
THR
TR
U1
3
Q
LM555
103
D1
R4
1k
R3
1k
C828
A1015
0.1u 8,2 V
LM339
6
1
7
Vcc
R8
1k
R7
1k
C
4N35
B
0.1u
Vcc
1 3
10k
Hình 3.10 Sô ñoà maïch ñieàu khieån boä bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu

Boä bieán ñoi ñieän aùp moät chieàu
IV. NGHÒCH LÖU VAØ BIEÁN TAÀN:
IV.1 Vai Troø Cuûa Nghòch Löu:
Boä nghòch löu ñöôïc duøng ñeå bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu thaønh ñieän aùp xoay
chieàu. Boä nghòch löu laø phaàn töû chính trong caùc boä nguoàn UPS, bieán taàn giaùn tieáp.
VDC
Boä bieán ñoååi ñieän aùp moät
chieàu
VAC , f = var
IV.2 Ñaëc Ñieåm Cuûa Nghòch Löu:
+ Ñieän aùp xoay chieàu ngoõ ra coù trò hieäu duïng vaø taàn soá thay ñoåi ñöôïc.
+ Neáu ñoä lôïi cuûa boä nghòch löu laø khoâng ñoåi thì ñieän aùp ngoõ ra ñöôïc ñieàu khieån
baèng caùch thay ñoåi trò trung bình cuûa nguoàn moät chieàu.
+ Ñieän aùp xoay chieàu ngoõ ra treân thöïc teá khoâng phaûi laø tín hieäu sin chuaån maø
luoân coù nhöõng thaønh phaàn soùng haøi baäc cao, caùc soùng haøi baäc cao naøy coù theå
ñöôïc giaûm bôùt baèng kyõ thuaät ñoùng ngaét.
+ Neáu nguoàn DC coù trò trung bình khoâng ñoåi thì trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp ngoõ ra
coù theå thay ñoåi ñöôïc baèng caùch thay ñoåi ñoä lôïi cuûa boä nghòch löu (PWM:
Pulse Width Modulation).
+ Caáu truùc cuûa boä nghòch löu:
Nguoàn DC Boä nghòch

löu Taûi xoay chieàu
IV.3 ÖÙng Duïng Cuûa Nghòch Löu:
+ Boä nghòch löu ñöôïc duøng laøm thieát bò bieán ñoåi trong bieán taân giaùn tieáp, ñaây laø
moät öùng duïng quan troïng vaø roäng raõi nhaát cuûa nghòch löu.

+ Duøng laøm nguoàn ñieän xoay chieàu trong gia ñình, nguoàn ñieän lieân tuïc UPS.
+ Duøng buø nhuyeãn coâng suaát phaûn khaùng. IV.4 Nghòch Löu Caàu AÙp Moät Pha:
- Sô ñoà maïch:
- Phaân tích:
Hình 4.1 Sô ñoà maïch nghòc löu caàu aùp moät pha
Ñieàu kieän ñeå maïch hoaït ñoäng: Caùc khoaù S1 vaø S4, S2 vaø S3 khoâng ñöôïc
pheùp cuøng daãn. Giaû söû caùc khoaù s ñöôïc ñieàu khieån bôûi tín hieäu tuaàn hoaøn vôùi chu
kyø T vaø T1 =
T2:
S1, S3
T1 T2
S2, S4

Hình 4.2 Daïng soùng tín hieäu ñieàu khieån caùc khoaù
+ Trong khoaûng thôøi gian 0 < t < T/2, caùc khoaù S1 vaø S3 daãn, ta coù caùc heä thöùc
moä taû
u Z = U (4.1)
Giaûi phöông trình (4.2) ta
ñöôïc:
RiZ
⎡U
+ L
diZ
dt
⎤
⎛
= U
−
t
⎞
(4.2)
i
Z
(t ) = ⎢
− i
Z
(0)
⎥⎜
1
− e
τ
⎟
+ i
Z
(0)
(4.3)

⎜ ⎟
⎣
R
⎦
⎝ ⎠
+ Trong khoaûng thôøi gian T/2 < t < T, caùc khoaù S2 vaø S4 daãn, ta coù caùc heä thöùc
moâ taû
u Z = −U (4.4)
Giaûi phöông trình (4.5) ta
ñöôïc:
Ri
Z
+ L
diZ
dt
=
−U (4.5)

T
⎛
⎡
U
⎛
=
T
⎞
⎤
⎜
t −
T
⎞
−
2
⎟
τ
⎛
=
T
⎞
iZ
(t ) = −
⎢ R
− iZ ⎜
⎟
⎥
⎜
1 −
e
⎟ + iZ
⎜ ⎟
(4.6)
⎣
⎝ 2 ⎠
⎦
⎜
⎝
⎟
⎝ 2 ⎠
⎠
thöùc: Ta coù daïng soùng tín hieäu treân taûi nhö hình 4.3. Töø daïng soùng thu ñöôïc ta coù
caùc heä
+ Trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp treân taûi:
U Z
=
1
∫ u
2
(t )dt = T

Z
2 2
1
∫U
2
dt + T
1
∫ (−U )
2
dt = U
(4.7)
T 0
T 0
T 0
Hình 4.3 Daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi.
+ Trò hieäu duïng cuûa thaønh phaàn haøi cô baûn:
Khai trieån Fourier tín hieäu ñieän aùp treân taûi uZ ta coù:
∞
u Z =
∑
4U
sin
nωt
(4.8)
n =1,3,5,... nπ
Töø (4.8) ta coù thaønh haàn haøi cô baûn (baäc 1):
u =
4U
sin ωt
Z
π
(4.9)

Z
Töø (4.9) ta coù: trò ñænh cuûa thaønh phaàn haøi baäc
1: U
thaønh phaàn haøi baäc 1:
ZM
AX
=
4U
π
do ñoù trò hieäu duïng cuûa
U =
U ZMAX
=
4U
2 2π
(4.10)
+ Trò hieäu duïng cuûa thaønh phaàn haøi cô baûn cuûa doøng ñieän IZ:
I =
U Z
=
Z
Z
U Z
R
2
+
(ωL)
2
(4.11)
Vôùi ω = 2πf (f: laø taàn soá haøi cô baûn).

IV.4 Nghòch Löu Caàu AÙp Ba Pha:
- Sô ñoà maïch:
- Phaân tích:
Hình 4.4 Sô ñoà nghòch löu caàu aùp ba pha
daãn.
Ñieàu kieän ñeå maïch laøm vieäc: Caùc khoaù treân cuøng moät pha khoâng ñöôïc
pheùp cuøng

Giaû söû nguoàn U ñöôïc phaân taùch ra thaønh hai nguoàn coù ñoä lôùn baèng nhau vaø baèng
U/2 maéc noái tieáp vôùi nhau vôùi ñieåm phaân theá O ôû giöõa, taûi 3 pha laø ñoái xöùng, nguoàn
3 pha ôû ngoõ ra
leäch nhau 120
0
ñieän vaø coù taàn soá nhö nhau khi ñoù ta coù:
u z1
+ u z 2
+ u z 3
= 0 (4.12)
Goïi hieäu ñieän theá giöõa caùc ñieåm 1, 2, 3 vaø ñieåm phaân theá O laø: u1O, u2O, u3O laø
ñieän aùp pha xuyeân taâm nguoàn , ta coù:
u z1
= u10 − u N 0
u
z 2
= u
20 − u N 0
u z 3
= u30
− u N 0
(4.13) (4.14)
(4.15)
Coäng (4.13), (4.14), (4.15) vaø keát hôïp vôùi (4.12) ta ñöôïc:
u10
+ u20
+ u30
− 3u N 0
= u z1
+ u z 2
+ u z 3
= 0 (4.16)
Töø (4.16) ta coù:
u N
0
=
u10
+ u20
+ u30
3
(4.17)
Thay (4.17) vaøo (4.13), (4.14), (4.15) ta coù:
u z1
u z 2
u z 3
=
2u10 − u 20 − u30
3
=
2u20 − u10 − u30
3

=
2u30 − u20 − u10
3
(4.18) (4.19)
(4.20)
Trong ñoù: uz1, uz2, uz3 laø ñieän aùp pha treân taûi.
Töø(4.18), (4.19), (4.20) ta thaáy ñieän aùp pha cuûa taûi seõñöôïc xaùc ñònh neáu bieát caùc
ñieän aùp pha xuyeân taâm nguoàn. Muoán coù ñieän aùp pha xuyeân taâm nguoàn thí caùc
khoaù S trong maïch phaûi ñoùng ngaét thoaû maõn ñieàu kieän ñaå maïch laøm vieäc.
+ Neáu S1 daãn thì S4 ngaét, ta coù: u =
U
10
2

