Điện tử công suất 1

2-21
2.6 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA BỘ CHỈNH LƯU VÀ HỆ QUẢ
2.6.1 CHẾ ĐỘ CHỈNH LƯU VÀ CHẾ ĐỘ NGHỊCH LƯU
Trong chế độ chỉnh lưu (hình H2.19a), công suất tiêu thụ đưa từ nguồn xoay chiều
sang mạch một chiều. Giả thiết dòng điện tải được lọc phẳng, công suất do bộ chỉnh lưu
cung cấp có giá trò P
d
=U
d
.I
d
, điều kiện của chế độ chỉnh lưu là P
d
≥
0. Do dòng điện tải luôn
dương, nên điều kiện trên đồng nghóa U
d
≥
0. Các bộ chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn, điện
áp chỉnh lưu không âm xảy ra với các góc kích điều chỉnh trong phạm vi:
2
0
π
α
≤≤
. Các
bộ chỉnh lưu điều khiển bán phần, điều kiện để U
d
>0 xảy ra với góc kích nằm trong phạm

≥≥
. Đối với các bộ chỉnh lưu điều khiển bán phần,
điều kiện để U
d
<0 không thể xảy ra với mọi giá trò của góc kích. Do đó chế độ nghòch lưu
của bộ chỉnh lưu không thực hiện được với bộ chỉnh lưu điều khiển bán phần.
Tải chỉ phát ra công suất P
d
<0 khi nó chứa phần tử sức điện động E<0- ví dụ động
cơ một chiều ở chế độ máy phát. Tải chứa cuộn kháng lớn cũng có thể phát ra công suất
đưa về nguồn xoay chiều trong thời gian ngắn.
Trên hình H2.20 là các đồ thò minh họa quá trình điện áp chỉnh lưu bộ chỉnh lưu cầu 3
pha khi bộ chỉnh lưu chuyển chế độ làm việc từ chế độ chỉnh lưu sang chế độ nghòch lưu với
giả thiết dòng điện tải liên tục. Các quá trình sóng đồng bộ (dạng cosin) và tín hiệu điện áp
điều khiển được vẽ trên cùng một trục tọa độ với đồ thò điện áp chỉnh lưu trên tải. Ta thấy,
quá trình điện áp tải u
d
thay đổi liên tục theo đường cosin khi chuyển từ chế độ chỉnh lưu
sang chế độ nghòch lưu. Trong trường hợp ngược lại, điện áp chỉnh lưu thay đổi dạng nhảy
cấp.
Điện tử công suất 1

2-22

Ví dụ 2.12:
Cho bộ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển hoàn toàn mắc vào nguồn ac một pha với trò
hiệu dụng 220V, f=50Hz. Tải RLE với R=1
Ω
, giả thiết dòng điện tải liên tục với L lớn vô
cùng làm dòng tải phẳng với độ lớn I

Công suất phát ra từ tải:
P
E
=E.I
d
=-119.20=-2380W=-2,38kW
Công suất tiêu hao trên điện trở:
P
R
=R.I
d
2
=1.202=400W=0,4kW
Công suất nguồn ac cung cấp:
P
ac
=U
d
.I
d
=-99.20=-1.980W=-1,98kW
Dấu (-) có nghóa là tải đưa công suất về nguồn qua bộ chỉnh lưu.
Điện tử công suất 1

2-23
Ví dụ 2.13:
Giải thích các chế độ làm việc của các bộ chỉnh lưu theo cấu hình H2.22 a/-b/-c/- khi


2-24
dòng điện có thể liên tục hoặc gián đoạn. Nguồn ac cung cấp công suất tiêu thụ trên R, E
và tích lũy năng lượng từ trường trong L. Khi
)(
πα
π
≤≤
2
, nếu dòng tải liên tục, điện áp
tải âm, U
d
và E cùng dấu có khuynh hướng làm giảm liên tục dòng điện về 0, chiều các
SCR không cho phép dòng điện chuyển sang âm dưới tác dụng của U
d
và E. Trong giai
đoạn quá độ này nguồn ac , sức điện động E và điện trở R đều nhận công suất. Tổng các
công suất vừa nêu được cung cấp bởi cuộn kháng L mà theo thời gian dòng điện qua nó
giảm xuống.
Ở chế độ dòng điện tải gián đoạn, trò trung bình áp trên tải là dương, nguồn ac
cung cấp công suất cho tải RLE.
Như vậy, bộ chỉnh lưu có thể làm việc trong chế độ nghòch lưu trong thời gian quá độ
ngắn, chế độ nghòch lưu không thể tồn tại ở chế độ xác lập.
Ở trường hợp b/-, có thể thấy rằng chế độ nghòch lưu có thể thiết lập với giá trò góc
kích thỏa mãn điều kiện:
0
22
<+== ).(cos. EIRUU
dd
α

d
- U
d

Thành phần xoay chiều của áp chỉnh lưu u
d
làm dòng điện tải i
d
bò nhấp nhô. Tương tự
như điện áp, dòng chỉnh lưu có thể tách làm 2 thành phần tương ứng:
i
d
= I
d
+ i
dσ

Thành phần xoay chiều của dòng làm dòng điện tải có thể bò gián đoạn
Khác với chế độ dòng tải liên tục, khi mà điện áp tải trung bình chỉ phụ thuộc vào
yếu tố nguồn và yếu tố điều khiển (góc kích), ở chế độ dòng qua tải bò gián đoạn , dạng
điện áp chỉnh lưu của tải phụ thuộc không những vào yếu tố nguồn và góc điều khiển mà
phụ thuộc cả vào các tham số của tải (RLE) . Ví dụ: xét điện áp tải chỉnh lưu bộ chỉnh lưu
cầu một pha đối với tải RLE khi i
d
= 0 (hình H2.23)
u
d
=0 nếu E = 0
u
d

<t<t
2
), khi đó áp trên tải bằng E. Trong khoảng
thời gian t>t
2
, dòng điện tải trở nên gián đoạn trong từng chu kỳ điện áp chỉnh lưu (xem chi
tiết trên hình H2.24b). Điện áp tải chỉnh lưu thay đổi giữa các giá trò áp nguồn xoay chiều
và sức điện động E. Dòng điện tải trung bình có giá trò tương đối nhỏ.
Tuy nhiên chế độ dòng tải gián đoạn thường ít xảy ra nên trong trường hợp không có
yêu cầu chính xác cao, việc tính toán đònh mức hệ thống có thể vận dụng từ kết quả tính
cho dòng tải liên tục.

Việc mô tả mạch điện với quá trình dòng điện tải liên tục và gián đoạn có thể minh
họa trên ví dụ bộ chỉnh lưu tia một xung, xem hình vẽ H2.25.

Ví dụ 2.14:
Phân tích bộ chỉnh lưu tia một xung điều khiển trên hình H2.25 với hai trường hợp tải
RL và RLE.
Giải:
Trường hợp tải RL:
Tại vò trí góc kích
, xung kích đóng V làm mạch khép kín qua tải. Phương trình
mạch điện sẽ là:
α
u
d
=u;
dt
di
.Li.Ru