LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN, chương 5

Chia sẻ: Dang Cay | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

989
lượt xem 83
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghịch lưu độc lập (NLĐL) là thiết bị để biến dòng điện một chiều thành dòng xoay chiều có tần số cố định hoặc biến thiên. Biến tần (BT) là thiết bị để biến đổi năng lượng xoay chiều tử tần số này sang tần số khác. Các biến tần chia làm hai loại lớn: Biến tần trực tiếp: Điện áp xoay chiều u1 (tần số f1) chỉ cần qua một mạch van là chuyển ngay ra tải với tần số khác. Vì vậy biến tần này hiệu suất biến đổi năng lượng cao. Tuy nhiên thực tế sơ đồ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN, chương 5

Chương 5: Bieán taàn vaø nghòch löu ñoäc laäp Nghòch löu ñoäc laäp (NLÑL) laø thieát bò ñeå bieán doøng ñieän moät chieàu thaønh doøng xoay chieàu coù taàn soá coá ñònh hoaëc bieán thieân. Bieán taàn (BT) laø thieát bò ñeå bieán ñoåi naêng löôïng xoay chieàu töû taàn soá naøy sang taàn soá khaùc. Caùc bieán taàn chia laøm hai loaïi lôùn: - Bieán taàn tröïc tieáp: Ñieän aùp xoay chieàu u1 (taàn soá f1) chæ caàn qua moät maïch van laø chuyeån ngay ra taûi vôùi taàn soá khaùc. Vì vaäy bieán taàn naøy hieäu suaát bieán ñoåi naêng löôïng cao. Tuy nhieân thöïc teá sô ñoà maïch van khaù phöùc taïp, soá löôïng van lôùn, nhaát laø vôùi maïch ba pha. Vieäc thay ñoåi taàn soá ra f2 khoù khaên vaø phuï thuoäc vaøo taàn soá f1. Vì vaäy hieän nay chuû yeáu chæ coù BT loaïi naøy vôùi phaïm vi ñieàu chænh taàn soá f2 < f1. Maëc duø veà nguyeân taéc coù theå laäp BT vôùi f2 > f1, song möùc ñoä phöùc taïp seõ taêng leân nhieàu. - Bieán taàn giaùn tieáp: coù khaâu trung gian moät chieàu. Trong bieán taàn naøy ñieän aùp xoay chieàu ñaàu tieân ñöôïc chuyeån thaønh moät chieàu nhôø maïch chænh löu, sau ñoù qua moät boä loïc roài môùi ñöôïc bieán trôû laïi thaønh ñieän aùp xoay chieàu vôùi taàn soá f2. Vieäc phaûi bieán ñoåi naêng löôïng hai laàn laøm giaûm hieäu suaát BT. Song buø laïi loaïi BT naøy cho pheùp thay ñoåi deã daøng taàn soá f2 khoâng phuï thuoäc vaøo f1 trong moät daûi roäng caû treân vaø döôùi f1 vì taàn soá ra chæ phuï thuoäc vaøo maïch ñieàu khieån. Hôn nöõa vôùi söï öùng duïng heä ñieàu khieån soá nhôø kyõ thuaät vi xöû lyù vaø duøng van löïc laø caùc loaïi transitor ñaõ cho pheùp phaùt huy toái ña caùc öu ñieåm cuûa BT loaïi naøy. Vì vaäy ñaïi ña soá caùc BT hieän nay laø BT coù khaâu trung
