Dc-Ac nghich luu

1. TR¦êNG §¹I HäC VINH
VIỆN KỸ THUẬT & C««NG NGHỆ
_____________________________
®å ¸n 2®å ¸n 2
®iÖn tö c«ng suÊt®iÖn tö c«ng suÊt
§Ò tµi:
THIẾT KẾ BỘ NGHỊCH LƯU ĐIỆN ÁP
TỪ NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU 12V-DC
LÊN 220V-AC VỚI TẦN SỐ 50HZ
Gi¶ng viªn híng dÉn : Ths Hồ Sỹ Phương
Sinh viªn thùc hiÖn : Nguyễn Xuân Thắng
M· sè sinh viªn : 145D5202160101
Líp : 55K1-KTĐK & TĐH
Nghệ An, 6/2017

2. LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp bán dẫn, điện tử công suất đã
bước sang một trang mới với những bộ biến đổi hiệu suất đạt được ngày càng
cao,hiệu suất lớn. Mặc dù vậy do yêu cầu của nền công nghiệp phát triển cũng như
yêu cầu của đời sống thì các bộ biến đổi còn phải đáp ứng được rất nhiều yêu cầu
ngày càng khắt khe, như kích thước phải nhỏ, mật độ công suất lớn, độ tin cậy
cao.
Trong các bộ biến đổi điện tử công suất không thể không nhắc đến các bộ
biến đổi điện áp DC/DC, DC/AC. Các bộ biến đổi này ngày càng được ứng
dụng rộng rãi đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển động cơ, truyền động điện, tiết
kiệm năng lượng, sử dụng trong sinh hoạt khi mất điện lưới. Với vai trò và ý
nghĩa thực tiễn như thế, sau đây em xin trình bày những hiểu biết về đề tài:
“THIẾT KẾ BỘ NGHỊCH LƯU ĐIỆN ÁP TỪ NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU
12VDC LÊN 220VAC VỚI TẦN SỐ 50HZ” với các tham số sau:
- Điện áp vào: 12 V
- Điện áp ra: 220 V
- Công suất ra: ≤ 300 ± 10% W
- Tần số ra: 50 Hz
Đồ án này là công sức nỗ lực của em cùng với sự hướng dẫn chỉ bảo tận
tình của thầy Hồ Sỹ Phương và các thầy cô trong bộ môn. Tuy nhiên với thời gian
và trình độ còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót, em mong các thầy cô
thông cảm và chỉ bảo tận tình để em khắc phục những sai sót đó.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Hồ Sỹ Phương
và các thầy giáo trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Xuân Thắng
MỤC LỤC
2
i

3. Chương 1................................................................................................................1
TÌM HIỂU CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT................1
1.1. Điot..................................................................................................................1
1.2. Transitor........................................................................................................4
1.4. Triac............................................................................................................12
1.7. IGBT ( Transisto có cực điều khiển cánh ly).............................................18
Chương 2..............................................................................................................22
CHỈNH LƯU, NGHỊCH LƯU DC-AC VÀ MÔ PHỎNG...............................22
2.1 Giới thiệu chung..........................................................................................22
2.1 Chỉnh lưu DIODE.......................................................................................23
2.2.1.1.Khi tải thuần trở.....................................................................................23
Hình 2.3. Đồ thị điện áp......................................................................................23
Hình 2.5 Dạng điện áp........................................................................................26
2.2.1.3.Tải R+E..................................................................................................28
2.2 Chỉnh lưu điều khiển dung TIRISTO..........................................................37
2.4 Quá trình chuyển mạch van và ảnh hưởng của điện cảm xoay chiều La.. .44
2.5 Sóng hài điện áp chỉnh lưu và hệ số đập mạch...........................................51
2.6 Bộ lọc một chiều.........................................................................................53
2.7 Chỉnh lưu bán điều khiển...........................................................................56
2.8 Đấu ghép các mạch chỉnh lưu, chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng..59
2.9 Chế độ nghịch lưu phụ thuộc....................................................................62
2.10. Bộ chỉnh lưu đảo chiều.............................................................................65
Sơ đồ nguyên lý...................................................................................................70
Giản đồ điện áp...................................................................................................71
Nguyên lý làm việc..............................................................................................71
Mô phỏng bằng PSIM.........................................................................................71
Sơ đồ nguyên lý...................................................................................................72
Giản đồ điện áp...................................................................................................72
Nguyên lý làm việc..............................................................................................72
Mô phỏng bằng PSIM.........................................................................................73
Sơ đồ nguyên lý...................................................................................................74
Giản đồ điện áp...................................................................................................74
Nguyên lý làm việc..............................................................................................74
Mô phỏng PSIM..................................................................................................75
2.11.5. Khâu khuếch đại xung...........................................................................75
Sơ đồ nguyên lý...................................................................................................75
Giản đồ điện áp...................................................................................................76
Nguyên lý làm việc..............................................................................................76
Mô phỏng PSIM..................................................................................................77
2.12. Các bộ nghịch lưu...................................................................................100
3

4. Hình 1.1 Cấu tạo điot
Chương 1
TÌM HIỂU CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
1.1. Điot
Điot là phần tử được cấu tạo bởi một lớp tiếp giáp bán dẫn p-n. Điot có 2
cực, anot A là cực nối với lớp bán dẫn kiểu p,catot K là cực nối với lớp bán dẫn
kiểu n. Dòng điện chỉ chạy qua điot theo chiều từ A đến K khi điện áp dương.
Khi âm dòng qua điot gần như bằng không.
1.1.1. Cấu tạo
Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo
một tiếp giáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt
tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để
lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo
thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn.
Khối bán dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi
ghép với khối bán dẫn N (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng
chuyễn động khuếch tán sang khối N. Cùng lúc khối P lại nhận thêm các điện tử
(điện tích âm) từ khối N chuyển sang. Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ
trống và dư thừa điện tử) trong khi khối N tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư
thừa lỗ trống).
1

5. Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi
chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các
nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh
sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó).Điện áp tiếp xúc hình thành.
Sự tích điện âm bên khối P và dương bên khối N hình thành một điện áp gọi
là điện áp tiếp xúc (UTX). Điện trường sinh ra bởi điện áp có hướng từ khối n đến
khối p nên cản trở chuyển động khuếch tán và như vậy sau một thời gian kể từ lúc
ghép 2 khối bán dẫn với nhau thì quá trình chuyển động khuếch tán chấm dứt và
tồn tại điện áp tiếp xúc. Lúc này ta nói tiếp xúc P-N ở trạng thái cân bằng. Điện áp
tiếp xúc ở trạng thái cân bằng khoảng 0.6V đối với điốt làm bằng bán dẫn Si và
khoảng 0.3V đối với điốt làm bằng bán dẫn Ge.Điệp áp ngoài ngược chiều điện áp
tiếp xúc tạo ra dòng điện.
Hai bên mặt tiếp giáp là vùng các điện tử và lỗ trống dễ gặp nhau nhất nên
quá trình tái hợp thường xảy ra ở vùng này hình thành các nguyên tử trung hòa. Vì
vậy vùng biên giới ở hai bên mặt tiếp giáp rất hiếm các hạt dẫn điện tự do nên
được gọi là vùng nghèo. Vùng này không dẫn điện tốt, trừ phi điện áp tiếp xúc
được cân bằng bởi điện áp bên ngoài. Đây là cốt lõi hoạt động của điốt.Điệp áp
ngoài cùng chiều điện áp tiếp xúc ngăn dòng điện. [separator]
Nếu đặt điện áp bên ngoài ngược với điện áp tiếp xúc, sự khuyếch tán của
các điện tử và lỗ trống không bị ngăn trở bởi điện áp tiếp xúc nữa và vùng tiếp
giáp dẫn điện tốt. Nếu đặt điện áp bên ngoài cùng chiều với điện áp tiếp xúc, sự
khuyếch tán của các điện tử và lỗ trống càng bị ngăn lại và vùng nghèo càng trở
nên nghèo hạt dẫn điện tự do. Nói cách khác điốt chỉ cho phép dòng điện qua nó
khi đặt điện áp theo một hướng nhất định.
1.1.2. Đặc tính vol-ampe
- Phân cực thuận:
Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt (vùng bán dẫn P ) và điện áp âm (-)
vào Katôt ( vùng bán dẫn N ) , khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền
cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,6V ( với Diode loại
2

6. Si ) hoặc 0,2V ( với Diode loại Ge ) thì diện tích miền cách điện giảm bằng không
=> Diode bắt đầu dẫn điện. Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode
tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ
ở mức 0,6V)
Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode dẫn
điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V.
Đường đặc tính của nó là đồ thị UI với u là trục tung và i là trục hoành. Giá
trị điện áp đạt đến 0.6V thì bão hòa
Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận < 0,6V
thì chưa có dòng đi qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V thì có dòng đi
qua Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫn giữ ở
3
Hình 1.2 Mạch điện chứa điot
Hình 1.3 Điện áp của điot

7. giá trị 0,6V.
- Phân cực ngược
Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N),
nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách
điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chiu
được điện áp ngược rất lớn khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng.
Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngựơc tăng > = 1000V
1.2. Transitor
1.2.1. Cấu tạo
Transitor hay còn gọi là bóng dẫn gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình
thành hai mối tiếp giáp P-N, nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor
thuận, nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược.về phương diện cấu
4
Hình 1.4 Điot bị đánh thủng

8. tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau. Cấu trúc này
được gọi là Bipolar Junction Transitor (BJT) vì dòng điện chạy trong cấu trúc
này bao gồm cả hai loại điện tích âm và dương (Bipolar nghĩa là hai cực tính).
Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực, lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B
(Base ), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp.[separator]
Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát ( Emitter ) viết tắt là E,
và cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt là C,vùng bán dẫn E và C có cùng
loại bán dẫn (loại N hay P ) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau
nên không hoán vị cho nhau được
1.2.2. Nguyên lý hoạt động
Trong chế độ tuyến tính hay còn gọi là chế độ khuyếch đại, Transitor là phần
tử khuyếch đại dòng điện với dòng Ic bằng β lần dòng bazo (dòng điều khiển )
Trong đó β là hệ số khuyếch đại dòng điện .
Ic = βIB
- Xét đặc tính đóng cắt: Của PNP
Chế độ đóng cắt của Transitor phụ thuộc chủ yếu vào các tụ kí sinh giữa
tiếp giáp BE và BC.
5
Hình 1.5 Cấu tạo Transitor

9. + Quá trình mở: Để cho transitor mở được thì bắt đầu từ giá trị -Ub2 đến
Ub1 còn nó thế nào các bạn xem những cuốn giáo trình về điện tử
+ Quá trình đóng : Để cho transitor đóng thì bắt đầu từ giá trị từ Ub1 đến
-Ub2.
- Sơ đồ mắc Darlington
Nói chung các BJT có hệ số khuyếch đại tương đối thấp mà yêu cầu dòng điều
khiển lớn nên sơ đồ mắc Darlington là một yêu cầu đặt ra với các ghép 2 transitor
Q1 và Q2 có hệ số khuyếch đại là β1 β2.
Khi mắc thành Darling ton thì hệ số khuyếch đại tổng là[separator]
β = β1 + β2 + β1β2
Mặt khác để tăng hệ số khuyếch đại lên ta có thể mắc từ 3 transotor.
Sơ đồ mắc Darlington:
6
Hình 1.6 Sơ đồ đóng ngắt transitor
Hình 1.7 Sơ đồ mắc Darlington

10. - Xét nguyên lý hoạt động của PNP
Mạch khảo sát về nguyên tắc hoạt động của transistor NPN
Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+) nguồn vào
cực C và (-) nguồn vào cực E.
Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E,
trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E.
Khi công tắc mở , ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng
vẫn không có dòng điện chạy qua mối C E ( lúc này dòng IC = 0 )
Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dòng điện chạy từ
(+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo
thành dòng IB
Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối CE làm
bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB
Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo một
công thức .
IC = β.IB
Trong đó IC là dòng chạy qua mối CE
7
Hình 1.8 nguyên lý hoạt động của PNP

11. IB là dòng chạy qua mối BE
β là hệ số khuyếch đại của Transistor
Giải thích : Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt
qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán
dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp
bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P( cực B ) lớn hơn số
lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo
thành dòng IB còn phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện
áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor.
Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhưng
cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại . Dòng IC đi từ E sang C còn
dòng IB đi từ E sang B.
1.3. Trisitor
1.3.1. Cấu tạo
8
Tiristo là phần tử bán dẫn cấu tạo từ
bốn lớp bán dẫn p-n-p-n tạo ra ba lớp
tiếp giáp p-n.Tiristo có 3 cực: anot A,
Catot K, cực điều khiển G.

