Điều khiển các linh kiện điện tử công suất dùng trong việc điều chỉnh tốc độ động cơ

13. a/ b/ Hình I-13: Khoái so saùnh duøng caùc maïch baùn daãn. Khoái so saùnh trong caùc heä thoáng ñieàu khieån Thyristor thöôøng laø khoái truøng hôïp, nghóa laø tín hieäu ñieàu khieån baèng tín hieäu ñoàng boä thì khoái so saùnh seõ cho ra tín hieäu ra. Khi khoái so saùnh duøng caùc maïch baùn daãn thì tín hieäu ñieàu khieån Vñk vaø tín hieäu ñoàng boä Vñb ñöôïc noái vôùi nhau theo hai caùch: Noái noái tieáp hình(I-13a) Vñk vaø Vñb noái ngöôïc cöïc tính vôùi nhau. Noái song song hình(I-13b) Vñk vaø Vñb noái song song. Khi Vñk=0 ta tính ñöôïc ñieän aùp ñoàng boä. Luùc noái tieáp Vñb=VBo +IB(Rñb+Rñk+rB) (I-23) Diode D hình I-13 ñeå baûo veä Transistor khi Vñk> Vñb. Ñieän aùp VBo: Ñieän aùp rôi treân tieáp giaùp B-C luùc khoâng taûi. Khoái so saùnh duøng vi maïch ñieän töû: Khoái so saùnh duøng vi maïch ñieän töû ngaøy nay ñöôïc söû duïng raát roäng raõi vì noù coù nhieàu öu ñieåm laø goïn nheï coâng suaát tieâu thuï beù, chæ tieâu kyõ thuaät cao, deã daøng thöïc hieän maïch ñieàu khieån nhieàu pha. Sô ñoà nguyeân lyù maïch so saùnh duøng vi maïch hình (I-16). Hình I-15. Sô ñoà ngueân lyù maïch so saùnh duøng vi maïch. Khaâu so saùnh baèng vi maïch loaïi khueách ñaïi thuaät toaùn chuyeân duøng ñeå sosaùnh tín hieäu. Nhieäm vuï chính cuûa maïch naøy laø chuyeån tieáp ñieän aùp ra Vr töø möùc Logic 1 sang möùc logic 0 hoaëc ngöôïc laïi khi ñieän aùp Vv vöôït ñieän aùp ngöôõng Vo. d. Khoái khueách ñaïi vaø taïo xung ñaàu ra: Khoái khuyeách ñaïi vaø taïo xung ñaàu ra coù nhieäm vuï taïo ra xung coù ñuû ñoä roäng vöøa phaûi khuyeách ñaïi cho xung coù ñuû bieân ñoä thoûa maõn yeâu caàu ñoái töôïng ñieàu khieån. Ñaàu vaøo cuûa khoái naøy laø tín hieäu cuûa khaâu so saùnh ñaàu ra laø xung môû Thyristor. Sô ñoà khueách ñaïi vaø taïo xung ñaàu ra ñieån hình trình baøy nhö hình I-16. t t Hình I-16: Khuyeách ñaïi xung noái vôùi taûi qua maùy bieán aùp. Transistor T1, T2 noái taàng ñeå taêng heä soá khuyeách ñaïi coâng suaát Ñ1,R1 ñeå baûo veä T1, T2 khoûi quaù aùp khi cuoän sô caáp cuûa maùy bieán aùp xung chuyeån maïch. - Khi coù xung aâm T1,T2 môû seõ coù doøng qua daây quaán sô caáp cuûa maùy bieán aùp xung BAX vaø ôû cuoän thöù caáp seõ coù xung ra. khi xung vaøo taét thì T1,T2 cuøng khoùa vaø xung ra cuõng taét. * Bieán aùp xung thöôøng laøm bieán aùp cuûa boä khuyeách ñaïi taïo xung, coù caùc chöùc naêng sau: Taïo xung ñuùng theo yeâu caàu. Taïo söï phuø hôïp ñieän aùp maïch taïo xung vaø ñieän aùp cöïc ñieàu khieån Thyristor. Coù theå duøng moät vaøi cuoän ñaàu ra ñeå ñieàu khieån moät vaøi Thyristor. Ñaûm baûo ngaên caùch veà ñieän giöõa maïch ñoäng löïc vaø maïch ñieàu khieån caùc thoâng soá ñaëc tröng cuûa maùy bieán aùp xung. Ñieän caûm thaåm töø Lm: noù ñaëc tröng cho ñoä roäng xung vôùi maïch töø thoâng coù khe hôû khoâng khí. Trong ñoù S1t, L1t: tieát dieän ngang vaø chieàu daøi maïch töø. mhñ: Ñoä töø thaåm hieäu duïng. W1: soá voøng daây sô caáp. Heä soá taét daàn d: Trong ñoù R1: ñieän trôû cuûa cuoän doøng W1. R21 : Ñieän trôû taûi qui ñoåi veà W1. Lt:ñieän caûm khaùng taûn. C0:ñieän dung kyù sinh. T0: chu kyø dao ñoäng. Heä soá caøng lôùn thì xung caøng doác ôû söôøn tröôùc muoán vaäy phaûi giaûm nhoû Lt vaøC0. Heä soá ñaëc tröng dao ñoäng l. Heä soá caøng nhoû thì dao ñoäng ôû söôøn tröôùc xung caøng beù. I.2.4 Söû duïng vi maïch trong caùc maïch ñieàu khieån Thyristor. Söû duïng vi maïch vaøo heä thoáng ñieàu khieån thyristor nhö ñaõ bieát coù nhieàu öu ñieåm. Beân caïnh caùc öu ñieåm nhö kích thöôùc nhoû, thieát bò vaïn naêng laép raùp ñôn giaûn... Khi duøng heä thoáng vi maïch coøn cho pheùp döï tröõ caùc khoái deã daøng. Ngaøy nay ngöôøi ta ñaõ saûn xuaát nhöõng vi maïch vaø caùc vi maïch vaïn naêng luùc caàn söû duïng ñeå ñieàu khieån caùc sô ñoà Thyristor cuï theå ta coù theå löïa choïn moät trong nhöõng maïch ñaõ coù saün. Maùy phaùt xung: coù loaïi maùy phaùt 2 xung leäch nhau 1800 vaø coù khaû naêng ñieàu chænh pha, maùy phaùt 3 keânh vôùi caùc xung leäch nhau 1200, maùy phaùt 6 keânh vôùi caùc xung leäch nhau 600. - Caùc boä khuyeách ñaïi vaø taïo xung :caùc boä naøy cung caáp xung coù ñoä daøi 1800- q hoaëc 210 -q (q: laø goùc ñieàu khieån). - Caùc boä ñieàu khieån: caùc boä naøy coø theå thöïc hieän caùc luaät ñieàu khieån khaùc nhau nhö tyû leä (p), tích phaân (i), hoaëc tyû leä - tích phaân - ñaïo haøm (PID). Caùc boä loïc ñieän aùp löôùi: caùc boä naøy seõ cho ñieän aùp ra hoaøn toaøn hình sin ñeå cung caáp cho khoái ñoàng boä. Caùc maïch ñieàu khieån Thyristor duøng vi maïch ñeàu duøng nguyeân lyù khoáng cheá ñöùng, trong ñoù laïi chia ra maïch khoáng cheà ñoàng boä vaø maïch khoáng cheá khoâng ñoàng boä. Sô ñoà khoái truøng hôïp duøng vi maïch khoáng cheá chænh löu 3 pha theo nguyeân lyù ñoàng boä nhö hình (I-17). Heä thoáng khoáng cheá ñoàng boä: Heä thoáng khoáng cheá goàm 3 keânh truøng hôïp gioáng nhau. Khoái 1 ñeå loïc ñieän aùp löôùi goàm caùc khuyeách ñaïi giaûi tích. Ñieän aùp ñoàng boä khoâng phuï thuoäc vaøo söï dao ñoäng cuûa ñieän aùp nguoàn, tín hieäu ñaàu ra cuûa boä loïc ñöôïc bieán thaønh caùc aùp hình chöõ nhaät vaø ñöôïc haïn cheá bieân ñoä qua boä hai. Ñieän aùp ra cuûa khoái 2 ñöôïc tích phaân qua khoái 3 do vaäy ñieän aùp ra cuûa khoái 3 coù daïng raêng cöa vaø ñoàng boä vôùi tín hieäu ñieàu khieån Vñk ôû tín hieäu ñoàng boä baèng tín hieäu ñieàu khieån thì ôû ñaàu ra cuûa khoái 4 seõ xuaát hieän moät xung, xung ñoù ñöôïc daãn vaøo boä taïo xung ñeå ñieàu khieån Thyristor. Vieäc ñieàu khieån Thyristor theo nguyeân lyù ñoàng boä coù moät soá nhöôïc ñieåm nhö: goùc ñieàu khieån phuï thuoäc vaøo tín hieäu ñoàng boä (nghóa laø phuï thuoäc vaøo ñieän aùp löôùi) hôn nöõa heä thoáng ñieàu khieån nhieàu keânh do hieän töôïng khoâng ñoái xöùng maø sai leäch goùc ñieàu khieån giöõa caùc keânh ít nhaát laø 20. Khoáng cheá khoâng ñoàng boä coù ñaëc ñieåm cho xung ñieàu khieån Thyristor sau chæ phuï thuoäc vaøo thôøi ñieåm taùc ñoäng cuûa Thyristor tröôùc nghóa laø: Trong ñoù: wti :goùc töông öùng vôùi thôøi ñieåm cho xung ñieàu khieån Thyristor. M: soá pha ñieàu chænh. Heä thoáng khoáng cheá khoâng ñoàng boä. Heä thoáng khoáng cheá khoâng ñoàng boä goàm hai khoái chính khoái ñieàu khieån ÑK vaø khoái phaân phoái xung. Khoái ñieàu khieån coù hai maïch: maïch ñieàu khieån aùp vaø maïch ñieàu khieån doøng ñieän. Maïch ñieàu khieån ñieän aùp vaø khoái tích phaân nhôø boä khuyeách ñaïi K vaø tuï C. Tín hieäu vaøo cuûa maïch ñieàu khieån ñieän aùp goàm tín hieäu chuû ñaïo Vcñ , tín hieäu phaûn hoài aùp Vfa vaø tín hieäu dòch V0 . Tín hieäu ra cuûa maïch tích phaân aùp seõ cung caáp cho phaàn töû logic MOA, MOA seõ coù tín hieäu ra Vcñ baèng Vfa. Maïch ñieåu khieån doøng ñieän coù caùc phaàn töû töông töï nhö maïch ñieàu khieån aùp. Tín hieäu ra caû hai maïch ñieàu khieån aùp vaø doøng ñieän nhaân logic vôùi nhau qua phaàn töû logic L1. Phaàn töû chính cuûa boä phaân phoái xung FX laø caùc trigger T1, T2, T3 khi ñaàu vaøo S cuûa Trigger coù tín hieäu 1 thì ñaàu ra cuûa Trigger coù tín hieäu 0. Tín hieäu ôû ñaàu vaøo R xuaát hieän ôû goùc qmin. Tín hieäu 1 ôû ñaàu vaøo S phuï thuoäc vaøo caùc phaàn töû L5, L6, L7. Tín hieäu L5, L6, L7 laø tín hieäu haïn cheá goùc ñieàu khieån qmax töø boä HC-2 vaø tín hieäu ra cuûa phaàn töû L2, L3, L4. Phaàn töû L2, L3, L4 coù tín hieäu ra laø 1 vôùi 3 ñieàu kieän: coù tín hieäu ra cuûa L1, coù tín hieäu ngöôïc töø boä HC-1 (haïn cheá goùc amin) caø ñaõ khôûi ñoäng Trigger pha tröôùc (T1, T2, T3). Tín hieäu ra cuûa T1, T2, T3 qua caùc tuï vi phaân C1, C2, C3 seõ ñöa vaøo caùc maïch khuyeách ñaïi xung KX vaø maïch ra KR. Moãi moät khoái ñaàu ra KR ñeàu coù hai ñaàu vaøo: ñaàu vaøo (+) ñeå taïo xung ñaàu ra, ñaàu vaøo (-) ñeå khöû xung ra (ñöôïc noái vaøo KX cuûa pha tröôùc). Caùc xung ôû sau C1,C3,C5 ñöôïc daãn vaøo caùc phaàn töû logic L8 sau ñoù qua phaàn töû taïo xung F ñeå cho tín hieäu vaøo Transistor Tk. Transistor Tk seõ khöû tín hieäu ra cuûa boä khuyeách ñaïi K (ngaén maïch tuï C). Sau moãi laàn T1, T2 hoaëc T3 khôûi ñoäng. Sô ñoà maïch ñieàu khieån Thyristor theo nguyeân lyù khoâng ñoàng boä nhö hình veõ sau: CHÖÔNG II: CAÙC ÖÙNG DUÏNG CUÛA ÑIEÄN TÖÛ COÂNG SUAÁT TRONG HEÄ THOÁNG ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG CÔ KHOÂNG ÑOÀNG BOÄ 3 PHA. II.1 ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG CÔ KHOÂNG ÑOÀNG BOÄ BAÈNG CAÙCH BIEÁN ÑOÅI ÑIEÄN AÙP CUNG CAÁP: Ñieàu aùp ñoái xöùng baèng Thyristor: Sô ñoà nguyeân lyù cuûa maïch nhö hình veõ sau. Hình II.1: Sô ñoà nguyeân lyù cuûa heä duøng boä ñieàu chænh Thyristor. Sô ñoà ñieàu chænh ñieän aùp ba pha vaø ñoà thò ñieän aùp khi q > p/6. q 0 5 3 1 wt VC VA VB 4 2 6 Hình II.2 : Sô ñoà ñieàu chænh ñieän aùp 3 pha. Ñoà thò ñieän aùp. Caùc cuoän daây Stator cuûa ñoäng cô khoâng ñoàng boä laø moät daïng trôû khaùng. Ñieän aùp pha cuûa löôùi ñieän coù bieåu thöùc nhö sau: VA=VmSinj Ñieän aùp daây cuûa löôùi ñieän. Giaù trò cuûa ñieän aùp treân taûi moãi pha phuï thuoäc vaøo goùc môû q vaø goùc leänh pha a, khi ñieàu khieån ñoái xöùng töùc laø caùc Thyristor ñeàu coù cuøng goùc môû q nhö nhau vì theá ôû ñaây chæ xeùt ñieän aùp treân taûi pha A. Nhö sô ñoà cuûa ñoà thò ñieän aùp ta thaáy raèng: Caëp Thyristor Th1, Th6 seõ cho doøng chaûy qua khi VAB >0 vaø khi ñaõ coù xung môû. Caëp Thyristor Th1 ,Th6 seõ cho doøng chaûy qua khi VAC>0 vaø khi ñaõ coù xung môû. Moãi Thyristor ñeàu coù goùc daãn q=p. Ñieän aùp treân taûi pha A. Va= VmSinj. Khi Thyristor môû thì ñieän aùp treân caùc ñoaïn O1,O2, O3,O4, O5,O6 laø Va=VmSinj Trong khoaûng O2O3 Trong khoaûng O4O5 Trong khoaûng O6O7 caùc Thyristor ôû pha A seõ bò khoùa. Nghieäm toång quaùt cuûa doøng ñieän ôû moãi ñoaïn coù daïng nhö sau Trong ñoù n: soá thöù töï ñoaïn. An:Haèng soá tích phaân. bm=0, p/6 hoaëc -p/6 laø caùc ñieåm moác. qn: goùc môû Thyristor ñoaïn thöù n. Vì giaù trò cuûa doøng ôû ñaàu thöù n baèng giaù trò cuûa doøng ôû cuoái ñoaïn thöù n-1 neân haèng soá tích phaân coù theå xaùc ñònh ñöôïc. Do tính chaát phöùc taïp cuûa quan heä giöõa soùng haøi baäc moät cuûa ñieän aùp ñoäng cô vôùi goùc q vaø j khoâng bieåu dieãn baèng giaûi tích neân thöôøng duøng phöông phaùp ñoà thò ñeå döïng caùc ñaëc tính ñieàu chænh, ñoà thò bieåu dieãn nhö hình veõ sau: Quan heä giöõa giaù trò hieäu duïng cuûa soùng haøi baäc 1 cuûa ñieän aùp Stator ñoäng cô vôùi goùc ñieàu chænh q vaø goùc pha phuï taûi cuûa ñoäng cô khoâng ñoàng boä 1,0 Vb/V 800 700 600 500 400 300 0,8 0,6 900 0,4 1000 1100 0,2 j 900 700 500 300 100 0 Caùc ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô khoâng ñoàng boä khi ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô nhôø boä ñieàu aùp baèng Thyristor coù theå xaây döïng theo quan heä nhö sau: Trong ñoù Mgh: moment treân ñaëc tính cô coù q=0 goïi laø ñaë tính giôùi haïn. Trong ñoù: Vôùi RT:Ñieän trôû theo chieàu daãn cuûa Thyristor. R1S:Toâûng ñieän trôû moät pha cuûa cuoän Stator vaø ñieän trôû ñaúng trò moät pha cuûa boä ñieàu aùp Thyristor. R12S:Ñieän trôû moät pha cuûa Rotor keå caû ñieän trôû phuï tính ñoåi veà phía Stator. Sthgh: Ñoä tröôït tôùi ñaëc tính giôùi haïn. Mthgh: Moment tôùi haïn cuûa ñaëc tính giôùi haïn. ÑIEÀU AÙP KHOÂNG ÑOÁI XÖÙNG BAÈNG THYRISTOR: Nguyeân lyù ñieàu chænh: Ñeå haïn cheá bôùt caùc thieát bò ñieàu chænh ngöôøi ta söû duïng caùc phöông phaùp ñieàu aùp khoâng ñoái xöùng. Ta coù sô ñoà nguyeân lyù cuûa heä truyeàn ñoäng ñieàu aùp khoâng ñoái xöùng baèng Thyristor nhö hình veõ II-2. Hình II-3: Sô ñoà ñieàu aùp khoâng ñoái xöùng baèng Thyristor Treân hình veõ ta thaáy raèng ñieän aùp khoâng ñoái xöùng treân Stator cuûa ñoäng cô coù theå phaân thaønh hai thaønh phaàn ñoái xöùng. Thaønh phaàn thöù töï thuaän coù caùc Vector ñieän aùp quay ñuùng theo chieàu cuûa caùc vector ñieän aùp löôùi. Thaønh phaàn thöù töï ngöôïc quay ngöôïc laïi. Caùc thaønh phaàn naøy seõ taïo treân Rotor caùc thaønh phaàn moment töông öùng laø Mt vaø Mn. Moment toång hôïp ñöôïc tính nhö sau:M=Mt+Mn. Khi thay ñoåi möùc ñoä khoâng ñoái xöùng cuûa ñieän aùp, moment toång M seõ bieán ñoåi laøm thay ñoåi toác ñoä ñoäng cô. Caùc ñaëc tính ñieàu chænh: Neáu cho toác ñoä quay cuûa töø tröôøng thuaän laø +wot thì toác ñoä quay cuûa töø tröôøng ngöôïc laø won=-wot. Ñoä tröôït cuûa ñoäng cô theo töø tröôøng thuaän seõ laø: Ñoä tröôït theo töø tröôøng ngöôïc laø: Sn=2-S Trong ñoù wo laø toác ñoä cuûa töø tröôøng Stator khi ñieän aùp laø ñoái xöùng. Quan heä giöõa moment thöù töï thuaän vôùi ñoä tröôït. Trong ñoù: Sth ñoä tröôït tôùi haïn khi ñieän aùp Stator ñoái xöùng. Moment tôùi haïn cuûa thaønh phaàn thöù töï thuaän ñöôïc tính nhö sau: Mth: moment tôùi haïn khi ñieän aùp Stator ñònh möùc. Quan heä giöõa moment thöù töï nguôïc vôùi ñoä tröôït. Trong ñoù Snth=Sth. Neáu bieåu dieãn theo thoâng soá chung cuûa ñoäng cô thì ta coù: Mth vaø S ta seõ coù: Vaäy bieåu thöùc tính moment toång hôïp cuûa ñoäng cô laø: Ñaây chính laø phöông trình ñaëc tính cô khi ñieàu aùp khoâng ñoái xöùng. Phöông phaùp ñieàu chænh khoâng ñoái xöùng töông ñoái ñôn giaûn. Noù ñöôïc öùng duïng trong moät soá thieát bò naâng vaän chuyeån ñeå ñieàu chænh toác ñoä vaø taïo ra traïng thaùi haõm khi haï taûi troïng. Nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø toån thaát naêng löôïng nhieàu doøng ñieän laøm vieäc lôùn trong khi moment nhoû do ñoù khaû naêng chòu taûi cuûa ñoäng cô keùm. Caùc trò soá ñieän aùp thöù töï thuaän vaø ngöôïc xaùc ñònh theo phöông trình. II.2 ÑIEÀU CHÆNG TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG CÔ KHOÂNG ÑOÀNG BOÄ BA PHA BAÈNG CAÙCH ÑIEÀU CHÆNH XUNG ÑIEÄN TRÔÛ MAÏCH ROTOR: Theo ñaëc tính cô ñoäng cô khoâng ñoàng boä 3 pha ta coù theå ñieàu chænh ñöôïc toác ñoä ñoäng cô khoâng ñoàng boä baèng caùch ñieàu chænh ñieän trôû maïch Rotor, öu theá cuûa phöông phaùp naøy laø ñeå töï ñoäng hoùa vieäc ñieàu chænh. Ñieän trôû trong maïch Rotor ñoäng cô khoâng ñoàng boä laø:Rr=Rrd+Rf’ Trong ñoù: Rrd:ñieän trôû daây quaán Rotor. Rf:ñieän trôû ngoaøi maéc theâm vaøo maïch Rotor. Ta coù sô ñoà nguyeân lyù ñieàu chænh xung ñieän trôû Rotor. HÌNH II-4: Sô ñoà nguyeân lyù ñieàu chænh xung ñieän trôû Rotor. Khi ñieàu chænh giaù trò ñieän trôû maïch Rotor thì moment tôùi haïn cuûa ñoäng cô khoâng thay ñoåi vaø ñoä tröôït tôùi haïn thì tæ leä baäc nhaát vôùi ñieän trôû. Neáu coi ñoaïn ñaëc tính laøm vieäc cuûa ñoäng cô töùc laø ñoaïn coù ñoä tröôït töø S=0 ñeán S=Sth laø thaúng thì ñieàu chænh ñieän trôû ta coù theå vieát. Trong ñoù s:ñoä tröôït khi ñieän trôû maïch Rotor laø Rr. Si:ñoä tröôït khi ñieän trôû maïch Rotor laø Rrd. Ta ñöôïc bieåu thöùc tính moment: Neáu giöõ doøng ñieän Rotor khoâng ñoåi thì moment cuõng khoâng ñoåi vaø khoâng phuï thuoäc vaøo toác ñoä ñoäng cô. Vì vaäy ta coù theå öùng duïng phöông phaùp ñieàu chænh ñieän trôû maïch Rotor cho truyeàn ñoäng coù moment khoâng ñoåi. Theo sô ñoà nguyeân lyù cuûa vieäc ñieàu chænh treân ñieän trôû maïch Rotor baèng phöông phaùp xung. Ñieän aùp vr ñöôïc chænh löu, qua ñieän khaùng loïc L ñöôïc caáp vaøo maïch ñieàu khieån goàm ñieän trôû Ro roài song song vôùi khoùa baùn daãn T1. Khoùa T1 seõ ñöôïc ñoùng, ngaét moät caùch chu kyø ñeå ñieàu chænh giaù trò trung bình cuûa ñieän trôû toaøn maïch. Hoaït ñoäng cuûa khoùa baùn daãn töông töï nhö trong maïch ñieàu chænh xung ñieän aùp moät chieàu. Khi khoùa T1 ñoùng, ñieän trôû Ro bò loaïi ra khoûi maïch, doøng ñieän Rotor taêng leân, khi khoùa T1 ngaét ñieän trôû Ro laïi ñöôïc ñöa vaøo maïch doøng ñieän Rotor giaûm. Vôùi taàn soá ñoùng ngaét nhaát ñònh, nhôø coù ñieän caûm L maø doøng ñieän Rotor nhö khoâng ñoåi vaø ta coù moä giaù trò ñieän trôû töông ñöông Rc trong maïch. Thôøi gian ngaét tn=T – tñ. Neáu ñieàu chænh trôn tyû soá giöõa thôøi gian doøng tñ vaø thôøi gian ngaét tn ta ñieàu chænh trôn ñöôïc giaù trò ñieän trôû trong maïch Rotor Ñieän trôû töông ñöông Re trong maïch moät chieàu ñöôïc tính ñoåi veà maïch xoay chieàu ba pha ôû Rotor theo qui taéc baûo toaøn coâng suaát. Toån hao trong maïch nguyeân lyù laø: Dp =T2ñ (2Rrd+Re) Vaø toån hao khi maïch Rotor theo sô ñoà duøng bieán trôû thoâng thöôøng laø: Dp =3I2r (2Rrd+Rf) Theo cô sôû ñeå tính ñoåi laø toån hao coâng suaát nhö nhau neân. 3I2(Rrd+Rf) =I2ñ(2Rrd+Re) vôùi sô ñoà chænh löu caàu ba pha thì I2d=1,5I2r neân Khi ñaõ coù ñieän trôû tính ñoåi, deã daøng döïng ñöôïc ñaëc tính cô theo phöông phaùp thoâng thöôøng, hoï ñaëc tính cô naøy queùt kín phaàn maët phaúng giôùi haïn bôûi ñaëc tính cô töï nhieân vaø ñaëc tính cô coù ñieän trôû phuï. Phöông phaùp ñieàu chænh ñöôïc minh hoïa theo ñoà thò sau. 34 1 4 1 2 Hình II-5: Phöông phaùp ñieàu chænh Nhaän xeùt: Phöông phaùp ñieàu chænh xung ñieän trôû Rotor chæ taïo ra nhöõng toác ñoä thaáp hôn toác ñoä cô baûn w<w0 Ñoä tinh ñieàu chænh cao hôn phöông phaùp duøng bieán trôû Chæ phuø hôïp bôûi caùc phuï taûi coù Mc=const, giaûi ñieàu chænh phuï thuoäc ñoä lôùn moment phuï taûi. II.3 ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG CÔ KHOÂNG ÑOÀNG BOÄ BA PHA BAÈNG BOÄ BIEÁN TAÀN: Boä bieán taàn laø thieát bò duøng ñeå bieán ñoåi nguoàn ñieän coù taàn soá f1 coá ñònh thaønh nguoàn ñieän coù taàn soá fr thay ñoåi ñöôïc nhôø caùc khoùa baùn daãn. Ngöôøi ta thöôøng duøng hai loaïi bieán taàn laø: Bieán taàn tröïc tieáp vaø bieán taàn giaùn tieáp. 3.1 Bieán taàn tröïc tieáp. Bieán taàn tröïc tieáp laø thieát bò bieán ñoåi tröïc tieáp nguoàn xoay chieàu coù taàn soá f1 sang nguoàn xoay chieàu coù taàn soá fr. Sô ñoà khoái cuûa boä bieán taàn tröïc tieáp nhö hình veõ. Boä bieán taàn tröïc tieáp goàm hai nhoùm chuyeån maïch noái song song ngöôïc (sô ñoà nguyeân lyù cuûa boä bieán taàn tröïc tieáp ñöôïc trình baøy nhö hình veõ sau). Cho xung môû laàn löôït hai nhoùm chænh löu treân ta seõ nhaän ñöôïc doøng ñieän xoay chieàu chaïy qua taûi. ÔÛ moãi pha ôû ñaàu ra (a, b, c) ñöôïc caáp ñieän bôûi hai nhoùm Thyristor. Nhoùm T taïo ra doøng ñieän chaïy thuaän vaø nhoùm N taïo ra doøng chaïy ngöôïc. Moãi nhoùm laø moät boä chænh löu (hoaëc nghòch löu phuï thuoäc) ba pha. Ñeå haïn cheá doøng kyù sinh chaïy qua hai Thyristor cuûa nhoùm T vaø nhoùm N ñang daãn, ngöôøi ta duøng caùc cuoän khaùng ÑK1 vaø ÑK6. Sô ñoà nguyeân lyù boä bieán taàn tröïc tieáp duøng Thyristor. Hình II-6: Boä bieán taàn tröïc tieáp duøng Thyristor. Khi ñieàu khieån theo nhoùm thì moãi nhoùm ñöôïc môû trong nöûa chu kyø ñieän aùp ñaàu ra. Xeùt söï laøm vieäc pha a theo ñoà thò sau. Va(V) t(s) Va(V) b a Tr T2 T1 Ñoà thò ñieän aùp moät pha cuûa bieán taàn tröïc tieáp. Trong khoaûng thôøi gian t1: nhoùm T1 môû, coøn trong khoaûng t2 thì nhoùm N4 môû. Caùc Thyristor trong cuøng moät nhoùm chuyeån maïch cho nhau nhôø ñieän aùp löôùi (chuyeån maïch töï nhieân). Moãi Thyristor môû 1/3 chu kyø cuûa ñieän aùp löôùi. Thay ñoåi soá Thyristor môû trong moãi nhoùm ta seõ thay ñoåi ñöôïc thôøi gian cuûa chu kyø ñieän aùp ñaàu ra T2=t1+t2 do ñoù thay ñoåi ñöôïc taàn soá ñaàu ra cuûa bieán taàn. Töø ñoà thò ta tìm ñöôïc moái quan heä giöõa taàn soá löôùi vaø taàn soá ra: Trong ñoù: m: soá pha ñaàu vaøo cuûa boä bieán taàn (m=3). n: soá ñænh hình sin (töùc soá Thyristor môû ôû moãi nhoùm) trong moät nöûa chu kyø cuûa ñieän aùp ra. Theo coâng thöùc treân ta thaáy taàn soá ñaàu ra luoân loân nhoû hôn taàn soá löôùi vì n laø soá nguyeân neân taàn soá ra ñöôïc ñieàu chænh nhaûy caáp. Ñieän aùp ra Vr ñöôïc thay ñoåi baèng caùch thay ñoåi goùc chaäm q cuûa caùc Thyristor Hình b minh hoïa. Vì soá ñænh hình sin n ôû tröôøng hôïp naøy gioáng nhö hình a neân taàn soá ñaàu ra cuûa hai tröôøng hôïp nhö nhau, nhöng ñieän aùp ôû hình b coù giaù trò nhoû hôn. Ñeå taïo ra ñieän aùp ba pha ôû ñaàu ra ta ñieàu kh ieån caùc nhoùm Thyristor môû theo thöù töï T1-N2-T3-N4-T5-N6-T1 moãi nhoùm cho môû 1/3 chu kyø cuûa ñieän aùp ra. Neáu ñieän aùp ra ñöôïc loïc phaúng hoaøn toaøn thì baèng caùch ñieàu khieån nhö treân ta ñöôïc ñoà thò ñieän aùp ra ôû ba pha nhö treân hình III. (heä thoáng ñieän aùp ba pha ôû ñaàu ra boä bieán taàn tröïc tieáp) VA(v) Hình T1 T3 T5 N6 N6 N2 N2 N4 T1 wt(rad) wt(rad) wt(rad) 2p/3 Vb Vc Hình II-6: Heä thoáng ñieän aùp ba pha ôû ñaàu ra cuûa boä bieán taàn tröïc tieáp Ñeå coù theå ñieàu chænh tinh taàn soá ra vaø taïo ñöôïc ñieän aùp ra coù daïng gaàn hình sin hôn, ta aùp duïng phöông phaùp ñieàu khieån goùc môû Thyristor q caàn thieát cho caùc Thyristor ôû moãi pha cuûa ñieän aùp ñaàu ra vaø keát quaû ta ñöôïc ñoà thò ñieän aùp ra moät pha ñaàu ra nhö hình veõ sau thaønh phaàn soùng ñieàu hoøa baäc nhaát (theo taàn soá wr cuûa ñieän aùp naøy laø ñöôøng ñöùt) 2p q p wt wrt(rad) 0 b/ a/ p Soùng Sin cô baûn Hình a)Quan heä q=f(wt) b) Ñoà thò ñieän aùp ra cuûa boä bieán taàn tröïc tieáp khi ñieàu khieån goùc q theo qui luaät hình sin. Nhaän xeùt: - Hieäu suaát cao vì toån thaát naêng löôïng khoâng ñaùng keå, khoâng caàn duøng tuï chuyeån maïch. Chæ cho taàn soá fr <f1 töùc w<w0. Laøm vieäc ôû cheá ñoä tónh neân thuaän tieän ñoái vôùi nhöõng cô caáu caàn di chuyeån nhieàu. II.4 BIEÁN TAÀN GIAÙN TIEÁP Boä bieán taàn giaùn tieáp laø boä bieán ñoåi nguoàn ñieän xoay chieàu coù V1,f1 laø haèng soá thaønh nguoàn ñieän xoay chieàu coù Vr,fr bieán ñoåi, qua khaâu trung gian moät chieàu. Taàn soá ñaàu ra ñöôïc xaùc ñònh bôûi nhòp ñoùng môû cuûa caùc thieát bò nghòch löu. Thieát bò bieán taàn giaùn tieáp goàm ba khaâu cô baûn. + Khaâu chænh löu: bieán ñoåi nguoàn xoay chieàu sang moät chieàu. + Boä loïc: ñeå giaûm bôùt ñoä nhaáp nhoâ cuûa aùp vaø doøng ôû ñaàu ra cuûa boä chænh löu. + Khaâu nghòch löu: bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu ñeå ñaët vaøo ñoäng cô. Thieát bò nghòch löu coù theå laø Thyristor hoaëc transistor coâng suaát Hình II-7:Sô ñoà khoái boä bieán taàn giaùn tieáp Do tính chaát khaùc nhau cuûa caùc khaâu trung gian ta coù hai loaïi bieán taàn laø bieán taàn aùp vaø bieán taàn doøng. Bieán taàn aùp. Bieán taàn aùp duøng Thyristor. Sô ñoà nguyeân lyù bieán taàn aùp duøng Thyristor nhö hình veõ.II-8. Nhoùm chænh löu goàm 6 Thyristor T7 ñeán T12 vöøa laøm chöùc naêng bieán ñoåi daïng ñieän aùp töø xoay chieàu thaønh moät chieàu vöøa coù nhieäm vuï ñieàu chænh giaù trò ñieän aùp v0. Boä loïc phaúng goàm caùc cuoän khaùng ÑK vaø tuï C0. Phaàn chænh löu cuûa nhoùm nghòch löu laø caùc Thyristor T1-T6. Chuùng ñöôïc môû theo thöù töï T1-T2----T6. Caùch nhau 1/6 chu kyø aùp ra. Nhö vaäy taïi moïi thôøi ñieåm coù hai Thyristor môû, moät noái vôùi cöïc döông vaø moät noái vôùi cöïc aâm cuûa ñieän aùp v0. Keát quaû ñieän aùp daây ñaàu ra ñöa vaøo ñoäng cô coù daïng nhö sau. Hình II-8: Sô ñoà nguyeân lyù vaø ñoà thò ñieän aùp ñaàu ra cuûa boä bieán taàn aùp giaùn tieáp. a.Sô ñoà nguyeân lyù boä bieán taàn giaùn tieáp. Vab [V] wt (rad) 2p Ñieän aùp ñaàu ra boä bieán taàn giaùn tieáp. Baèng caùch thay ñoåi khoaûng thôøi gian môû Thyristor ta thay ñoåi ñöôïc thôøi gian chu kyø cuûa ñieän aùp ra, nghóa laø ñieàu chænh ñöôïc taàn soá ra. Ñeå chuyeån maïch giöõa caùc Thyristor ngöôøi ta duøng caùc tuï C1-C6. Giöõa söû duïng trong moät khoaûng naøo ñoù T1 vaø T2 môû, tuï C1 ñöôïc naïp töø nguoàn vôùi cöïc tính nhö hình veõ. Khi cho xung môû T3 tuï C1 phoùng qua T1 vaø T3 taïo ra doøng ñieän khoùa T1 hoã trôï cho T3 môû. Caùc diode D1-D6 ngaên taùc duïng cuûa caùc tuï chuyeån maïch vôùi phuï taûi, laøm cho aùp treân taûi khoâng bò aûnh höôûng bôûi söï phoùng naïp cuûa tuï. Caùc diode D7-D12 taïo moät caàu ngöôïc, coù taùc duïng môû ñöôøng cho doøng ñieän phaûn khaùng töø phía ñoäng cô chaïy veà tuï C0. Doøng ñieän naøy xuaát hieän do söï leäch pha giöõa doøng vaø aùp ñoäng cô. Vaäy tuï C0 coù nhieäm vuï chöùa naêng löôïng phaûn khaùng vì ñoäng vô laø moät taûi ñôn giaûn ñoái vôùi boä nghòch löu maø coù taùc ñoäng moät caùch khaùc nhau vôùi töøng ñieàu hoøa cuûa daïng soùng ñieän aùp. Ñoái vôùi boä nghòch löu aùp daïng soùng naøy gaàn nhö chöõ nhaät. Ñeå duy trì töø thoâng toái öu trong ñoäng cô khoâng ñoàng boä caàn giöõ tæ soá ñieän aùp/taàn soá=const. Moïi bieán thieân taàn soá ñaàu ra cuûa boä nghòch löu ñoøi hoûi phaûi coù bieán thieân aùp. Ñeå giöõ ñöôïc quan heä ñieän aùp/taàn soá=const, ta coù theå aùp duïng phöông phaùp ñieàu cheá beà roäng xung. Ñeå cho ñieän aùp ra coù daïng gaàn vôùi hình sin hôn ngöôøi ta tìm caùch phoái hôïp caùc xung ñieàu khieån boä nghòch löu. Ñieàu naøy ñöôïc thöïc hieän baèng caùch taïo ra moät soùng sin chuaån mong muoán vaø so saùnh noù vôùi moät daûi xung tam giaùc. Giao ñieåm giöõa hai soùng ñoù xaùc ñònh caùc thôøi ñieåm moài caùc Thyristor. Khi muoán giaûm bieân ñoä soùng cô baûn ñi moät nöûa thì soùng chuaån hình sin cuõng phaûi giaûm ñi moät nöûa. Khi giaûm taàn soá soùng chuaån hình sin thì soá xung ôû moãi chu kyø seõ taêng leân. Ñeå traùnh ñieän aùp coù caùc khoaûng baèng khoâng ngöôøi ta cuõng coù theå ñieàu khieån boä nghòch löu sao cho nguoàn moät chieàu luoân noái vôùi taûi do vieäc moài caùc Thyristor T1 vaø T2 töøng ñoâi moät, vaø moät ñoâi khaùc goàm T3 – T4 – T5 – T6 Xeùt nguyeân lyù laøm vieäc cuûa boä nghòch löu Thyristor theo phöông phaùp ñieàu khieån xung nhö hình sau. Hình II-9: Hoaït ñoäng cuûa boä nghòch löu khi ñieàu khieån xung. Hoaït ñoäng maïch nhö sau: Trong ½ chu kyø cuûa ñieän aùp ra ta ñoùng caét Thyristor moät soá laàn nhaát ñònh giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp ra phuï thuoäc vaøo tyû soá thôøi gian ñoùng môû. Traïng thaùi moät töông öùng vôùi taát caû hai Thyristor T1 vaø T2 cuøng daãn. Doøng ñieän ñi töø nguoàn qua T1 vaø T2 pha a vaø pha c, ñieän aùp Vac=V0. Neáu ta cho T2 ngöng daãn thì luùc ñoù doøng taûi qua T1,D5 vaø Vac=0. Neáu cho T1 ngöng daãn T2 daãn thì doøng taûi qua T2 vaø D4, Vac=0. Neáu T1 vaø T2 ngöng daãn. Doøng ñieän taûi seõ qua D5, D4 vaø ngöôïc chieàu nguoàn ñieän Vac=-V0. Khi T1 vaø T2 cuøng daãn naêng löôïng ñöôïc ñöa töø nguoàn moät chieàu vaøo taûi. Khi T1, T2 ngöng daãn naêng löôïng töø taûi ñöôïc ñöa trôû laïi nguoàn coøn khi coù moät Thyristor daãn thì giöõa nguoàn vaø taûi khoâng coù trao ñoåi naêng löôïng. Ñoà thò bieåu dieãn quaù trình xung ñieän aùp luùc ban ñieàu khieån boä bieán taàn baèng phöông phaùp xung. t2 -v0 + v0 t1 t2 t(s) b +v0 0 ts) ts) a 0 -v0 t1 c 0 HìnhII-10: quaù trình ñieän aùp khi ñieàu cheá ñoä roäng xung. Luùc coù hai traïng thaùi ñieän aùp +V0, -V0. Luùc coù hai traïng thaùi ñieän aùp +V0,0,-V0. Quaù trình taïo ñieän aùp hình sin. Ñeå taêng toác ñoä vaø hieäu quaû ñoåi chieàu cuûa boä nghòch löu vaø khoâng caàn ñeán boä chuyeån maïch phuï nhö duøng Thyristor thoâng thöôøng. Ngöôøi ta duøng Thyristor khoùa baèng cöïc khieån (GTO) trong khaâu nghòch löu cuûa boä bieán taàn coù ñieàu cheá beà roäng xung. Sô ñoà: Bieán taàn ñieàu cheá beà roäng xung vôùi caùc Thyristor khoùa baèng cöïc khieån. Sô ñoà maïch ñieän: * Bieán taàn coù ñieàu cheá beà roäng xung vôùi caùc Thyristor khoùa baèng cöïc khieån. Daïng soùng ñieån hình khi coù boä ñieàu cheá beà roäng xung. Caùc daïng soùng doøng ñieän cho thaáy roõ vieäc giaûm caùc ñieàu hoøa doøng ñieän, so vôùi daïng soùng nhaän ñöôïc cuûa boä nghòch löu coù daïng soùng gaàn nhö chöõ nhaät c b a 0 Hình II-11: Caùc daïng soùng cuûa boä nghòch löu ba pha coù ñieàu cheá ñoä roäng xung. b. Boä bieán taàn aùp duøng Transistor: Sô ñoà nguyeân lyù bieán taàn aùp duøng Transistor. Hình II-12 : Sô ñoà nguyeân lyù bieán taàn aùp duøng Transistor Veà phöông dieän ñieàu khieån ñoäng cô, nhöõng nhaän xeùt veà coâng suaát cuûa boä nghòch löu duøng transistor cuõng gioáng nhö ñoái vôùi boä nghòch löu duøng thyristor. Caùc transistor laøm vieäc ôû cheá ñoä chuuyeån maïch, cho soùng ñaàu ra gaàn nhö laø hình chöõ nhaät hay laøm vieäc nhö boä ñieàu cheá beà roäng xung. Maïch nhö hình veõ treân coù daïng soùng gaàn nhö hình chöõ nhaät. Transistor T ñoùng vai troø nhö moät boä ñieàu chænh ñieän aùp moät chieàu ñeå ñieàu khieån ñieän aùp lieân laïc. Taàn soá ñoùng caét coù theå lôùn hôn vaø caùc thaønh phaàn boä loïc nhoû hôn so vôùi tröôøng hôïp duøng thyristor. Ñieàu cheá beà roäng xung cho pheùp loaïi boû Transistor naøy. Caùc thyristor Th1 vaø Th2 coù nhieäm vuï baûo veä ngaén maïch, hay noù baûo veä cho Transistor khi coù doøng quaù lôùn trong boä nghòch löu, luùc naøy Thyristor ñöôïc moài, ngaén maïch boä nghòch löu vaø taùc ñoäng thieát bò baûo veä. Ngöôøi ta coù theå khoùa taát caû Transistor baèng caùch khöû caùc taùc ñoäng leân cöïc goác cuûa noù ñeå loaïi tröø söï soá. Öu ñieåm deã thaáy cuûa Transistor so vôùi thyristor laø boû ñöôïc chuyeån maïch cöôõng böùc. Hôn nöõa caùc toån hao ñoåi chieàu nhoûù hôn cuõng coù khaû naêng cho boä nghòch löu laøm vieäc vôùi taàn soá cao hôn. Khuyeát ñieåm cuûa noù laø ñoøi hoûi lieân tuïc taùc ñoäng vaøo cöïc goác trong chu kyø daãn cuûa Transistor, nhöng neáu duøng sô ñoà Darlington coù theå coù heä soá khuyeách ñaïi doøng ñieän tôùi 400. Moät khuyeát ñieåm khaùc laø ñieän aùp ñònh möùc hôi thaáp hôn ñieän aùp ñònh möùc thyristor. Boä bieán taàn aùp giaùn tieáp coù daûi ñieàu taàn roäng, taàn soá ra fr coù theå lôùn hôn hoaëc nhoû hôn taàn soá vaøo f1 , do ñoù coù theå ñieàu chænh voâ caáp ñöôïc. Vieäc ñieàu chænh vr, fr ñôn giaûn bieán taàn tröïc tieáp. Ñieän aùp ra vr coù daïng baäc thang neân gaây ra caùc soùng haøi baäc cao vì vaäy khi laøm vieäc ñoäng cô seõ sinh ra töø tröôøng coù taàn soá cao taïo ra trong ñoäng cô moät heä thoáng doøng ñieän, moment coù haïi ñoát noùng ñoäng cô taêng toån hao saét vaø laøm giaûm tính oån ñònh ñoäng cô. 2. Bieán taàn doøng. Bieán taàn doøng duøng Thyristor. Hình II-13:Sô ñoà nguyeân lyù. Caàu chænh löu ñieåu khieån goàm 6 Thyristor T7-T12 caàu bieán taàn goàm 6 thyristor T1-T6. Moãi Thyristor ñöôïc noái tieáp qua moät Diode vaø trong moãi nöûa caàu coù 3 tuï ñieän. Caàu chænh löu thoâng qua ñieän caûm ÑK san baèng cung caáp cho caàu bieán taàn doøng ñieän Id. Ôû moïi thôøi ñieåm coù hai Thyristor daãn ñieän caùc Thyristor ñöôïc ñieàu khieån môû theo thöù töï 1,2,....,6,1,,,, moãi thyristor daãn trong khoaûng 1200. Daïng soùng doøng ñieän vaø ñieän aùp ra treân moät pha ñöôïc trình baøy nhö hình sau. Hình II-14: Ñoà thò daïng soùng doøng ñieän vaø ñieän aùp ra cuûa boä bieán taàn doøng giaùn tieáp Doøng ñieän ra coù daïng gaàn nhö baäc thang. Ñieän aùp ra coù daïng hình sin nhöng mang caùc ñiûnh nhoïn taïi caùc thôøi ñieåm chuyeån maïch. Ta bieát raèng caùc diode noái ngöôïc ôû boä nghòch löu aùp ngaên caûn ñieän aùp lieân laïc moät chieàu ñoåi cöïc tính vaø cho doøng ñieän ngöôïc chaïy qua. Khi vöôït quaù toác ñoä coù theå ñoäng cô trôû thaønh maùy phaùt. Do ñoåi cöïc tính ñieän aùp goùc môû coù theå laøm boä bieán taàn laøm vieäc ôû cheá ñoä nghòch löu vaø traû naêng löôïng veà nguoàn. Daïng soùng doøng ñieän hình baäc thang gaây khoù khaên khi laøm vieäc ôû toác ñoä raát thaáp. Cuoän daây lieân laïc moät chieàu ngaên caûn bieán thieân ñoät ngoät cuûa doøng ñieän. Moät öu ñieåm khaùc cuûa boä nghòch löu doøng laø ngaén maïch ñaàu cöïc ñoäng cô khoâng gaây hö hoûng boä nghòch löu vì doøng ñieän coù xu höôùng giöõ khoâng ñoåi. Bieán taàn doøng transistor. Hình 15:Sô ñoà nguyeân lyù boä bieán taàn doøng Transistor. Boä nghòch löu doøng Transistor cuõng söû duïng 6 Transistor vaø 6 diode. Nhöng trong sô ñoà nghòch löu doøng caùc diode ñöôïc maéc noái tieáp vôùi caùc Transistor vaø caùc diode naøy coù nhieäm vuï ngaên doøng ngöôïc baûo veä cho taát caû caùc transistor. Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng bieán taàn doøng giaùn tieáp duøng caùc Thyristor thoâng thöôøng vôùi chuyeån maïch ñôn giaûn chæ coù tuï ñieän ngaêùn maïch töùc thôøi ñaàu ra khoâng gaây aûnh höôûng gì nhôø cuoän daây lieân laïc ngaên taát caû caùc ñoät bieán cuûa doøng ñieän vaø taùi sinh töông ñoái deã daøng, coù khaû naêng cung caáp cho nhieàu ñoäng cô laøm vieäc song song coù hieäu suaát cao. Vieäc duøng ngaøy caøng nhieàu caùc Thyristor khoùa baèng cöïc khieån hay Transistor coâng suaát trong caùc boä nghòch löu aùp chöùng toû raèng boä nghòch löu doøng khoâng ñöôïc söû duïng roäng raõi vôùi truyeàn ñoäng coâng suaát nhoû vì gaây ra moment vaø va ñaäp lôùn, caùc cuoän daây coù kích thöôùc lôùn vaø vieäc ñieàu chænh toác ñoä khoù. II. 5 ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG CÔ KHOÂNG ÑOÀNG BOÄ 3 PHA BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP NOÁI TAÀNG. Ñieàu chænh toác ñoä baèng phöôngphaùp noái taàng ñöôïc thöïc hieän vôùi ñoäng cô khoâng ñoàng boä rotor daây quaán sô ñoà nguyeân lyù maïch nhö sau. Hình II-16:Sô ñoà nguyeân lyù heä noái taàng duøng thyristor Ñieàu chænh goùc môû caùc Thyristor cuûa boä nghòch löu seõ ñieàu chænh ñöôïc toác ñoä ñoäng cô döôùi toác ñoä ñoàng boä goùc môû xaùc ñònh ñieän aùp lieân laïc trung bình. Ñieän aùp lieân laïc moät chieàu lieân quan tröïc tieáp ñeán ñieän aùp giöõa caùc vaønh tröôït, ñoä tröôït cuûa ñoäng cô seõ ñieàu chænh moât caùch töï ñoäng ñeå caân baèng vôùi ñieän aùp naøy. Hình veõ sau ñaây seõ bieåu dieãn caùc ñaëc tính moment toác ñoä ñieån hình cuûa ñoäng cô rotor daây quaán khi ñieän aùp giöõa caùc vaønh tröôït khoâng ñoåi. Heä soá tröôït taêng leân ñoàng thôøi vôùi moment taûi ñeå doøng ñieän ñaït tôùi möùc duy trì moment naøy. Coâng suaát chæ coù theå laáy töø rotor vieäc ñieàu khieån chæ coù theå tieán haønh ôû möùc ñöôùi toác ñoä ñoàng boä. - Coâng suaát truyeàn qua boä chænh löu-nghòch löu baèng tích cuûa heä soá tröôït vôùi coâng suaát ôû Stator. Do ñoù neáu ñieàu khieån chæ caàn khoûang 80% toác ñoä ñoàng boä thì coâng suaát caàn thieát cuûa boä bieán ñoåi chæ baèng 20% coâng suaát truyeàn ñoäng ñeå taän duïng coâng suaát naøy ôû toác ñoä nhoû nhaát vieäc moài tröôùc boä bieán ñoåi phaûi ôû goùc nhoû nhaát. Khi duøng boä bieán ñoåi ñeå ñieàu chænh toác ñoä giôùi haïn, ví duï tôùi 70% toác ñoä ñoàng boä caàn tính ñeán ñaëc ñieåm môû maùy caùc vaønh tröôït ñöôïc chuyeån maïch töï ñoäng veà phía boä bieán ñoåi coù ñieàu chænh toác ñoä nhoû nhaát. ÔÛ caùc toác ñoä gaàn ñoàng boä thôøi gian chuyeån maïch cuûa caùc chænh löu, diode coù theå töông ñoái daøi ñeå 4 diode daãn ñoàng thôøi lôùn hôn 600 ñieän aùp lieân laïc moät chieàu khoâng coù ñöôïc vaø khoâng moät coâng suaát naøo truyeàn qua. CHÖÔNG III. MOÂ PHOÛNG BAÈNG PSPICE CAÙC MAÏCH ÑIEÄN TÖÛ COÂNG SUAÁT III.1 KHAÛO SAÙT BOÄ NGHÒCH LÖU DUØNG Khaûo saùt boä nghòch löu nguoàn vôùi ñaàu ra trung taâm coù sô ñoà maïch ñöôïc veõ nhö hình 9.2.1. caùc giaù trò trong maïch cho nhö sau. VS=100V, L2=0, C2=0,R2=2W, coâng taéc SW1 vaø SW2 (IGBT). (Insullategate Bipolar Transistor khoâng duøng diode. SPWM (ñieàu chænh ñoä roäng xung vôùi taàn soá soùng mang 800Hz, f=50Hz. Ñieän aùp coång 12V. Thöïc hieän chöông trình moâ phoûng PSPICE duøng IC 555 ñeå veõ ñöôøng ñieän aùp coång vaø ñieän aùp taûi trong moät chu kyø vaø veõ phoå taàn soá ñieän aùp taûi. Xaùc ñònh a. Giaù trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp taûi. b. Coâng suaát trung bình taûi. *. Chöông trình moâ phoûng baèng PSPICE. W 9-1-1.CIR SPWM INVERTER WITH A DRIVER. To determine the output responses (Xaùc ñònh ñaùp öùng ra). . INC OPTIONS; * PARAMETERS of the driver (caùc thoâng soá cuûa boä ñieàu khieån). .PARAM VCC=12V; (The gate signal mangnitude and the 555 voltage source). .PARAM TON=1OUS; .PARAM TR=10NS TF={TR}; .PARAM FREG=50HZ PERIOD ={1/FREQ}; .PARAM FREQREF={2*FREQ}; .PARAM NUM=8; .PARAM FRQC ={NUM * FREQ REF}; .PARAM PER ={1/FREQC}; .PARAM VHI =10V VLO=2V; .PARAM VDC={VHI/2+VLO/2}; .PARAM VMAX={VHI/2-VLO/2}; .PARAM DEL =-90DEG; .PARAM CAPT=0.1UF; .PARAM RAT ={VCC/(VCC-VHI)}; .PARAM RT={1/(FREQC*CAPT*log (RAT))}; * PARAMETERS of the power circuit (caùc thoâng soá cuûa maïch coâng suaát). .PARAM VS=100V; .PARAM RLOAD=2ohms; * DRIVER SUBCIRCIT Fig W 9.2.1A. .SUBCKT SPWM 555 DRV 40 41 44 * SOURCES VST 48 40 DC {VCC} VC 42 40 PULSE({VCC} 0 10NS {TR} {TF} {TON} {PER}; carrier. VREF 45 40 SIN ({VDC} {VMAX} {FREQ REF} 0 0 {DEL} VG 49 40 PULSE (0 1 0 {TR} {TF} {PERIOD/2 –2*TR} {PERIOD} * VG direct the gate signals to the swithches SW1 and SW2. EG1 41 40 VALUE ={V (49,40)* V(43,40)}; EG2 44 40 VALUE={(1-V(49,40))* V(43,40)}; * CIRCUIT ELEMENTS R3 43 40 1EÏ; R 48 46 {RT}; C 46 40 {CAPT}; RG 49 40 1E5; X TIMER 40 42 43 48 45 46 46 48 555D; calls 555 timer. . ENDS SPWM_555_DRV .LIB EVAL.LIB * SOURCES OF THE POWER CIRCUIT. VS1 11 0 DC {VS} VS2 0 22 DC {VS} * LOADS RL 10 0 {RLOAD} RG1 1 0 1E5; RG2 2 0 1E5 * SUBCIRCUIT for IGBT model. Voltage controlled switch. . SUBCKT IG_ IDEAL 11 10 1 32; SW 11 10 1 32 MUSIG . MODEL MUSIG VSWITCH (RON=1E-3 ROFF=E6 VON=10 VOFF=1E-3) . ENDS IG_IDEAL * CALLS for the two switches and the driver from the subcircuit. X SW1 11 10 1 0 IG_IDEAL X SW2 10 22 2 0 IG_IDEAL X Driver 0 1 2 SPWM_ 555_ DRV * ANALYSIS . FOOR 50HZ 15 V(10) . PROBE V(1) V(2) V(10); . TRAN 50US 20MS UIC .END. Caùch giaûi: Chuùng ta coù theå duøng boä ñieàu khieån ñoä roäng xung baèng soá ñeå kích caùc coâng taéc cuûa maïch coâng suaát trong vd 921 moät soá giao tieáp analog seõ ñöôïc duøng ñeán. Caùch giaûi ñöôïc thöïc hieän goàm boán böôùc nhö sau. Böôùc 1: Töø caáu hình PSPICE ta veõ leân hình 9.2.1a. Böôùc 2: Teân file trong maïch W9.2.1.CIR coù theå ñöôïc veõ ra baèng caùch duøng caáu hình 9.2.1a. Caùc giaù trò ñöôïc cho trong boä ñònh thôøi 555 laø c=0.1uf CAPT giaù trò lôùn nhaát VS=10V VHI( cho ñoä roäng xung lôùn nhaát vaø moät taàn soá soùng mang fC=800Hz = {(FREQC} giaù trò ñieän trôû R RT ñöôïc cho trong ñaúng thöùc laø. RT= {1/(FREQC * CAPT *log (VCC/(VCC-VHI)))} Taàn soá ra f cuûa boä nghòch löu laø 50 Hz vì vaäy tín hieäu chuaån daïng sin coù taàn soá chuaån f=2f=100Hz. Khoâng coù giaù trò naøo ñöôïc cho veà bieân ñoä cuûa tín hieäu chuaån vì vaäy ta phaûi löïa choïn. Nguoàn cung caáp cho boä ñònh thôøi laø VCC =12V. Giaù trò nhoû nhaát cuûa tín hieäu chuaån seõ lôùn hôn Zero (giaû söû 2V). Giaù trò lôùn nhaát tín hieäu chuaån thì nhoû hôn VCC (giaû söû 10V) ñeå ñoä roäng xung soùng mang taïi ngoõ vaøo cuûa boä ñònh thôøi khoaûng 10us. Caùc tín hieäu coång tôùi SW1 phaûi ñöôïc cho pheùp chæ ôû nöûa ñaàu chu kyø cuûa boä nghòch löu. Nguoàn phuï thuoäc FG2 seõ ñöôïc söû duïng. Böôùc 3: moâ phoûng PSPICE coù theå chaïy vôùi file W9.2.1. CIR trong boä nghòch löu SPWM. Buôùc 4: Duøng que ño, ñoà thò seõ ñöôïc veõ cho ñieän aùp coång cuûa coâng taéc SW1, SW2 vaø cho ñieän aùp taûi trong 1 chu kyø (20ms). Caùc ñöôøng chæ trong hình W.921b. Truïc Y ñaùnh daáu thöïc hieän baèng caùch kích lieân tuïc truïc Y (Y axis) treân menu chính. Sau ñoù kích vaøo chang=title, ñaùnh vaøo title vaø Enter. Phoå taàn Fourie cuûa daïng soùng ñieän aùp taûi ñöôïc veõ trong hình 9.2.1C. Ñoà thò coù ñöôïc baèng caùch kích vaøo (X-axis) trong menu chính cuûa PROBE sau ñoù töø daáu nhaùy kích vaøo Fourie treân menu. Kích vaøo X-axis cho pheùp chuùng ta set-scal. Sau ñoù ñaùnh vaøo 0.2Khz vaø Enter. Thoaùt khoûi menu chính vaø theâm vaøo ñieän aùp taûi V(10) nhö laø ñoà thò môùi. Ñoà thò phoå gaén lieàn bieân ñoä cuûa moãi soùng haøi xuaát hieän treân maøn hình. Phaàn a. Töø ñoà thò ñieän aùp taûi, giaù trò hieäu duïng RMS coù ñöôïc laø VRMS=67,67V. Phaàn b. Coâng suaát trung bình tieâu thuï bôûi taûi p=V2/RMS=67,672/2=2,29KW. Phaàn c. Töø keát quaû phaân tích Fourie trong W9.2.1.OUT caùc bieán daïng cuûa soùng haøi laø TDH=48,58%. Boä ñieàu khieån 555 giao tieáp vôùi boä nghòch löu (SPWM) moät ph ñaõ ñöôïc veõ ra trong maïch con cuûa file naøy. Ñeå truy caäp deã daøng maïch con naøy seõ ñöôïc ñaët teân laø SPWM – 555- DRV vaø ñöôïc ghi vaøo DRIVER.LIB III.2: KHAÛO SAÙT BOÄ NGHÒCH LÖU CAÀU MOÄT PHA. Boä nghòch löu caàu moät pha ñöôïc minh hoïa hình 9.3.1 caùc giaù trò trong maïch ñöôïc cho nhö sau: VS=100V, Le=10mH, RL=5W, IGBT SWITCHES caùc diode ñöôïc keát noái m=0.4, f=50hz. Ngaõ ra coù 3 xung trong ½ chu kyø. Ñieän aùp cöïc coång 15V. Maïch ñieàu khieån cöïc coång ñöôïc moâ phoûng bôûi tín hieäu soùng tam giaùc, moät tín hieäu chuaån vaø moät boä so saùnh töông töï nhö maïch ñieàu khieån ñöôïc. Tieán haønh moâ phoûng SPICE vaø veõ ñoà thò cho doøng ñieän nguoàn is. Daïng soùng ñieän aùp coång, vaø ñieän aùp taûi vaø doøng ñieän vôùi caùc ñieàu kieän xaùc laäp vaø xaùc ñònh. Coâng suaát trung bình phaùt bôûi nguoàn. Caùc soùng haøi THD cuûa ñieän aùp taûi vaø doøng ñieän taûi. Giaù trò ñænh doøng ñieän taûi. Sô ñoà maïch ña xung *. Chöông trình moâ phoûng baèng PSPICE. 9-3-1.CIR PWM SINGLE – PHASE INVERTER WITH UNIFORM PULSE To determine power and harmonic distortion. . INC OPTIONS; * PARAMETERS .PARAM VS=100V; .PARAM RLOAD=5ohms; .PARAM LLOAD=10Mh; .PARAM FREQ=50HZ PERIOD ={1/FREQ}; .PARAM TR=20NS TF = {TR}; .PARAM DUTY=0.4; .PARAM TON ={PERIOD /2 –2*TR}; .PARAM VP =15V; .PARAM NUM=3; .PARAM PER={0,5*PERIOD/NUM}; .PARAM VC=1V; .PARAM VREF={2*DUTY*VC}; .PARAM DELC ={TR/2}; .PARAM TRC={PER/2-TR}; .PARAM TFC ={TRC}; .PARAM WD={TR}; .PARAM DEL={PERIOD /2}; * SOURCE AND LOAD VS1 3 0 DC {VS} RL 4 55 {RLOAD} LL 55 5 {LLOAD} IC =-9.93A; RG12 1 0 1E4; RG34 2 0 1E4 * SUBCICUIT for IGBT MODEL and DIODE .SUBCKT IG_IDEAL 17 18 19 20;Drain (17) Source (18) Gate (19,20). SW 17 18 19 20 MOSIG; (SPWM 555 DRV 40 41 44 .MODEL MOSIG VSWITCH (RON=1E-3 ROFF=1E6 VON=10 VOFF=1E-3) .ENDS IG_IDEAL .SUBCKT D_IDEAL 21 22; ANODE (21); DIO 21 22 DIODE .MODEL DIODE D(RS=1m CJO=0.1Pf n=0.001) .ENDS D_IDEAL * CALL for IGBTS and diodes. X SW1 3 4 1 0 IG_IDEAL; X SW2 5 0 1 0 IG_IDEAL; X SW3 5 5 2 0 IG_IDEAL; X SW4 4 0 2 0 IG_IDEAL; X D1 4 3 D_IDEAL; X D2 0 5 D_IDEAL; X D3 5 3 D_IDEAL; X D4 0 4 D_IDEAL; * SUBCIRCUIT for IGBT driver. .SUBCKT MPLS_TR1_INV 15 10 PARAMS; DELAY=0. * The carrier-wave source. VCAR 11 10 PULSE ({VC} 0 {DELC} {TRC} {TFC} {WID} {PER} VR 12 10 DC {VREF} * Comparatos output, voltage is clipped between zero and VP. E 13 10 VALUE ={LIMIT (V(12,11)*1E6,0,VP)} RE 13 10 1E6 * Frequency generator VG for inverter. VG 14 10 PULSE (0 1 {DELAY} {TR} {TF} {TON} {PERIOD} * Gate pulse generator EG 15 10 VALUE ={V (14,10)*V(13,10)}; pulse in a half cycle .END S MPLS_TRI_INV * MPLS (Multiple pulse), TRI (TRIANGLE WAVE) , INV (INVERTER) * CALLS for gate drivers. X DRIVER1 1 0 MPLS_TR1_INV X DRIVER2 2 0 MPLS_TR1_INV PARAMS :DELAY ={DEL} * ANALYSIS .TRAN 40 US 80ms UIC ; TO find initial condition for LL in steady state . TRAN 40US 40ms UIC. . FOUR 50Hz 15 V(4,5) I(RL) .PROBE I(VS1) V(4,50 I(RL),V(1) .END CAÙCH GIAÛI: Ñaây laø moät baøi taäp taïo ra moät maïch ñieàu khieån phuø hôïp. maïch naøy seõ phaùt ra caùc xung coång ñoàng daïng vôùi taàn soá 300Hz moãi xung coù chu kyø laøm vieäc laø 0,4m=(t’on /2T’) nhö hình 9.3.1a. neáu soùng mang VC vaø tín hieäu chuaån Vref laø caùc ngoõ vaøo cuûa boä so saùnh thì caùc xung ôû ngoõ ra seõ laø xaùc ñònh neáu Vref >VC. Caùc xung naøy taïo thaønh moät nhoùm 3 xung cho moãi caëp coâng taéc SW1, SW2, SW3,SW4. Taàn soá ra cuûa boä nghòch löu laø fC/6. Trong ñoù fC laø taàn soá tín hieäu soùng mang. Caùch giaûi goàm boán böôùc: Böôùc 1: töø sô ñoà maïch 9.3.1 vaø caùc giaù trò ñaõ cho. Töø caáu hình PSPICE seõ veõ ra trong hình 9.3.1b. Böôùc 2: töø caáu hình PSPICE trong hình 9.3.1b moät file maïch vieát ra coù teân laø W 9-3-1.CIR Böôùc 3: moâ phoûng PSPICE seõ ñöôïc chaïy vôùi file 9-3-1.CIR keát quaû seõ ñöôïc veõ ra trong W-9-3-1.DAT. Böôùc 4: duøng PROBE caùc ñoà thò ñöôïc veõ ra cho doøng ñieän nguoàn ñieän aùp taûi daïng soùng maïch ñieàu khieån cöïc coång vaø doøng ñieän taûi nhö hình 9.3.1C. Caùc daïng soùng naøy thì nhoû hôn lyù töôûng bôûi vì toác ñoä queùt ôû ngoõ ra cuûa boä so saùnh. Toác ñoä queùt gaây ra do moät soá traïng thaùi oån ñònh vaø ñoä lôùn cuûa caùc böôùc trong vieäc phaân tích. Phaàn a: Töø ñoà thò doøng ñieän nguoàn, giaù trò trung bình cuûa doøng ñieän nguoàn ISAV=5,49A. Vì vaäy coâng suaát trung bình P phaùt bôûi nguoàn laø P=VS.ISAV=100.5,49=549W. Phaàn b: Töø file W-9-3-1.out meùo soùng haøi daïng soùng ngoõ ra ñöôïc cho nhö sau. Ñieän aùp taûi THD=125.9%. Doøng ñieän taûi THD=42,7% Phaàn c: töø ñoà thò doøng ñieän taûi trong hình W-9-3-1C giaù trò ñænh laø IMAX=15,1A. 9.3.3 BOÄ NGHÒCH LÖU DOØNG Boä nghòch löu nguoàn doøng ñöôïc duøng ñeå ñieåu khieån ñoäng cô caûm öùng. Hình 9.32 chæ ra sô ñoà maïch ñôn giaûn cuûa boä nghòch löu doøng caàu 1 pha. Cuøng vôùi caùc daïng soùng tín hieäu coång vaø daïng soùng doøng ñieän taûi, nguoàn DC ñöôïc thay theá baèng nguoàn doøng khoâng ñoåi. Trong thöïc teá ñaây laø moät nguoàn ñieän aùp ñieàu chænh ñöôïc maéc noái tieáp vôùi cuoän caûm coù giaù trò lôùn. Sô ñoà boä nghòch löu doøng: Xeùt moät boä bieán taàn tuaàn hoaøn moät pha. Ñöôïc minh hoïa hình 9.3.3. maïch ñieän coù giaù trò nhö sau: VS=120V (rms) f=150Hz, LL=0,RL=10W Taàn soá ra f0=50Hzz, goùc treã a=0. Duøng PSPICE moâ phoûng vaø veõ ñoà thò ñieän aùp nguoàn vaø doøng ñieän taûi. Xaùc ñònh coâng suaát trung bình tieâu thuï bôûi taûi Caùc meùo soùng haøi THD cuûa daïng soùng doøng ñieän taûi. Giaù trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän taûi. d. Heä soá soùng haøi HF baäc 3,5,7,9 cuûa daïng soùng doøng ñieän. Sô ñoà maïch ñieän nhö hình 9.3.3 * Chöông trình moâ phoûng. W 9-3-3.CIR SINGLE-PHASE CYCLOCONVERTER WITHOUT MODULATION * To determine the performanece without voltage modulation. .INC OPTIONS *PARAMETERS . PARAM VS=120v VMAX={ORT(2)*VS}; .PARAM FREQ=150HZ PERIOD={1/FREQ}; .PARAM NUM=3 FREQC={FREQ/NUM}; .PARAM PERC ={1/FREQC}; .PARAM VP=15V; .PARAM RLOAD=10ohms; * SOURCE and LOAD VS1 5 0 SIN (0{VMA}{FREQ}) RL 6 7 {RLOAD} RIN 5 0 1E6; * CONVERTER SUBCIRCUITS .SUBCKT SW-IDEAL 17 18 19 20; SW 17 18 19 20 THY; .MODEL THY VSWITCH (RON=1E-3 ROFF=1E6 VON=10 VOFF=1E-3) .ENDS SW_IDEAL .SUBCKT D_IDEAL 21 22; DIO 21 22 DIODE .MODEL DIODE D(RS=1m CJO=0.1Pf N=0.001) .ENDS D_IDEAL * CALLS for SWITCHES and DIODES for half-controlled converter. XS11 5 6 1 0 SW_IDEAL; XS13 0 6 0 1 SW_IDEAL; XS23 0 7 0 2 SW_IDEAL; XS21 5 7 2 0 SW_IDEAL; XD 14 7 5 D_IDEAL XD 12 7 0 D_IDEAL XD 22 6 0 D_IDEAL XD 24 6 5 D_IDEAL Driver circuits E 8 0 value={LIMIT(VC5)*1E(9)-1,1)}; RE 8 0 1E6 VG 9 0 PULSES (0 1 0 5ns 5ns {PERC/2-10ns}{PERC}) * VG Seperates paid N gate signals into the trwo seperate half cycles. EP 1 0 VALUE={VP*V(8)*V(9)}; EN 2 0 VALUE={VP*(1-V(9))*V(8)}; * ANALYSIS .TRAN 20us 20ms 0 40us UIC; TMAX=40us for a clean SIN wave .FOUR 50hz 15 I(RL) .PROBE V(5) i(RL) .END CAÙCH GIAÛI. Cuõng töông töï nhö 9.3.1 vaø 9.3.2 Goàm 4 böôùc nhö sau: Buôùc 1: Töø caùc döõ lieäu vaø hình 93.3 chuùng ta coù theå veõ ra caáu hình cuûa SPICE phuø hôïp vôùi boä bieán taàn tuaàn hoaøn. Xem hình 9.33a. Khi taûi laø trôû khaùng Thyristor coù theå duøng kieåu ñoùng ngaét ñeå ñieàu khieån ñieän aùp vôùi ñieän aùp ñieàu khieån (tín hieäu coång) ñöôïc aùp ñaët vaøo cuõng nhö thôøi gian daãn laø caàn thieát. Böôùc 2: töø hình 9.3.3 vaø hình W.9.3.3a ta thaønh laäp 1 file cho maïch ñaët teân laø w-9-3-3.CIR. Böôùc 3: Chöông trình moâ phoûng SPICE coù theå chaïy vôùi file maïch w 9-3-3.CIR. Böôùc 4: duøng PROBE vôùi file döõ lieäu W 9-3-3.DAT. Ñoà thò nguoàn aùp taïi 150Hz vaø doøng taûi taïi 50Hz coù theå ñöôïc veõ ra xem hình 9.3.3b. A single phase cyclo converter without modulation. Phaàn a :coâng suaát trung bình P tieâu thuï bôûi taûi laø: P=I2lrsm.RL=10.902.10=1187W Phaàn b: Töø caùc ngoõ ra cuûa file W 9-3-3.OUT meùo daïng soùng haøi THD cuûa daïng soùng doøng ñieän taûi THD=67.82% Phaàn c: töø file W 9-3-3.OUT ILRMS=9.01A. Phaàn d: Töø HFn=Iln/I4. Töø caùc ngoõ ra file W 9-3-3.OUT Cho caùc döõ lieäu nhö HF3=0,403 HF5=05, HF7=0,2 HF9=0. III.4 XEÙT MAÏCH OÅN AÙP: OÅn aùp AC: maïch coâng suaát ñeå oån aùp AC thì töông töï nhö laø maïch (Chopper DC). Trong tröôøng hôïp naøy taàn soá ñoùng môû cuûa maïch chopper seõ baèng hai laàn taàn soá cuûa nguoàn ñieän aùp. 2.4.1 Khaûo saùt maïch nhö hình 2.4.1.a Muïc ñích cuûa maïch laø ñeå ñieàu khieån coâng suaát taûi baèng caùch ñieàu chænh giaù trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp AC ñaët treân taûi. Caùc coâng taéc SW ñieàu khieån Point-On-Wave ñeå cho ñieän aùp vaøo VS =240sin314t(11) xuaát hieän ôû caùc ñaàu ra ñieän trôû taûi RL=10W. Duøng SPICE vaø PROBE ñeå veõ ñoà thò doøng ñieän ra iL vôùi goùc kích a töø 0-1 rad cuøng vôùi goùc môû laø p vaø ñöôïc laëp laïi ôû moãi nöûa chu kyø ñieän aùp vaøo. Sô ñoà maïch oån aùp nhö sau. *Chöông trình moâ phoûng baèng SPICE. *W.2-4-1.CIR AC –VOLTAGE REGULATOR. *determine current responss for different values of firing angle ALFA. *This regulator use a voltage-controlled switch as an ac chopper. *Include the power-electrotide library and define parameters. .LIB POWER.LIB .OPTIONS NOPAGE REL TOL=0.01 * PARAMETERS .PARAM FRE=50Hz; .PARAM RLOAD=10ohms; .PARAM PI=3.14159 TWOPI={2*PI}; .PARAM ALFA=0 rad; .PARAM DELAY={ALFA/(TWOPI*FRE)}; .PARAM VRMS=240v, VMAX={SQRT(2)*VRMS}; .PARAM PERIOD ={1/FRE}; * SOURCE, a sinusoidal voltage in the power circuit. VS30 3 0 SIN (0{VMAX} {FRE}); * Call a subcircuit named V-cont from the library file. XCONT 1 0 V-CONT; * DEVICE SW20 2 0 1 0 SWITCH; * CIRCUIT ELEMENT RL32 3 2 {RLOAD}; * Perform a multiple run for differrent values of firing angle. .STEP PARAM ALFA LIST 0 1; a=0rad a=1 rad * ANALYSIS; Transient to view the load current. .TRAN 20us 20ms; TSTEP =20us, TSTOP=1.5cycles. * OUTPUT .PROBE i(RL32); .END Hình 241 a minh hoïa maïch bao goàm moät nguoàn oån aùp thay ñoåi VS moät ñieän trôû taûi RL vaø moät maïch ñieän töû coâng suaát ñeå ñieàu khieån coâng suaát taûi. Maïch ñieän töû coâng suaát laø maïch ñoùng ngaét ñieàu khieån ñieän aùp coù thôøi gian on vaø off baèng nhau trong moãi chu kyø daïng soùng cuûa nguoàn caùc ñieåm on cuõng coù theå ñieàu chænh ñöôïc. Hoaït ñoäng ñoùng ngaét ñieàu khieån ñieän aùp ñöôïc ñieàu khieån bôûi nguoàn ñieän aùp VC phaùt ra töø moät nguoàn vôùi caùc xung tuaàn hoaøn chu kyø baèng moät nöûa cuûa nguoàn cung caáp. Neáu ñieän aùp ñieàu khieån laø VC=VON thì coâng taéc ôû traïng thaùi ON. Neáu ñieän aùp ñieåu khieån VC=VOFF thì coâng taéc ôû traïng thaùi OFF. Hình 241b chæ ra moät daïng soùng ñieän aùp vôùi goùc treã (a+np) ñeå môû coâng taéc vaø goùc np cho coâng taéc ñoùng. Caùc soá nguyeân n=1,2,3... coù theå thaáy töø hình 241b vaø giaù trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp taûi VL ñöôïc ñieàu chænh baèng caùch thay ñoåi goùc kích a. Trong phaïm vi töø 0 =<a=<p. Ñieän aùp taûi thay ñoåi töø Vm/p xuoáng khoâng.