ien t cong suat 1

5.8 BO BIEN TAN GIAN TIEP Bo bien tan dung e chuyen oi ien ap hoac dong ien xoay chieu au vao t mot tan so nay thanh ien ap hoac dong ien co mot tan so khac au ra. ng dung: Bo bien tan thng c s dung e ieu khien van toc ong c xoay chieu theo phng phap ieu khien tan so, theo o tan so cua li nguon se thay oi thanh tan so bien thien. Ngoai viec thay oi tan so con co s thay oi tong so pha. T nguon li mot pha, vi s giup cua bo bien tan ta co the mac vao tai ong c ba pha. Bo bien tan con c s dung rong rai trong ky thuat nhiet ien. Bo bien tan trong trng hp nay cung cap nang lng cho lo cam ng. PHAN LOAI 1/- Theo tong so pha, cac bo bien tan a/- Mot pha b/- Ba pha c/- m pha 2/- Theo cau truc mach ien, cac bo bien tan a/- Gian tiep (mach cha khau trung gian mot chieu), trong o ta phan biet bien tan dung bo nghch lu ap va bien tan dung bo nghch lu dong vi qua trnh chuyen mach phu thuoc mach nguon hoac vi qua trnh chuyen mach cng bc. b/- Trc tiep (khong co mach trung gian mot chieu)- con goi la cycloconvertor. Bo bien tan trc tiep co the hoat ong - Vi qua trnh chuyen mach phu thuoc ben ngoai: tn hieu ieu khien co dang hnh thang hoac dang ieu hoa: - Voi qua trnh chuyen mach cng bc (t gap). Trng hp qua trnh chuyen mach phu thuoc mach nguon co the chia lam hai trng hp: trng hp vi dong ien can bang va trng hp khong co dong ien can bang 5.8.1 - BO BIEN TAN GIAN TIEP Cau tao cua bo bien tan gian tiep gom co bo chnh lu vi chc nang chnh lu ien ap xoay chieu vi tan so co nh ngo vao va bo nghch lu thc hien viec chuyen oi ien ap (hoac dong ien) chnh lu sang dang ap hoac dong xoay chieu ngo ra. Bang cau truc nh tren, ta co the ieu khien tan so ra mot cach oc lap khong phu thuoc tan so vao Cac bo bien tan gian tiep thng hoat ong vi cong suat khoang t kW en vai tram kW. Pham vi hoat ong cua tan so khoang vai phan chuc Hz en vai tram Hz. Cong suat toi a cua chung co the len en vai MW va tan so toi a khoang vai chuc kHz (trong ky thuat nhiet ien - lo cao tan). * Bo bien tan ap gian tiep Cau truc mach c ve tren hnh H5.56

5-70

ien t cong suat 1

Mach trung gian mot chieu: co cha tu loc vi ien dung kha ln Cf (khoang vai ngan F) mac vao ngo vao cua bo nghch lu. ieu nay giup cho mach trung gian hoat ong nh nguon ien ap. Tu ien cung vi cuon cam L

f cua mach trung gian tao thanh

mach loc nan ien ap chnh lu. Cuon khang Lf co tac dung nan dong ien chnh lu. Trong nhieu trng hp, cuon khang Lf khong xuat hien trong cau truc mach va tac dung nan dong cua no co the c thay the bang cam khang tan may bien ap cap nguon cho bo chnh lu. Do tac dung cua diode nghch ao bo nghch lu, ien ap at tren tu ch co the at cac gia tr dng. Tu ien con thc hien chc nang trao oi nang lng ao gia tai cua bo nghch lu va mach trung gian bang cach cho phep dong id2 thay oi chieu nhanh khong phu thuoc vao chieu cua dong id1. Bo nghch lu ap: dang mot pha hoac ba pha. Qua trnh chuyen mach cua bo nghch lu ap thng la qua trnh chuyen oi cng bc. Trong trng hp ac biet bo nghch lu lam viec khong co qua trnh chuyen mach hoac vi qua trnh chuyen mach phu thuoc ben ngoai. T o, ta co hai trng hp bo bien tan vi qua trnh chuyen mach oc lap va qua trnh chuyen mach phu thuoc ben ngoai . Bo chnh lu: co nhieu dang khac nhau, mach tia, mach cau mot pha hoac ba pha. Thong thng ta gap mach cau ba pha. Neu nh bo chnh lu mot pha va bo nghch lu ba pha, bo bien tan thc hien ca chc nang bo bien oi tong so pha.