12. 1.3.2. Nguyên lý làm việc
- Trường hợp cực G để hở hay VG = OV
Khi cực G và VG = OV có nghĩa là transistor T1 không có phân cực ở cực B
nên T1 ngưng dẫn. Khi T1ngưng dẫn IB1 = 0, IC1 = 0 và T2 cũng ngưng dẫn. Như
vậy trường hợp này Thyristor không dẫn điện được, dòng điện qua Thyristor là
IA = 0 và VAK ≈ VCC.
Tuy nhiên, khi tăng điện áp nguồn VCC lên mức đủ lớn là điện áp VAK tăng
theo đến điện thế ngập VBO(Beak over) thì điện áp VAK giảm xuống như diode
và dòng điện IA tăng nhanh. Lúc này Thyristor chuyển sang trạng thái dẫn điện,
dòng điện ứng với lúc điện áp VAK giảm nhanh gọi là dòng điện duy trì
IH(Holding). Sau đó đặc tính của Thyristor giống như một diode nắn điện.
Trường hợp đóng khóa K: VG = VDC – IGRG, lúc này Thyristor dễ chuyển sang
trạng thai dẫn điện. Lúc này transistor T1 được phân cực ở cực B1 nên dòng điện
IG chính là IB1 làm T1 dẫn điện, cho ra IC1 chính là dòng điện IB2 nên lúc đó
I2 dẫn điện, cho ra dòng điện IC2 lại cung cấp ngược lại cho T1 và IC2 = IB1.
Nhờ đó mà Thyristor sẽ tự duy trì trạng thái dẫn mà không cần có dòng
IG liên tục.
9
Hình 1.9 Cấu tạo của trisitor
Hình 1.10 Sơ đồ làm việc của trisitor

13. IC1 = IB2 ; IC2 = IB1
Theo nguyên lý này dòng điện qua hai transistor sẽ được khuếch đại lớn dần
và hai transistor chạy ở trạng thái bão hòa. Khi đó điện áp VAK giảm rất nhỏ (≈
0,7V) và dòng điện qua Thyristor là:
Thực nghiệm cho thấy khi dòng điện cung cấp cho cực G càng lớn thì áp
ngập càng nhỏ tức Thyristor càng dễ dẫn điện.
- Trường hợp phân cực ngược Thyristor.
Phân cực ngược Thyristor là nối A vào cực âm, K vào cực dương của nguồn
VCC. Trường hợp này giống như diode bị phân cự ngược. Thyristor sẽ không
dẫn điện mà chỉ có dòng rỉ rất nhỏ đi qua. Khi tăng điện áp ngược lên đủ lớn thì
Thyristor sẽ bị đánh thủng và dòng điện qua theo chiều ngược. Điện áp ngược
đủ để đánh thủng Thyristor là VBR. Thông thường trị số VBR và VBO bằng nhau
và ngược dấu.
1.3.3. Đặc tuyến
1.3.4. Ứng dụng
10
Hình 1.11 Đặc tính của trisitor

14. Trong mạch điện động cơ M là động cơ vạn năng, loại động cơ có thể dùng
điện AC hay DC.
Dòng điện qua động cơ là dòng điện ở bán kỳ dương và được thay đổi trị số
bằng cách thay đổi góc kích của dòng IG.
Khi Thyristor chưa dẫn thì chưa có dòng qua động cơ, diode D nắn điện bán
kỳ dương nạp vào tụ qua điện trở R1 và biến trở VR. Điện áp cấp cho cực G lấy
trên tụ C và qua cầu phân áp R2 – R3.
Giả sử điện áp đủ để kích cho cực G là VG = 1V và dòng điện kích IGmin =
1mA thì điện áp trên tụ C phải khoảng 10V. Tụ C nạp điện qua R1 và qua VR với
hằng số thời gian là : T = (R1 + VR)C
Khi thay đổi trị số VR sẽ làm thay đổi thời gian nạp của tụ tức là thay đổi
thời điểm có dòng xung kích IGsẽ làm thay đổi thời điểm dẫn điện của Thyristor
tức là thay đổi dòng điện qua động cơ và làm cho tốc độ của động cơ thay đổi.
Khi dòng AC có bán kỳ âm thì diode D và Thyristor đều bị phân cực nghịch
nên diode ngưng dẫn và Thyristor cũng chuyển sang trạng thái ngưng dẫn.
11
Hình 1.12 Sơ đồ mạch điện dùng trisitor

15. 1.4. Triac
Triac là phần tử bán dẫn gồm năm lớp bán dẫn, tạo nên cấu trúc p-n-p-n như
ở thyristor theo cả hai chiều giữa các cực T1(A1) và T2(A2), do đó có thể dẫn
dòng theo cả hai chiều giữa T1(A1) và T2(A2). TRIAC có thể coi tương đương với
hai thyristor đấu song song song ngược.để điều khiển Triac ta chỉ cần cấp xung
cho chân G của Triac.
1.4.1. Cấu tạo
Kí hiệu:
12
Được cấu tạo bởi năm lớp bán dẫn, tạo
nên cấu trúc P-N-P-N như ở Thyristor
theo cả hai chiều giữa các cực T1(A1,B1)
và T2(A2,B2). Do đó có thể dẫn dòng
theo cả 2 chiều
Hình 1.13 Cấu tạo của triac

16. 1.4.2. Đặc tuyến, phương pháp điều khiển
- Đặc tuyến Volt – Ampe
Gồm hai phần đối xứng nhau qua gốc tọa độ O, mỗi phần tương tự đặc tuyến
thuận của Thyristor
- Phương pháp điều khiển.
Triac điều khiển mở có thể bằng xung dương (đi vào cực G) hoặc xung âm (Đi ra
cực G). Do khó khăn tạo được nguồn kích xung âm, không thực tế nên do đó
trong các mạch thực tế đều dùng kích xung dương.
Tổ hợp điện áp trên các chân điều khiển Triac
+ Nếu G(+), B2 (+) hoặc G(-), B2 (+) khi đó dòng điện chạy từ B2 sang B1
+ Nếu G(-), B2 (-) hoặc G(+), B2 (-) khi đó dòng điện chạy từ B1 sang B2
Kích mở theo góc điều khiển điện áp ra tải.
Xét một mạch điện :
13
Hình 1.14 Đặc tính của triac
Hình 1.15 Mạch điện chứa triac

17. + Một tải xoay chiều tần số 50hz được điều khiển bởi triac theo sơ đồ trên.
Để điều khiển điện áp ra tải ta điều khiển góc mở cho Triac sao cho đúng với yêu
cầu điện áp đầu ra. Góc mở càng lớn thì điện áp ra tải càng nhỏ.
+ Xét chỉnh R2 cho góc mở x1 = x2 = 1ms.
+ Xét nửa chu kỳ đầu tiên của hình since 50Hz, nửa chu kỳ (0 - 10ms) : Tại
góc mở x1 (0 - 1ms) khi biên độ hình since chưa đủ lớn để tạo dòng kích tại chân
G cho Triac, do đó trong khoảng góc mở x1 (0 - 1ms) Triac khóa. Khi chu kỳ hình
since > 2ms lúc này biên độ hình since đủ lớn kích dòng cho chân G và Triac mở
dẫn dòng từ A2 ~ A1 từ (2ms - 10ms). Tại thời điểm 10ms (Điểm 0) của chu kỳ
do điện áp cực A1,A2,G bằng 0 do đó Triac khóa.
+ Xét nửa chu kỳ sau của hình since 50Hz, nửa chu kỳ (10ms - 20ms): Tại
góc mở x2 (10ms - 11ms) khi biên độ hình since chưa đủ lớn để tạo dòng kích tại
chân G cho Triac, do đó trong khoảng góc mở x2 (10ms - 11ms) Triac khóa. Khi
chu kỳ hình since > 11ms lúc này biên độ hình since đủ lớn kích dòng cho chân G
và Triac mở dẫn dòng từ A1 ~ A2 từ (11ms - 20ms). Tại thời điểm 20ms (Điểm 0)
của chu kỳ do điện áp cực A1, A2, G bằng 0 do đó Triac khóa. Tiếp theo một chu
trình tiếp theo.
+ Góc mở x1 = x2. Điện trở R2 dùng để điều khiển góc mở x1, x2. Hình
dạng sóng ra tải được biểu như hình trên.
1.4.3. Ứng dụng
+ Dùng cho điều khiển bóng đèn, bơm, quạt...
+ Điều khiển tốt với những tải thuần trở và gây tổn hao với những tải cảm.
14

18. 1.5. GTO (Transito khóa được bằng cực điều khiển)
1.5.1. Cấu tạo
GTO là một linh kiện có 4 lớp bán dẫn PNPN như SCR. cấu tạo và ký hiệu
được mô tả như sau:
1.5.2. Đặc tính
15
Hình 1.16 Cấu tạo của GTO

19. GTO là tính chuyển mạch. Thới gian mở của GTO cũng giống như SCR
(khoảng 1μs), nhưng thời gian tắt (thời gian chuyển từ trạng thái dẫn điện sang
trạng thái ngưng dẫn) thì nhỏ hơn SCR rất nhiều (khoảng 1μs ở GTO và từ 5μs
đến 30μs ở SCR). Do đó GTO dùng như một linh kiệncó chuyển mạch nhanh.
GTO thường được dùng rất phổ biến trong các mạch đếm, mạch tạo xung, mạch
điều hoà điện thế… mạch sau đây là một ứng dụng của GTO để tạo tín hiệu
răng cưa kết hợp với Diod Zener.
Khi cấp điện, GTO dẫn, anod và catod xem như nối tắt. C1 nạp điện đến điện
thế nguồn VAA, lúc đó VGK<0 làm GTO ngưng dẫn. Tụ C1 xả điện qua
R3=VR+R2. Thời gian xả điện tùy thuộc vào thời hằng τ=R3C1. Khi Vo<VZ, GTO
lại dẫn điện và chu kỳ mới lại được lập lại
1.6. BJT (Transito công suất)
1.6.1. Cấu tạo, kí hiệu
- Kí hiệu:
-
16
- Tranzito lưỡng cực
nối hay BJT (Bipolar junction
transistor) là một loại , có 3 cực là B
(base - cực nền), C (collector - cực thu),
E (emitter - cực phát)
Hình 1.19: Cấu tạo BJT
Hình 1.17: Sơ đồ mạch chứa GTO Hình 1.18: Đặc tính của GTO

20. 1.6.2. Nguyên lý hoạt động
- Transisto thuận
+ Khi khóa K mở, không có dòng điện qua cực Base, điện trở R không tỏa
nhiệt chứng tỏ không có dòng điện qua nó.
+ Khi khóa K đóng, điện trở R tỏa nhiệt chứng tỏ có dòng điện qua nó, đồng
thời cũng có dòng điện qua cực Base của transistor.
• Có dòng điện qua R chứng tỏ có dòng điện đã đi vào transistor ở Collector.
Điều này khẳng định rằng phải có dòng điện đi ra từ Emitter để về cực âm của
nguồn.
• Không thể có dòng điện đi ra từ cực Base, chỉ có thể là chiều ngược lại vào
cực này.
• Xét về độ lớn, nếu lấy đồng hồ đo IB, IC (IR = IC), IE thì ta thấy IB nhỏ hơn
rất nhiều so với IC và IE, còn IE thì luôn lớn hơn IC một chút xíu. Có thể kết luận
dòng điện trong mạch chủ yếu là dòng đi từ Collector đến Emitter của transistor.
Điều này giải thích lí do vì sao trong kí hiệu transistor, người ta sử dụng một mũi
tên ám chỉ chiều dòng điện.
• Nếu tính toán một tí từ độ lớn của IB, IC, IE, ta nhận thấy IE gần bằng IB + IC.
Hãy thử giảm 2 điện trở trong mạch xuống một chút xíu (thay điện trở khác) để
nâng cường độ dòng điện lên, bạn sẽ thấy IE gần bằng IB + IC hơn. Như vậy, khi
17
Hinh 1.20: Mạch điện chứa transisto thuận

21. transistor hoạt động, dòng điện ra khỏi Emitter là dòng điện đi vào từ Collector
đến Emitter và dòng điện đi vào từ Base đến Emitter.
- Transisto ngược
Transistor loại PNP tương tự loại NPN như tôi đã trình bày ở trên, nhưng
có một số điểm ngược lại như sau:
+ Dòng điện được điều khiển qua transistor PNP là dòng điện đi từ
Emitter sang Collector.
+ Dòng IE và IB tỉ lệ nghịch với nhau. IB đạt cực đại thì IE = 0A. IB = 0A thì
IE đạt cực đại.
1.7. IGBT ( Transisto có cực điều khiển cánh ly)
1.7.1. Cấu tạo và kí hiệu
1.7.2. Đặc tính đóng ngắt
Do cấu trúc n-p-n mà điện áp thuận giữa C và E trong chế độ dẫn dòng ở
IGBT thấp hơn hẳn so với Mosfet. Tuy nhiên do cấu trúc này làm cho thời
gian đóng cắt của IGBT chậm hơn so với Mosfet, đặc biệt là khi khóa lại. Trên
hình vẽ thể hiện cấu trúc tương đương của IGBT với Mosfet và một Tranzitor
p-n-p. Ký hiệu dòng qua IGBT gồm hai thành phần: i1 dòng qua Mosfet, i2
dòng qua Tranzitor. Phần Mosfet trong IGBT có thể khóa lại nhanh chóng nếu
xả hết được điện tích giữa G và E, do đó dòng i1= 0, tuy nhiên i2 sẽ không suy
giảm nhanh chóng được do lượng điện tích lũy trong (tương đươngvới bazo
của cấu trúc p-n-p) chỉ có thể mất đi do quá trình tự trung hòa điện tích. Điều
này xuất hiện vùng dòng điện kéo dài khi khóa IGBT.
18
IGBT (Insulated Gate Bipolar
Transistor).Là một linh kiện điện tử bán dẫn
có 3 cực, là phần tử kết hợp đóng cắt nhanh
của MOSFET và khả năng chịu tải lớn của
Trasistor
Hình 1.21: Cấu tạo IGBT

22. 1.8. MOSFET (Transisto trường)
1.8.1. Cấu tạo
Mosfet là Transistor hiệu ứng trường
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ) là một Transistor đặc
biệt có cấu tạo và hoạt động khác với Transistor thông thường mà ta đã biết,
Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng
điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợn cho khuyếch đại các
nguồn tín hiệu yếu, Mosfet được sử dụng nhiều trong các mạch nguồn
Monitor, nguồn máy tính .
19
Hình 1.22: Sơ đồ mạch chưa IGBT
Hình 1.23: Cấu tạo của MOSFET

23. Các cực:
G : Gate gọi là cực cổng
S : Source gọi là cực nguồn
D : Drain gọi là cực máng
Mosfet kện N có hai miếng bán dẫn loại P đặt trên nền bán dẫn N, giữa hai
lớp P-N được cách điện bởi lớp SiO2 hai miếng bán dẫn P được nối ra thành
cực D và cực S, nền bán dẫn N được nối với lớp màng mỏng ở trên sau đó được
dấu ra thành cực G.
Mosfet có điện trở giữa cực G với cực S và giữa cực G với cực D là vô cùng
lớn , còn điện trở giữa cực D và cực S phụ thuộc vào điện áp chênh lệch giữa
cực G và cực S ( UGS )
Khi điện áp UGS = 0 thì điện trở RDS rất lớn, khi điện áp UGS > 0 => do
hiệu ứng từ trường làm cho điện trở RDS giảm, điện áp UGS càng lớn thì điện
trở RDS càng nhỏ.
1.8.2. Nguyên tắc hoạt động
Cấp nguồn một chiều UD qua một bóng đèn D vào hai cực D và S của
Mosfet Q (Phân cực thuận cho Mosfet ngược) ta thấy bóng đèn không sáng
nghĩa là không có dòng điện đi qua cực DS khi chân G không được cấp điện.
Khi công tắc K1 đóng, nguồn UG cấp vào hai cực GS làm điện áp UGS > 0V
=> đèn Q1 dẫn => bóng đèn D sáng.
Khi công tắc K1 ngắt, điện áp tích trên tụ C1 (tụ gốm) vẫn duy trì cho đèn Q
dẫn => chứng tỏ không có dòng điện đi qua cực GS.
Khi công tắc K2 đóng, điện áp tích trên tụ C1 giảm bằng 0 => UGS= 0V =>
đèn tắt
20