+ Neáu S4 daãn thì S1 ngaét, ta coù:
u10
= −
U
2
U
20
u20
2
= −
U
2
U
30
u30
2
= −
U
2
Töø vieäc phaân tích ôû treân ta nhaän thaáy: Ñieän aùp treân taûi seõ hoaøn toaøn ñöôïc xaùc ñònh
neáu bieát giaûn ñoà xung kích ñoùng ngaét caùc khoaù S trong maïch vaø bieát ñieän aùp
nguoàn moät chieàu U.
Xeùt giaûn ñoà xung kích ñoùng Six – Step (Phöông phaùp ñieàu bieân) nhö sau:
S1
S2

S3
S4
S5
S6
U10
U20
U30
2U/3
U/3
uz1
-U/3
-2U/3
2U/3

U/3
uz2
-U/3
-2U/3
2U/3
U/3
uz3
-U/3
-2U/3
Hình 4.5 Giaûn ñoà xung six – step vaø tín hieäu xoay chieàu ngoõ ra cuûa nghòch löu

Töø daïng soùng thu ñöôïc ta coù caùc heä
thöùc:
+ Trò hieäu duïng ñieän aùp xoay chieàu treân
taûi:
2
U Z
= U
3
2
(4.21)
+ Trò hieäu duïng thaønh phaàn haøi baäc 1 UZ1: U Z 1
=
π
U
(4.22)
+ Trò hieäu duïng thaønh phaàn haøi baäc 1 cuûa doøng ñieän taûi: IZ1:
I Z 1
=
U Z 1
=
Z
U Z 1
R
2
+
(ωL)
2
(4.23)
IV.4 Caùc Phöông Phaùp Ñieàu Khieån Boä Nghòch Löu:
Caùc boä nghòch löu thöôøng ñöôïc ñieàu khieån theo phöông phaùp:
- Phöông phaùp ñieàu cheá ñoä roäng xung (PWM: Pulse Width Modulation).
- Phöông phaùp PWM toái öu.
- Phöông phaùp ñieàu roäng (Boä nghòch löu aùp moät pha).
- Phöông phaùp ñieàu bieân (Six- step).

Döôùi daây giôùi thieäu daïng soùng ñieän aùp xoay chieàu ôû ngoõ ra cuûa boä nghòch löu
theo caùc phöông phaùp ñieàu khieån.
Hình 4.6 Tín hieäu ñieàu khieån, aùp daây vaø aùp pha cuûa boä nghòch löu theo phöông phaùp PWM

Hình 4.7 Tín hieäu ñieàu khieån, aùp vaø doøng cuûa nghòch löu 1 pha theo phöông phaùp ñieàu
roäng

IV.5 Bieán Taàn:
1. Vai troø cuûa bieán taàn:
Boä bieán taàn ñöôïc duøng ñeå bieán ñoåi taàn soá ñieän aùp xoay chieàu coù trò hieäu duïng
vaø taàn soá khoâng ñoåi thaønh ñieän aùp xoay chieàu coù taàn soá vaø trò hieäu duïng thay ñoåi
ñöôïc.
V = const, f = const
Boä bieán
taàn
V= var, f=var
Coù 2 loaïi bieán taàn: Bieán taàn giaùn tieáp vaø bieán taàn tröïc tieáp.
+ Bieán taàn giaùn tieáp:
Boä bieán taàn giaùn tieáp coù caáu taïo goàm boä chænh löu laøm nhieäm vuï chænh löu ñieän
aùp xoay chieàu coù trò hieäu duïng vaø taàn soá coá ñònh ôû ngoõ vaøo thaønh ñieän aùp moät
chieàu, ñieän aùp moät chieàu sau chænh löu ñöôïc ñöa vaøo boä nghòch löu ñeå taïo ñieän
aùp xoay chieàu ngoõ ra vôùi trò hieäu duïng ñieàu chænh ñöôïc vaø taàn soá ñieàu chænh
ñöôïc khoâng phuï thuoäc vaøo taàn soá cuûa nguoàn. Boä bieán taàn giaùn tieáp coù coâng
suaát toái ña leân tôùi vaøi MW vaø taàn soá toái ña coù theå
ñaït tôùi haøng chuïc KHz (söû duïng trong caùc loø cao taàn).