Khi ap dung phng phap ieu khien theo bien o cho ien ap tai xoay chieu ra bo chnh lu phai la bo chnh lu ieu khien.

Thong thng, bo chnh lu co dang khong ieu khien, bao gom cac diode mac dang mach cau. o ln ien ap va tan so ap ra cua bo nghch lu con co the ieu khien thong qua phng phap ieu khien xung thc hien trc tiep ngay tren bo nghch lu. che o may phat cua tai (chang han khi ham ong c khong ong bo), nang lng ham c tra ngc ve mach mot chieu va nap cho tu loc Cf. Nang lng nap ve tren tu lam ien ap no tang len va co the at gia tr ln co the gay qua ap. e loai bo hien tng qua ien ap tren tu Cf, mot so bien phap sau ay co the thc hien. Phng phap n gian nhat la tac dung ong mach xa ien ap tren tu qua mot ien tr mac song song vi tu. Viec ong mach xa tu thc hien nh cong tac ban dan S- hnh H5.56 (chang han ieu khien ap tu gia hai gia tr bien) da theo ket qua so sanh tn hieu ien ap o c tren tu vi mot gia tr ien ap at trc cho phep

Mot bien phap khac la thc hien a nang lng qua ap tren tu Cf ve nguon li ien xoay chieu. Trong trng hp nay, bo bien tan c trang b bo chnh lu kep (hnh H5.57). Kha nang bo chnh lu kep cho phep thc hien ao chieu dong ien qua bo chnh

5-71

ien t cong suat 1

lu va bang cach nay, trong ieu kien chieu ien ap tu loc khong oi dau, nang lng c tra ve li ien xoay chieu qua bo chnh lu.

Xu hng nang cao chat lng ien nang bang cach s dung loai chnh lu ieu

rong xung (boost PWM Rectifier) a cho phep thc hien tra cong suat ve nguon vi he so cong suat cao (gan nh bang mot) (hnh H5.58). Dong ien i qua nguon li xoay chieu co dang gan nh sin va cung pha vi ien ap xoay chieu.

* Bo bien tan dong gian tiep S o mach c ve tren hnh H5.59. Mach trung gian ch co cuon cam Lf (khoang vai mH). Nh no, mach trung gian thc hien chc nang nguon dong ien cua bo nghch lu. Dong ien cua mach trung gian co chieu khong thay oi. Dong c cuon cam nan. Cuon cam con thc hien chc nang trao oi nang lng ao gia tai tieu thu va mach trung gian. Cuon cam tao ieu kien cho qua trnh thay oi chieu cua ien ap ud2 xay ra nhanh chong khong phu thuoc vao ien ap chnh lu ud1.

5-72

ien t cong suat 1

Bo nghch lu dong: mot pha hoac thng gap hn dang ba pha. Tuy theo trng hp, co the la bo nghch lu vi qua trnh chuyen mach cng bc hoac qua trnh chuyen mach phu thuoc. Bo nghch lu dong vi qua trnh chuyen mach phu thuoc ve ban chat la bo chnh lu co qua trnh chuyen mach phu thuoc vao ien ap xoay chieu cua tai va hoat ong trong che o nghch lu. T o, ta phan biet cac bo bien tan vi qua trnh chuyen mach cng bc va bo bien tan vi qua trnh chuyen mach phu thuoc.

ieu khien bo nghch lu dong co the thc hien theo phng phap ieu bien hoac dung ky thuat ieu che o rong xung. Bo chnh lu: co nhieu dang, mach tia, mach cau, mot pha hoac ba pha. Khi can oi hoi phai truyen nang lng theo hai chieu, ta ch can bo chnh lu n vi ien ap oi dau c. Ta thng s dung mach cau ba pha ieu khien. Trong moi trng hp, dong ien qua mach dc phai c ieu khien ve bien o. Do o, bo chnh lu khong ieu khien (gom cac diode) khong the s dung c ay. e giam bt hien tng qua ien ap tren cac chi tiet ban dan cua bo nghch lu, ta co the s dung bo nghch lu vi tu han che qua ien ap mac song song vi tai hoac s dung mach tch nang lng.