gian moät chieàu. Tuy nhieân neáu duøng van tiristo, vaãn coøn coù moät soá khoù khaên nhaát ñònh khi giaûi quyeát vaán ñeà khoùa van. a) U MAÏCH VAN U f1 f2 U= U= U CHÆNH LÖU LOÏC NGHÒCH LÖU U f1 ÑOÄC LAÄP f2 b) Hình 2.19 Caáu truùc bieán taàn vaø nghòch löu ñoäc laäp a) Bieán taàn tröïc tieáp Trong bieán taàn tröïc tieáp ñöôøng cong ñieän aùp ñaàu ra laø ñöôøng gheùp noái caùc ñoaïn hình sin cuûa ñieän aùp nguoàn baèng caùch noái taûi vaøo caùc pha cuûa nguoàn moät caùch luaân phieân nhôø caùc van daãn. Caùc van daãn trong bieán taàn tröïc tieáp ñöôïc chuyeån maïch töï nhieân. Bieán taàn tröïc tieáp coù hieäu suaát cao do chæ coù moät laàn bieán ñoåi ñieän naêng vaø cho pheùp thöïc hieän haõm taùi sinh naêng löôïng maø khoâng caàn coù maïch ñieän phuï. Cuõng coù theå deã daøng thöïc hieän ñieàu chænh ñieän aùp vaø taàn soá ñaàu ra cuûa bieán taàn tröïc tieáp vôùi daïng soùng ñieän aùp gaàn hình sin. Tuy vaäy bieán taàn tröïc tieáp cuõng coù caùc nhöôïc ñieåm deã nhaän thaáy nhö: heä soá coâng suaát thaáp, soá löôïng caùc van baùn daãn ôû maïch löïc khaù nhieàu vaø taàn soá ñieàu chænh bò giôùi haïn treân bôûi taàn soá nguoàn cung caáp vaø ñieàu kieän chuyeån maïch töï nhieân cuûa caùc van baùn daãn naøy
Bieán taàn tröïc tieáp hay ñöôïc duøng cho truyeàn ñoäng ñieän coâng suaát lôùn, toác ñoä laøm vieäc thaáp, thí duï ñeå cung caáp cho caùc ñoäng cô roto loàng soùc, caùc ñoäng cô roto daây quaán caáp bôûi hai nguoàn, caùc ñoäng cô ñoàng boä v.v... Sô ñoà maïch löïc cuûa bieán taàn moät pha töông töï nhö sô ñoà maïch löïc cuûa chænh löu coù ñaûo chieàu doøng ñieän, hai nhoùm van P, N ñöôïc noái song song ngöôïc. Nguoàn cung caáp coù theå laø moät hoaëc hai daây quaán rieâng leû cuûa thöù caáp maùy bieán aùp BA, hoaëc laø tröïc tieáp töø löôùi ñieän, toång trôû taûi Zt noái giöõa caùc ñieåm chung cuûa hai nhoùm van. Caùc nhoùm van P, N ñöôïc ñieàu khieån luaân phieân vaø do ñoù treân taûi coù ñieän aùp xoay chieàu vôùi bieân ñoä vaø taàn soá soùng cô baûn tuøy thuoäc vaøo tham soá cuûa tín hieäu ñieàu khieån. Caùc nhoùm van P, N coù theå ñöôïc ñieàu khieån phoái hôïp chung hoaëc ñieàu khieån rieâng. Neáu duøng phöông phaùp ñieàu khieån rieâng thì khoâng caàn caùc cuoän khaùng caân baèng Lcb, coøn trong tröôøng hôïp ñieàu khieån chung thì caùc cuoän khaùng Lcb laøm nhieäm vuï haïn cheá doøng ñieän caân baèng do coù cheânh leäch giaù trò töùc thôøi cuûa ñieän aùp caân baèng giöõa hai nhoùm van gaây ra. P BA LCB Zt iCB LCB N Hình 2.20 Bieán taàn tröïc tieáp moät pha Bieán taàn tröïc tieáp ba pha ñöôïc hình thaønh tröïc tieáp töø ba bieán taàn moät pha, sô ñoà noái caùc pha tuøy thuoäc vaøo sô ñoà noái taûi:
hình sao, hình tam giaùc hoaëc laø ba pha caùch ly nhau. Ñeå tieän phaân tích laøm vieäc, giaû thieát taàn soá ñieän aùp ra raát nhoû hôn taàn soá löôùi vaø thôøi gian chuyeån maïch giöõa caùc van laø khoâng ñaùng keå so vôùi ñoä daøi chu kyø ñieän aùp. Taûi cuûa bieán taàn tröïc tieáp laø ñoäng cô ñieän xoay chieàu neân doøng ñieän thöôøng chaäm pha hôn so vôùi ñieän aùp b) Nghòch löu ñoäc laäp nguoàn doøng  Nguyeân lyù laøm vieäc Trong caùc heä truyeàn ñoäng ñieän ñieàu chænh nghòch löu nguoàn doøng thöôøng duøng caùc heä thoáng coâng suaát lôùn vaø coù sô ñoà caàu ba pha, trong ñoù caùc van baùn daãn laø caùc van ñieàu khieån hoaøn toaøn. Nguoàn cung caáp cho nghòch löu laø nguoàn doøng ñieän, doøng ñieän moät chieàu khoâng phuï thuoäc vaøo toång trôû cuûa taûi. Ñeå thöïc hieän ñieàu naøy thöôøng ñieän caûm Ld phaûi coù giaù trò ñuû lôùn vaø phaûi söû duïng caùc maïch voøng ñieàu chænh doøng ñieän. Doøng ñieän taûi coù daïng hình chöõ nhaät vaø do trình töï ñoùng caét cuûa caùc van töø V1 ñeán V6 quyeát ñònh. Giaù trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän taûi: 2 Is = Id . 3 Giaù trò hieäu duïng cuûa thaønh phaàn soùng cô baûn doøng ñieän trong phaân tích Fourier: 6 Is1 = Id. , (2-1) 
Giaù trò hieäu duïng cuûa thaønh phaàn soùng cô baûn ñieän aùp ñöôïc xaùc ñònh theo ñieàu kieän caân baèng coâng suaát giöõa nguoàn vaø taûi, boû qua caùc toån hao treân van vaø toån hao do caùc thaønh phaàn soùng haøi baäc cao gaây ra: Ud.Id = 3.Us1.Is1.cos1, (2-2) trong ñoù 1 laø goùc leäch pha giöõa thaønh phaàn cô baûn doøng ñieän vaø thaønh phaàn soùng cô baûn ñieän aùp cuûa taûi. Giaûi ñoàng thôøi (2-1) vaø (2-2) ta ñöôïc:  Ud Us1 =  3 6 cos  1 Ld iS a + Id t Id t0 V1 V3 V5 iS a Ud b iS b Id t c t0 V4 V6 V2 iS c Id t o t0 Hình 2.21 Sô ñoà nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa nghòch löu nguoàn doøng Khi nghòch löu nguoàn doøng laøm vieäc vôùi taûi laø ñoäng cô xoay chieàu thì treân ñoà thò ñieän aùp taûi coù xuaát hieän caùc xung nhoïn taïi caùc thôøi ñieåm chuyeån maïch doøng ñieän giöõa caùc pha. Trong thöïc teá kyõ thuaät thöôøng söû duïng caùc van ñieàu khieån khoâng hoaøn toaøn, vì vaäy caàn coù caùc maïch khoùa cöôõng böùc caùc van ñang daãn, baûo ñaûm chuyeån maïch doøng ñieän giöõa caùc pha