24. 21
Hình 1.24: Sơ đồ mạch chứa MOSFET

25. Chương 2
CHỈNH LƯU, NGHỊCH LƯU DC-AC VÀ MÔ PHỎNG
2.1 Giới thiệu chung
2.1.1. Cấu trúc mạch chỉnh lưu
Chỉnh lưu là quá trình biến đổi nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện một
chiều bằng cách sử dụng các phần tử bán dẫn công suất.
Sơ đồ cấu trúc của mạch chỉnh lưu:
Khối biến áp dùng để chuyển từ điện áp của lưới điện xoay chiều U1 sang
điện áp U2 thích hợp với tải. Ngoài ra khối biến áp còn có thể biến đổi số pha của
nguồn lưới sang số pha theo yêu cầu của mạch van chỉnh lưu. Thông thường số
pha của lưới lớn nhất là 3. Mạch van có thể cần số pha là 1,3,6,12...
Trong một số trường hợp khi mà nguồn lưới đã phù hợp với yêu cầu của
khối van chỉnh lưu thì có thể bỏ qua máy biến áp.
Khối van CL gồm các van bán dẫn ( diode và tiristo) được mắc theo cách
nhất định để có thể tiến hành quá trình chỉnh lưu.
Khối Lọc có tác dụng làm cho điện áp đầu ra của mạch chỉnh lưu là điện áp
một chiều bằng phẳng theo yêu cầu.
2.1.2. Phân loại
Chỉnh lưu được phân loại theo các cách thức sau:
* Dựa theo số pha nguồn cấp cho các van chỉnh lưu: có mạch một pha, ba pha,
sáu pha vvv...
* Dựa theo loại van bán dẫn:
+ Mạch dùng hoàn toàn bằng diode: Chỉnh lưu không điều khiển
+ Mạch dùng kết hợp diode và tiristo : Chỉnh lưu bán điều khiển
+ Mạch dùng hoàn toàn bằng tiristo: Chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn.
22
LọcBiến áp Van CL
Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc mạch chỉnh lưu

26. * Dựa theo sơ đồ mắc van có 2 kiểu:
+ Sơ đồ hình tia : Trong sơ đồ này số van dùng cho chỉnh lưu sẽ bằng số pha
nguồn cấp cho mạch chỉnh lưu. Các van đấu chung một đầu nào đó với nhau:
hoặc A chung, hoặc K chung.
+ Sơ đồ hình cầu: Trong sơ đồ này số lượng van gấp đôi số pha nguồn cấp cho
mạch chỉnh lưu, trong đó một nửa số van mắc chung nhau A , một nửa số van
mắc chung K.
2.1.3. Các tham số cơ bản.
Các tham số cơ bản dùng để đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản nhất của
một mạch chỉnh lưu:
Ud : giá trị điện áp trung bình nhận được sau mạch van chỉnh lưu.
∫∫ ==
π
θθ
π
2
00
)(
2
1
)(
1
dudttu
T
U d
T
dd
Id : Dòng điện trung bình nhận được sau mạch van chỉnh lưu
∫=
π
θθ
π
2
0
)(
2
1
diI dd
Pd= Ud.Id là công suất một chiều mà tải nhận được từ mạch chỉnh lưu.
Ivtb : dòng trung bình qua van
Ung max: điện áp ngược cực đại mà van phải chịu được khi làm việc
2.1 Chỉnh lưu DIODE
2.2.1. Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ
Trong sơ đồ chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ điện áp thứ cấp máy biến áp là:
2 2 22 sin 2 sinu U t Uω θ= =
2.2.1.1. Khi tải thuần trở
23
Hình 2.2. Chỉnh lưu diode hình tia Hình 2.3. Đồ thị điện áp
U2
R
D
U1
Ud
E
F
A
π
Ud
Id
t
t
0 2π

27. Khi 0< θ <π điện áp u2 dương ở điểm A. Diode mở cho dòng chảy qua.
Nếu coi điện áp rơi trên
diode uD= 0 ta có:
θsin2. 2UiRud ==
θsin
2 2
R
U
i =
Khi π< θ <2π điện áp âm ở điểm A. Diode bị khoá: i=0,ud=0
Diode phải chịu điện áp ngược với giá trị lớn nhất là: 2max 2UUng =
Điện áp trung bình chỉnh lưu là:
2
2
0
2 45.0
2
.sin2
2
1
U
U
dUUd === ∫ π
θθ
π
π
Dòng trung bình chỉnh lưu
R
2 2
π
U
R
U
I d
d ==
Giá trị hiệu dụng của dòng thứ cấp MBA
2
2 2
2
0
2 .1
2 2
U Sin U
I d
R R
π
θ
θ
π
 
= = ÷ ÷
 
∫
2.2.1.2. Tính công suất máy biến áp
Vì dòng điện của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp không sin. Điều này làm cho
công suất máy biến áp lớn hơn công suất tải nhận được ngay cả khi coi biến áp là
lý tưởng (không có tổn thất) và tải dạng thuần trở. Ta xem xét vấn đề này trên thí
dụ mạch chỉnh lưu một pha một nửa chu kỳ với tải thuần trở.
Công suất biến áp được tính theo biểu thức
22
221121 IUIUSS
Sba
+
=
+
=
Quan hệ về điện áp, như đã biết:
1 1
2 2
ba
U W
k
U W
= =
Ở đây W1, W2 là số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp máy biến áp. Dạng
điện áp U1, U2 là hình sin, trong khi đó dạng dòng điện i1, i2 hoàn toàn không sin.
Dòng điện thứ cấp
24

28. Vì
π
22U
U d= nên có quan hệ giữa I2 vàId như sau:
dd
d
d
d
II
R
U
R
U
I 57,1
2
.
2
.
2
.
2
2
2 ====
ππ
π
π
Như vậy ta nhận thấy hai điểm sau về dòng thứ cấp:
a. Dòng chỉ chảy theo một chiều xác định, không phải là dòng xoay
chiều như thông
thường.
b. Giá trị hiệu dụng I2 lớn hơn dòng tải nhận được tới 1,5 lần.
Do vậy công suất thứ cấp biến áp lớn hơn 3,5 lần công suất một chiều Pd:
2
2 2 2 . 3,49
22 2 2
d d d d dS U I U I U I P
π π π
= = = =
Dòng điện sơ cấp
Theo nguyên lý hoạt động máy biến áp, ta có phương trình cân bằng sức từ động:
1~ 1 0~ 1 2~ 2 2~ 2i w i w i w i w= − ≈
Suy ra:
2 2~
1~ 2~
1
.
ba
w i
i i
w k
= − = −
Vì dòng điện từ hoá nhỏ nên bỏ qua: i0~=0. Cần phải tìm thành phần xoay
chiều của dòng i2 bằng cách sử dụng khai triển Fourier:
2 0 2
1
( )
n
i
i
i I iθ
=
= + ∑
Trong đó I0 là thành phần không đổi và chính là giá trị trung bình Id. Phần
còn lại là toàn bộ các sóng điều hoà xoay chiều,
2 ~ 2 2
1
( )
n
i d
i
i i i Iθ
=
= = −∑
Từ đây, dựa theo biểu thức
2~
1 ~
ba
i
i
k
= − ta có dạng dòng điện sơ cấp máy biến
áp. Ta tính được trị hiệu dụng của dòng sơ cấp:
25

29. 22
2
1
0
2
2
22
2
d0
2
( )1
2
2 sin1
2 R
1,21
1 .
4
d
ba
d d
ba
d
d
ba ba
i I
I d
k
U
I d I d
k
I
I
k k
π
π π
π
θ
θ
π
θ
θ θ
π
π
 −
=  
 
  
 = − + ÷ ÷   
= − =
∫
∫ ∫
Vậy công suất phía sơ cấp biến áp:
1 1 1 2
1,21
. . .1,21 2,69
2
ba d d d d
ba
S U I k U I U I P
k
π
= = = =
Cuối cùng có công suất máy biến áp:
1 2 3,49 2,69
3,09
2 2
d d
ba d
P PS S
S P
++
= = =
Như vậy công suất phía sơ cấp cũng lớn hơn công suất một chiều ra tải tới 2,7
lần. Còn công suất biến áp tổng thể gấp 3 lần Pd. Đây chính là nguyên nhân làm cho
mạch chỉnh lưu loại này không thể ứng dụng cho dải công suất trung bình và lớn.
Biến áp cho mạch chỉnh lưu đều có đặc điểm: Sba>Pd. Trong đó mạch hình
tia luôn có dòng điện thứ cấp chỉ chảy theo một chiều do chỉ có một van nối với
mỗi nguồn xoay chiều, nên công suất biến áp lớn hơn nhiều Pd do đó lõi thép biến
áp bị từ hoá một chiều bởi thành phần không đổi Id. Ở mạch nhiều pha có thể khắc
phục điều này nếu chế tạo biến áp có nhiều cuộn thứ cấp trên một pha để dùng
phương pháp đấu ziczắc.
Khi tải R+L
Tải R+L thường thấy trong các nam châm điện một chiều, các cuộn kích từ
động cơ điện một chiều hay kích từ máy phát vv...
26
Hình 2.4. Sơ đồ tia tải R+ L Hình 2.5 Dạng điện áp
U
t
ud
eL
t2
t1 t1
id
π 2π
ϕ λ
U2
R L
D
U1

30. Cuộn cảm sinh ra sđđ tự cảm khi có sự biến thiên của dòng điện. Ta có
phương trình dòng điện khi diode dẫn:
dutSinUiR
dt
di
L ==+ ω22.
Chuyển sang dạng toán tử Laplace với sơ kiện i(0)=0
2222)(.)(..
ω
ω
+
=+
p
UpIRpIpL
))((
1
.
2
)(
22
2
L
R
pp
L
U
pI
++
=
ω
ω
Đặt ϕω sin.zXL == ϕcos.zR = 22
XRz +=
Ta có:








+−
+
=
−
θ
ϕϕθ X
R
e
XR
U
i .sin)sin(
2
22
2
Tại thời điểm θ = λ, dòng điện i=0 , diode khoá lại, ta có phương trình:
ϕ
λ
ϕϕλ tg
e
−
−=− .sin)sin(
Với tải nhất định ta có thể tính được ϕ do vậy có thể tính được góc tắt dòng
λ từ phương trình trên.
Trong khoảng 0< θ < t1 dòng i tăng từ từ do cuộn cảm L sinh ra sđđ tự cảm
có chiều ngược lại với u2, cuộn cảm tích luỹ năng lượng. Khi t1<θ<t2 dòng i giảm,
27
Hình 2.5. Sơ đồ tia có diode hoàn năng lượng Hình 2.6. Sơ đồ dòng khi có trả năng lượng
U2
R L
D
U1
ud
α
U
t
id
eL
t1 π
D0

31. khi đó sđđ tự cảm sẽ cùng chiều với u2, cuộn cảm hoàn trả năng lượng, do vậy
diode D vẫn tiếp tục mở cho dòng chảy qua trong khoảng π< θ < θ2
Một số trường hợp mắc thêm diode hoàn năng lượng D0 đấu song song với
tải, nó có tác dụng duy trì dòng điện tải trong nửa chu kỳ âm của điện áp nguồn,
phần năng lượng tích luỹ trong cuộn cảm sẽ tiêu tán trên điện trở tải mà không trả
về nguồn.
Kết luận:
- Với tải R+L dòng điện tải chậm sau điện áp u2 một góc ϕ.
- Khi không có diode D điện áp chỉnh lưu có một phần mang giá trị âm đó
là thời điểm cuộn cảm trả năng lượng về nguồn.
- Khi có D điện áp chỉnh lưu sẽ không còn phần mang giá trị âm nữa,
năng lượng trên cuộn cảm tiêu tán trên điện trở tải.
- Trong một chu kỳ điện áp cuộn cảm tích luỹ bao nhiêu năng lượng thì sẽ
hoàn trả lại bấy nhiêu.
2.2.1.3. Tải R+E
Dạng tải này phổ biến là các động cơ điện một chiều, các bộ nạp ắcquy...
Khi u2 > E, diode cho dòng chảy qua, dòng id tồn tại trong khoảng thời gian
θ1-θ2 là nghiệm của phương trình:
EUu == θsin2 22
Biểu thức dòng tải
28
Hình 2.6 Hình 2.7
U2
R E
D
U1
Ud
π
ud
id
t
t
0 2π

32. R
sin2 2 EU
id
−
=
θ
Dòng trung bình chảy qua tải
( )
2
1
2 2
1 1
2 sin 21
2cos .sin
2 R 2
d
U E U
I d
R
θ
θ
θ
θ θ ωτ θ
π π
−
= = −∫
Trong đó 12 θθωτ −= T/2πω =
Giá trị hiệu dụng dòng chảy qua thứ cấp biến áp:
TR
EU
d
EU
I
2
2
R
sin2
2
1 2
2
2
2
2
1
τ
θ
θ
π
θ
θ
−
=