Cac cau truc bo bien tan dong hien ai s dung bo chnh lu ieu khien o rong xung, (buck PWM rectifier) (hnh H5.60), cau truc loai nay cho phep bo chnh lu lam viec vi he so cong suat cao.

5.9 BO BIEN TAN TRC TIEP (CYCLOCONVERTER)

5-73

ien t cong suat 1

Bo bien tan trc tiep-Cycloconverter, tao nen ien ap xoay chieu ngo ra vi tr hieu dung va tan so ieu khien c. Nguon ien ap xoay chieu vi tan so va bien o khong oi cung cap nang lng cho bo bien tan nay.

Bo bien tan trc tiep dung e ieu khien truyen ong ong c ien xoay chieu. Theo qua trnh chuyen mach, bo bien tan trc tiep c phan biet lam hai loai: bo

bien tan co qua trnh chuyen mach phu thuoc va bo bien tan co qua trnh chuyen mach cng bc.

Bo bien tan trc tiep vi qua trnh chuyen mach cng bc cha cac linh kien t chuyen mach nh GTO, transistor. Chung c trnh bay ve nguyen ly hoat ong trong chng bo bien oi ma tran (Matrix conveter).

Bo bien tan vi qua trnh chuyen mach phu thuoc c s dung nhieu trong cong nghiep. Tnh phu thuoc ay bieu hien kha nang ngat dong ien qua linh kien thc hien nh tac dung cua ien ap nguon xoay chieu hoac sc ien ong xoay chieu cua tai. Do o, mach ch can trang b thyristor thong thng. Vi tai cong suat ln, viec s dung linh kien chuyen mach t nhien nh SCR co y ngha rat quan trong v hieu qua kinh te cua thiet b.

Do phu thuoc vao ien ap xoay chieu cua nguon nen tan so ien ap ngo ra b gii han mc thap hn tan so ien ap nguon. Bo bien tan nay c ng dung trong cac truyen ong ong c cong suat ln toc o cham.

5.9.1 BO BIEN TAN TRC TIEP MOT PHA * Phan tch hoat ong bo bien tan trc tiep vi qua trnh chuyen mach phu thuoc

ien ap nguon xoay chieu S o cau tao va nguyen ly hoat ong. Xet bo bien tan trc tiep mot pha tren hnh ve H5.61.

5-74

ien t cong suat 1

5-75

ien t cong suat 1

Hnh 5.63. Cycloconverter 1 pha gom 2 BCL tia 3 pha ieu khien ong thi

Bo bien tan co cau tao cua bo chnh lu kep. Do o, phan tch hoat ong va phng phap ieu khien bo bien tan giong nh bo chnh lu kep. ieu khac biet so vi chc nang cua bo chnh lu kep la bo bien tan co qua trnh ien ap tren tai - tc ien ap chnh lu oi dau mot cach lien tuc va tuan hoan.

S o ieu khien bo bien tan trc tiep theo phng phap ieu khien rieng c ve minh hoa tren hnh H5.63. Mach logic lien quan en cac tn hieu c mo ta kem theo bang B5. Qua trnh ien ap va dong ien cac phan t mach c ve tren hnh H5.62a. Theo o, ton tai mot khoang thi gian dong tai bang zero khi no thc hien oi dau t dng sang am va ngc lai. Bang B5.

Sgn(ur)

Sgn(ur1) Sgn(ur2) I1* I2* 1 2 + + - 0 0 20 1 0 0

ien t cong suat 1

o th ien ap va dong ien tai cung nh o th cac dong ien thanh phan i qua

cac bo chnh lu tia 3 xung trong trng hp ieu khien ong thi cac bo chnh lu c ve tren hnh H5.62b. ien ap tai xoay chieu tao thanh co the phan tch thanh song hai c ban co tan so bang tan so yeu cau cua ap tai va cac song bac cao vi tan so phu thuoc vao so xung ien ap chnh lu.

Chat lng ien ap va dong ien tai c cai thien ro ret vi bo chnh lu nhieu

xung, v du trng hp cycloconverter gom cac bo chnh lu cau ba pha tao nen co dang song ien ap va dong ien tai cho tren hnh H5.64.

Quan he gia ien ap ieu khien va ien ap tai. ien ap ieu khien cho moi tai nghch lu co the chon dang sin (hoac dang ch

nhat, dang hnh thang....). ien ap ieu khien va song hai c ban cua ap tai co tan so bang nhau va bien o t le vi nhau.