moät caùch chaéc chaén trong phaïm vi ñieàu chænh taàn soá vaø doøng ñieän ñuû roäng. Treân hình 2.15 ngoaøi caùc tiristo löïc T1  T6 coøn söû duïng caùc ñiot caùch ly D1  D6 nhaèm ñeå caùch ly giöõa caùc tuï ñieän chuyeån maïch vaø daây quaán caùc pha cuûa ñoäng cô khoâng ñoàng boä ÑK ñeå chuùng khoâng taïo thaønh maïch coäng höôûng laøm aûnh höôûng ñeán quaù trình chuyeån maïch. Ñieän aùp Doøng ñieän Ñaàu ra mong muoán Ua Ub Uc Ñieän aùp nhoùm döông (P) Ñieän aùp nhoùm aâm (N) Ut i ap i an i a i b i -i a b
Hình 2.22 Caùc daïng ñieän aùp cöïc ñaïi treân taûi caûm khaùng Giaû thieát ta baét ñaàu xem xeùt quaù trình chuyeån maïch taïi thôøi ñieåm t0 treân hình 2.15, caùc van T1, T2 ñang daãn, doøng ñieän chaûy lieân tuïc vaøo pha  vaø ra pha c cuûa taûi, tuï C13 naïp ñaày ñieän aùp vaø coù cöïc tính nhö treân hình 2.16a. quaù trình chuyeån maïch baét ñaàu xaûy ra khi phaùt xung môû cho T3, khi T3 daãn thì ñieän aùp treân C13 ñaët ngöôïc leân T1 laøm van naøy khoùa laïi. Ñiot D3 chöa daãn vì toång ñieän aùp treân C13 vaø ñieän aùp daây giöõa a vaø b coøn ñaët ngöôïc treân ñiot naøy. Doøng ñieän Id kheùp maïch qua T3-C13-D1-a-c-D2-T2, tuï C13ñöôïc phoùng vaø naïp ngöôïc vôùi doøng ñieän khoâng ñoåi vaø baèng doøng ñieän Id. Khi ñieän aùp treân C13 ñaït ñeán giaù trò ñieän aùp daây Uab thì D3 baét ñaàu daãn, doøng ñieän pha a baét ñaàu giaûm vaø doøng ñieän pha b baét ñaàu taêng leân, sao cho toång giaù trò hai doøng ñieän naøy ñuùng baèng Id. Khi C13 ñaït ñöôïc giaù trò ñieän aùp ñuùng baèng giaù trò tröôùc khi xaûy ra chuyeån maïch vôùi cöïc tính ngöôïc laïi thì D1 khoùa hoaøn toaøn vaø doøng qua pha b ñaït giaù trò doøng cung caáp, quaù trình chuyeån maïch keát thuùc. Quaù trình chuyeån maïch doøng ñieän cuûa sô ñoà hình 2.16b veà cô baûn gioáng nhö quaù trình cuûa sô ñoà hình 2.16a vì chæ duøng moät tuï chuyeån maïch, cho caû saùu van maïch löïc neân phaûi duøng caùc tiristo phuï ñeå laàn löôït naïp vaø phaân phoái ñieän aùp khoùa ñeán caùc van. Vôùi sô ñoà naøy coù theå thöïc hieän ñöôïc caùc quy luaät ñieàu khieån taàn soá – doøng ñieän khaùc nhau theo yeâu caàu cuûa truyeàn ñoäng ñieän maø khoâng laøm aûnh höôûng ñeán quaù trình chuyeån maïch doøng ñieän giöõa caùc pha. Ta laïi xeùt quaù trình chuyeån maïch töø T1 sang T3; khi T1, T2 ñang daãn thì tuï C ñang daãn vôùi cöïc tính ghi treân hình 2.16b. Quaù
trình chuyeån maïch laø luùc phaùt xung ñieàu khieån vaøo TL, Tp1, T3 thì TL vaø Tp1 môû laøm cho T1 khoùa, doøng ñieän kheùp maïch qua Ud- TL-C-Tp1-a-C-T2. Tuï C phoùng vaø naïp ngöôïc vôùi doøng ñieän khoâng ñoåi, khi Uc baèng Uab vaø treân T3 coøn duy trì doøng ñieàu khieån thì T3 baét ñaàu daãn doøng qua pha b, doøng ñieän pha a giaûm daàn vaø doøng ñieän pha b taêng daàn