Chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển

Ở bài trước chúng ta đã tìm hiểu về mạch chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển, bài viết hôm nay sẽ tiếp tục tìm hiểu về thiết kế mạch điều khiển và sơ đồ 2 mạch cầu chỉnh lưu 3 pha có điều khiển dùng thyristor


Mạch cầu chỉnh lưu 3 pha dùng thyristor là gì

Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển là mạch sử dụng 6 thyristor để tạo ra điện áp một chiều từ điện áp xoay chiều 3 pha. Nhờ vào việc thay đổi thời gian đóng, mở của các thyristor ta có thể điều chỉnh giá trị trung bình điện áp ngõ ra.

*

Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển dùng thyristor

Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha dùng 6 thyristor như hình trên. 3 thyristor phía trên nối chung cực âm và nối với tải, 3 thyristor bên dưới nối với cực dương và một đầu còn lại của tải. Mỗi pha của nguồn được nối với điểm giữa của mỗi cặp thyristor trên, dưới.

3 mạch chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển

1. Mạch điều khiển cầu 3 pha dùng thyristor

Nguyên lý tạo xung kích

Việc tạo xung kích điều khiển cầu 3 pha khá phức tạp, mạch kích cần tuân thủ theo các nguyên tắc sau:

+ 2 Thyristor ở cùng một cột sẽ không dẫn cùng lúc vì sẽ dẫn đến ngắn mạch

+ Thyristor ở hàng trên dẫn được kích dẫn khi điện áp pha nguồn gắn trên nó là lớn nhất, trong khi đó 3 thyristor hàng dưới sẽ dẫn khi điện áp của pha nguồn gắn tương ứng là nhỏ nhất.

+ Dòng qua tải phải đảm bảo là liên tục nên tại bất kỳ thời điểm nào cũng có 2 thyristor cùng dẫn. Do đó khi chuyển mạch sẽ có 1 thyristor được kích lặp lại. Theo phương trình điện áp của pha nguồn như hình trên thì thứ tự dẫn của các cặp thyristor sẽ là D4 + D1; D1 + D6; D6 + D3; D3 + D2; D2 + D5; D5 + D4 ….

*

Ví dụ ở chu kỳ đầu tiên khi Thyristor D1 và D4 đang dẫn, để kích dẫn D6 thành công thì xung kích cần được đưa vào D6 và D1. Khi đó ta nói D1 được kích lặp lại.

Khoảng cách xung kích trước của D1 đó đến xung kích lặp lại bằng 60 độ. Do đó ta cũng có thể sử dụng xung kích dạng một chuỗi xung, hoặc xung kích có độ rộng xung là 70 độ (hình bên trên).

Thiết kế mạch tạo xung kích trên phần mềm Psim

Thời điểm có thể đưa xung kích điều khiển thyristor phụ thuộc vào giá trị điện áp tức thời của pha mắc với thyristor tương ứng. Do đó tín hiệu xung kích phải được thiết kế đồng bộ với tính chất này.

+ Điện áp 3 pha được chuyển thành điện áp nhỏ nhờ vào bộ cảm biến điện áp, ngõ vào của bộ cảm biến này nối với 2 pha của nguồn. Do đó ở pha nào lớn nhất thì thời điểm đó ngõ ra cảm biến dương.

+ Ngõ ra cảm biến là giá trị tương tự, sau đó được đưa qua bộ so sánh có cực không đảo nối với GND. Do đó khi ngõ ra của cảm biến dương thì ngõ ra bộ so sánh ở mức 1 và ngược lại.

+ Khi có tín hiệu mức 1 đưa vào chân cho phép (Enable) của khối tạo góc kích thì sau một góc alpha đặt trước sẽ xuất xung điều khiển. Ở chân Alpha ta sẽ đặt điện áp một chiều, giá trị điện áp sẽ là giá trị góc kích.

Các khối chính trong mạch điều khiển

Ví dụ xét thyristor D1 và D2, ngõ vào của khối cảm biến điện áp là pha 1 và pha 3. Khi điện áp pha 1 là lớn nhất thì điện áp ngõ ra khối cảm biến dương, sau khi qua khối so sánh sẽ chuyển thành mức cao (high).

Tín hiệu mức cao đưa vào khối tạo góc kích thì sau một góc 90 độ khối tạo góc kích xuất xung điều khiển G1. Ngược lại cho D2, khi ngõ ra của khối so sánh ở mức thấp thì xuất xung điều khiển G2.

Ở bộ tạo độ trễ chân alpha đặt điện áp 90V để tạo góc kích 90 độ, và cài đặt độ rộng xung cho bộ alpha là 70% để đảm bảo việc 2 tại thời điểm sẽ có 2 thyristor cùng dẫn như yêu cầu trên.

Mạch điều khiển góc kích cầu 3 pha thyristor trong Psim

2. Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển với tải thuần trở R = 10

Sơ đồ mạch tổng quát mạch cầu 3 pha dùng thyristor được thiết kế như hình dưới

*

Sơ đồ mạch tổng quát với tải thuần trở

Ta sẽ tìm hiểu về dạng sóng ngỏ ra của điện áp tải. Do tại mỗi thời điểm đều có một cặp diode dẫn do đó điện áp trên tải là điện áp giữa 2 pha nguồn (điện áp dây). Hình bên dưới đây là dạng sóng ngõ ra dòng điện và điện áp của tải.

*

Dạng sóng ngõ ra điện áp và dòng điện tải trở

Ta thấy mỗi thyristor sẽ dẫn điện trong khoảng thời gian 1/3 chu kỳ và điện áp tải có chu kỳ bằng 1/6 chu kỳ nguồn.

3. Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha dùng thyristor với tải cảm

Giả sử trường hợp tải có tính cảm L = 0.1H và R =10 Ohm, dạng sóng ngõ ra như sau:

*

Dạng sóng của tải có tính cảm

Điện áp tải trong trường hợp này tương tự như ở tải thuần trở, nhưng dòng điện tải tăng dần đến khi xác lập. Điều này là do với tải cảm dòng điện không bị thay đổi một cách đột ngột, khi chuyển mạch thì dòng tải lại tiếp tục tăng. Như vậy dòng tải tăng đến khi xác lập, dòng điện gần như một đường thẳng.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *