304

CHÖÔNG 10. MAÏCH ÑOÅI ÑIEÄN INVERTERS Ñeà cöông hoïc taäp 10.1 Giôùi thieäu 10.2 Maïch Inverter cô baûn 10.3 Inverter ñieän aùp nguoàn (VSI) 10.3.1 Kieåu nöûa caàu (VSI) 10.3.2 Kieåu toaøn caàu VSI 10.4 Kyõ thuaät ñieàu khieån Inverter ñieän aùp 10.4.1 Ñieàu khieån ñieän aùp vaøo DC cung caáp ñeán Inverter 10.4.2 Ñieàu khieån ñieän aùp ra AC cuûa Inverter 10.4.3 Ñieàu khieån ñieän aùp beân trong Inverter 10.5 Ñieàu bieán beà roäng xung PWM 10.5.1 Ñieàu bieán beà roäng xung ñôn 10.5.2 Ñieàu bieán beà roäng ña xung 10.5.3 Ñieàu bieán beà roäng xung hình sin 10.6 Inverter ñieàu bieán beà roäng xung (PWM )

10.6.1 Inverters toaøn caàu moät pha 10.6.2 Inverter nöûa caàu moät pha 10.7 Caùc kieåu cô baûn khaùc cuûa Inverter moät pha 10.7.1 Inverter ñieåm giöõa 10.8 Nguyeân taéc cô baûn cuûa Inverter caàu ba pha 10.8.1 Kieåu daãn 1200 10.8.2 Kieåu daãn 1800 10.9 Inverter doøng nguoàn lyù töôûng (CSI) 10.9.1 Inverter caàu doøng nguoàn moät pha 10.9.2 Inverter caàu doøng nguoàn ba pha (CSI) 10.10 Thaûo luaän 10.11 Caùc coâng thöùc Troïng taâm hoïc taäp

Giaûi thích Inverter laø gì Lieät keâ moät vaøi öùng duïng cuûa Inverter Moâ taû hoaït ñoäng cô baûn cuûa moät Inverter ñieän aùp nguoàn Giaûi thích hoaït ñoäng cuûa Inverter ñieän aùp nguoàn toaøn caàu vaø nöûa caàu Moâ taû kyõ thuaät ñieàu khieån Inverter ñieän aùp Moâ taû nguyeân taéc ñieàu bieán beà roäng xung Moâ taû nguyeân taéc ñieàu bieán beà roäng xung sin

305

Moâ taû nguyeân taéc cô baûn cuûa Inverter ba pha Moâ taû hoaït ñoäng cô baûn cuûa Inverter doøng nguoàn moät pha vaø ba pha

10.1 Giôùi thieäu Inverter laø moät maïch ñieän tónh ( ñoù laø , chuùng khoâng coù caùc phaàn ñoäng ) maø bieán ñoåi coâng suaát DC thaønh coâng suaát AC taïi moät ñieän aùp ra mong muoán, hay doøng ñieän vaø taàn soá. Ñieän aùp ra cuûa Inverter coù moä daïng soùng tuaàn hoaøn khoâng phaûi laø hình sin nhöng coù theå laøm gaàn ñuùng daïng soùng mong muoán naøy. Coù nhieàu kieåu Inverter, vaø chuùng ñöôïc phaân loaïi theo soá pha, duøng coâng suaát giaûi phaùp baùn daãn, caùc nguyeân taéc thay theá, vaø caùc daïng soùng ra. Chuùng ta ñaàu tieân seõ xeùt inverter moät pha, thöù hai chuùng ta seõ thaûo luaän Inverter ñieän aùp nguoàn (VSI) vaø inverter doøng nguoàn (CSI) vaø cuoái cuøng chuùng ta seõ bao goàm caùc nguyeân taéc cuûa inverter ba pha. Inverter ñöôïc duøng trong nhieàu öùng duïng coâng nghieäp, goàm coù ñieàu khieån toác ñoä cuûa ñoäng cô caûm öùng vaø ñoàng boä , caûm öùng nhieät, cung caáp coâng suaát maùy bay, cung caáp coâng suaát lieân tuïc (UPS), vaø truyeàn taûi DC cao aùp. 10.2 Maïch inverter co baûn : Maïch co baûn ñeå taïo moät ñieän aùp xoay chieàu moät pha töø moät coâng suùaât DC cung caáp, trình baøy treân hình 10.1. Maïch ñieän cuõng ñöôïc bieát nhö moät inverter nöûa caàu bôûi vì noù duøng hai chuyeån maïch baùn daãn. Chuyeån maïch S1 vaø S2 noái tieáp vôùi nguoàn DC ñeán taûi ( vaø khoâng noái tieáp ) luaân phieân nhau, nhö vaäy saûn xuaát ra moät daïng soùng ñieän aùp AC vuoâng. Hình 10.1 Maïch cô baûn cho inverter nöûa caàu

306

Baûng 10.1 Traïng thaùi S1 S2 Ñieän aùp ra

1 + - + E 2 - - 0 3 - + - E 4 + + 0

Töø moãi chuyeån maïch coù caùc giai ñoaïn döông vaø aâm, toå hôïp cuûa hai chuyeån maïch duy trì boán traïng thaùi trình baøy treân baûng 10.1 Trong luùc tình traïng 1 vaø 3 laø laëp laïi xoay chieàu, moät ñieän aùp soùng vuoâng phaùt ra qua taûi, nhö trình baøy treân hình 10.2a. Neáu tình traïng 2 vaø 4 , maø laøm cho ñieän aùp taûi laø 0, duøng böôùc soùng hay soùng gaàn vuoâng daïng soùng nhö treân hình 10.2b Hình 10.2 Chuyeån maïch lieân tieáp trong inverter nöûa caàu (a) soùng vuoâng ra (b) soùng böôùc ra

307

Taàn soá cuûa ñieän aùp xoay chieàu ñöôïc xaùc ñònh bôûi tyû soá chuyeån maïch. Neáu thôøi gian chuyeån maïch laø T giaây, taàn soá f laø : F = 1 / T Hz 10.1 Ñieän aùp ra AC chöõ nhaät cuûa inverter laø ñaày ñuû ñoái vôùi moät vaøi öùng duïng. Tuy nhieân , ñieän aùp ra soùng sin laø daïng soùng lyù töôûng cho nhieàu öùng duïng. Hai phöông phaùp coù theå duøng ñeå laøm ñieän aùp ra gaàn gioáng moät ñöôøng hình sin. Moät laø duøng maïch ñieän loïc treân ñaàu ra cuûa inverter, nhöng noù phaûi lôùn vaø vì theá seõ theâm giaù trò vaø troïng löôïng cuûa inverter. Hôn nöõa , hieäu quûa seõ giaûm vì taêng coâng suaát toån thaát trong maïch loïc. Phöông phaùp thöù hai, ñieàu bieán beà roäng xung (PWM) , duøng moät chuyeån maïch phoái hôïp trong inverter ñeå thay ñoåi hình daïng cuûa daïng soùng ñieän aùp ra. PWM ñöôïc baøn tôùi trong phaàn 10.5 10.3 Inverter ñieän aùp nguoàn (VSI) Moät inverter ñieän aùp nguoàn (VSI) laø kieåu thöôøng duøng nhaát cuûa inverter. Trong moät VSI ñieän aùp nguoàn vaøo DC khoâng ñoåi veà baûn chaát vaø ñoäc laäp cuûa sô ñoà doøng taûi. Ñieän aùp vaøo DC coù theå töø moät nguoàn ñoäc laäp nhö laø acqui hay coù theå laø ñaàu ra cuûa moät chænh löu coù ñieàu khieån. Moät tuï ñieän lôùn naèm treân ñöôøng vaøo DC ñeán inverter . Tuï ñieän baûo ñaûm raèng baát kyø chuyeån maïch tröôøng hôïp trong inverter khoâng coù thay ñoåi ñaùng keå ñieän aùp vaøo DC. Töï ñieän naïp vaø phoùng caàn thieát ñeå duy trì ñaàu ra oån ñònh. Inverter bieán ñoåi ñieän aùp vaøo DC thaønh moät soùng vuoâng AC nguoàn ra 10.3.1 Nöûa caàu VSI Inverter nöûa caàu ñöôïc söû duïng vôùi coâng suaát thaáp, laø moät khoái xaây döïng cô baûn cuûa maïch inverter. Hình 10.3a keát caáu VSI nöûa caàu moät pha duøng hai chuyeån maïch S1 vaø S2 vaø hai coâng suaát DC cung caáp. Duïng cuï chuyeån maïch coù theå laø coâng suaát baùn daãn ( moät BJT hay moät MOSFET), moät GTO thyristor, hay moät SCR vôùi maïch thay theá cuûa noù. Diot D1 vaø D2 laø diot líp FWD

Hình 10.3b trình baøy daïng soùng ñieän aùp ra vôùi moät taûi ñieän trôû. Chuyeån maïch ñaët môû vaø ñoùng luaân phieân, vôùi moät chuyeån maïch môû trong khi caùi kia ñoùng. Trong thôøi gian 0 ñeán T/2 , chuyeån maïch S1 laø ñoùng, laøm V0 = + E . Taïi T/2 , S1 laø môû vaø S2 laø ñoùng . Trong khoaûng T/2 ñeán T , ñieän aùp ra V0 = - E , vì vaäy, ñieän aùp ra coù moät daïng soùng chöõa nhaät xoay chieàu vôùi taàn soá f = 1/T . Baèng caùch ñieàu khieån T, chuùng ta coù theå ñieàu khieån taàn soá cuûa ñieän aùp ra inverter. Tuy nhieân phaûi caån thaän khoâng ñeå caû hai chuyeån maïch cuøng môû, nhö theá seõ ngaén maïch nguoàn DC

308

Hình 10.3

Inverter ñieän aùp nguoàn nöûa caàu (a) sô ñoà maïch ñieän (b) daïng soùng ra vôùi taûi ñieän trôû (c) daïng soùng vôùi taûi RL

Neáu chuyeån maïch S1 vaø S2 laø thay nhau ñoùng ñoái vôùi moät khoaûng Ton , ñieän aùp ra trung bình nöûa soùng ñöôïc cho bôûi

V0(avg) = 2 2/ 2

on onT TE E Ed

T T= = 10.2

309

ÔÛ ñaáy d, heä soá chu kyø laø :

D = Ton / T 10.3 Giaù trò RMS cuûa ñieän aùp ra ñöôïc cho bôûi : 0( ) 2RMSV d E= 10.4

Daïng soùng doøng ra tuøy thuoäc vaøo thöïc chaát cuûa taûi. Neáu taûi laø ñieän trôû, daïng soùng doøng laø töông töï nhö daïng soùng ñieän aùp vaø doøng ra trung bình nöûa soùng ñöôïc cho bôûi : I0(avg) = V0(avg) / R 10.5 Vaø doøng trung bình trong chuyeån maïch laø Is = I0(avg) / 2 10.6 Coâng suaát trung bình bôûi taûi laø

2 2

0( )2

RMS

L

V EP d

R R= = 10.7

Neáu taûi laø caûm öùng, doøng ñieän ra khoâng theå ñoåi ngöôïc ngay cuøng ñieän aùp ra thay ñoåi cöïc cuûa noù, nhö theá diot FWD duy trì moät ñöôøng daãn cho doøng taûi chaûy cuøng höôùng. Daïng soùng cuûa ñieän aùp vaø doøng ñieän vôùi moät taûi RL trình baøy treân hình 10.3c. Doøng ra I0 chaäm treã sau ñieän aùp ra. Trong khoaûng 0 ñeán T/2 , ñieän aùp ra V0 laø döông. Vì vaäy, moãi S1 hay D1 laø daãn trong khoaûng thôøi gian naøy. Tuy nhieân, trong khoaûng 0 ñeán t1 , doøng ra I0 laø aâm, chæ ra raèng D1 phaûi laø daãn trong khoaûng thôøi gian naøy. Baây giôø, trong khoaûng t1 ñeán T/2, I0 laø döông, nhö vaäy S1 phaûi laø daãn. Taïi T/2 , S1 laø ñoùng vaø doøng truyeàn taûi tôùi D2 . Taïi t2 , D2 laø ñoùng vaø S2 laø môû ñeå daãn töø t2 ñeán T. Chu ky luùc naøy laëp laïi. Hình 10.3c cuõng trình baøy giaûi phaùp daãn trong caùc khoaûng thôøi gian khaùc nhau. Neân nhôù raèng diot FWD chæ daãn khi ñieän aùp vaø doøng ñieän laø chieàu cöïc döông. Caùc doøng DC nguoàn I1 vaø I2 coù theå ñaït ñöôïc töø daïng soùng doøng ra nhö trình baøy treân hình 10.3c. Trong khoaûng nöûa thôøi gian döông ñieän aùp ra, doøng ñieän ñöôïc cung caáp bôûi phaàn cao hôn cuûa nguoàn DC, vaø trong khoaûng nöûa thôøi gian aâm noù ñöôïc cung caáp bôûi phaàn thaáp hôn. Ví duï 10.1 Inverter nöûa caàu moät pha trình baøy treân hình 10.4a saûn xuaát moät soùng böôùc ra qua taûi ñieän trôû. E = 100 V , d = 50% vaø taûi ñieän trôû laø R = 1 Ω

a) Veõ daïng soùng cho ñieän aùp ra V0 , ñieän aùp qua SCRs ( VSCR1 vaø VSCR2 ) vaø doøng nguoàn ( I1 vaø I2 )

b) Tìm ñieän aùp nghòch cöïc ñaïi maø chuyeån maïch phaûi chòu ñöïng c) Tìm doøng taûi trung bình d) Tìm doøng chuyeån maïch trung bình e) Tìm coâng suaát phaân phoái treân taûi

310

Giaûi ñaùp : a) Daïng soùng trình baøy treân hình 10.4b. Neáu chuùng ta môû SCR1 taïi t = 0 ñoái vôùi

moät khoaûng thôøi gian Ton, doøng taûi chaûy töø nguoàn ñeán taûi. Taïi thôøi gian t = T/2 , trong khi SCR1 vaãn coøn ñoùng, SCR2 laø môû ñeå daãn doøng taûi theo höôùng nghòch. SCR2 vaãn coøn môû cho khoaûng thôøi gian Ton tröôùc ñoù noù laø ñoùng.

Hình 10.4 (a) sô ñoà doøng ñieän cho ví duï 10.1b (b) daïng soùng cuûa ñieän aùp vaø doøng ñieän

311

SCR1 vaø SCR2 vaãn coøn ñoùng cho thôøi gian nghæ cuûa chu kyø T. Chu kyø laø ñöôïc laëp laïi luùc ñoù. Ñieän aùp ra coù moät daïng soùng chöõ nhaät xoay chieàu cuûa bieân ñoä E. Töø luùc taûi laø ñieän trôû, doøng ra cuõng coù hình daïng chöõ nhaät vôùi moät ñoä lôùn E/R b) Ñieän aùp qua chuyeån maïch môû laø

2 * Ñieän aùp cung caáp DC = 2 * 100 = 200 V c) Ñieän aùp taûi trung bình treân moät nöûa chu kyø laø

V0(avg) = 2 E d = 2 * 100 * 0,5 = 100 V Doøng taûi trung bình laø V0(avg) / R = 100 / 1 = 100 A

d) Doøng trung bình treân chuyeån maïch = Doøng taûi trung bình / 2 = 100 / 2 = 50 A e) Giaù trò hieäu duïng RMS cuûa ñieän aùp ra laø

2 2*0,5100 100d E V= =

Coâng suaát phaân phoái ñeán taûi laø

PL = 2

0( ) 2100 /1 10

RMSVkW

R= =

10.3.2 Toaøn caàu VSI 10.3.2.1 Vôùi moät taûi ñieän trôû Moät toaøn caàu VSI coù theå ñöôïc caáu hình bôûi toå hôïp hai nöûa caàu VSIs. Hình 10.5 trình baøy maïch ñieän cô baûn cho inverter ñieän aùp nguoàn toaøn caàu moät pha. Yeâu caàu boán chuyeån maïch vaø boán diot FWD. Bieân ñoä cuûa ñieän aùp ra vaø vì theá coâng suaát ra laø hai laàn cuûa nöûa caàu. Caùc chuyeån maïch laø môû vaø ñoùng theo caëp cheùo, nhö theá moãi chuyeån maïch S1 vaø S4 hay S2 vaø S3 laø ñöôïc môû treân moät nöûa chu kyø ( T/2) . Vì vaäy nguoàn DC ñöôïc noái tieáp ñeán taûi luaân phieân theo höôùng döông. Taàn soá ra ñöôïc ñieàu khieån baèng tyû soá maø caùc chuyeån maïch môû vaø ñoùng. Neáu caëp chuyeån maïch laø môû taïi moät khoaûng thôøi gian baèng nhau, daïng soùng ñieän aùp ra seõ laø moät soùng vuoâng vôùi ñænh bieân ñoä laø E nhö trình baøy treân hình 10.6a. Chuyeån maïch lieân tuïc ñöôïc cho bôûi baûng 10.2 Hình 10.5 : Inverter ñieän aùp nguoàn toaøn caàu

312

Hình 10.6 Chuyeån maïch lieân tuïc vaø daïng soùng ñieän aùp ra cho inverter nöûa caàu (a) ñaàu ra soùng vuoâng (b) ñaàu ra soùng böôùc

So saùnh daïng soùng cuûa hình 10.6a vaø 10.3b cho thaáy raèng daïng soùng ñieänaùp ra cuûa nöûa caàu vaø inverter toaøn caàu laø y heät nhau. Vì vaäy, caùc coâng thöùc cung caáp gioáng nhau. Khi traïng thaùi chuyeån maïch thay ñoåi trong khi ñi töø traûng thaùi naøy ñeán traïng thaùi khaùc, caû hai caëp chuyeån maïch phaûi laø traïng thaùi ñoùng vôùi moät thôøi gian ngaén ñeå traùnh khaû naêng ngaén maïch nguoàn DC trong traïng thaùi nhaát thôøi maø hai chuyeån maïch coù theå laø ñoùng ñoàng thôøi. Vì vaäy, chuyeån maïch töø traïng thaùi môû ñeán ñoùng phaûi khoâng nhanh nhö coù theå xaûy ra, trong luùc chuyeån maïch töø ñoùng ñeán môû phaûi laø gaàn nhö treã moät thôøi gian xaùc ñònh Baûng 10.2 : chuyeån maïch lieân tuïc cho ñaàu ra soùng vuoâng Traïng thaùi S1 S2 S3 S4 Ñieän aùp ra

1 On Off Off On + E 2 Off On On Off - E 3 On Off Off On + E 4 Off On On Off - E

313

Baûng 10.3 : chuyeån maïch lieân tieáp cho moät soùng böôùc ñaàu ra Traïng thaùi S1 S2 S3 S4 Ñieän aùp ra

1 On Off Off On + E 2 On Off Off On + E 3 On Off On Off 0 4 Off On On Off - E 5 Off On On Off - E 6 Off On Off On 0 7 On Off Off On + E 8 On Off Off On + E

Chuùng ta coù theå ñieàu khieån ñieän aùp AC baèng caùch duøng moät traïng thaùi chuyeån maïch thöù ba trong luùc maø ñieän aùp ra laø 0. Daïng soùng ñaàu ra laø soùng böôùc trình baøy treân hình 10.6b. Trong traïng thaùi chuyeån maïch thöù ba, chuyeån maïch S1 vaø S3 hay S2 vaø S4 ñoùng cho thôøi gian δ , trong luùc V0 = 0. Chuyeån maïch lieân tieáp ñöôïc cho trong baûng 10.3 Giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp ra ñöôïc cho bôûi

0( )

( / 2) 21 1

/ 2 / 2avg

TV E E E

T T T

δ δ δ− = = − = −

10.8

Giaù trò RMS cuûa ñieän aùp ra ñöôïc cho bôûi

0( )

21RMSV E

T

δ= −

Vì vaäy, ñoä lôùn cuûa ñieän aùp ra coù theå ñöôïc ñieàu khieån möùc ñoä naøo ñoù baèng caùch laøm treã vieäc môû cuûa caëp chuyeån maïch phuø hôïp sau khi caëp daãn ñaõ ñoùng. 10.3.2.2 Vôùi moät taûi caûm öùng Hình 10.7a moät inverter caàu nguoàn ñieän aùp maø duøng SCRs nhö moät chuyeån maïch vaø cung caáp moät taûi RL. Ñieän aùp ra laø moät soùng chöõ nhaät trình baøy vôùi moät heä soá chu kyø 50%. Daïng soùng doøng ra coù moät daïng haøm muõ. Trong chu kyø tieáp theo, khi ñieän aùp ra laø aâm, doøng ra laø phaân raõ haøm muõ. Ñaëc tính cuûa diot FWD laø duy trì trôû laïi moät ñöôøng daãn cho doøng taûi khi chuyeån maïch laø ñoùng. Cho ví duï, chæ sau khi SCR2 vaø SCR3 laø ñoùng ôû thôøi ñieåm t = 0 , diot D1 vaø D4 laø môû. Doøng taûi baét ñaàu giaù trò aâm vaø ñöa leân haøm muõ taïi moät tyû leä cho bôûi thôøi gian taûi khoâng ñoåi (τ = L/R). Doøng nguoàn DC trong khoaûng thôøi gian naøy laø inverted vaø hieän thôøi chaûy ñeán nguoàn DC

314

Hình 10.7 Inverter toaøn caàu vôùi moät taûi RL (a) sô ñoà maïch ñieän (b) daïng soùng vôùi moät taûi RL

315

Khi doøng ra ñaït ñeán 0, D1 vaø D4 laø ñoùng vaø SCR1 vaø SCR4 laø môû . Ñieän aùp ra vaø doøng ñieän ra caû hai laø döông, cho moät coâng suaát döông. Doøng ñieän tieáp tuïc taêng tröôûng ñaït ñeán giaù trò cöïc ñaïi cuûa noù taïi t = T/2 , khi SCR1 vaø SCR4 laø ñoùng . Ñieän aùp ra nghòch nhöng doøng ra tieáp tuïc chaûy theo höôøng gioáng nhau. Doøng ra coù theå chæ chaûy qua diot D2 vaø D3 , maø noái nguoàn DC ñeán taûi, cho moät ñieän aùp nghòch. Naêng löôïng döï tröõ trong phaàn caûm trôû veà nguoàn DC, vaø doøng ra baây giôø rôi töø giaù trò cöïc ñaïi cuûa noù vaø phaân raõ ñeán 0. Moät khi doøng taûi döøng, SCR2 vaø SCR3 coù theå daãn ñeå cung caáp coâng suaát ñeán taûi. Doøng ñieän ñaït ñeán giaù trò cöïc ñaïi aâm cuûa noù taïi t = T , vaø chu kyø laïi laëp laïi. Hình 10.7b trình baøy daïng soùng cuûa doøng ñieän vaø ñieän aùp. Cuõng trình baøy treân daïng soùng laø caùc duïng cuï daãn trong caùc khoaûng thôøi gian khaùc nhau. Neân nhôù töø daïng soùng doøng nguoàn maø doøng nguoàn laø döông khi chuyeån maïch daãn doøng vaø coâng suaát ñöôïc phaân phoái bôûi nguoàn. Doøng nguoàn laø aâm khi diot daãn doøng vaø coâng suaát ñöôïc haáp thuï bôûi nguoàn. Ví duï 10.2 Moät inverter toaøn caàu moät pha ( hình 10.7a) ñöa ra moät soùng böôùc ñaàu ra, nhö trình baøy treân hình 10.8a, qua moät taûi ñieän trôû. E = 200 V ; d = 50% , vaø taûi ñieän trô û R = 2Ω a) Veõ daïng soùng cho doøng ra I0 , ñieän aùp qua SCRs ( VSCR1 ; VSCR2 ; VSCR3 ; vaø VSCR4 ) doøng SCRs ( ISCR1 ; ISCR2 ; ISCR3 ; vaø ISCR4 ) vaø doøng nguoàn Is b) Tìm ñieän aùp thuaän cöïc ñaïi maø chuyeån maïch phaûi chòu c) Tìm doøng taûi trung bình d) Tìm doøng chuyeån maïch trung bình e) Tìm coâng suaát phaân phoái ñeán taûi f) Tìm doøng nguoàn trung bình Giaûi ñaùp :

a) Neáu moãi moät caëp cheùo cuûa SCRs laø ñaët ñoùng luaân phieân cho moät khoaûng thôøi gian Ton treân moät thôøi gian chu kyø T, daïng soùng cuûa ñieän aùp vaø doøng ñieän nhö trình baøy treân hình 10.8b. Neáu chuùng ta ñoùng ( ñaët môû ) SCR1 vaø SCR4 , taïi t = 0 cho moät khoaûng thôøi gian Ton , doøng taûi chaûy töø nguoàn ñeán taûi. Taïi thôøi ñieåm t = T/2 , khi SCR1 vaø SCR4 vaãn coøn ñoùng , SCR2 vaø SCR3 laø ñaõ ñoùng ñeå daãn doøng taûi theo höôùng nghòch. SCR2 vaø SCR3 vaãn coøn môû cho moät khoaûng thôøi gian Ton tröôùc khi chuùng ñöôïc ñoùng cho söï nghæ cuûa giai ñoaïn T. Chu kyø jhi ñoù ñöôïc laëp laïi. Ñieän aùp ra laø moät daïng soùng chöõ nhaät xoay chieàu vôùi moät bieân ñoä E = 200V. Töø khi taûi laø ñieän trôû, doøng ra cuõng coù hình daïng chöõ nhaät vôùi ñoä lôùn laø E / R = 100 A

b) Khi caëp chuyeån maïch naøy laø môû, caû hai chuyeån maïch trong caëp khoâng daãn khaùc phaûi khoái toaøn ñieän aùp cung caáp E. Khi taát caû caùc chuyeån maïch laø ñoùng, moãi chuyeån maïch phaûi khoái nöûa ñieän aùp cung caáp.

316

Ñieän aùp thuaän cöïc ñaïi maø chuyeån maïch phaûi chòu laø E = 200 V Hình 10.8 Daïng soùng cuûa doøng ñieän vaø ñieän aùp cho ví duï 10.2

c) Ñieän aùp ra trung bình treân moät nöûa chu kyø laø V0(avg) = 2 E d = 2 * 200 * 0,5 = 200 V Doøng taûi trung bình laø V0(avg) / R = 200 / 2 = 100 A d) Doøng trung bình trong chuyeån maïch = Doøng taûi trung bình / 2 = 100 / 2

= 50 A e) Giaù trò RMS cuûa ñieän aùp ra laø : V0(RMS) = 2 2*0,5 *200 200d E V= = Coâng suaát phaân phoái ñeán taûi laø

317

PL = 2 2

0( ) 20020

2

RMSVkW

R= =

Hình 10.9 Inverter caàu moät pha vôùi taûi RL (a) soùng böôùc ñaàu ra (b) Daïng soùng cuûa ñieän aùp vaø doøng ñieän

318

f) Coâng suaát ñöôïc cung caáp bôûi nguoàn laø gioáng nhö coâng suaát phaân phoái ñeán taûi

Ps = PL = E Is

Is = 3

20*10200

200A=

Ví duï 10.3 Moät inverter caàu moät pha ( hình 10.7a) cho ra moät soùng böôùc ñaàu ra qua taûi RL. Veõ daïng soùng cuûa ñieän aùp ra, doøng ñieän ra, doøng chuyeån maïch, caùc doøng diot, vaø doøng nguoàn. Giaûi ñaùp : Moät soùng böôùc ñaàu ra trình baøy treân hình 10.9a. ÔÛ ñaây, hoaït ñoäng cuûa chaân thöù hai, maø hieän taïi laø SCR1 vaø SCR3 , laø treã 0

δ töø hoaït ñoäng cuûa chaân thöù nhaát, ôû ñoù SCR1 vaø SCR4 laø hieän dieän . Bôûi goùc treã 0

δ khaùc nhau, beà roäng xung ra coù theå ñöôïc ñieàu khieån, vì theá ñieàu khieån ñieän aùp ra. Taïi ngay treân daïng soùng ñieän aùp ra khi SCR2 laø môû, doøng ra truyeàn taûi ñeán diot D2, nhöng vì chuyeån maïch SCR4 vaãn coøn môû, doøng ra theo moät ñöôøng daãn qua diot D2 vaø SCR4 , coù hieäu quûa ngaén taûi vaø laøm cho ñieän aùp ra baèng 0 Khi SCR3 laø môû, chæ ñöôøng daãn cho doøng ra qua diot D3 ; noái nguoàn DC ñeán ñaàu ra vôùi phaân cöïc döông. SCR3 vaø SCR2 laø môû ngay sau khi doøng ra trôû thaønh 0. Doøng SCR trong tay thöù nhaát ( ISCR1 vaø ISCR2 ) vaø tay thöù hai (ISCR3 vaø ISCR4 ) laø khoâng gioáng nhau, nhö coù theå thaáy treân hình 10.9b. Töông töï nhö vaäy cho doøng diot 10.4 Caùc kyõ thuaät ñieàu khieån inverter ñieän aùp Ña soá inverter söû duïng yeâu caàu nhieàu caùch ñieàu khieån ñieän aùp ra AC. Nhieàu phöông phaùp khaùc nhau coù theå ñöôïc duøng ñeå ñieàu khieån ñieän aùp ra cuûa moät inverter, nhöng chuùng coù theå ñöôïc phaân loaïi theo ba nhoùm chính :

1- Ñieàu khieån ñieän aùp vaøo DC ñöôc cung caáp ñeán inverter 2- Ñieàu khieån ñieän aùp ra AC cuûa inverter 3- Ñieàu khieån ñieän aùp trong inverter

10.4.1 Ñieàu khieån ñieän aùp vaøo DC ñöôïc cung caáp ñeán inverter Ñoái vôùi moät maãu chuyeån maïch ñaõ cho, ñieän aùp ra cuûa inverter laø tyû leä thuaän vôùi ñieän aùp vaøo cuûa noù. Vì vaäy, thay ñoåi ñieän aùo vaøo DC cung caáp ñeán inverter laø caùch ñôn giaûn ñeå ñieàu khieån ñieän aùp ra. Neáu coâng suaát nguoàn laø DC, luùc ñoù duøng moät maïch baêm laø phöông phaùp chuû yeáu ñeå ñaït ñöôïc moät ñieän aùp DC thay ñoåi. Tuy nhieân, trong nhöõng tröôøng hôïp naøy ñieän aùp DC ñaït ñöôïc töø ñieän aùp AC, ñieàu khieån ñieän aùp AC laø deã hôn. Ñieàu naøy coù theå hoaøn thaønh bôûi duøng chænh löu coù ñieàu khieån hay chænh löu khoâng ñieàu khieån vaø ñaït ñöôïc moät ñieän aùp ra DC khaùc nhau baèng moät maïch baêm.

319

10.4.2 Ñieàu khieån ñieän aùp ra AC cuûa inverter Trong phöông phaùp naøy, giôùi thieäu moät maùy ñieàu chænh AC giöõa inverter vaø taûi , ñieàu khieån ñieän aùp AC cuûa inverter vaø nhö vaäy ñieàu khieån ñieän aùp ra inverter 10.4.3 Ñieàu khieån ñieän aùp trong inverter Ñieàu bieán beà roäng xung (PWM) laø phöông phaùp chung nhaát ñeå ñieàu khieån ñieän aùp trong inverter. Trong phöông phaùp naøy, ñieän aùp ra laø moät soùng ñaõ ñieàu bieán beà roäng xung vaø ñieän aùp laø ñöôïc ñieàu khieån baèng thay ñoåi khoaûng thôøi gian cuûa caùc xung ñieän aùp ra. Phöông phaùp naøy ñöôïc xem xeùt chi tieát trong phaàn 10.5 Hình 10.10 PWM daïng soùng ñieän aùp

Ví duï 10.4 Daïng soùng ñieän aùp ra cuûa moät inverter PWM caáp cho moät taûi ñieän trôû ñöôïc trình baøy treân hình 10.10. Xaùc ñònh giaù trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp ra. Tìm heä soá chu kyø môùi ñöôïc yeâu caàu ñeå giaûm ñieän aùp ra 75% Giaûi ñaùp : Heä soá chu kyø cuûa xung laø

3

3

1,5*100,3

5*10

onTd

T

−

−= = =

Coù nghóa giaù trò bình phöông cuûa ñieän aùp ra laø :

2 2 2 2

0* 2 * 2 *

/ 2

on onT TV E E E d

T T= = =

Giaù trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp ra laø :

0( )2 100 0,6 77,5RMSV E d V= = =

Heä soá chu kyø yeâu caàu ñeå caét ñieän aùp ra ñeán 0,75 * 77,5 = 58,1 V laø :

0( )2

RMSVd

E=

Hay : 2 2

0( )

2 2

58,10,17

2 2*100

RMSVd

E= = =

320

Hình 10.11 Daïng soùng ñaàu ra ñieàu bieán beà roäng moät xung (a) khoâng ñieàu bieán (b) ñaõ ñieàu bieán daïng soùng

321

10.5 Ñieàu bieán beà roäng xung (PWM) Ba phöông phaùp thöôøng duøng nhaát ñeå ñieàu bieán beà roäng xung trong caùc nhoùm sau :

1- Ñieàu bieán beà roäng moät xung 2- Ñieàu bieán beà roäng ña xung 3- Ñieàu bieán beà roäng xung sin

10.5.1 Ñieàu bieán beà roäng moät xung

Trong phöông phaùp ñieàu khieån ñieän aùp naøy, daïng soùng ñieän aùp ra goàm coù moät xung trong moãi nöûa chu kyø cuûa ñieän aùp ra yeâu caàu. Ñoái vôùi moät taàn soá ñaõ cho ( f = 1/T ) , beà roäng xung tw coù theå ñöôïc thay ñoåi ñeå ñieàu khieån ñieän aùp ra AC. Daïng soùng ñieän aùp ra cuûa moät inverter caàu moät pha ( xem hình 10.5) khoâng ñieàu bieán trình baøy treân hình 10.11a . Taïi ñaây, chuyeån maïch S1 vaø S4 laø môû cho moät nöûa chu kyø vaø S2 vaø S3 laø môû cho nöûa chu kyø kia ñeå cho ñieän aùp ra cöïc ñaïi.

Ñieän aùp ñieàu khieån ñöôïc thöïc hieän baèng thay ñoåi pha cuûa S3 vaø S4 vôùi moái lieân quan ñeán S1 vaø S2 . Hình 10.11b trình baøy daïng soùng ñieän aùp ra khi thôøi gian daãn cuûa S3 vaø S4 taêng moät goùc δ = 900 . Ñieän aùp ra ñaït ñöôïc baèng caùch theâm hai ñieän aùp soùng vuoâng, maø ñaõ thay ñoåi pha vôùi lieân quan ñeán moãi caùi khaùc. Ñieän aùp ra bao goàm caùc xung xoay chieàu vôùi moät beà roäng 1800 - δ = 900

Ñieän aùp ra coù theå eâm phaúng chæ töø cöïc ñaïi cuûa noù ( treã 00 ) tôùi 0 ( treã 1800 ) baèng caùch hoaëc taêng pha, hay laøm treã vieäc ñaët môû cuûa moät caëp chuyeån maïch vôùi söï lieân quan ñeán caùi khaùc.

10.5.2 ñieàu bieán beà roäng ña xung

Thay vì giaûm beà roäng xung ñeå ñieàu khieån ñieän aùp ra, ñaàu ra cuûa inverter coù theå laø chuyeån maïch môû hay ñoùng nhanh vaøi laàn trong khoaûng moãi moät nöûa chu kyø ñeå cho ra moät daõy xung ñoä lôùn khoâng ñoåi.

Hình 10.12 trình baøy yù töôûng ñieàu bieán beà roäng ña xung. Daïng soùng cuûa ñieän aùp ra bao goàm m xung cho moãi nöûa chu kyø cuûa ñieän aùp ra yeâu caàu. Neáu f laø taàn soá ñaàu ra cuûa inverter, taàn soá cuûa caùc xung fp ñöôïc cho bôûi :

fp = 2 f m

Vì vaäy, soá xung treân chu kyø laø

2 m = fp / f

322

Hình 10.12 : Daïng soùng ñieàu bieán beà roäng ña xung (a) m = 2 (b) m = 3

Hình 10.13 : Thay ñoåi heä soá chu kyø vôùi choïn m = 5

Hình 10.12a trình baøy daïng soùng ñieän aùp ra vôùi m = 2 . Beà roäng xung tw neân nhoû hôn π / 2 . Treân hoøinh 10.12b, cho m = 3, roõ raøng laø tw < π /3 . Noùi chung, beà roäng xung tw ≤ π / m

Gaàn gioáng nhö doøng xoay chieàu ñoái vôùi ñieàu khieån ñoä lôùn cuûa ñieän aùp ra laø giöõ m khoâng ñoåi vaø thay ñoåi beà roäng xung Tw (xem hình 10.13 )

10.5.2 Ñieàu bieán beà roäng ña xung ( SPWM)

Trong ñieàu bieán beà roäng xung sin, ñieän aùp ra ñöôïc ñieàu khieån bôûi thay ñoåi thôøi gian ñoùng – môû nhö vaäy thôøi gian môû ( beà roäng xung ) laø daøi nhaát taïi ñænh cuûa soùng. Hình 10.14 trình baøy moät maãu chung SPWM. Caùc thôøi gian chuyeån maïch ñöôïc xaùc ñònh nhö hình 10.15a. VR ( t ) laø moät giôùi thieäu bieán ñoåi soùng hình sin coù bieân ñoä Vm vaø taàn soá fm , maø coù xu höôùng baèng taàn soá cuûa inverter.

Hình 10.14 : Maãu ñieàu bieán beà roäng xung sin

323

Moät soùng mang tam giaùc cao taàn Vc (t) vôùi bieân ñoä Vc vaø taàn soá fc so saùnh vôùi soùng sin chuyeån ñoåi. Thôøi ñieåm chuyeån maïch ñöôïc xaùc ñònh bôûi giao ñieåm cuûa soùng Vc (t) vaø VR (t) . Beà roäng xung tw ñöôïc xaùc ñònh bôûi khoaûng thôøi gian maø Vc (t) < VR (t) trong nöûa chu kyø döông cuûa VR (t) , vaø Vc (t) > VR (t) trong nöûa chu kyø aâm cuûa VR (t)

Hai thoâng soá ñieàu khieån ñeå ñieàu chænh ñieän aùp ra laø tyû soá baêm vaø cô soá ñieàu bieán. Tyû soá taàn soá fc / fm ñöôïc bieát nhö laø tyû soá N mang baêm. Noù xaùc ñònh soá xung trong moãi nöûa chu kyø cuûa ñieän aùp ra inverter. Tyû soá Vm / Vc ñöôïc goïi laø cô soá ñieàu bieán M (0 1M≤ ≤ ) . Noù xaùc ñònh beà roäng xung vaø vì theá giaù trò RMS cuûa ñieän aùp ra inverter. M thöôøng ñöôïc ñieàu chænh bôûi thay ñoåi bieân ñoä cuûa soùng tham khaûo trong khi giöõ coá ñònh bieân ñoä soùng mang . Taàn soá ñaàu ra inverter ñöôïc thay ñoåi baèng caùch thay ñoåi taàn soá soùng tham khaûo . Hình 10.15a veõ cho N = 6 vaø M = 1 . Ñieän aùp ra cöïc ñaïi xaûy ra vôùi M = 1 ; khi M = 0,5 ñaàu ra giaûm chæ coøn moät nöûa ( hình 10.15b)

Ñuùng hôn laø duøng moät soùng mang tam giaùc vôùi moät ñeàn buø luaân phieân, nhö trình baøy trong hình 10.15a, moät soùng mang tam giaùc khoâng coù moät ñeàn buø coù theå ñöôïc duøng

Hình 10.15

Daïng soùng ñieàu bieán beà roäng xung sin (a) m = 1 (b) m = 0,5

324

Trong tröôøng hôïp naøy, moät soùng mang tam giaùc coù taàn soá fc vaø moät soùng sin ñieàu bieán tham khaûo coù taàn soá fm ( gioáng nhö taàn soá ra yeâu caàu cuûa inverter ) , laø ñöôïc duøng ñeå ñieàu chænh ñieän aùp ra. Thay ñoåi bieân ñoä cuûa soùng sin tham khaûo laøm thay ñoåi beà roäng xung vaø ñieàu khieån hieäu quûa ñoä lôùn cuûa daïng soùng ra.

Soùng mang vaø soùng sin tham khaûo trình baøy trong hình 10.16a. Daïng soùng ñieän aùp ra V0 veõ treân hình 10.16b. Neân nhôù raèng soá xung ra trong toaøn moät chu kyø laø 6. Cuõng coù 6 soùng ñieän aùp mang trong khoaûng chu kyø naøy. Vì vaäy, xung taùi dieãn taàn soá cuûa inverter gioáng nhö taàn soá mang

Hình 10.16 : daïng soùng ñieàu bieán beà roäng xung sin (a) tín hieäu tham khaûo (b) daïng soùng ñieän aùp ra.

10.6 Inverter ñieàu bieán beà roäng xung (PWM)

10.6.1 Inverter toaøn caàu moät pha

Trong moät inverter ñieàu bieán beà roäng xung, daïng soùng ñieän aùp ra coù moät bieân ñoä khoâng ñoåi cuûa phaân cöïc nghòch ñònh kyø ñeå duy trì taàn soá ra cô baûn. Ñieän aùp nguoàn ñöôïc chuyeån maïch ñieàu chænh khoaûng caùch ñeå cho ra moät ñieän aùp ra khaùc. Ñieän aùp ra cuûa inverter ñöôïc ñieàu khieån baèng caùch thay ñoåi beà roäng xung cuûa moãi chu kyø cuûa ñieän aùp ra.

325

Hình 10.17a trình baøy moät inverter caàu moät pha duøng BJTs laøm chuyeån maïch. Chuyeån maïch Q3 vaø Q4 cuûa chaân phaûi cuûa inverter laø ñaët môû sau moät goùc α vôùi söï lieân quan ñeán vieäc môû cuûa chuyeån maïch Q1 vaø Q2 cuûa chaân traùi cuûa inverter. Chuyeån maïch lieân tieáp trình baøy trong baûng 10.4. Keát quûa ñieän aùp ra V0 trình baøy trong hình 10.7b, coù moät beà roäng xung tw cuûa α . Bôûi thay ñoåi goùc naâng α coù theå thay ñoåi ñieän aùp ra inverter.

Inverter duøng baùn daãn hay thirytor GTO coù theå hoaït ñoäng ôû taàn soá chuyeån maïch cao hôn nhieàu so vôùi inverter duøng SCRs thöôøng leä, vaø vì vaäy ñöôïc duøng trong inverter ñieàu bieán beà roäng xung . Trong moät inverter ñieàu bieán beà roäng xung hoaït ñoäng taïi taàn soá chuyeån maïch cao, toån thaát chuyeån maïch seõ lieân quan cao, laøm giaûm hieäu suaát vaø sinh vaán ñeà giaûi nhieät.

Hình 10.17 : Daïng soùng ñieàu bieán beà roäng xung cô baûn (a) sô ñoà maïch ñieän (b) daïng soùng ra PWM

326

Baûng 10.4 Q1 Q2 Q3 Q4 Ñieän aùp ra On Off Off On + E On Off On Off 0 Off On On Off - E Off On Off On 0 On Off Off On + E On Off On Off 0

10.6.2 Inverter nöûa caàu moät pha

Vôùi moät inverter toaøn caàu, moät ñieän aùp ra 0 laø khoâng theå xaûy ra – ñeän aùp ra chæ coù theå laø döông hay aâm. Vì vaäy, ñieän aùp ra ñöôïc cho pheùp nghòch thay vì laø 0. Hình 10.18 trình baøy moät daïng soùng PWM cho moät inverter nöûa caàu. Chuùng ta coù theå ñieàu khieån ñieän aùp ra baèng caùch ñieàu khieån beà roäng 2 δ .

Hình 10.18 : Ñieàu bieán beà roäng xung trong moät Inverter nöûa caàu

Ñieàu bieán beà roäng xung sin (hình 10.19 ) laø thöôøng duøng vôùi inverter nöûa caàu. Moät chænh löu tín hieäu chuyeån ñeán sin so vôùi moät soùng mang tam giaùc. Ñoái vôùi thôøi gian trong luùc maø tín hieäu chuyeån ñeán laø cao hôn soùng mang, chuyeån maïch hoaït ñoäng ñeå cho ra caùc xung döông ñi, maët khaùc caùc xung aâm ñi laø ñaõ cho ra :

Khi VR > Vc , S1 laø môû vaø V0 = + E

Khi VR < Vc , S2 laø môû vaø V0 = - E

Chuyeån maïch daãn laø cuõng trình baøy trong hình 10.19

327

Hình 10.19 : Ñieàu bieán beà roäng xung sin trong moät inverter nöûa caàu

Ví duï 10.5 : Moät inverter toaøn caàu moät pha duøng PWM ñeå ñieàu khieån ñieän ap. Phaùc hoaï daïng soùng ñieän aùp ra neáu taàn soá mang laø moät daïng soùng ñieän aùp raêng cöa ñoàng thôøi xaûy ñeán soùng chuyeån ñeán vaø cô baûn laø moät möùc ñieän aùp DC

Hình 10.20 : Daïng soùng PWM cho inverter toaøn caàu

328

Giaûi ñaùp :

Ñaàu ra PWM ñaït ñöôïc baèng ñoái chieáu vôùi möùc DC vôùi caùc daïng soùng ñieän aùp raêng cöa. Ñoä lôùn cuûa ñieän aùp DC xaùc ñònh beà roäng xung cuûa ñieän aùp ra. Caùc xung ra trình baøy trong hình 10.20 coù beà roäng baèng nhau

10.7 Caùc kieåu cô baûn khaùc cuûa inverter moät pha :

Inverter nöûa caàu, duøng boán duïng cuû chuyeån maïch, laø kieåu thöôøng gaëp nhaát cuûa inverter. Nhöõng kieåu khaùc nhau cuûa inverter nhö trình baøy treân hình 10.21

Hình 10.21 Inverter moät pha (a) inverter ñieåm giöõa (b) Inverter ñieåm giöõa maïch noái tieáp (c) vôùi moät tuï ñieän lôùn

329

10.7.1 Inverter ñieåm giöõa

Hình 10.21a trình baøy inverter caëp bieán theá. Inverter kieåu naøy coù ñaëc ñieåm caùch ñieän giöõa taûi vaø nguoàn cung caáp. Ñieän aùp taûi coù theå ñieàu chænh qua tyû soá bieán theá. Bôûi vì SCRs laø luaân phieân môû vaø ñoùng, ñieän aùp nguoàn ñöôïc noái vôùi moãi nöûa cuûa cuoän sô caáp maùy bieán theá, cho ra moät ñieän aùp xoay chieàu trong cuoân thöù caáp. Baèng caùch toå hôïp hai inverter maïch noái tieáp nhö trình baøy treân hình 10.21b vaø thay ñoåi quan heä kích, coù theå cho ra moät soùng böôùc.

Maïch ñieän trong hình 10.21c söû duïng moät tuï ñieän lôùn C . Moät ac quy DC naïp ñieän cho tuï ñieän laøm vieäc, coù moät ñieän aùp E/2 khi thôøi gian khoâng ñoåi ( = RC cho moät taûi ñieän trôû ) phaûi cao hôn töông hoã taàn soá chuyeån maïch. Vì vaäy, khi S1 laø môû vaø S2 laø ñoùng , nhö trình baøy treân hình 10.22 , ñieän aùp cung caáp ñeán taûi laø E – E/2 = E/2. Khi chuyeån maïch baét ñaàu nghòch, ñieän aùp taûi laø ñieän aùp tuï ñieän töï noù ( - E / 2 )

Hình 10.22 Nguyeân taéc cuûa inverter moät pha cuûa hình 10.21c (a) S1 vaø S2 laø ñoùng (b) S1 vaø S2 laø môû

10.8 Nguyeân taéc cô baûn cuûa inverter caàu ba pha (VSI)

Maïch inverter ba pha thay ñoåi ñieän aùp vaøo ñeå thay ñoåi taàn soá ba pha, thay ñoåi ñieän aùp ra . Ñieän aùp vaøo DC coù theå töø moät nguoàn DC hay moät chænh löu ñieän aùp AC. Chænh löu caàu ba pha coù theå caáu hình töø toå hôïp ba inverter nöûa caàu moät pha. Maïch ñieän cô baûn trình baøy trong hình 10.23. Noù bao goàm saùu chuyeån maïch nguoàn vôùi saùu di oát FWD .

330

Caùc chuyeån maïch ñöôïc ñoùng vaø môû ñònh kyø trong söï noái tieáp phuø hôïp ñeå saûn xuaát ra daïng soùng ra mong muoán. Tyû soá chuyeån maïch xaùc ñònh taàn soá ñaàu ra cuûa inverter. Nhieàu söï noái tieáp cho hoaït ñoäng cuûa ba chuyeån maïch naøy laø coù theå ñöôïc, nhöng coù hai kieåu cô baûn hoaøn thaønh moät chu kyø vôùi saùu chuyeån maïch : moät laø kieåu daãn 1200 vaø kieåu daãn 1800

Hình 10.23 : sô ñoà maïch ñieän Inverter caàu ba pha

10.8.1 Kieåu daãn 1200

Inverter caàu ba pha cô baûn trong hình 10.23 coù theå ñieàu khieån moãi chuyeån maïch daãn ñieän moät ñònh kyø 1200 . Trong tình traïng naøy, chæ hai chuyeån maïch laø daãn taïi thôøi gian baát kyø, moät töø nhoùm ñöông ( S1 ; S3 vaø S5 ) vaø caùi kia töø nhoùm aâm ( S2 ; S4 vaø S6 ) Hai chuyeån maïch môû noái tieáp hai phaàn cuoái taûi ñeán phaàn cuoái DC cung caáp, khi phaàn cuoái thöù ba vaãn coøn thaû noåi. Coù saùu khoaûng trong moät chu kyø cuûa daïng soùng ñieän aùp AC. Caùc chuyeån maïch laø môû taïi khoaûng 600 cuûa daïng soùng ñieän aùp ra trong tieáp noái phuø hôïp ñeå ñaït caùc ñieän aùp : VAB ; VBC ; VCA . Tyû soá chuyeån maïch xaùc ñònh taàn soá ñaàu ra.

Ñeå loaïi tröø khaû naêng ngaén maïch nguoàn DC ra, chuùng ta phaûi laøm chaéc raèng hai chuyeån maïch cuøng chaân laø khoâng môû ñoàng thôøi. Vì vaäy, moät khoaûng 600 troâi qua giöûa cuoái cuûa söï daãn trong chuyeån maïch S1 vaø baét ñaàu söï daãn trong chuyeån maïch S4 , maø trong cuøng chaân vôùi S1 . Gioáng nhö vaäy cho caùc chuyeån maïch S3 vaø S6 vaø caùc chuyeån maïch S5 vaø S2 .

Ñieän aùp pha qua taûi VAN ; VBN ; VCN coù theå ñöôïc xaùc ñònh caùc khoaûn thay ñoåi 600 . vôùi moät taûi ñieän trôû maéc noái Y. Caùc ñieän aùp naøy coù theå ñaït baèng caùch xem xeùt maïch ñieän töông ñöông cuûa taûi inverter khaùc nhau phoái hôïp cho saùu khoaûng nhö trình baøy

331

trong hình 10.24. Keát quûa toång hôïp trong baûng 10.5. Chuyeån maïch tieáp noái laø S1 vaø S2 ; S2 vaø S3 ; S3 vaø S4 ; S4 vaø S6 ; S6 vaø S1 ………….

Hình 10.24 : Maïch ñieän töông ñöông inverter caàu ba pha

332

Baûng 10.5

Khoaûng S1 S2 S3 S4 S5 S6 VAN VBN VCN 0 ñeán 600 On Off Off Off Off On + E/2 - E/2 0 600 ñeán 1200 On On Off Off Off Off + E/2 0 - E/2 1200 ñeán 1800 Off On On Off Off Off 0 + E/2 - E/2 1800 ñeán 2400 Off Off On On Off Off - E/2 + E/2 0 2400 ñeán 3000 Off Off Off On On Off - E/2 0 + E/2 3000 ñeán 3600 Off Off Off Off On On 0 - E/2 + E/2

Hình 10.25 trình baøy ñieän aùp ba pha VAN ; VBN ; VCN , ñieän aùp daây coù theå xaùc ñònh ñieän aùp pha duøng

VAB = VAN - VBN 10.9

VBC = VBN - VCN 10.10

VAN = VCN - VAN 10.11

Ba ñieän aùp daây cuõng trình baøy trong hình 10.25 . Soùng böôùc daïng soùng ñieän aùp daây laø hình thuø y heät nhau nhöng ñoåi choã töø moãi caùi laø 120

Moãi chuyeån maïch laø môû cho moãi khoaûn 1200 . khi S1 laø môû taïi ω t = 0 . khoaûng cuoái A ñöôïc noái vôùi phía döông cuûa ñieän aùp nguoàn. Khi S4 laø môû taïi ω t = π khoaûng cuoái A ñöôïc noái vôùi phía aâm cuûa nguoàn DC

Khi taûi laø caûm öùng . daïng soùng seõ thay ñoåi töø nhöõng trình baøy naøy , bôûi vì ñieän aùp khoaûng cuoái trong dònh kyø ñoùng seõ coù hieäu quaû bôûi doøng ñieän chay qua ngaén nguûi.

Vôùi caân baèng taûi ñieän trôû noái Y coâng suaát ra ñöôïc cho bôûi :

2 2 2

0

( / 2) ( / 2)

2

E E EP

R R R= + = 10.12

ÔÛ ñaây R laø ñieän trôû treân pha. Giaù trò hieäu duïng RMS cuûa ñieän aùp pha laø :

( )

2

2 3 6ph RMS

E EV = = 10.13

Giaù trò RMS cuûa ñieän aùp daây ( ) ( )

* 3 *2

L RMS ph RMS

EV V = 10.14

333

Doøng RMS qua chuyeån maïch laø ( )

/ 2 3Switch RMSI E R= 10.15

Hình 10.25 daïng soùng ñieän aùp cho kieåu daãn 1200

334

Giaù trò RMS cuûa doøng ñieän ra laø

0( ) ( )

2RMS switch RMSI I= 10.16

Ñieän aùp nghòch cho chuyeån maïch = E 10.17

Ví duï 10.6 : cho moät inverter caàu ba pha vôùi taûi ñieän trôû noái Y, phaùc hoaï ba doøng ra vaø saùu doøng chuyeån maïch cho kieåu daãn 1200

Giaûi ñaùp : Daïng soùng cuûa doøng ra trình baøy trong hình 10.26, doøng ra laø soùng böôùc , vôùi moãi chuyeån maïch daãn doøng taûi cho 1200 . Ba doøng leäch pha 1200

Hình 10.26 : Daïng soùng doøng ñieän cuûa moät inverter caàu ba pha vôùi kieåu daãn 1200 vaø taûi ñieän trôû

335

Ví duï 10.7 : Cho moät inverter caàu ba pha vôùi taûi ñieän trôû noái tam giaùc. Phaùc hoïa ba ñieän aùp ra cho kieåu daãn 1200

Giaûi ñaùp : Hình 10.27 trình baøy chuyeån maïch tieáp noái caàn thieát ñeå ñaït ñieän aùp ra ba pha trong hình 10.28. Trong hình 10.27a trình baøy maïch ñieän töông ñöông töø 0 ñeán 600 , S1 noái phaàn cuoái döông cuûa E ñeán A vaø S6 noái phaàn cuoái aâm cuûa E ñeán B

Hình 10.27 : maïch ñieän töông ñöông cuûa inverter caàu ba pha

336

Hình 10.28 : Daïng soùng ñieän aùp ra cuûa inverter caàu ba pha vôùi taûi delta

Vì vaäy, ñieän aùp ra VAB baèng + E , ñieän aùp VAC vaø VCB caø haibaèng +E/2 , ñieän aùp ra VCA vaø VBC vì vaäy baèng –E/2

Caùc maïch ñieän khaùc 10.27 b ; c ; d ; e ; vaø f coù theå phaân tích ñöôïc baèng caùch töông töï ñeå ñaït ñöôïc ba daïng soùng ñieän aùp ra trong hình 10.28

10.8.2 Kieåu daãn 1800

Chuyeån maïch cho kieåu naøy ñöôïc mang ra ngoaøi ñònh kyø ñoùng, ñoù laø , moãi chuyeån maïch luoân môû moãi phaàn cuoái döông hay aâm, nhöng vò trí ñeå traùnh coù taát caø ba laàn môû phaàn cuoái döông hay aâm ñoàng thôøi. Taïi baát kyø thôøi ñieåm ñaõ cho, ba chuyeån maïch laø daãn ñieän, nhö S1 ; S2 vaø S3 . Sau moät ñònh kyø 600 laø S2 vaø S3 vaø S4 seõ laø daãn ñieän. Ñònh kyø daãn cho moãi chuyeån maïch laø 1800 , nhö vaäy khoâng coù hai chuyeån maïch trong cuøng moät chaân cuøng ñoàng thôøi daãn ñieän.

Saùu khoaûng 600 rieâng bieät toàn taïi cho moät chu kyø ra, vaø tyû soá saép xeáp caùc khoaûng naøy chæ ra taàn soá ra inverter. Hoaøn thieän chuyeån maïch maãu cho saùu khoaûn trình baøy treân

337

baûng 10.6. Saùu böôùc tieáp noái taïo maãu chu kyø : 1 - 2 - 3 ; 2 – 3 – 4 ; 3 – 4 – 5 ; 4 – 5 – 6 ; 5 – 6 – 1 ; 6 – 1 – 2 ; … … Noù coù theå thaáy raèng moãi chuyeån maïch daãn ñieän cho moät ñònh kyø 1800.

Baûng 10.6

Khoaûng S1 S2 S3 S4 S5 S6 0 ñeán 600 On Off Off Off On On 600 ñeán 1200 On On Off Off Off On 1200 ñeán 1800 On On On Off Off Off 1800 ñeán 2400 Off On On On Off Off 2400 ñeán 3000 Off Off On On On Off 3000 ñeán 3600 Off Off Off On On On

Ba daïng soùng ñieän aùp ra hieän taïi coù theå nhaän ñöôïc bôûi caân baèng, taûi ñieän trôû R noái tieáp Y . Ñieän aùp pha cho caùc khoaøng 600 khaùc nhau coù theå ñaït ñöôïc bôûi xem xeùt maïch ñieän töông ñöông cho moãi khoaûng thôøi gian, nhö trình baøy trong hình 10.29. Töø caùc maïch ñieän töông ñöông naøy , caùc ñieän aùp lieân hôïp vôùi moãi pha cuûa taûi coù theå ñöôïc xaùc ñònh. Toång hôïp caùc keát quûa cho treân baûng 10.7. Daïng soùng ñieän aùp pha trình baøy trong hình 10.30 laø gioáng nhau nhöng leäch pha 1200 . Chuùng khoâng thuaàn khieát soùng sin, nhöng chuùng cho thaáy moät vaøi söï gioáng nhau. Ñieän aùp pha coù saùu gian ñoaïn treân chu kyø , töông öùng vôùi saùu thôøi ñieåm chuyeån maïch treân chu kyø .

Ñieän aùp daây coù theå ñaït ñöôïc töø quan heä sau ñaây :

VAB = VAN - VBN 10.18

VBC = VBN - VCN 10.19

VAN = VCN - VAN 10.20

Baûng 10.7

Khoaûng VAN VBN VCN VAB VBC VCA 0 ñeán 600 + E/3 -2E/3 E/3 + E - E 0 600 ñeán 1200 + 2E/3 - E/3 - E/3 + E 0 - E 1200 ñeán 1800 E/3 + E/3 - 2E/3 0 + E - E 1800 ñeán 2400 - E/3 + 2E/3 - E/3 - E + E 0 2400 ñeán 3000 - 2E/3 E/3 + E/3 - E 0 + E 3000 ñeán 3600 -E/3 - E/3 + 2E/3 0 - E + E

338

Hình 10.29 : caùc maïch töông ñöông inverter caàu ba pha

Ñieän aùp daây cho saùu khoaûng cuõng trình baøy trong baûng 10.7 vaø phaùc hoaï treân hình 10.30. Ba ñieän aùp daây laø cuõng leâch pha 1200 . Veà cô baûn, daïng soùng ñieän aùp daây hay ñieän aùp pha laø ñoäc laäp cuûa taûi ñaëc thuø , maø coù theå coù keát hôïp baát kyø cuûa ñieän trôû, ñieän caûm öùng , vaø ñieän dung , caân baèng hay khoâng caân baèng. Neáu taûi laø ñieän trôû , doøng ñieän taûi coù daïng soùng gioáng nhö ñieän aùp pha.

339

Hình 10.29 ( tieáp) Caùc maïch töông ñöông inverter caàu ba pha

Cho moät taûi noái Y caân baèng , coâng suaát ra ñöôïc cho bôûi :

2 2 2 2

0

( / 3) ( / 3) 2( / 3) 2

3

E E E EP

R R R R= + + = 10.21

340

Hình 10.30 : daïng soùng ñieän aùp ra

341

Ôû ñaây R laø ñieän trôû treân pha. Neân nhôù raèng coâng suaát ra ôû ñaây laø 1,33 laàn coâng suaát ra trong kieåu daãn 1200

Doøng hieäu duïng RMS qua chuyeån maïch laø

Iswitch(RMS) = E / 3R 10.22

Giaù trò hieäu duïng RMS cuûa doøng ra laø

0 ( )

2 * switch RMSI I= 10.23

Ñieän aùp nghòch hieäu quûa cho chuyeån maïch = E 10.24

Gía trò RMS cuûa ñieän aùp daây laø

( )

2 *

3L RMS

EV = 10.25

Giaù trò RMS cuûa ñieän aùp pha laø

( )

2 *

3ph RMS

EV = 10.26

Vôùi moät tyû soá PWM cuûa α

( )

2

3L RMSV Eα= 10.27

Vaø : ( )

2

3ph RMSV Eα= 10.28

Doøng ñieän vaøo DC laø

03 2

cosi

II θ

π= 10.29

ÔÛ ñaây θ laø goùc pha taûi, cho PWM

0

3 2cosiI Iα θ

π= 10.30

Ví duï 10.8 : cho moät inverter caàu ba pha vôùi taûi ñieän trôû noái Y, phaùc hoïa ba doøng ra vaø saùu doøng chuyeån maïch cho kieåu daãn 1800

342

Giaûi ñaùp : daïng soùng cuûa caùc doøng ra IA ; IB ; IC trình baøy trong hình 10.31. daïng soùng doøng ra laø soùng böôùc, vôùi moãi chuyeån maïch daãn ñieän doøng taûi cho 1800. Ba doøng ñieän leâch pha 1200 . Caùc doøng chuyeån maïch coù theå ñaït ñöôïc deã daøng bôûi tham khaûo töø hình 10.29. Cho ví duï : Is1 = IA cho 0 = 1800 vaø Is1 = 0 cho luùc nghæ cuûa chu kyø.

Hình 10.31 : daïng soùng doøng ñieän cho inverter caàu ba pha vôùi daãn 1800 vaø taûi ñieän trôû

343

Ví duï 10.9 : Moät inverter caàu ba pha cung caáp cho taûi noái Y ñieän trôû 10Ω treân pha. Ñieän aùp nguoàn DC laø 440 V vaø inverter hoaït ñoäng kieåu daãn 1800. Tìm : a) Doøng ñieän nguoàn

b) Coâng suaát trung bình treân taûi

c) Giaù trò RMS cuûa ñieän aùp pha ra

d) Giaù trò RMS cuûa ñieän aùp daây ra

Giaûi ñaùp :

a) Taïi thôøi ñieåm baát kyø maïch ñieän töông ñöông cuûa inverter caàu ba pha laø nhö trình baøy trong hình 10.32. Toång ñieän trôû bôûi nguoàn laø :

RT = (R//R) + R = R/2 + R = 1,5 * 10 = 15 Ω

Doøng nguoàn khoâng ñoåi ñöôïc cho bôûi

IS = E / RT = 440 / 15 = 29,33 A

Hình 10.32 : Maïch töông ñöông cho ví duï 10.9

b) Coâng suaát phaân phoái ñeán taûi ñöôïc xaùc ñònh töø hình 10.32 bôûi theâm coâng suaát tieâu thuï ôû moãi chaân

PL = ( 29,332 * 10 ) + ( 14,662 * 10 ) + ( 14,662 * 10 )

= 8602,5 + 2150,6 + 2150,6

= 12904 W

344

Neân nhôù raèng coâng suaát vaøo töø nguoàn ( Ps = E * Is = 440 * 29,33 = 12905 W ) baèng coâng suaát ñeán taûi.

Coâng suaát taûi treân pha laø :

Pph = PL / 3 = 4301 W

c) Coâng suaát treân pha laø :

Pph = 2/phV R

* 4301*10 207ph phV P R V= = =

Vì vaäy giaù trò RMS cuûa ba ñieän aùp pha laø

VAN = VBN = VCN = 207 V

Hình 10.33Daïng soùng ra vôùi taûi ñieän trôû noái tam giaùc hoaït ñoäng 1800

345

d) Giaù trò RMS cuûa ba ñieän aùp daây laø

VAB = VBC = VCA = 2

0,816*440 3593

E V= =

Neân nhôù 3 laø quan heä giöõa ñieän aùp daây vaø ñieän aùp pha

Ví duï 10.10 : phaùc hoïa ba ñieän aùp ra cho kieåu daãn 1800 cuûa inverter caàu ba pha vôùi taûi ñieän trôû noái tam giaùc

Giaûi ñaùp : Daïng soùng ñieän aùp cuûa ba giai ñoaïn cuoái ñaàu ra A ; B ; vaø C ; trình baøy trong hình 10.33. Töø ba daïng soùng naøy chuùng ta coù theå ñaït ñöôïc ba ñieän aùp daây ra cho inverter

Ví duï 10.11 : Tham khaûo daïng soùng sin VR(A) ; VR(B) ; vaø VR(C) cho moät inverter caàu ba pha vôùi ñieàu bieán beà roäng xung sin trình baøy trong hình 10.34a. Phaùc hoïa ñieän aùp daây ra VAB

Giaûi ñaùp : Trong söï töông phaûn ñeán inverter caàu moät pha, ñieän aùp ra cuûa moät inverter caàu ba pha khoâng theå ñieàu khieån bôûi thay ñoåi heä soá chu kyø. Trong tröôøng hôïp naøy, kyõ thuaät ñieàu bieán beà roäng xung ñieän aùp ra gaàn gioáng nhö moät soùng sin thöôøng ñöôïc cung caáp.

Duïng cuï ñieàu bieán beà roäng xung sin , chuùng ta caàn ba soùng sin tham khaûo VR(A) ; VR(B) vaø VR(C) , moät cho moãi chaân cuûa inverter. Ba soùng sin tham khaûo leäch pha nhau moät goùc 1200 . Nhöõng ñieän aùp naøy so saùnh vôùi soùng mang tam giaùc ñeå tìm thôøi ñieåm chuyeån maïch cho caùc caëp chuyeån maïch S1 vaø S4 ; S3 vaø S6 ; S5 vaø S2

Moät trong hai chuyeån maïch trong moãi chaân laø daãn ôû moïi thôøi gian. Noái giai ñoaïn cuoái ñaàu ra ñeán phaàn döông hay aâm khaùc cuûa nguoàn DC. Cho ví duï : cho raèng IA laø döông vaø S1 laø daãn . Khi S4 laø môû, S1 laø ñoùng vaø doøng ra truyeàn taûi ñeán diot D4 . Tuy nhieân neáu Ia laø aâm, diot D1 laø daãn vaø S4 laø môû, noù daãn doøng taûi ngay.

Ñieän aùp ra VA ; VB vaø VC ñeán ñieåm giöõa giaû thuieát nguoàn DC nhö trình baøy trong hình 10.34b. Caùc ñieän aùp daây laø :

VAB = VA - VB

VBC = VB - VC

346

VCA = VC - VA

Ñieän aùp daây VAB trình baøy trong hình 10.34c

Hình 10.34 : Daïng soùng ñieàu bieán beà roäng xung sin cho inverter caàu ba pha

347

10.9Doøng nguoàn lyù töôûng inverter

Moät doøng nguoàn inverter laø moät doøng vaøo töø nguoàn DC ñöôïc duy trì ôû moät möùc khoâng ñoåi , baát chaáp ñieän aùp vaøo DC thay ñoåi. Trong thöïc teá, ñieàu naøy ñöôïc thöïc hieän bôûi theâm moät phaàn caûm lôùn noái tieáp vôùi nguoàn ñieän aùp DC. Söï saép xeáp naøy ngaên ngöøa söï thay ñoåi ñoät ngoät cuûa doøng ñieän vaø duy trì coù hieäu quûa moät möùc oån ñònh cuûa doøng ñieän cung caáp. Inverter thay ñoåi doøng ñieän DC vaøo thaønh doøng ra AC soùng tam giaùc.

10.9.1 Inverter caàu doøng nguoàn moät pha.

Hình 10.35a trình baøy moät inverter caàu doøng nguoàn moät pha. Khoâng gioáng vôùi inverter ñieän aùp nguoàn., noù khoâng yeâu caàu diot líp FWD, vaø doøng ñieän chaûy theo moät höôùng duy nhaát qua moãi moät SCR. SCRs ñöôïc môû thaønh caëp SCR1 vaø SCR2 vaø khi SCR3 vaø SCR4 taïi moät taàn soá oån ñònh. Keát quûa doøng ra trình baøy trong hình 1035b laø moät soùng tam giaùc AC coù bieân ñoä baèng doøng DC vaøo. Moãi moät chuyeån maïch daãn ñieän trong khoaûng 1800

Hình 10.35 : Inverter doøng nguoàn moät pha (a) sô ñoà maïch ñieän (b) daïng soùng doøng taûi

348

Hình 10.36 : inverter doøng nguoàn ba pha (a) sô ñoà maïch ñieän (b) daïng soùng doøng ñieän

349

10.9.2 inverter doøng nguoàn ba pha CSI

Moät CSI ba pha trình baøy trong hình 10.36a. Moät phaàn caûm noái tieáp hieän dieän ôû ñaàu vaøo ñeå cung caáp moät doøng nguoàn DC khoâng ñoåi. Daïng soùng cuûa doøng vaøo vaø doøng ra trình baøy treân hình 10.36b

Nhoùm cao laø SCR1 ; SCR3 vaø SCR5 ; vaø nhoùm thaáp laø : SCR4 , SCR6 vaø SCR2 . Chæ coù hai SCRs laø môû lieàn baát kyø. Vôùi moãi moät SCR daãn ñieän trong khoaûng 1200 . SCRs ñöôïc ñaùnh soá thöù töï theo traät töï chuùng daãn ñieän; ñoù laø sau SCR1 daãn , SCR2 daãn , roài ñeán SCR3 ; SCR4 ; SCR5 ; SCR6 ; SCR1 ….

Khi moät SCR laø môû , noù phaûi ñoùng ngay söï daãn ñieän SCR cuûa nhoùm töông öùng. Ví duï: cho raèng SCR1 vaø SCR2 laø môû. Doøng ñieän vaøo I seõ chaûy töø ñaàu döông cuûa nguoàn qua SCR1 , pha taûi A ; pha taûi C , vaø SCR2 vaø trôû veà ñaàu aâm cuûa nguoàn. Neáu SCR3 baây giôø laø môû , noù phaûi thay theá ngay laäp töùc SCR1 . Doøng ñieän töø SCR1 seõ ñöôïc truyeàn taûi ñeán SCR3 . Doøng vaøo baây giôû chaûy qua SCR3 , pha taûi B ; pha taûi C ; vaø SCR2 vaø trôû veà nguoàn.

Doøng ra ba pha laø moät soùng böôùc beà roäng 1200 vaø bieân ñoä I. Taàn soá cuûa doøng ra ñöôïc ñieàu chænh bôûi ñieàu khieån môû vaø ñoùng cuûa caùc chuyeån maïch ñöôïc yeâu caàu noái tieáp lieân tuïc

Giaù trò hieäu duïng RMS cuûa doøng daây ra laø

0( )

2

3RMSI I= 10.31

Giaù trò hieäu duïng RMS cuûa doøng pha ra laø

0 ( )

2

3ph RMSI I= 10.32

Ñieän aùp vaøo DC laø :

6 * cosphE V θ= 10.33

ÔÛ ñaây θ laø goùc pha taûi

Ví duï 10.12 : trình baøy sô ñoà chuyeån maïch cho moãi khoaûng 600 cuûa moät inverter doøng nguoàn ba pha cung caáp ñeán taûi ñieän trôû ba pha caân baèng.

350

Giaûi ñaùp : Hoaït ñoäng cuûa doøng ñieän coù theå chia thaønh saùu kieåu trong moãi chu kyø . Caùc chuyeån maïch laø môû trong caëp cho khoaûng 600 . Baûng 10.8 trình baøy chuyeån maïch daãn ñieän moät trong moãi saùu kieåu

Baûng 10.8 Khoaûng S1 S2 S3 S4 S5 S6 IA IB IC 0 ñeán 600 On Off Off Off Off On +I -I 0 600 ñeán 1200 On On Off Off Off Off +I 0 -I 1200 ñeán 1800 Off On On Off Off Off 0 +I -I 1800 ñeán 2400 Off Off On On Off Off -I +I 0 2400 ñeán 3000 Off Off Off On On Off -I 0 +I 3000 ñeán 3600 Off Off Off Off On On 0 -I +I

10.10 Thaûo luaän :

10.1 Inverter laø gæ ? cho bieát moät vaøi öùng duïng cuûa inverter

10.2 Cho maïch ñieän inverter ñaõ thaûo luaän trong chöông naøy, moät diot líp FWD noái tieáp qua moãi chuyeån maïch . Muïc ñích cuûa diot naøy laø gæ ?

10.3 Cho moät maïch ñieän nöûa caàu vôùi moät taûi caûm öùng , noù coù theå ñaït ñeán ñieän aùp ñieàu khieån bôûi duïng cuï maãu ñieän aùp trong hình 10.37 phaûi khoâng ? kieåm tra laïi caâu traû lôøi cuûa baïn baèng caùch phaân tích maïch ñieän nöûa caàu vôùi moät taûi RL

Hình 10.37 : xem caâu 10.3

10.4 Moät inverter toaøn caàu ba pha saûn xuaát moät soùng vuoâng ra moät taûi thuaàn ñieän caûm vôùi moät diot lip FWD ngang qua moãi chuyeån maïch. Phaùc hoaï daïng soùng cho ñieän aùp ra , doøng ñieän ra, doøng chuyeån maïch, doøng diot, vaø doøng nguoàn. Coâng suaát trung bình tieâu thuï bôûi nguoàn laø gì ?

351

10.5 Trong caâu 10.4 , veõ daïng soùng cuûa doøng ra neáu inverter caàu cung caáp cho taûi RL

10.6 Moät inverter toaøn caàu moät pha duøng ñieàu bieán beà roäng xung ñeå ñieàu khieån ñieän aùp . Phaùc hoïa daïng soùng cho ñieän aùp ra neáu khoaûng daãn cuûa caùc chuyeån maïch ñöôøng cheùo ñoái nhau coù moät goùc pha 1200

10.7 Moät inverter caàu ba pha töø moät nguoàn AC 120V caáp cho moät taûi ñieän trôû caân baèng noái Y . Duøng sô ñoà daãn 1200 . Phaùc hoaï ñieän aùp pha vaø ñieän aùp daây. Neáu taûi ñieän trôû laø 10Ω treân pha. Tính giaù trò RMS cuûa ñieän apù pha vaø daây ra

10.8 Moät inverter caàu ba pha cung caáp cho moät taûi noái Y vôùi ñieän trôû 10 Ω treân pha. Ñieän aùp nguoàn DC laø 440V , vaø inverter hoaït ñoäng cho kieåu daãn 1200 . Tìm :

a) doøng nguoàn

b) Coâng suaát trung bình tieâu thuï treân taûi

c) Giaù trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp pha ra

d) Giaù trò RMS cuûa ñieän aùp daây ra

10.9 Moät inverter caàu ba pha caáp töø nguoàn DC 500V . Taûi noái Y vôùi ñieän trôû treân pha 10Ω cho sô ñoà daãn 1200 . Tìm

a) Giaù trò hieäu duïng RMS cuûa doøng ñieän pha

b) Giaù trò hieäu duïng RMS cuûa doøng chuyeån maïch

c) Coâng suaát phaân phoái ñeán taûi

10.10 Nhö caâu hoûi 10.9 cho moät sô ñoà daãn 1800

10.11 Moät chænh löu caàu ba pha cung caáp cho moät taûi ñieän caûm noái tam giaùc caân baèng. Neáu inverter hoaït ñoäng ôû kieåu daãn 1800 phaùc hoïa daïng soùng cuûa doøng ñieän daây vaø doøng pha.

10.12 Moät inverter caàu ba pha cung caáp cho moät taûi caân baèng noái tam giaùc bao goàm ñieän trôû noái tieáp vôùi ñieän caûm trong moãi chaân. Neáu inverter hoaït ñoäng ôû kieåu daãn 1800 . Phaùc hoïa daïng soùng cuûa ba doøng ñieän pha vaø doøng ñieän daây.

352

10.11 Caùc coâng thöùc F = 1 / T Hz 10.1

V0(avg) = 2 2/ 2

on onT TE E Ed

T T= = 10.2

D = Ton / T 10.3 0( ) 2RMSV d E= 10.4

I0(avg) = V0(avg) / R 10.5 Is = I0(avg) / 2 10.6

2 2

0( )2

RMS

L

V EP d

R R= = 10.7

0( )

( / 2) 21 1

/ 2 / 2avg

TV E E E

T T T

δ δ δ− = = − = −

10.8

VAB = VAN - VBN 10.9

VAN = VCN - VAN 10.11

VBC = VBN - VCN 10.10

2 2 2

0

( / 2) ( / 2)

2

E E EP

R R R= + = 10.12

Giaù trò RMS cuûa ñieän aùp daây ( ) ( )* 3 *2

L RMS ph RMS

EV V = 10.14

( )

2

2 3 6ph RMS

E EV = = 10.13

Doøng RMS qua chuyeån maïch laø ( ) / 2 3Switch RMSI E R= 10.15

Ñieän aùp nghòch cho chuyeån maïch = E 10.17

0( ) ( )2RMS switch RMSI I= 10.16

VAB = VAN - VBN 10.18

VBC = VBN - VCN 10.19

VAN = VCN - VAN 10.20

353

2 2 2 2

0

( / 3) ( / 3) 2( / 3) 2

3

E E E EP

R R R R= + + = 10.21

Iswitch(RMS) = E / 3R 10.22

0 ( )2 * switch RMSI I= 10.23

Ñieän aùp nghòch hieäu quûa cho chuyeån maïch = E 10.24

( )

2 *

3L RMS

EV = 10.25

( )

2 *

3ph RMS

EV = 10.26

( )

2

3L RMSV Eα= 10.27

Vaø : ( )

2

3ph RMSV Eα= 10.28

03 2cosi

II θ

π= 10.29

0

3 2cosiI Iα θ

π= 10.30

0( )

2

3RMSI I= 10.31

0 ( )

2

3ph RMSI I= 10.32

6 * cosphE V θ= 10.33