sao cho toång cuûa chuùng ñuùng baèng doøng ñieän Id. Keát thuùc quaù trình chuyeån maïch thì caùc van TL, Tp1 töï khoùa, van T3 nhaän toaøn boä doøng ñieän Id. Ñeå baûo ñaûm ñieän aùp treân tuï C coù giaù trò vaø cöïc tính ñuùng yeâu caàu tröôùc moãi laàn chuyeån maïch cho nhoùm van soá leû caàn phaùt xung môû Tn2, Tn4. c) Nghòch löu ñieän aùp Nghòch löu ñieän aùp moät pha Hình 2.17 trình baøy NLÑA moät pha sô ñoà caàu taûi RL vôùi caùc ñoà thò laøm vieäc. Nguyeân lyù laøm vieäc: Caùc van T1  T4 ñöôïc ñieàu khieån theo caëp T1T3, T2T4 leäch pha nhau 180o. ôû nöûa chu kyø ñaàu ñieàu khieån môû T1T3: ñieän aùp nguoàn seõ ñaët leân taûi vôùi cöïc tính xaùc ñònh ta coù ut = EN. Doøng i ñieän chaûy töø cöïc döông dnguoàn qua T1, Z1, T3 veà cöïc aâm nguoàn. + T1 T2 Ñ2 Ñ1 id + Zt - EN CC Ut T4 T3 Ñ3 - Ñ4
Hình 2.23 Nghòch löu ñieän aùp moät pha Ñeán thôøi ñieåm T/2 (hoaëc ) ta ñaûo traïng thaùi ñieàu khieån cho T1T3 vaø T2T4 daãn. Nhöng do taûi coù tính caûm neân doøng ñieän khoâng ñaûo chieàu ngay ñöôïc. Naêng löôïng tích luõy ôû ñieän caûm seõ duy trì doøng ñieän theo chieàu cuõ, luùc ñoù doøng ñieän buoäc phaûi thoaùt qua caùc ñiot Ñ2, Ñ4veà nguoàn theo ñöôøng Ñ2 cöïc döông EN- qua nguoàn EN xuoáng cöïc aâm (hoaëc qua tuï C0)-Ñ4. (Moät phaàn doøng taûi seõ qua T2, T4 theo chieàu ngöôïc). Nhö vaäy do Ñ2, Ñ4 vaø T2, T4 daãn ñieän aùp ra taûi ñaûo cöïc tính ngay ut =- EN, song doøng ñieän it vaãn duy trì chieàu cuõ cho ñeán thôøi ñieåm t2 môùi ñaûo chieàu. Ñeán ñieåm 2 laïi ñoûa traïng thaùi, quaù trình dieãn ra töông töï: doøng seõ duy trì chieàu cuõ moät ñoaïn baèng t1 nhôø caùc van Ñ1, Ñ3, T1, T3 roài môùi ñaûo chieàu. Qua moät chu kyø taûi nhaän ñöôïc ñieän aùp vaø doøng ñieän laø xoay chieàu, ñaây chính laø nguyeân lyù nghòch löu. + T1 Ñ1 T3 Ñ3 T5 Ñ5 EN T4 Ñ4 T6 Ñ6 T2 Ñ2 - A B C iA iB iC ZA UA ZB ZC 0 ZA ZB ZC Hình 2.24 Sô ñoà nghòch löu ñieän aùp ba pha Nghòch löu ñieän aùp ba pha
NLÑA ba pha thöôøng duøng sô ñoà caàu, trong ñoù ñoâi luùc ngöôøi ta duøng ba caàu moät pha ñaáu thaønh maïch ba pha. Caùc quaù trình ñieän töø trong NLÑA ba pha phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá khaùc nhau nhö: ñaëc tính taûi, caùch ñaáu taûi, kieåu ñaáu bieán aùp ra, nguoàn cung caáp vaø nguyeân taéc ñieàu khieån. Sô ñoà nghòch löu ñieän aùp ba pha caàu trình baøy ôû hình 2.18. Caùc phöông phaùp ñieàu khieån töông töï nhö NLÑA moät pha. Tuy nhieân thöôøng duøng nhaát laø kieåu ñieàu khieån cho goùc daãn cuûa van:  = 180o vaø  =120o. Coøn taûi coù theå ñaáu sao hoaëc tam giaùc.