+ Boä bieán taàn tröïc
tieáp:
Hình 4.8 Sô ñoà boä bieán taàn giaùn tieáp.
Boä bieán taàn tröïc tieáp bieán ñoåi tröïc tieáp ñieän aùp xoay chieàu coù taàn soá vaø trò hieäu
duïng coá ñònh thaønh ñieän aùp xoay chieàu coù taàn soá vaø trò hieäu duïng thay ñoåi ñöôïc
maø khoâng coù böôùc trung gian laø chænh löu. Ñoái vôùi bieán taàn tröïc tieáp, ñieän aùp
xoay chieàu laáy ra phuï thuoäc vaøo nguoàn xoay chieàu ngoõ vaøo vì vaäy maø bieán taàn
tröïc tieáp chæ taïo ra ñieän aùp xoay chieàu coù trò hieäu duïng vaø taàn soá nhoû hôn nguoàn.
Bieán taàn tröïc tieáp thöôøng coù coâng suaát lôùn vaø thöôøng ñöôïc söû duïng trong caùc heä
truyeàn ñoäng toác ñoä thaáp vaø coù coâng suaát lôùn.

Hình 4.9 Sô ñoà bieán taàn tröïc tieáp

2. ÖÙng duïng cuûa bieán taàn:
Boä bieán taàn thöôøng ñöôïc duøng ñeå ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô xoay chieáu
theo phöông phaùp ñieàu khieån taàn soá. Ngoaøi vieäc thay ñoåi taàn soá, bieán taàn coøn
thay ñoåi toång soá pha. Vôùi söï coù maët cuûa bieán taàn, ta coù theå duøng ñoäng cô 3
pha trong löôùi ñieän 1 pha. Ngoaøi ra boä bieán taàn coøn ñöôïc söû duïng roäng raõi trong
kyõ thuaät nhieät ñieän, trong tröôøng hôïp naøy boä bieán taàn duøng ñeå cung caáp naêng
löôïng cho caùc loø caûm öùng.
3. Moät soá bieán taàn trong coâng nghieäp:
Döôùi ñaây giôùi thieäu moät soá bieán taàn trong coâng nghieäp:
Hình 4.10 Moät soá bieán taàn trong coâng nghieäp
V. BOÄ BIEÁN ÑOÅI ÑIEÄN AÙP XOAY CHIEÀU:
V.1 Vai Troø Cuûa Boä Bieán Ñoåi Ñieän AÙp Xoay Chieàu:
Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu ñöôïc duøng ñeå bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu coù
trò hieäu duïng khoâng ñoåi thaønh ñieän aùp xoay chieàu coù trò hieäu duïng thay ñoåi ñöôïc.
V = const, f = const Boä BÑÑA XC

V= var, f=const
V.2 ÖÙng duïng Cuûa Boä Bieán Ñoåi Ñieän AÙp Xoay Chieàu:
Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu thöôøng ñöôïc duøng ñeå ñieàu khieån coâng suaát tieâu
thuï cuûa taûi nhö trong caùc heä thoáng ñieàu khieån nhieät ñoä loø, trong caùc maùy
nöôùc noùng, beáp ñieän, ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô quaït gioù, maùy bôm vaø ñaëc bieät
duøng laøm thieát bò haïn cheá doøng khôûi ñoäng cho ñoäng cô (Caùc boä softstart).
V.3 Caùc Phöông Phaùp Ñieàu Khieån Boä Bieán Ñoåi Ñieän AÙp Xoay Chieàu:
Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu ñöôïc ñieàu khieån baèng 2 phöông phaùp: Ñieàu
khieån pha vaø ñieàu khieån tyû leä thôøi gian.
1. Ñieàu khieån pha:
Trong phöông phaùp ñieàu khieån pha, tín hieäu ñieàu khieån ñöôïc ñöa vaøo coång ñieàu
khieån cuûa linh kieän taïi vò trì treã so vôùi vò trí baét ñaàu xuaát hieän ñieän aùp phaân cöïc
thuaän cho
linh kieän moät goùc α theo töøng chu kyø cuûa tín hieäu nguoàn. Ñieän aùp nguoàn xoay
chieàu ñoùng
vai troø laø ñieän aùp chuyeån maïch cuûa linh kieän. Tín hieäu xoay chieàu ngoõ ra cuûa boä
bieán ñoåi
ñieän aùp xoay cheàu ñieàu khieån theo phöông phaùp naøy coù chöùa caùc thaønh phaàn haøi
cô baûn