 −
= ∫
Khi diode không cho dòng chảy qua, ta có phương trình:
2
max 22
, 0
D
ng
d d
u u E
U U E
u E i
= −
= +
= =
2.2.2 Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ (dùng MBA có điểm giữa)
tUu ωsin2 221 = tUu ωsin2 222 −=
2.2.1.4. Tải thuần trở ( L=0 )
Khi 0 < θ < π : u21 dương, u22 âm, D1 mở cho dòng chảy qua, D2 khoá.
1
2 2
0
2 2 sin
D
D
u
u U θ
=
= −
2
2
1
2 sin
2 sin
d
d
D d
u U
u U
i i
R R
θ
θ
=
= = =
Khi π < θ < 2π u21 âm, u22 dương . D2 mở cho dòng chảy qua, D1 khoá.
θsin22
0
21
2
Uu
u
D
D
=
=
2
2
2
2 sin
2 sin
d
d
D d
u U
u U
i i
R R
θ
θ
= −
−
= = =
Như vậy điện áp trung bình chỉnh lưu:
29
Hình 2.8.
Hình 2.9.
D2
R
D1
L
NU1
U21
U22
A
M
B
i1
i2
π
ud
id
t
t
0 2π
uD
222 U

33. 2
2
0
2 21
2 sind
U
U U d
π
θ θ
π π
= =∫
Dòng tải trung bình:
R
U
R
U
I d
d
π
222
==
Dòng trung bình qua một diode
2
sin2
2
1
0
2 d
D
I
R
dU
I == ∫
π
θθ
π
Dòng hiệu dụng của thứ cấp máy biến áp
R
U
d
R
U
II
2
sin
2
2
1 2
0
2
2
2221 =







== ∫
π
θθ
π
Điện áp ngược lớn nhất trên diode: max 22 2ngU U=
π
ud
id
t
t
0 2π
uD
222 U
L=∞
Hình 2.10
2.2.2.2. Khi tải R+L
Phương trình dòng điện
22 sind
d d
di
u L Ri U
dt
θ= + =
Chuyển sang dạng toán tử Laplace
( ) 2222)()0()(
ω
ω
+
=+−
p
UpRIippIL ddd
Đặt sơ kiện Id(0)=I0 thay vào phương trình trên
30

34. ( )( )222
0
/
2
/
)(
ω
ω
++
+
+
=
pLRpL
U
LRp
I
pId
Giải phương trình trên với các hàm






−+
+
 →
 →
+
++
−
−
tt
b
e
b
e
bp
bpbp
bt
bt
ωω
ωω
cossin
1
1
))((
1
2222
R
X
tg
LX
=
=
ϕ
ω








+−
+
+=
−−
θθ
ϕϕθ X
R
X
R
d e
X
U
eIi .sin)sin(
R
2
.
22
2
0
Đối với sơ đồ chỉnh lưu 1pha 2 nửa chu kỳ dùng MBA có điểm giữa, tại bất
kỳ thời điểm nào thế điểm M lớn hơn thế điểm N nên không dùng đến diode hoàn
năng lượng vì nó sẽ không thể mở được.
2.2.1.5. Khi tải R+E
Giá trị trung bình của dòng tải:
∫ 





−=
−
=
2
1
1
122
sin
cos22sin21
θ
θ
θ
τ
π
θ
θ
θ
π TR
U
d
R
EU
Id
Dòng hiệu dụng qua các cuộn dây MBA
TR
EU
diII
2
2
2
1 22
212221
2
1
τ
θ
π
θ
θ
−
=== ∫
31
Hình 2.11. Hình 2.12.
π
ud
id
t
t
0 2π
D2
R
D1
E
NU1
U21
U22
A
M
B

35. 2.2.3.Chỉnh lưu cầu một pha
2.2.3.1. Tải R (L=0)
Khi 0 < θ < π, θsin2 22 Uu = >0 , Diode D1, D2 phân cực thuận, D3,D4 phân
cực ngược. Dòng điện chảy từ điểm A qua D1, qua tải, D2 về điểm B.
Ta có phương trình:
θsin2 2Uud =
Khi π < θ < 2π, θsin2 22 Uu = <0 Diode D1, D2 phân cực ngược, D3,D4 phân
cực thuận. Dòng điện chảy từ điểm B qua D3, qua tải, D4 về điểm A.
Ta có phương trình θsin2 2Uud −=
Như vậy điện áp chỉnh lưu trung bình
∫∫ ===
ππ
π
θθ
π
θ
π 0
2
2
2
0
22
sin2
1
2
1 U
dUduU dd
Dòng tải trung bình
R
U
R
U
I d
d
π
222
==
Dòng trung bình qua một diode
2
sin2
2
1
0
2 d
D
I
R
dU
I == ∫
π
θθ
π
UngVmax= 2 U2.
Chỉnh lưu cầu một pha được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Ưu điểm của
mạch là có thể không cần biến áp. Nhược điểm của nó là luôn có hai diode tham
gia dẫn dòng. Như vậy, sẽ có sụt áp do hai diode gây ra, chính lý do này làm cho
mạch cầu không thích hợp với chỉnh lưu điện áp thấp, dòng tải lớn.
32
Hình 2.13. Hình 2.14.
D4 D1
U
D3
L
D2
R
A
B
N
M
id t¶i R id t¶i RL
u,i ud
π 2π 3π0
t

36. 2.2.4 Chỉnh lưu hình tia ba pha (tải R)
D1
B D2
C D
3
A
RL
M
m
N
θ1 θ2 θ3 θ4
ud
id
uD1
i1
i2
i3
0
ud id
AC B
1/2U2ma
x
22 623 UU =
Hình 2.15 Hình 2.16
Mạch van gồm ba diode D1D2D3 mắc thành một nhóm. Ở đây là kiểu catốt
chung. Điện áp xoay chiều đưa vào mạch van là nguồn ba pha đối xứng u2a, u2b,
u2c. Theo sơ đồ ta thấy anốt D1 đấu với ua; anốt D2 đấu với ub; anốt D3 đấu với uc;
Vì thế:
Trong khoảng 21 θθ ÷ (Tức từ 300
÷1500
), điện áp u2a>u2b, u2c nên diôt D2 dẫn
suy ra ud=ua.
Trong khoảng 2 3θ θ÷
(Tức từ 1500
÷2700
), điện áp u2b>u2a, u2c nên diôt D3 dẫn
suy ra ud=ub.
Trong khoảng 43 θθ ÷ (Tức từ 2700
÷3900
), điện áp u2c>u2a, u2b nên diôt D3
dẫn suy ra ud=u2c.
0
0
150
2 2 2
30
1 3 6
2 sin 1.17
2 / 3 2
d
d
d
d
U U U U
U
I
R
θ
π π

= = = 


= 

∫
Dòng điện qua mỗi van chỉ tồn tại trong 1/3 của chu kỳ điện áp nguồn, vì vậy:
3
d
tbv
I
I =
Vậy điện áp ngược cực đại trên van là điện áp dây cực đại:
33

37. ungược van = udây nguồn= 22 623 UU =
Chỉnh lưu hình tia ba pha cần có biến áp để đưa điểm trung tính N ra tải.
2.2.5 Chỉnh lưu cầu ba pha.
Mạch van gồm 2 nhóm, các diode D1, D3, D5 đấu kiểu catôt chung (hình
2.15a), nên hoạt động theo luật 1, vì thế: D1 dẫn trong khoảng 31 θθ ÷ khi ua dương
nhất, D3 dẫn trong khoảng 53 θθ ÷ khi ub dương nhất, D5 dẫn trong khoảng 75 θθ ÷
khi uc dương nhất.
Các diode D2, D4, D6 đấu kiểu anốt chung nên:
D2 dẫn trong khoảng 42 θθ ÷ khi uc âm nhất
D4 dẫn trong khoảng 64 θθ ÷ khi ua âm nhất
D6 dẫn trong khoảng 86 θθ ÷ khi ub âm nhất
Hình 2.17
Hình 2.18
Bất kỳ ở thời điểm nào cũng có một diode nhóm trên dẫn với một diode của
nhóm dưới.Trong một chu kỳ của điện áp xoay chiều, điện áp ud sẽ hình thành từ 6
đoạn điện áp dây của nguồn xoay chiều theo thứ tự uab – uac- ubc – uba – uca – ucb.
Điện áp trung bình nhận được trên tải là:
34
θ
1
θ2 θ3 θ4 θ5 θ6 θ7
ud
uf
0
i5
i4
i3
i1
i2
i
6
t
t
t
t
t
t
t
A B C A
id
13,4%
D2
R L
NK N
A
D4
D6
D1
D3
D5
A B C
M
N
+
-

38. ( )
0 0
0 0
90 90
0
2 2 2 2 2 2
30 30
1 6 3 6
( ) sin sin 120 2.34
2 / 6 2
d a b m mU u u d U U d U Uθ θ θ θ
π π π
 = − = − − = = ∫ ∫
Sơ đồ cầu ba pha dường như là hai sơ đồ hình tia mắc nối tiếp nhau, nhóm
diode lẻ chỉnh lưu lấy điện áp dương, nhóm diode chẵn chỉnh lưu lấy nốt phần
điện áp âm còn lại, vì vậy tổng quát ta có hai chỉnh lưu ba pha hình tia nối tiếp
nhau.
Kết luận:
Điện áp ud của các mạch chỉnh lưu có dạng gợn sóng, không phẳng, gọi là
độ đập mạch. Số lần đập mạch (ký hiệu mđm) trong một chu kỳ của nguồn xoay
chiều 2π phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu. Số đập mạch mđm càng cao thì dạng ud
càng phẳng, tức là hệ số đập mạch kđm nhỏ hơn.
Bảng 2.1. Tham số chính của các mạch chỉnh lưu cơ bản
Tham số
Loại sơ đồ
Udo Itbv Ungmax I2 I1 Sba ∆Uγ mđm kđm
Một pha một
nửa chu kỳ
0,45U2 Id 1,14U2 1,57Id 1,21Idkba 3,09Pd - 1 1,57
Một pha có
điểm giữa
0,9U2 Id/2 2,83U2 0,58Id 1,11Idkba 1,48Pd da IX
π
1
2 0,67
Một pha
sơ đồ cầu
0,9U2 Id/2 1,41U2 1,11Id 1,11Idkba 1,23Pd da IX
π
2
2 0,67
Ba pha hình
tia
1,17U2 Id/3 2,45U2 0,58Id 0,47Idkba 1,35Pd da IX
π2
3
3 0,25
Ba pha
sơ đồ cầu
2,34U2 Id/3 2,45U2 0,816Id 0,816Idkba 1,05Pd da IX
π
3
6 0,057
Sáu pha
hình tia
1,35U2 Id/6 2,83U2 0,29Id 0,58Idkba 1,56Pd da IX
π2
3
6 0,057
Sáu pha có
cuộn kháng
cân bằng
1,17U2 Id/6 2,45U2 0,29Id 0,41Idkba 1,26Pd da IX
π4
3
6 0,057
Bảng 2.1
35

39. Udo - trị số trung bình của điện áp chỉnh lưu;
U2 - trị số hiệu dụng của điện áp pha cuộn thứ cấp biến áp nguồn;
Itbv - trị số trung bình của dòng điện qua van;
Ungmax – điện áp ngược lớn nhất van phải chịu khi làm việc;
I2, I1 - trị số hiệu dụng dòng điện cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp biến áp
nguồn;
Id - trị số trung bình dòng điện ra tải;
kba - hệ số máy biến áp nguồn;
Sba – công suất tính toán máy biến áp nguồn;
Pd – công suất một chiều trên tải; Pd=Udo.Id;
∆Uγ - sụt áp do hiện tượng trùng dẫn gây ra (Khi La ≠0);
kđm - hệ số đập mạch của điện áp chỉnh lưu: kđm =
0
1
d
m
U
U
; trong đó U1m là
biên độ sóng hài cơ bản của điện áp chỉnh lưu theo khai triển Fourier.
2.2.6. Chỉnh lưu m pha tổng quát
Từ các mạch xét ở trên ta thấy, với một mạch chỉnh lưu tổng quát m pha,
điện áp Ud có dạng như ở hình dưới. Nó là đường bao theo các điện áp phía nguồn
xoay chiều với số đập mạch là mđm, trong đó:
Chỉnh lưu hình tia: mđm= mpha.
Chỉnh lưu cầu: nếu m chẵn mđm= mpha.
nếu m lẻ mđm = 2mpha.
Biên độ điện áp chỉnh lưu Um cũng phụ thuộc
vào sơ đồ đấu van.
Chỉnh lưu hình tia: Um=U pha max = U2m
Chỉnh lưu cầu: nếu m chẵn Um=2U2m.
nếu m lẻ Um=2U2m m2
cos
π
Giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu
36
Hình 2.19. Sơ đồ áp một
pha

40. dm
m
dm
m
m
m
dm
d
m
U
m
dU
m
U
dm
dm
π
π
θθ
π
π
π
sincos
2
== ∫
+
−
2.2 Chỉnh lưu điều khiển dung TIRISTO
2.3.1 Khái niệm về góc điều khiển α .
Mạch chỉnh lưu dùng van là diode chỉ cấp ra tải một điện áp xác định
Ud=kU2, nếu thay diode bằng tiristo thì để tiristor dẫn dòng cần có đồng thời hai
điều kiện: Thứ nhất, điện áp trên van phải dương UAK>0, điều kiện này hoàn toàn
như diode; thứ hai, có dòng điều khiển đủ mạnh tác động vào cực điều khiển của
nó. Như vậy sử dụng điều kiện thứ hai ta khống chế được điểm mở tiristo theo ý
muốn. Người ta sử dụng khái niệm góc điều khiển (còn gọi là góc mở) để mô tả
thời điểm mở tiristor.
Góc điều khiển α là góc tính từ thời điểm mở tự nhiên đến thời điểm tiristo
được phát xung vào cực điều khiển để mở van. Thời điểm mở tự nhiên là điểm mà
nếu thay van tiristor bằng diode thì nó bắt đầu dẫn.
2.3.2. Chỉnh lưu điều khiển một pha một nửa chu kỳ
2.3.2.1. Tải thuần trở (L=0)
U2
R L
T
U1 α
U
t
ud
id
t1 π
xung
t
Hình 2.20.Chỉnh lưu tiristor 1 pha hình tia Hình2.21.Đồ thị điện áp
Trong sơ đồ này ở giai đoạn (0 )π÷ mặc dù điện áp trên tiristo T đã dương,
song phải đến thời điểm α thì tiristo mới nhận được tín hiệu điều khiển IG từ khâu
phát xung (FX). Do đó:
Trong giai đoạn (0 )α÷ tiristo khoá: ud=0.
Trong giai đoạn ( )α π÷ tiristo dẫn: 2 ( )du u θ=
37