Ta gia thiet rang, chu ky ap ieu khien ln hn nhieu so vi chu ky ap chnh lu (s dung bo chnh lu 24,36....xung ). Do do, co the xem qua trnh ap ieu kh ien khong thay oi trong chu ky ang xet, tng t nh vay song hai c ban ien ap cua tai tao thanh co o ln khong oi trong chu ky ang xet va bang chnh tr trung bnh ien ap chnh lu. ieu nay co ngha la tr tc thi cua song hai c ban cua ap ra la tr trung bnh ien ap chnh lu tai thi iem ang xet.

Goi: - ut(1) la song hai c ban cua ien ap tai - uk la ham song ieu khien - Ud0...tr trung bnh ien ap chnh lu khi goc ieu khien bang 0 - UpM bien o ien ap ong bo dang rang ca hoac dang cosin

5-77

ien t cong suat 1

Ta co: k

pM

0d)1(t u.U

Uu =

Neu ap ieu khien dang sin co bien o la UkM va tan so : uk = UkM.sin(t) ien ap tai co song hai c ban thay oi theo he thc: ( ) ( )tsinU.U

Uu kMpM

0d1t =

vi 0 UkM UpMKhi song ieu khien co bien o bang bien o song rang ca, song hai c ban cua

ap tai co bien o bang Ud0. 5.9.2 BO BIEN TAN TRC TIEP BA PHA Bo bien tan trc tiep co cac cau hnh dang ay u, oi xng (H5.65a,b), trong o

phu thuoc kieu au cua nguon, ta phan biet cau truc s dung chung nguon t mot cuon th cap may bien ap va cau truc co nguon rieng cho tng pha tai. Cau truc co chung cuon th cap may bien ap oi hoi mach tai ba pha co iem trung tnh e h . Neu cac pha tai khong the phan cach oc lap, co the s dung cau truc mach bien tan trc tiep co nguon rieng (H5.65b). Vi cau truc mach bien tan hnh H5.65b s dung nguon chung, khi thc hien chuyen mach cac linh kien nhom na tren cua mach cau, hien tng ngan mach nguon co the xay ra.

Bo bien tan trc tiep ba pha co qua trnh chuyen mach phu thuoc ap nguon xoay

chieu. Cac cau truc tiet kiem linh kien se tao nen s khong oi xng cua cac nhanh linh

kien. Hai dang bien tan trc tiep khong oi xng c ve minh hoa tren hnh H5.65c va H5.65d.

5-78

ien t cong suat 1

Tren hnh H5.66 ve s o mach cong suat bo bien tan trc tiep gom cac bo chnh

lu tia ba pha vi nguon chung. Cac bo chnh lu kep co the c ieu khien theo phng phap rieng le hoac ong thi (co dong can bang). Tuy nhien, viec s dung chung nguon tren trong thc te se co nhng kho khan do qua trnh chuyen mach trong tng nhom bo chnh lu tao nen. Do o, vi yeu cau chat lng cao, cac bo chnh lu cho tng pha tai se c au vao tng pha nguon cach ly rieng (hnh H5.65b).

Tan so hai c ban cua c ban cua ien ap ra f2 cho bi he thc:

ff m

l m21

2 2= +

.

vi: l la tong so xung ap chnh lu cha trong na chu ky ap tai m la so pha f1 la tan so ap nguon xoay chieu

5-79

ien t cong suat 1

Neu bo bien tan do cac bo chnh lu kep mach tia ba pha tao thanh, ta co: f2 max 0,43 f1 (thc te s dung en gii han f1 / 3 ) va trong trng hp do cac bo chnh lu kep mach cau ba pha tao thanh, ta co: f2 max=0,6 f1 (thc te khoang f1/2 ) u iem cua bo bien tan trc tiep vi qua trnh chuyen mach phu thuoc ien ap

nguon la mach ch can thyristor thong thng. Neu so xung ap chnh lu ln, dang ap tren tai co dang gan nh sin. Ton hao phat sinh do ong ngat linh kien thap, bo bien tan khong can mach loc trung gian nen co hieu suat cao.

Neu s co xay ra trong qua trnh chuyen mach mot pha nao o, bo bien tan van tiep tuc hoat ong bnh thng du li ien b bien dang. Bo bien tan co kha nang lam viec tan so thap.