vôùi ñoä lôùn phuï thuoäc vaøo goùc ñieàu khieån.
2. Ñieàu khieån tyû leä thôøi gian:
Trong phöông phaùp ñieàu khieån tyû leä thôøi gian, tín hieäu ñieàu khieån ñöôïc ñöa vaøo
coång ñieàu khieån cuûa linh kieän lieân tuïc trong moät khoaûng thôøi gian baèng moät soá
nguyeân laàn chu kyø cuûa tín hieäu nguoàn vaø sau ñoù ngaét tín hieäu ñieàu khieån trong
moät khoaûng thôøi gian baèng moät soá nguyeân chu kyø tín hieäu nguoàn. Phöông phaùp
naøy khoâng duøng cho caùc loaïi taûi coù quaùn tính nhoû nhö boùng ñeøn daây toùc, caùc ñoäng
cô coù moâ men quaùn tính nhoû maø thöôøng ñöôïc duøng cho caùc loaïi taûi coù quaùn tính lôùn
nhö loø nhieät, beáp ñieän, maùy nöôùc noùng
… Tín hieäu xoay chieàu ôû ngoõ ra gaàn nhö khoâng chöùa caùc thaønh phaàn haøi baäc cao.
V.4 Boä Bieán Ñoåi Ñieän AÙp Xoay Chieàu Moät Pha:
- Sô ñoà maïch:
- Phaân tích:

Hình 5.1 Sô
ñoà maïch boä
bieán ñoåi
ñieän aùp xoay
chieàu.
Nguoàn xoay chieàu :
u1
=
2V sin θ
+ Trong khoaûng 0 < θ < π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò döông, Thyrirtor T1 ñöôïc
phaân
cöïc thuaän, thyrirtor T2 bò phaân cöïc ngöôïc. Tuy T1 ñöôïc phaân cöïc thuaän nhöng vì
T1 laø
loaïi linh kieän coù ñieàu khieån neân thyristor T1 chöa daãn, ñieän aùp treân taûi uz = 0.
Giaû söû ôû goùc 0 < θ = α < π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T1, T1 daãn khi ñoù ñieän
aùp treân
taûi:
u z = u = 2V sin
θ
(5.1)

Doøng ñieän chaûy töø nguoàn qua T1, qua taûi R vaø trôû veà nguoàn.
Doøng ñieän chaûy qua taûi:
i =
u z
=
z
R
2V .sin
θ
R
(5.2)
+ Khi θ = π, ñieän aùp nguoàn xoay chieàu baèng 0, doøng ñieän chaûy qua taûi vaø cuõng
chính laø
doøng ñieän chaûy qua thyristor T1 baèng 0, T1 ngaét.
+ Trong khoaûng π < θ < 2π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò aâm, thyristor T1 bò
phaân cöïc ngöôïc, thyristor T2 phaân cöïc thuaän. Giaû söû ôû goùc π < θ = α+π < 2π, ta
cho tín hieäu ñieàu
khieån môû T2, T2 vaø D1 daãn khi ñoù ñieän aùp treân taûi:
u
d
= u = 2V sin
θ
(5.3)

z
(
π
+ Daïng soùng tín hieäu ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi nhö hình 5.2: Töø daïng soùng nhaän
ñöôïc ta coù caùc heä thöùc:
+ Trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp xoay chieàu ngoõ ra:
U z =
1
2
π
∫ u
2
(θ )dθ =
1
∫ 2V sin θ )
2
dθ
= V
1 −
α
+
sin
2α (5.4)
2π 0
π α
π 2π
+Trò hieäu duïng doøng ñieän qua taûi:
I =
U z
=
V
1 −
α
+
sin
2α (5.5)
z
R R π 2π

+ Coâng suaát tieâu taùn treân taûi R:
V 2
⎛
α α
⎞
Pz
= U z
I z
=
⎜1 − R ⎝ π +
sin 2
⎟
2π ⎠

(5.6)
+ Heä soá söû duïng coâng suaát nguoàn:
λ =
Pz
=
U z
I z
= 1 −
α
+
sin
2α (5.7)
• Tröôøng hôïp taûi
RL:
S
VI z
π 2π
+ Trong khoaûng 0 < θ < π: ñieän aùp xoay chieàu u coù giaù trò döông, Thyrirtor T1 ñöôïc
phaân
cöïc thuaän, thyrirtor T2 bò phaân cöïc ngöôïc. Tuy T1 ñöôïc phaân cöïc thuaän nhöng vì
T1 laø
loaïi linh kieän coù ñieàu khieån neân thyristor T1 chöa daãn, ñieän aùp treân taûi uz = 0.
Giaû söû ôû goùc 0 < θ = α < π, ta cho tín hieäu ñieàu khieån môû T1, T1 daãn khi ñoù ñieän
aùp treân
taûi:
u z
= u = 2V sin
θ
(5.8)
Doøng ñieän chaûy töø nguoàn qua T1, qua taûi R, L vaø trôû veà nguoàn.
Khi T1 daãn, ta coù phöông trình maïch taûi:

Riz
Giaûi phöông trình (5.9) ta ñöôïc:
+ L
diz
=
dt
2V sin
θ (5.9)

⎡
θ −α
⎤
iz
(
θ ) = 2V
R
2
+
X
2
⎢
sin(θ −
ϕ
) − sin(α −
ϕ
)e tg
ϕ
⎥
⎢
⎣
⎥
⎦
(5.10)
Trong (5.10) thì: X = ωL,
tgϕ =
ωL
. Doøng ñieän taêng leân töø 0. Khi doøng ñieän bi61n
thieân
R
theo xu höôùng giaûm thì trong cuoän daây L seõ xuaát hieän söùc ñieän ñoäng theo chieàu
choáng laïi chieàu bieán thieân cuûa doøng ñieän.

+ Khi θ = π, ñieän aùp nguoàn xoay chieàu baèng 0, nhöng do cuoän daây L hoaøn naêng
löôïng
neân T1 khoâng ngaét maø vaãn tieáp tuïc daãn theâm moät ñoaïn ñeán moät goùc β = π+ϕ môùi
taét khi
ñoù T1 môùi
ngaét. β goïi laø goùc taét doøng ñieän. Khi T1 ngaét, treân T2 xuaát hieän ñieän aùp phaân cöùc
thuaän.
+ Trong khoaûng π < θ < 2π: Giaû söû ôû thôøi ñieåm θ = π + α > β, ta cho tín hieäu ñieàu
khieån
môû T2, T2 daãn.
+ Daïng soùng tín hieäu ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi nhö hình 5.2:

β
Ta nhaän thaáy: khi α = ϕ thì doøng taûi laø doøng lieân tuïc, khi α > ϕ, doøng taûi laø doøng
giaùn
ñoaïn. Khi α = ϕ, ngöôøi ta goïi laø goùc môû tôùi haïn vaø ñöôïc xaùc ñònh:
α = arctg
ωL
(5.11)
th
R
Töø daïng soùng nhaän ñöôïc ta coù caùc heä thöùc:
+ Trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp xoay chieàu ngoõ ra:

z
U z =
1
2
π
∫ u
2
(θ )dθ = V
ψ
+
sin 2α − sin 2β
=
V
β − α
+
sin 2α − sin
2β (5.12)
2π 0
π 2π π 2π
Trong ñoù ψ = β - α goïi laø goùc daãn doøng ñieän.
+Trò hieäu duïng doøng ñieän qua taûi:
I z
=
U z
R
2
+
X
2
(5.13)
• Maïch ñieàu khieån boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu moät pha:

4
123312
2
123123
Vcc Vcc
Vcc
1k
10k
Vc
c
1 T2 5
K
D T1
R1 LM339
6
R3
4,7
k A101
5
10
k
4,7
k
4 8
G
10k 7
1
C82
8
7
LM339
+
1
104 D
1 T1 5
R4
1k
1u 8,2 V 6
-
D
4,7k
TIP122
220V 6V
4 8
BAÑB
R2
10
k
LM339
7
+
1
6
Vc
c
R3
4,7k
C82
8
1k
A101
5
Vc
c
10
k
10
k
7
LM339
+
1
Vc
c
4,7
k 104
D
Vcc
D
1 T2 5
K
T2
8
G
-
R4 1k
1u 8,2 V 6
-
D
4,7k
TIP122
Vcc 1 3

10k
Hình 5.4 Sô ñoà maïch ñieàu khieån boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu.

Chuong 2 bo bien doi cong suat 2

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Chuong 2 bo bien doi cong suat 2

Similar to Chuong 2 bo bien doi cong suat 2 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Chuong 2 bo bien doi cong suat 2