41. Trong giai đoạn ( 2 )π π÷ tiristo khoá: 0du =
Điện áp ud chỉ là một phần của u2 với độ lớn tuỳ thuộc góc α. Ta có:
2
2 2
0
1 1 2 (1 os )
( ) 2 sin
2 2 2
d d
c
U u d U d U
π π
α
α
α
θ θ θ θ
π π π
+
= = =∫ ∫ (2.28)
0 0
(1 os )
( )
2
d d d
c
U U U fα
α
α
+
= =
(2.29)
Biểu thức này cho thấy điện áp chỉnh lưu Ud là một hàm phụ thuộc vào góc
điều khiển . Như vậy muốn điều chỉnh điện áp ra tải chỉ cần tác động vào tham số
α. Bằng cách thay đổi α từ 0 đến 1800
ta điều chỉnh được điện áp Ud từ giá trị lớn
nhất Ud0 đến giá trị nhỏ nhất (bằng 0).
2.3.2.2. Chỉnh lưu một pha một nửa chu kỳ với tải RdLd.
Khi tiristo dẫn, ta có phương
trình mạch:
2 22 sinL Ru u u U θ+ = =
hay 22 sind
d d d
di
L i R U
dt
θ+ =
Dòng điện id(θ ) gồm hai thành
phần: dòng cưỡng bức icb và dòng tự do
itd:
id = icb + itd.
38
Hình 2.22. Khi không có diode Hình 2.23. Khi có diode
α
U
ud
id
eL
t2
π
xung
t
α
U
t
ud
id
eL
t1 π
t
xung
t

42. Dòng cưỡng bức chịu sự tác động
của nguồn u2 theo thuộc:
( )2
2 2
2
sincb
d d
U
i
R X
θ ϕ= −
+
(2.30)
Với: . ; arctg d
d d
d
X
X L
R
ϖ ϕ= =
Thành phần tự do là hàm tắt dần theo thời gian:
t t
Q
tdi Ae Ae Ae
θϖ
τ ϖτ
−− −
= = =
Ở đây:
d
d
L
R
τ = và
d d
d d
L X
Q
R R
ϖ
= = = tgϕ
Vậy dòng tải là: ( )2
2 2
2
sin Q
d
d d
U
i Ae
R X
θ
θ ϕ
−
= − +
+
(2.31)
Hệ số A xác định từ điều kiện đóng mạch có điện cảm ( ) 0di θ α− = . Ta rút ra
( )2
2 2
2
sin Q
d d
U
A e
R X
α
α ϕ
−
= − +
+
Cuối cùng ta có: ( ) ( )2
2 2
2
sin sin Q
d
d d
U
i e
R X
θ α
θ ϕ α ϕ
−
− 
= − − − 
+   
(2.32)
Khi có điện cảm Ld, dòng điện kéo dài qua điểm π, và góc dẫn của van
λ=(θ3-θ1)>(π-α).
Giá trị λ xác định từ biểu thức trên với điều kiện i(θ=α+λ)=0 và ta có
phương trình sau:
sin( ) sin( ) Q
e
λ
α λ ϕ α ϕ
−
+ − = −
Đây là phương trình siêu việt và chỉ có thể giải gần đúng.
Dạng điện áp ud
( )
( )
2
2
cos os21
2 sin .
2 2
cos os
2
d
do
cU
U U d
c
U
α λ
α
α
α α λ
θ θ
π π
α α λ
+
− +
= =
− +
=
∫
(2.33)
39

43. Khi mạch chỉnh lưu dùng van diode, ta có các quy luật với α=0, được:
2
2 2
2
( ) sin( ) sin Q
d
d d
U
i e
R X
θ
θ θ ϕ ϕ
− 
= − + 
+   
(2.34)
sin( ) sin Q
e
λ
λ ϕ ϕ
−
− = − (để xác định góc dẫn λ)
1 os
2
d do
c
U Uα
λ−
=
2.3.3 Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ (MBA)
2.3.3.1 Tải R
Góc điều khiển α của các tiristo bằng nhau: α1=α2=α. Sự sai lệch giữa
chúng được đánh giá bằng độ mất đối xứng. Mạch điều khiển có nhiệm vụ đảm
bảo độ mất đối xứng không vượt quá 10
đến 20
điện.
Theo đồ thị ta nhận được:
2
2 2
0
0
1 1 2 2 (1 os )
( ) 2 sin
2 2
(1 os )
2
d d
d
c
U u d U d U
c
U
π π
α
α
α
θ θ θ θ
π π π
α
+
= = =
+
=
∫ ∫
(2.35)
40
Hình 2.24.
Hình 2.25. Đồ thị dòng áp khi L=0
Hình 2.26. Đồ thị dòng áp khi L=∞
L=0
α1 α2 α3
ud
id
t
t
t
t
p1 p2 p
3
a.
0
i1
i2
uT1
α1 α2 α3
ud
id
i1
i2
t
t
t
t
UT
1
b.
0
i1
i2
uT
1
L=∞
T2
U1
R
U21
U22
T1
L
Hình 2.24

44. Với Udo=0,9.U2.
Với tải thuần trở, dạng dòng điện id tương tự dạng điện áp ud, và ta thấy
dòng điện sẽ có đoạn bằng 0 (id=0) trong toàn dải điều chỉnh α. Do vậy dòng điện
này được gọi là dòng điện gián đoạn.
2.3.2.2. Tải R + Ld
Ở trường hợp này tùy góc mở và tải sẽ có hai dạng dòng id khác nhau, và
được gọi tên riêng là chế độ dòng điện liên tục và chế độ dòng điện gián đoạn.
1. Chế độ dòng điện liên tục
2 2
1 2 2
2 sin . cos cosd doU U d U U
α π
α
α
θ θ α α
π π
+
= = =∫
Dạng dòng điện id là liên tục và mỗi van dẫn một khoản λ=π.
Ở trạng thái xác lập có quy luật: id(α)=id(α+π)
2
2 2
2
sin( ) Q
d
d d
U
i Ae
R X
θ
θ ϕ
−
= − +
+
Đưa điều kiện id(α)=id(α+π) vào biểu thức trên ta xác định được A:
2
2 2
[2 2 sin( )]
( 1)
Q
Q
d d
U e
A
R X e
α
π
α ϕ
−
−
=
+ −
Vậy quy luật dòng điện trong khoảng một van dẫn:
41
Hình 2.27. Đồ thị dòng điện

45. ( )
2
2 2
2 2sin( )
( ) sin( ) .
1
Q
d
Qd d
U
i e
R X
e
θ π α
π
ϕ α
θ θ ϕ
− +
−
−
 
− = − −
 +
− 
(2.36)
0
d
os
R
d d
d
d
U U c
I
R
α
= =
(2.37)
Thông thường đặc tính điều khiển động cơ sẽ tốt hơn khi dòng liên tục, vì
thế thực tế điện cảm Ld thường được chọn sao cho đạt được chế độ này.
Mặt khác trong phân tích kỹ thuật, để đơn giản người ta coi Ld đủ lớn để
dòng điện id có độ gợn sóng không đáng kể, nên id=Id là giá trị không đổi. Lúc đó
trên đồ thị id là một đường thẳng với giá trị bằng Id.
2. Giới hạn dòng liên tục
Khi dòng điện qua một van vừa giảm tới 0 thì van tiếp theo cũng đồng thời
được phát xung mở ra, id(θ=π+α)=0. Thay vào biểu thức dòng điện ta xác định
được góc điều khiển giới hạn này:
d
d
X
arcta
R
ghα ϕ= =
(2.38)
Vậy:
- Nếu α<αgh ta có chế độ dòng liên tục;
- Nếu α>αgh ta có chế độ dòng gián đoạn.
Như vậy nếu có Ld>Ldth ta cũng đạt được chế độ dòng liên tục với một tải và
góc điều khiển xác định.
2.3.3. Chỉnh lưu hình tia ba pha dùng tiristo
42Hình 2.28.

46. Nếu α>300
, tải thuần trở, điện áp ud sẽ có đoạn bằng 0, dòng điện tải id sẽ
gián đoạn
0
2
0
2 2
0 30
0
2
0
0
1 3 3 2
( ) 2 sin 1 os( 30 )
2 2 2
3 6 1 os( 30 )
2 3
1 os( 30 )
3
d d
d
U u d U d U c
c
U
c
U
π π
α
α
θ θ θ θ α
π π π
α
π
α
+
 = = = + + 
+ +
=
+ +
=
∫ ∫
(2.39)
Nếu α < 300
, điện áp ud luôn lớn hơn 0. Như vậy với tải thuần trở, dòng
điện tải id liên tục, do đó:
0 0
0
30 120
2 2 0
30
3 3 6
2 sin os os
2 2
d dU U d U c U c
α
α
α
θ θ α α
π π
+ +
+
= = =∫
(2.40)
2.3.4. Chỉnh lưu điều khiển sơ đồ cầu 1 pha, tải thuần trở.
Dạng điện áp nhận được trên tải sẽ hoàn toàn tương tự cho trường hợp
mạch chỉnh lưu hai pha hình tia
0
1 os
2
d d
c
U Uα
α+
= Với Ud0=0,9U2
T4 T1
U
T3
L
T2
R
A
B
F
E
T4 T1
U
T3
L
T2
R
A
B
F
E
T2
R L
NK NA
T4
T6
T1
T3
T5
A B C
EF
T2
R L
NK NA
T4
T6
T1
T3
T5
A B C
T2
R L
NK NA
T4
T6
T1
T3
T5
A B C
EF
43
Hình 2.29
Hình 2.30 Hình 2.31

47. 2.3.5. Chỉnh lưu điều khiển cầu 3 pha
Để đảm bảo sơ đồ hoạt động . Khi phát xung mở một van cần kết hợp phát
xung mở van phía trước nó. Khi không xét đến trùng dẫn, mỗi thời điểm chỉ có 2
van dẫn, một của nhóm A và 1 nhóm K, hoặc không van nào dẫn.
Với tải thuần trở, góc giới hạn θth giữa dòng liên tục và dòng gián đoạn
bằng 600
. Vậy:
Nếu α ≤ 600
ta sẽ có quy luật :
Udα=Udo.cosα=2,34.U2.cosα
Nếu α > 600
thì dòng điện sẽ gián đoạn.
( )
( )
0
0
2 2
60
0
1 os 603 3 6
2 3 sin
2
1 os 60
2
d
do
c
U U d U
c
U
π
α
α
α
θ θ
π π
α
+
+ +
= = =
+ +
=
∫
(2.41)
2.4 Quá trình chuyển mạch van và ảnh hưởng của điện cảm xoay chiều La.
2.4.1. Các quá trình chuyển mạch
Khi phân tích mạch chỉnh lưu ở các mục trước đây ta coi : Nguồn xoay
chiều cấp cho mạch van là lý tưởng, tức là có tổng trở trong bằng không. Các van
là lý tưởng (khóa tức thời khi tiếp giáp bị phân cực ngược)
44
Hình 2.32. Góc o

48. Tuy nhiên các nguồn thực tế đều có nội trở, điện kháng nguồn có điện cảm
La. Ngoài ra trong thực tế các van cần có một thời gian nhất định để giảm dòng và
trở về trạng thái khóa hoàn toàn.
Khi nguồn lý tưởng (có La=0)
Giả sử van T1 đang dẫn dòng tải Id, tại thời điểm θ1, T2 được phát xung mở.
T2 dẫn sẽ làm T1 khoá ngay. Vì vậy dòng tải Id cũng chuyển ngay từ van T1 sang
van T2. Dòng qua T1 giảm đột biến từ giá trị Id về 0, còn dòng qua T2 lại tăng đột
biến từ 0 đến Id . Đây là hiện tượng chuyển mạch van một cách tức thời.
Khi nguồn không lý tưởng (có La≠ 0)
Giả thiết T1 đang dẫn dòng tải Id ; i1=Id. Thời điểm θ1 phát xung mở T2. Các
điện cảm La, với tính chất chống sự đột biến dòng điện qua nó, sẽ không cho phép
dòng qua các van T1 và T2 biến thiên đột ngột . Cần phải có một khoảng thời gian
để dòng i1 giảm dần từ Id về 0, cũng như để dòng i2 tăng dần từ 0 đến Id. Trong giai
đoạn này cả hai van đều dẫn dòng, quá trình chuyển mạch van này gọi là hiện
tượng trùng dẫn. Góc tương ứng giai đoạn này được ký hiệu là γ .
45
Hình 2.33
Hình 2.34

49. 2.4.2. Quy luật của chuyển mạch trùng dẫn.
1. Quy luật điện áp udN.
Khi hai van T1, T2 dẫn, ta có sơ đồ thay thế như trên hình 2.35. Theo đó viết
được hai phương trình cần bằng điện áp sau:
1
1dN a
di
u u L
dt
= −
2
2dN a
di
u u L
dt
= −
Cộng hai phương trình trên được:
1 2
1 22 dN a
di di
u u u L
dt dt
 
= + − + ÷
 
Vì i1+i2=Id nếu coi dòng id phẳng hoàn toàn trong khoảng γ , ta có.
1 2 1 2( )
0ddIdi di d i i
dt dt dt dt
+ 
+ = = = ÷
 
1 2
2
dN
u u
u
+
→ = (2.42)
Như vậy: Trong giai đoạn chuyển mạch trùng dẫn, điện áp udN biến thiên
theo quy luật bình quân các điện áp pha nguồn có van tham gia chuyển mạch.
2. Quy luật dòng điện
Để xác định các dòng điện i1, i2 trong khoảng γ , ta xét dòng vòng i trên sơ
đồ mạch trên:
2 12 a
di
L u u
dt
= −
Với nguồn m pha, nếu lấy u2 làm gốc thì:
2 2 22 sin sinmu U Uθ θ= =
và
1 2
2
sinmu U
m
π
θ
 
= + ÷
 
Tính hiệu của chúng và sau khi biến đổi ta có:
46
Hình 2.35.