Khuyet iem cua mach la so linh kien s dung nhieu va do o mach ieu khien phc tap. Do bo bien tan lam viec tren nguyen ly ieu khien pha cua bo chnh lu nen he so cong suat thap.

5.9.3 BO BIEN TAN TRC TIEP VI QUA TRNH CHUYEN MACH PHU

THUOC VAO AP TAI S o mach cong suat giong nh tren hnh H5.65, tuy nhien phng cach ieu

khien linh kien SCR khac biet. Bo bien tan trc tiep vi qua trnh chuyen mach phu thuoc co the cho ien ap tai

vi tan so cao hn tan so nguon ap xoay chieu neu ien ap chuyen mach lay t ien ap cua tai. Trong trng hp nay, tai co tnh dung khang, chang han ong c ong bo kch t d.

Cac bo chnh lu kep A,B,C c ieu khien e tao dong ien qua tai dang 6 bc. Do o, tai moi thi iem, ch ton tai dong ien qua hai nhanh thyristor trong cac bo chnh lu, chang han dong qua mot thyristor nhom A+va mot thyristor nhom B - trang thai ( . S thay oi vai tro dan ien gia cac nhom tao nen cac trang thai mach )A B+ ( ) ( ) ( ) ( ) ( )A C B A B C C A C B+ + + + + , , , , . Thi iem chuyen mach gia cac nhanh chang han t ( sang ( c chon sao cho ap khoa ton tai tren thyristor can ong. V du khi A

) )A C+ B C+ 1 ong, ta co ap tren B1 bang:

uVB1 = ut1 - ut2 (gia s bo qua ap tren cac cuon khang can bang). Khi uVB1 > 0 : xung kch ong se lam B1 ong. Do ien ap chuyen mach cua A1 cung chnh la ap khoa tren thyristor B1 phu thuoc

vao ien ap cac pha tai nen qua trnh chuyen mach ay c goi la qua trnh chuyen mach phu thuoc vao ap tai.

Khi ien ap tren tai nho (chang han ong c chay vi van toc cham), ien ap chuyen mach khong u tin cay, viec kch ong va ngat thyristor co the da vao ien ap nguon xoay chieu. Luc o, qua trnh chuyen mach phu thuoc ap nguon xoay chieu. V du e ngat dong ien ang dan qua thyristor A1 cua nhom A+ va ong thyristor B3 cua nhom B + , xung kch a vao B3 tai thi iem ma ien ap tren uB3 dng tc la:

uB3 = u3 - u1 + ut1 - ut2 u3 - u1 > 0 (do ut1, ut2 nho ) 5.10 SO SANH BO BIEN TAN TRC TIEP VA BO BIEN TAN GIAN TIEP

5-80

ien t cong suat 1

Pham vi hoat ong cua ien ap ra: tng oi nho trong trng hp bo bien tan trc tiep vi qua trnh chuyen mach phu thuoc ben ngoai (0 en 25Hz) va kha cao trong trng hp bo bien tan gian tiep ( vai phan chuc cua Hz en vai ngan Hz) Dang cua song ien ap ra: thuan li hn trong trng hp bo bien tan trc tiep, oi vi chung, ta co the dung cac mach ieu khien n gian e at c dang dong ien tai gan nh hnh sin. Phng phap chuyen mach: rat thuan tien trong trng hp bo bien tan trc tiep. Do tac dung cua qua trnh chuyen mach phu thuoc ben ngoai trong cac bo bien tan trc tiep vi qua trnh chuyen mach phu thuoc, ta co the at cong suat rat ln hang chuc MW so vi trng hp bo bien tan gian tiep vi qua trnh chuyen mach oc lap (khoang n v MW). Qua trnh chuyen mach oc lap cua cac bo bien tan gian tiep oi hoi t chi tiet ban dan so vi trng hp bo bien tan trc tiep. Chang han, bo bien tan gian tiep ba pha gom 12 thyristor chnh va cac bo chuyen mach. Bo bien tan trc tiep ba pha gom cac bo chnh lu 6 xung oi hoi en 36 thyristor He so cong suat: tot nhat trong bo bien tan gian tiep s dung phng phap ieu khien o xung rong cua ien ap ra (PWM).

5-81