50. 2 1 2 2 2
2
sin sin( ) 2 sin sin
2
m m mu u U U U
m m m
π π π π
θ θ θ
  
− = − + = − − ÷ 
  
Và quá trình trùng dẫn bắt đầu ở θ1=
2 m
π π
− +α ta dịch trục toạ độ sang
điểm này ( gốc tọa độ mới tại θ1)để có:
( )2 1 2 22 sin sin 2 sin sin
2 2
m mu u U U
m m m m
π π π π π π
θ α θ α
  
− = − − + − + = + ÷ 
  
2
2
2
2 2 sin sin( )
sin
sin( )
2 sin
( ) os( )
a m
m
a
m
a
di
L U
dt m
U
di m
dt L
U
mi c C
X
π
θ α
π
θ α
ϖ
π
θ θ α
= +
= +
= − + +
Ở θ = 0 (gốc toạ độ mới tại θ1) có i(0) = 0, tính được hằng số C:
22 sin
os
m
a
U
mC c
X
π
α=
Cuối cùng:
[ ]2
( ) sin os - os( )m
a
U
i c c
X m
π
θ α θ α= + (2.43)
Quy luật dòng i2 (van mới mở) chính là i(θ). Quy luật dòng i1 là:
i1(θ) = Id - i(θ) (2.44)
3. Góc trùng dẫn
Xác định từ điều kiện 2 ( ) di Iθ γ= = .
( )
2 2
os - os
sin 2 sin
a d a d
m
X I X I
c c
U U
m m
α α γ
π π
+ = =
(2.45)
2.4.3. Ảnh hưởng của chuyển mạch trùng dẫn
So sánh với điện áp udN không có trùng dẫn ta thấy, khi trùng dẫn điện áp
udN bị mất một đoạn (phần gạch chéo trên đồ thị ở hình 2.34). Tức là điện áp chỉnh
lưu bị nhỏ đi một lượng Uγ∆
:
47

51. ( )
( )
( )
1 2
2 2
0 0
2 1
2
0 0
2
2 2 2
sin sin
2 2 2
sin os -cos
2
dN
m
m
u um m
U u u d u d
u um m
d U d
m
m
U c
m
γ γ
γ
γ γ
θ θ
π π
π
θ θ α θ
π π
π
α α γ
π
+ 
∆ = − = − ÷
 
− 
= = + ÷
 
 = + 
∫ ∫
∫ ∫
Thay (2.45) vào biểu thức này ta có:
2 /
a dX I
U
m
γ
π
∆ =
(2.46)
Vậy điện áp chỉnh lưu chỉ còn:
os -d doU U c Uα γα= ∆ (2.47)
Lưu ý:
a.Các phân tích trên dành cho quá trình chuyển mạch tại một nhóm van, vì
vậy nó hoàn toàn chính xác cho chỉnh lưu hình tia. Với chỉnh lưu cầu, vì mạch có
hai nhóm van nên quá trình chuyển mạch tồn tại ở cả hai nhóm, do đó các phân
tích chỉ đúng cho từng nhóm một, vì vậy các biểu thức cũng chỉ đúng cho từng
nhóm. Sự khác biệt thể hiện ở hai biểu thức chính.
1. Với udN: Chỉnh lưu hình tia udN = ud
Chỉnh lưu cầu udN # ud và có hai nhóm:
udN1 = ud catốt chung
udN2 = ud anốt chung
ud = udN1 – udN2
2. Với ∆Uγ: Chỉnh lưu hình tia theo (2.46)
Chỉnh lưu cầu phải thêm hệ số 2 vào (2.46) do có hai nhóm cùng gây ra sụt
áp ∆Uγ
b. Chỉnh lưu diode với La # 0 đương nhiên cũng có hiện tượng chuyển mạch
với γ. Các biểu thức tính toán đã có sẽ được thay bởi điều kiện α = 0 (Chỉnh lưu
diode có thể coi là trường hợp đặc biệt của chỉnh lưu tiristor khi góc mở α = 0).
1. Chỉnh lưu hình tia hai pha
u21 =u’2 = 2 U2sinθ , u22 = u’’2 = 2 U2sin(θ π− )
48

52. Quy luật điện áp theo 2.42
' "
2 2
0
2
dN
u u
u
+
= = (2.59)
• Dòng qua van bắt đầu dẫn theo 2.43:
imở( ( )2
) os -cos +m
a
U
c
X
θ α θ α =  
• Dòng qua van bắt đầu khoá theo 2.44:
khoI ( )á dIθ = -imở( )θ
Góc trùng dẫn theo (2.45):
( )
2 2
os -cos
2
a d a d
m
X I X I
c
U U
α α γ+ = =
Sụt áp do chuyển mạch theo 2.46 với m=2: a dX I
Uγ
π
∆ =
0 2 2
2 2
os - os 0,9 osa d a d
d d
X I X I
U U c U U c U cα γα α α
π π π
= ∆ = − = − (2.48)
2. Chỉnh lưu hình tia ba pha
Trong giai đoạn chuyển mạch γ :
Quy luật điện áp:
Có ba khoảng chuyển mạch trong một
chu kỳ 2π của điện áp nguồn.
• Đoạn 1γ : Van T3 chuyển mạch cùng
van T1: Vì T3 nối với pha c, van T1 nối
với pha a: udN=ud=(ua+uc)/2.
• Ở γ 2: T1 chuyển mạch với T2, có: udN=ud=(ua+ub)/2.
• Ở 3γ : T2 chuyển mạch với T3, có: udN=ud=(ub+uc)/2.
Quy luật dòng điện:
• Van mở ra theo 2.43: imở( ( )23
) os -cos +m
a
U
c
X
θ α α θ =  
Van khoá lại theo 2.44: Ikhoá( ) dIθ = -imở( )θ
Biểu thức xác định gócγ : ( )
2 2
2 2
os -cos
3 6
a d a d
m
X I X I
c
U U
α α γ+ = = (2.49)
49
Hình 2.36.
Hình 2.37.

53. Sụt áp do chuyển mạch theo 2.46 với m=3:
3
2
a dX I
Uγ
π
∆ = (2.50)
Do đó: 2 2
3 33 6
os 1,17 os
2 2 2
a d a d
d
X I X I
U U c U cα α α
π π π
= − = − (2.51)
2. Chỉnh lưu cầu một pha (hình 2.34)
Theo nguyên lý hoạt động van phải dẫn
theo căp: T1T2 và T3T4. Vì vậy ở thời điểm θ1,
khi van T3T4 đang dẫn ta cho mở T1T2 thì đồng
thời có hai nhóm van chuyển mạch :
T3 chuyển cho T1; T4 chuyển cho T2;
Trong giai đoạn trùng dẫn cả bốn van đều
dẫn dòng điện.
Điện áp trên tải cũng sẽ bằng 0 ( giả thiết
sụt áp trên các tiristor đang dẫn bằng không:
ud(γ)=0
Sụt áp do trùng dẫn gấp đôi sơ đồ tia hai pha:
2 a dX I
Uγ
π
∆ =
(2.52a)
Góc trùng dẫn
( )
2
2
os -cos a d
m
X I
c
U
α α γ+ =
(2.52b)
Và 2 2
2 22 2
os 0,9 osa d a d
d
X I X I
U U c U cα α α
π π π
= − = − (2.52c) 4.
Chỉnh lưu cầu ba pha
Với chỉnh lưu cầu nhiều pha, ta thấy quá trình chuyển mạch xảy ra ở cả hai
nhóm. Ở đây là:
- Nhóm lẻ: Chuyển mạch theo vòng tròn:
- Nhóm chẵn: Chuyển mạch theo vòng tròn:
Các biểu thức:
3 a dX I
Uγ
π
∆ =
50
1 3 5T T T→ →
2 4 6T T T→ →
Hình 2.38.

54. ( )
2 2
2 2
os -cos
3 6
a d a d
m
X I X I
c
U U
α α γ+ = =
0 2 2
3 33 6
os - U os 2,34 osa d a d
d d
X I X I
U U c U c U cα γα α α
π π π
= ∆ = − = −
Mạch cầu ba pha cũng có đặc điểm riêng về trùng dẫn, phân biệt bởi góc γ =
600
. Các biểu thức trên chỉ đúng nếu γ < 600
. Hai trường hợp còn lại phức tạp hơn
và quy luật khác đi.
2.5 Sóng hài điện áp chỉnh lưu và hệ số đập mạch
2.5.1. Sóng hài của Ud
Điện áp chỉnh lưu ud của mạch chỉnh lưu m pha có dạng đập mạch và số lần
đập mạch là mđm trong một chu kỳ nguồn xoay chiều. Như ta đã thấy mđm phụ
thuộc vào sơ đồ mạch van:
Sơ đồ hình tia: mđm = mpha
Sơ đồ cầu: mđm = mpha nếu mpha là số chẵn
mđm = 2mpha nếu mpha là số lẻ.
Biên độ của điện áp ud cũng phụ thuộc vào sơ đồ mạch van:
Sơ đồ hình tia: Udm=Upha m =U2m= 2 U2
Sơ đồ cầu: Udm=2Upha m =2U2m nếu mpha là số chẵn
Udm=2U2mcos 2 đmm
π
nếu mpha là số lẻ
51
Hình 2.39.

55. Các dạng điện áp ud là các chỏm hình sin và nó là một hàm tuần hoàn chẵn
y(x)=y(-x). Ta có thể khai triển một hàm tuần hoàn chẵn thành tổng các tín hiệu
bao gồm: một tín hiệu một chiều và các tín hiệu xoay chiều hình sin có tần số là
bội của của tần số cơ bản hay còn gọi là các sóng hài bậc cao.
Ta có thể viết hàm ud(θ) dưới dạng hàm
cosin (dịch trục toạ độ sang phải một góc π/2)
tức là trong khoảng một chu kỳ biến thiên của
ud, từ -(π/mđm-α) đến (π/mđm+α) có:
( ) osd mu U cθ θ=
Khai triển Fourier cho dạng ud (xem hình 2.40 ):
( ) ( ) ( )0 m m
1
os n.m sin n.md nđ n đ
n
u U A c Bθ θ θ
∞
=
 = + + ∑
Với 0 0 daos =UdU U c α=
Các hệ số An và Bn xác định theo biểu thức:
( )mos cos n.m
đm
đm
m
đm
n mđ
m
m
A U c d
π
α
π
α
θ θ θ
π
+
−
= ∫
( )mos sin n.m
đm
đm
m
đm
n mđ
m
m
B U c d
π
α
π
α
θ θ θ
π
+
−
= ∫
Sau khi tính toán và biến đổi có triển khai Fourier
về sóng hài của điện áp chỉnh lưu:
( )
( )
( )
( ) ( )
1
2
0 m m2
n=1 m
2 -1
os 1+ n.m 1. os n.m
n.m 1
n
d dđ đ n
đ
u U c tg cθ α α θ α ζ
+
∞  
 = + − +  
−  
∑ (2.53)
Với .nđmtg n m tgζ α=
2.5.2. Hệ số đập mạch của chỉnh lưu
Biểu thức (2.53) cho phép xác định hệ số đập mạch của điện áp chỉnh lưu:
1
0
m
đm
U
k
U
=
Với U1m là biên độ sóng hài bậc một (n=1):
( ) [ ( ) ] ( )
( )
2
1 0 m m 12
1 m 1
2
os m 1 os m
1
os m
d dđ đ
đm
mđ
u U c tg c
m
U c
θ α α θ α ζ
θ α ζ
 = + − + −
 = − + 
(2.54)
52
Hình 2.40.

56. Ở đây: [ ( ) ]
2
1 0 m2
2
os m 1
1
m dđ
đm
U U c tg
m
α α= +
−
1 đmtg m tgζ α=
Từ (2.54) ta có hệ số đập mạch chỉnh lưu:
( ) ( )
2
m m 12
2
m 1. os m
1
đm đ đ
đm
k tg c
m
α θ α ζ = + − + −
Theo biểu thức này ta thấy hệ số đập mạch tỉ lệ thuận với góc α và tỉ lệ
nghịch với mđm.
Theo các biểu thức trên, thí dụ cho trường hợp chỉnh lưu diode (α=0) ta có
sóng hài bậc một của một số mạch như sau:
1. Với mđm=2;
( )1 0
2
os2
3
dU U cθ θ=
Suy ra hệ số đập mạch:
1
0
2
0,667
3
m
đm
d
U
k
U
= = =
2. Với mđm=3
( )1 0
1
os3 0,25
4
dđmU U c kθ θ= ⇒ =
3. Với mđm=6
( )1 0
2
os6 0,057
35
dđmU U c kθ θ= ⇒ =
Đây chính là các số liệu kđm có trong bảng 2.1
2.6 Bộ lọc một chiều
Hệ số đập mạch của chỉnh lưu phụ thuộc vào số đập mạch mđm và góc điều
khiển α. Với một mạch chỉnh lưu xác định, số đập mạch mđm = const, hệ số đập
mạch kđm tốt nhất khi α = 0 (Van diode), trong quá trình điều chỉnh α, hệ số này
luôn kém hơn. Trường hợp kđm(α) không thoả mãn yêu của tải, cần đưa thêm
mạch lọc một chiều nhằm cải thiện hệ số đập mạch. Hiệu quả của khâu lọc được
đánh giá bằng hệ số san bằng:
53
Hình 2.41

57. àođmv
sb
đmra
k
k
k
= (2.55)
Ta luôn có kđm vào>kđm ra do đó ksb >1 và ksb càng lớn hơn một càng tốt
1. Lọc điện cảm (hình 2.41a)
Loại này chỉ dùng một điện cảm L mắc nối tiếp với tải. Theo khai triển
Fourier ở biểu thức (2.53), điện áp chỉnh lưu có thể coi gồm hai loại nguồn điện
áp; nguồn một chiều 0 0 osdU U c α=
, và nguồn xoay chiều là các sóng hài u~. Bây
giờ ta có sơ đồ thay thế mạch như trên hình 2.41. Tác động của các nguồn.
• Nguồn U0 không bị điện cảm cản trở nên ta có: U0t=U0.
• Nguồn xoay chiều sẽ bị sụt áp trên L, trước
khi đưa đến tải theo quan hệ chia điện áp: XL càng
lớn hơn Rt thì thành phần xoay chiều trên Rt càng
nhỏ, và điều này càng tốt bởi thành phần điện xoay
chiều gây nên độ đập mạch của điện áp:
~
~ t
U
U R
Z
=
với
2 2
L tZ X R= +
Để xác định ksb ta chỉ cần sóng hài bậc 1. Từ các phân tích trên ta có:
1
0 1
1 1
0
vao
đmvao vao
sb
rađmra ra
U
k U U
k
Uk U
U
= = =
Do 1
1 1
vao
ra t t
U
U U U R
Z
= = nên:
22 2
1L t L
sb
t t t
X R XZ
k
R R R
+  
= = = +  ÷
 
Với: XL= ωđmL = mđmω1L ( ω1 là tần số góc của nguồn xoay chiều đưa vào
mạch van ) ta rút ra điện cảm lọc cần có để đảm bảo hệ số san bằng cần thiết:
[ ]
2
1
1
;sb
t
dm
k
L R H
m ω
−
=
54
Hình 2.24

58. Lọc bằng điện cảm rất phù hợp với tải công suất lớn, vì công suất cũng lớn
thì điện trở tải Rt sẽ càng nhỏ và dễ dàng thực hiện điều kiện lọc tốt khi XL >> Rt.
2. Lọc điện dung C (hình 2.41b)
Điện dung C được đấu song song với tải. Ở đây tác động lọc khác với lọc
điện cảm. Với nguồn một chiều tụ điện không ảnh hưởng, còn với nguồn xoay
chiều tụ C phản ứng theo tổng trở
1
CX
Cω
=
. Do tụ C đấu song song tải nên sự
phân chia dòng xoay chiều lại theo quy tắc: XC càng nhỏ hơn Rt thì dòng xoay
chiều càng bị hút vào đường đi qua tụ điện, càng ít dòng xoay chiều qua tải, tức là
hiệu quả lọc càng tốt. Giá trị tụ lọc tính gần đúng theo biểu thức sau:
[ ]
1
1
;
dm t dmra
C F
m R kω
=
Lọc điện dung rất khó thực hiện với tải công suất lớn, vì khi Rt càng nhỏ ta
càng khó thực hiện điều kiện lọc tốt XC << Rt do giá trị C phải rất lớn. Do đó lọc
tụ chỉ dùng cho tải công suất nhỏ.
3. Lọc LC (hình 2.41c)
Đây thực chất là kết hợp của hai loại lọc trên, do vậy để lọc hiệu quả vẫn
phải tuân thủ các nguyên tắc: XL >> Rt; XC << Rt.
Khi đảm bảo điều kiện trên ta vẫn có thành phần U0 được đưa toàn bộ ra tải,
còn thành phần xoay chiều bị giữ (lọc) lại toàn bộ ở khâu lọc. Với thành phần bậc
1 ta có thể viết:
U1m vào = I1m.(XL – XC)
U1m ra = I1m.XC.
Vậy:
1
0 1
1 1
0
1
vao
vao L
sb
ra ra C
U
U U X
k
U U X
U
= = = −
Với: XL=mđmω1L; 1
1
C
dm
X
m Cω
=
, ta có:
2 2
1 . 1sb dmk m L Cω= − ω1L
55

59. Hay:
2 2
1
1
. sb
dm
k
L C
m ω
+
=
(2.56)
Nếu ft=50Hz
( )
[ ]2
10 1
. ; .sb
dm
k
L C F H
m
µ
+
=
Trong đó trị số điện cảm xác định trước theo mong muốn dòng điện liện tục:
( )
[ ]min 2
1
4
;
1
t
dm dm
R
L L H
m mω
> =
−
4. Lọc hình π (lọc CLC)(hình 2.41d)
Đây là bộ lọc gồm hai mắt lọc, lọc C và lọc LC, mắc nối tiếp nhau. Hệ số
san bằng của bộ lọc bằng tích số hệ số san bằng từng mắt lọc:
ksb=ksbC.ksbLC.
Thường lấy ksbC trước (để tương ứng có kđm ra ) cho lọc tụ cỡ (0,02 ÷0,1) và
xác định giá trị C. Sau đó tính mặt lọc LC còn lại theo (2.56).
Lọc dạng π ứng dụng khi cần có ksb >50.
2.7 Chỉnh lưu bán điều khiển
Chỉnh lưu bán điều khiển chỉ sử dụng khi mạch van là sơ đồ cầu, lúc đó một
nửa số van là diode, một nửa số van còn lại là tiristo.
2.7.1. Loại một pha:
1. Chỉnh lưu cầu bán điều khiển, tiristo chung K:
56

60. Hình 2.43a
+ Trong khoảng α – π: T1Đ2 dẫn ud = u2
+ Trong khoảng π – (π + α): T1Đ1 dẫn, do ở π Đ1 mở tự nhiên làm cho Đ2
khóa, ud = 0
+ Trong khoảng (π + α) - 2π : T2Đ1 dẫn, T2 được phát xung mở ở điểm (π + α)
và dẫn làm cho T1 khóa, ud = -u2
+ Trong khoảng 2π – (2π + α): T2Đ2 dẫn, do ở 2π Đ2 mở tự nhiên làm cho Đ1
khóa,ud = 0
+ Ta thấy có hiện tượng dẫn thẳng hàng của hai van: T1Đ1 và T2Đ2 , do đó ở
đoạn này tải bị ngắn mạch nên ud = 0 . Các đoạn còn lại ud bám theo điện áp nguồn.
Do đó dạng điện áp ud giống như chỉnh lưu điều khiển với tải thuần trở :
0 2
1 os 1 os
0,9
2 2
d d
c c
U U Uα
α α+ +
= =
d
d
d
U
I
R
α
=
Các van dẫn một khoảng đều nhau là π , do vậy trị số trung bình của dòng
qua van vẫn là Id/2.
2. Chỉnh lưu cầu bán điều khiển, tiristo mắc thẳng hàng
+ Trong khoảng α – π: T1Đ2 dẫn ud = u2
+ Trong khoảng π – (π + α): Đ1Đ2 dẫn, do ở π Đ1 mở tự nhiên làm cho T1
khóa, T2 chưa dẫn nên Đ2 còn mở chưa khóa ud = 0
+ Trong khoảng (π + α) - 2π : T2Đ1 dẫn, T2 được phát xung mở ở điểm (π + α)
và dẫn làm cho Đ2 khóa, ud = -u2
+ Trong khoảng 2π – (2π + α): Đ1Đ2 dẫn, do ở 2π Đ2 mở tự nhiên làm cho T2
khóa, ud = 0
+ Ta thấy có hiện tượng dẫn thẳng hàng của hai van: Đ1Đ2 , do đó ở đoạn này
tải bị ngắn mạch nên ud = 0 . Các đoạn còn lại ud bám theo điện áp nguồn. Do đó
dạng điện áp ud giống như chỉnh lưu điều khiển với tải thuần trở :
57

61. Hình 2.43b
2
1 os
0,9
2
d
c
u Uα
α+
=
d
d
d
U
I
R
α
=
Tiristo dẫn trong khoảng ( )π α−
; Diode dẫn trong khoảng ( )π α+
.
Vì vậy dòng trung bình qua van là:
irsto
1
2 2
tbt d dI I d I
π
α
π α
θ
π π
−
= =∫
0
1
2 2
tbdiot d dI I d I
π α
π α
θ
π π
+
+
= =∫
2.7.2. Chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển
Với mạch cầu ba pha chỉ có một kiểu đấu là tiristo mắc chung catôt .
• Chỉnh lưu hình tia ba pha điều khiển gồm T1, T2, T3 cho điện áp:
0 2 2
3 6
. os os 1,17 os
2
d d tiaU U c U c U cα α α α
π
= = =
• Chỉnh lưu hình tia ba pha không điều khiển gồm D1, D2, D3 cho điện
áp:
0 0 2 2
3 6
1,17
2
d d tiaU U U U
π
= = =
Vậy tổng cộng lại: ( ) ( )0 0 0 2. os 1 os 1,17 1 osd d tia d tia d tiaU U U c U c U cα α α α= + = + = +
Vì chỉnh lưu cầu có 0 0 22 2,34d d tiaU U U= =
nên quy đổi biểu thức trên sang
dạng cầu ta có: 0 2 2
1 os 3 6 1 os 1 os
2,34
2 2 2
d d cau
c c c
U U U Uα
α α α
π
+ + +
= = =
Mạch cầu ba pha bán điều khiển có ưu điểm là điều khiển đơn giản hơn, tiết
kiệm năng lượng hơn. Song cũng có nhược điểm là số đập mạch trong toàn dải
điều chỉnh bằng 3: mđm =3; chỉ ở α=0 mới có mđm =6 như sơ đồ cầu không điều
điều khiển ( Cầu 3 pha điốt)
58

62. Hình 2.44
2.7.3. Hệ số công suất cosϕ của chỉnh lưu
điều khiển và chỉnh lưu bán điều khiển
Ta biết rằng hệ số công suất của một hộ tiêu
thụ điện là cosϕ, trong đó ϕ là góc lệch pha giữa
điện áp và dòng điện của phụ tải đó. Hình 2.45 là
đồ thị chỉ ra quan hệ giữa điện áp nguồn u2 và
dòng điện nguồn i2 cấp cho tải một chiều thông qua bộ chỉnh lưu cho hai trường
hợp:
Theo đồ thị dòng điện i2
và sóng hài bậc 1 của của nó
i2
(1)
. Với tần số bằng tần số
nguồn xoay chiều, và so sánh
với điện áp nguồn u2, rút ra:
Chỉnh lưu điều khiển có: ϕ=α
Chỉnh lưu bán điều khiển có: ϕ=α/2
Như vậy hệ số cosϕ của chỉnh lưu bán điều khiển tốt hơn chỉnh lưu điều khiển.
2.8 Đấu ghép các mạch chỉnh lưu, chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng
Thực tế có những phụ tải đòi hỏi điện áp cao, hoặc dòng điện lớn mà van được
chế tạo chưa đạt tới. Trong những trường hợp này người ta có thể dùng các biện
pháp khắc phục sau:
•Đấu nối tiếp nhiều van hoặc đấu nối tiếp các mạch chỉnh lưu với nhau để
chịu được điện áp cao.
•Đấu song song nhiều van hoặc song song nhiều mạch chỉnh lưu với nhau để
chịu được dòng tải lớn.
2.8.1. Đấu nối tiếp các mạch chỉnh lưu
Nếu mạch có dùng biến áp thì
hai cuộn thứ cấp có pha lệch nhau 300
.
59
Hình 2.46
Hình 2.45
a. Chỉnh lưu điều khiển b. Chỉnh lưu bán điều khiển

63. Điều này cho phép điện áp ud=ud1+ud2
có số đập mạch gấp đôi sơ đồ cầu
thông thường, có nghĩa là ở đây mđm
=12 và điện áp ra sẽ bằng phẳng hơn.
2.8.2. Đấu song song mạch chỉnh lưu với nhau
Khi đấu song song các mạch chỉnh lưu với nhau, phải đảm bảo từng mạch
hoạt động độc lập. Để đạt được điều này buộc phải sử dụng một điện cảm nhằm
cách ly các mạch chỉnh lưu, được gọi là cuộn kháng cân bằng Lcb (để phân biệt với
điện cảm một chiều Ld).
2.8.3. Chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng
Sơ đồ của mạch chỉnh
lưu này ở hình 2.49. Máy
biến áp có hai bộ cuộn dây
thứ cấp tạo thành hệ thống
nguồn đối xứng 6 pha: a, b, c
và , ,a b c .
Hai nhóm van đấu theo sơ đồ hình tia ba pha, và làm việc độc lập nhờ điện
cảm cân bằng Lcb. Thấy ngay rằng, nếu không có điện cảm cân bằng Lcb thì mạch
trở thành chỉnh lưu hình tia 6 pha vì 6 van đấu thành một nhóm duy nhất kiểu
catốt chung.
Theo sơ đồ mạch điện ta có:
udI=ud+u1 (2.57)
udII=ud-u2 (2.58)
60
Hình 2.47
Hình 2.48
Hình 2.49

64. Trong đó udI, udII là điện áp của hai mạch chỉnh lưu ba pha hình tia u1 và u2
là sụt áp trên mỗi nửa cuộn kháng cân bằng, do đó u1=u2.
Cộng hai biểu thức trên ta có: udI + udII =2ud.
Suy ra: 2
dI dII
d
u u
u
+
=
Biết dạng udI, udII ta dựng được đồ thị ud. Hình 2.50 là đồ thị điện áp chỉnh
lưu ud với α = 0
Điện áp chỉnh lưu có số đập mạch gấp đôi sơ đồ tia, tức là mđm=6. Tuy
nhiên giá trị trung bình ud vẫn chỉ bằng điện áp chỉnh lưu tia ba pha, vì hai mạch
đấu song song:
0 2 2
3 6
1,17
2
du U U
π
= =
Mỗi mạch chỉnh lưu chịu một nửa dòng tải Id nên mỗi van chịu một dòng
trung bình là:
/ 2
3 6
d d
tbv
I I
I = =
Công suất biến áp nguồn:Sba=1,26Pd
Cuộn kháng cân bằng:
Lấy hiệu của (2.57) và (2.58) ta nhận được điện áp trên cuộn kháng cân
bằng: u1 + u2=uLcb=udI - udII
61
Hình 2.50

65. Nếu trị số các dòng IdI, IdII quá nhỏ sẽ không đủ cấp dòng từ hoá cho cuộn
kháng hoạt động. Lúc đó Lcb mất tác dụng cách ly hai mạch chỉnh lưu, và mạch trở
thành chỉnh lưu 6 pha hình tia, không còn là hai mạch chỉnh lưu ba pha hình tia
đấu song song.
Công suất cuộn kháng cân bằng: Scb=0,071Pd.
Khi điều khiển với α ≠ 0, ta có quy luật : 0 os - Ud dU U cα γα= ∆
2.9 Chế độ nghịch lưu phụ thuộc
Thiết bị chỉnh lưu là thiết bị mà dòng năng lượng được chuyển từ phía nguồn
xoay chiều sang phía một chiiều.Tuy nhiên, khi tải có chứa suất điện động Ed, có
thể làm cho năng lượng được chuyển từ phía một chiều sang phía xoay chiều – gọi
là chế độ nghịch lưu. Thực tế, điều này thường xảy ra với tải là động cơ điện một
chiều khi nó làm việc ở chế độ máy phát, và năng lượng này phải chuyển về lưới
điện xoay chiều. Lúc đó thiết bị chỉnh lưu chuyển sang chạy ở chế độ nghịch lưu.
Vì mạch van hoạt động phải dựa theo nguồn xoay chiều, phụ thuộc vào nguồn
này, nên được gọi là nghịch lưu phụ thuộc
2.9.1. Bản chất nghịch lưu phụ thuộc và các điều kiện thực hiện
Ta biết rằng một nguồn có thể là phát năng lượng hoặc tiêu thụ năng lượng,
tuỳ thuộc chiều của dòng điện và chiều s.đ.đ.
Nếu chiều s.đ.đ và dòng điện qua nó trùng nhau, nó là nguồn phát
năng lượng.
• Nếu s.đ.đ và dòng điện ngược nhau, nó là
tải tiêu thụ năng lượng.
Từ nguyên tắc này ta thấy rằng, muốn có
nghịch lưu cần điều kiện:
1. Để phía một chiều là phát năng lượng, cần
đảm bảo dòng
id và chiều s.đ.đ Ed cùng chiều nhau.
2. Để phía xoay chiều nhận năng lượng, tương đương là nguồn Udα
62
Hình 2.51

66. phải nhận năng lượng, thì chiều dòng id phải ngược chiều nguồn Udα.
Song do mạch van chỉ cho phép dòng id đi theo một chiều xác định:
a) Khi giữ nguyên mạch van chỉnh lưu, tức là giữ chiều dòng id chỉnh lưu ta
buộc phải:
• Thực hiện điều kiện 1 bằng cách đảo chiều s.đ.đ Ed.
• Thực hiện điều kiện 2 bằng cách đảo chiều Udα : vì có quy luật Udα = Ud0cosα,
nên điều này có nghĩa cần làm cho Udα < 0, suy ra phải điều khiển với α >
900
. Phương pháp này thể hiện ở hình 2.51a.
b) Khi giữa nguyên chiều s.đ.đ Ed cần phải:
• Đảo chiều dòng id bằng cách đưa vào một mạch van thứ II ngược với mạch
van chỉnh lưu I. Như vậy khi cần chạy ở chế độ nghịch lưu sẽ đưa bộ II vào
hoạt động là thực hiện được điều kiện1
• Điều kiện 2 cũng chỉ đảm bảo khi điều khiển bộ II với góc α > 900
. Phương
pháp này thể hiện ở hình 2.51b
Trong cả hai phương pháp trên luôn cần điều khiển mạch van với α > 900
để
đảm bảo điện áp Udα đảo dấu so với chế độ chỉnh lưu. Như vậy chỉ có mạch
có Udα = Ud0cosα mới cho phép chạy ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc. Vì khi
α > 900
ta có Udα = Ud0cosα < 0
2.9.2. Mạch chỉnh lưu một pha ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc
Xét trên ví dụ sơ đồ cầu một pha (hình 2.52a)
1. Chế độ chỉnh lưu:α < 900
, Udα > 0: để nguồn xoay chiều phát năng
lượng và s.đ.đ Ed > 0 để nhận năng lượng. Dòng năng lượng chuyển từ phía
xoay chiều sang một chiều. Đồ thị ở hình 2.52b cho thấy điện áp ud chủ yếu
là các giai đoạn lớn hơn không.
63
Hình 2.52

67. 2. Chế độ nghịch lưu: α > 900
để có Udα < 0 và nhận năng lượng và s.đ.đ Ed
< 0 có chiều trùng dòng id để trở thành nguồn phát năng lượng. Đồ thị của
chế độ này ở hình 2.52c. Điện áp ud chủ yếu là giai đoạn âm. Các biểu thức
tính toán vẫn theo (2.52a), (2.52b), (2.52c).
2 a dX I
Uγ
π
∆ = ( )
2
2
os -cos a d
m
X I
c
U
α α γ+ =
2 2
2 22 2
os 0,9 osa d a d
d
X I X I
U U c U cα α α
π π π
= − = −
Có một lưu ý là các biểu thức tính dòng điện tuy vẫn là:
d d
d
d
U E
I
R
α −
= ,
nhưng do Ed < 0 nên ta có:
d d
d
d
U E
I
R
α +
=
Để cho dễ nhận biết chế độ nghịch lưu, người ta đưa vào góc bù của góc
điều khiển:
β π α= −
α π β= − (2.59)
Lúc đó thay (2.59) vào các biểu thức (2.52a), (2.52b), (2.52c) ta có:
2
2
0,9 os - a d
d
X I
U U cβ β
π
= −
( )
2
os -cos a d
m
X I
c
U
β γ β− =
3. Góc khóa δ và hiện tượng sập nghịch lưu
Ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc, thời gian phục hồi tính chất khoá cho tiristo
là khoảng thời gian điện áp trên tiristo âm sau khi van khoá. Trên đồ thì (hình
2.52c) được đặc trưng bởi góc khoá δ.
( )δ π α γ= − +
64

68. Ở chế độ chỉnh lưu do α nhỏ nên góc δ lớn và luôn đảm bảo khoá tốt cho
van.
Ở chế độ nghịch lưu do α lớn nên góc δ nhỏ, do vậy nếu điều khiển với α
quá lớn có thể góc δ không đảm bảo khoá chắc van nữa. Hiện tượng mất điều
khiển do δ < θphục hồi của van làm mạch sự cố gọi là “sập nghịch lưu”.
Khi hoạt động ở chế độ nghịch lưu cần luôn khống chế góc δ trong phạm vi
cho phép, thường δ ≥ 50
.
2.10. Bộ chỉnh lưu đảo chiều
Bộ chỉnh lưu đảo chiều thực chất là
hai mạch chỉnh lưu cùng loại đấu song
song, ngược nhau so với tải (hình 2.53).
Mỗi bộ chỉnh lưu đảm nhận một dấu (một
chiều) của điện áp tải. Tuy nhiên để mạch
làm việc bình thường, cần phối hợp sự hoạt
động của hai bộ chỉnh lưu với nhau.
2.10.1. Phương pháp điều khiển chung
Đặc điểm của phương pháp này là hai mạch chỉnh lưu cùng hoạt động, tức
là cùng được phát xung điều khiển. Tuy nhiên một bộ làm việc ở chế độ chỉnh lưu,
là bộ xác định dấu của điện áp một chiều hoặc chiều quay của động cơ, còn bộ kia
chạy ở chế độ nghịch lưu và luôn sẵn sàng chuyển sang chế độ chỉnh lưu.
Hình 2.54a là ví dụ về bộ chỉnh lưu đảo chiều sử dụng sơ đồ cầu ba pha. Do
hai bộ chỉnh lưu cùng đấu vào một tải nên giá trị trung bình của chúng phải bằng
nhau, theo quy ước chiều trên sơ đồ ở hình 2.54a của các điện áp udI và udII, điều
đó có nghĩa là:
UdI = -UdII
Hay 0 I 0 IIos osd dU c U cα α= −
(2.60)
Suy ra: I IIos os 0c cα α+ =
65
Hình 2.53

69. Phương trình này cho ta quan hệ, hay luật phối hợp điều khiển hai mạch
chỉnh lưu: I IIα α π+ =
(2.61)
Ta có : II Iα π α= −
Vì bộ II nghịch lưu nên theo (2.59): II IIα π β= −
Suy ra: II Iβ α=
Lưu ý rằng, điểm gốc để xác định góc α cho hai bộ là trùng nhau đối với
van có cùng số thứ tự; ví dụ van T1 và T1’ có cùng điểm mốc tính góc điều khiển
1Tα
và
'
1T
α
.
Luật phối hợp điều khiển theo (2.61) mới chỉ đảm bảo trị số trung bình của
hai bộ chỉnh lưu bằng nhau. Song giá trị tức thời của chúng là khác nhau, tức là:
udI ≠ -udII
66

70. Điều này dẫn đến buộc phải dùng cuộn kháng cân bằng để chống dòng ngắn
mạch chảy xuyên qua hai bộ chỉnh lưu. Ví dụ, trong khoảng 1 2θ θ÷
ở bộ CLI có
T1T6 dẫn, thì ở bộ CLII tương ứng là:
• Đoạn đầu ' '
5 4T T− dẫn tạo thành đường ngắn mạch: pha c '
5 6T T− − − pha
b. Điện cảm Lcb2 là để chống ngắn mạch theo đường dây phía dưới nối
giữa hai bộ CLI và CLII.
• Đoạn sau đến lượt ' '
6 5T T− dẫn tạo thành đường ngắn mạch: pha a
6
'
1T T− − − pha b.Điện cảm Lcb1 là để chống ngắn mạch theo đường dây
phía trên của mạch.
Như vậy mạch phải dùng hai cuộn kháng cân bằng. Dạng điện áp trên cả hai
cuộn này ở hình 2.54b, dựng theo biểu thức:
udI + udII = uLcb = u1 + u2
Bây giờ ta xem xét quá trình đảo chiều điện áp tải Ud. Do bộ I đang ở chế
độ chỉnh lưu nên dòng điện tải là dòng của bộ CLI: Id=IdI, bộ II không có dòng,
IdII=0, vì chiều dòng này ngược chiều id nên không thể chạy được (tuy nhiên vẫn
tồn tại dòng cân bằng). Khi cần đảo chiều, phải điều khiển tăng dần góc điều khiển
αI, tương ứng giảm dẫn αII theo (2.61).
Do αI tăng nên UdI giảm, trong khi đó s.đ.đ Ed không giảm nhanh bằng (thí dụ
do quán tính của động cơ), dẫn đến Ed> UdI, do đó:
0d d
d
U E
I
R
α −
= <
Tức là dòng tải sẽ đảo chiều. Nhưng bộ CLI không thể cho dòng idI đảo
chiều, nên dòng id sẽ chuyển sang chảy qua bộ CLII. Mạch vòng giữa CLII và Ed
là đúng các điều kiện chạy ở chế độ nghịch lưu, nên lúc này CLII thực hiện việc
trả năng lượng của s.đ.đ Ed về nguồn làm Ed giảm.
67
Hình 2.54

71. Khi αI tăng đến bằng 900
, αII cũng giảm về giá trị 900
, điện áp UdI = -UdII =
Ud0cosα = 0, quá trình nghịch lưu của CLII kết thúc. Sau đó αII tiếp tục giảm nhỏ
hơn 900
và chuyển sang chế độ chỉnh lưu, điện áp đã đổi dấu. Bộ CLI chuyển sang
chế độ nghịch lưu phụ thuộc, quá trình đảo chiều kết thúc.
Phương pháp điều khiển chung cho phép tiến hành đảo chiều nhanh do hai
bộ chỉnh lưu luôn đồng thời hoạt động. Tuy nhiên phải tuân thủ nghiêm ngặt
(2.61) I IIα α π+ =
là điều khó thực hiện chính xác. Đồng thời buộc phải có các
cuộn kháng cân bằng, làm tăng kích thước, giá thành và giảm hiệu suất của thiết
bị. Vì thế phương pháp này thường chỉ ứng dụng khi cần có độ tác động nhanh
hoặc phải đảo chiều thường xuyên với tần suất lớn.
2.10.2. Phương pháp điều khiển riêng
Bộ chỉnh lưu làm việc không đồng thời. Với mỗi chiều của điện áp ra chỉ có
một bộ chỉnh lưu được phát xung và chạy ở chế độ chỉnh lưu, còn bộ kia được
nghỉ, không được phát xung điều khiển. Như vậy không thể có dòng điện chảy
xuyên giữa hai mạch, do đó hoàn toàn không cần các cuộn kháng cân bằng và
không cần hai bộ chỉnh lưu được đấu song song ngược nhau một cách trực tiếp.
Tuy nhiên điều này dẫn đến buộc phải loại trừ khả năng hai bộ cùng hoạt động, vì
lập tức sẽ làm xuất hiện dòng ngắn mạch qua hai bộ chỉnh lưu gây sự cố cho thiết
bị. Do đó quá trình đảo chiều phải thực hiên theo trình tự chặt chẽ. Thí dụ cần
chuyển sự hoạt động từ CLI sang CLII, phải làm như sau:
1. Ngắt xung điều khiển bộ đang chạy, ở đây là bộ CLI
2. Theo dõi dòng id để xác định thời điểm id =0. Lúc đó có nghĩa van
của CLI đã khoá lại.
3. Để chờ một khoảng thời gian cho van của CLI phục hồi tính chất
khoá
4. Bắt đầu phát xung mở cho CLII ở chế độ nghịch lưu αII > 900
rồi
giảm dẫn góc điều khiển để chuyển sang chế độ nghịch lưu α < 900
.
68

72. Quy trình 4 bước để đảm bảo chiều thường do một mạch điều khiển lôgic
có độ tin cậy cao đảm nhiệm. Quy trình này cho thấy phương pháp điều khiển
riêng có tốc độ đảo chiều thấp hơn phương pháp điều khiển chung.
2.11. Mô phỏng mạch bằng PSIM
2.11.1. Giới thiệu chung về mạch điều khiển
* Sơ đồ khối:
Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch điều khiển
Trong đó:
ĐBH & FSRC: Khâu đồng bộ hóa và phát sóng răng cưa
SS: Khâu so sánh
SX: Khâu sửa xung
KĐ & TX: Khâu khuếch đại và truyền xung
+ Phát xung điều khiển đến các van lực theo đúng pha và với góc điều
khiển cần thiết.
+ Đảm bảo phạm vi điều chỉnh góc điều khiển αmin÷ αmax tương ứng với
phạm vi thay đổi điện áp ra tải của mạch lực.
+ Cho phép bộ chỉnh lưu làm việc bình thường với các chế độ khác nhau
do tải yêu cầu như chế độ khởi động, chế độ nghịch lưu, chế độ dòng điện liên
tục hay gián đoạn, chế độ hãm hay đảo chiều điện áp.
69
ĐBH
&
FSRC
SS SX
Ub
d
Urc Uss Usx
Ud
k
KĐ
&
TX