Bài giảng Điện tử công suất và điều khiển động cơ - Chương 4: Các bộ nghịch lưu - Nguyễn Thị Hồng Hạnh

11/21/2011 1 Chương 4 CÁC BỘ NGHỊCH LƯU GIỚI THIỆU Sơ ñồ và ñặc tính 11/21/2011 2 Sơ ñồ và ñặc tính (tiếp) GIỚI THIỆU - Thành phần nghịch lưu hoạt ñộng theo nguyên tắc ñiều chế ñộ rộng xung (PWM – SPWM) ñể tạo ra dạng ñiện áp xoay chiều hình sin từ thành phần ñiện áp một chiều. - ðiện áp sau biến tần bao gồm sóng cơ bản hình sin và các thành phần hài bậc cao. Hài bậc cao ñược loại bỏ bằng cách sử dụng các cuộn chặn. - Tùy theo cấu tạo mà biến tần có thể hỗ trợ chế ñộ hoạt ñộng: hãm tái sinh, hãm ñộng năng - Nghịch lưu ñược chia làm hai loại: nghịch lưu nguồn áp và nghịch lưu nguồn dòng. - Van ñiện tử là loại: IGBT, BJT, MOSFET 1) dẫn và khóa NGHỊCH LƯU MỘT PHA NGUỒN ÁP Sơ ñồ ðiểm N tạo ra ñất ảo phía ñầu ra phụ tải. Tụ thành phần và có giá trị lớn bằng nhau, hạn chế sự thăng giáng ñiện áp trong mạch một chiều. Trạng thái hoạt ñộng của van: +C −C +S −S 2) dẫn và khóa−S +S 3) và khóa+S −S Nghịch lưu 1 nhánh van 11/21/2011 3 NGHỊCH LƯU MỘT PHA NGUỒN ÁP ðặc tính Trạng thái hoạt ñộng của van: 1) và dẫn, và khóa 2) và dẫn, và khóa 3) và dẫn, và khóa 4) và dẫn, và khóa 5) , , , ñều khóa Sơ ñồ Nghịch lưu 2 nhánh van NGHỊCH LƯU MỘT PHA NGUỒN ÁP ðất ảo phía phụ tải ñược tạo ra nhờ vào nhánh van thứ hai. ðiểm giữa của mạch một chiều không còn ñược nối ra ngoài theo như sơ ñồ 1 nhánh van. +1S +1S +2S −1S −2S −1S −2S +1S +2S −1S+1S +2S −2S +1S −2S −1S +2S −1S +2S −2S 11/21/2011 4 ðặc tính NGHỊCH LƯU MỘT PHA NGUỒN ÁP Phương pháp ñiều chế ñộ rộng xung NGHỊCH LƯU MỘT PHA NGUỒN ÁP ðiều chế lưỡng cực Trạng thái hoạt ñộng của van: 1) và dẫn, và khóa 2) và dẫn, và khóa giá trị ñiện áp tức thì ñược ñiều chế là và , biên ñộ ñiện áp của hài cơ bản là +1S −2S −1S +2S −1S +2S −2S+1S iV iV− aimVV =0 với 1<am 11/21/2011 5 Phương pháp ñiều chế ñộ rộng xung NGHỊCH LƯU MỘT PHA NGUỒN ÁP ðiều chế ñơn cực Trạng thái hoạt ñộng của van: 1) và dẫn, và khóa 2) và dẫn, và khóa 3) và dẫn, và khóa 4) và dẫn, và khóa giá trị ñiện áp tức thì ñược ñiều chế là , và 0, biên ñộ ñiện áp của hài cơ bản là +1S +1S +2S −1S −2S −1S −2S +1S +2S +1S −2S −1S +2S −1S +2S −2S iV iV− aimVV 20 = với 1<am NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN ÁP Sơ ñồ ðiện áp ba pha sau bộ ñiều chế ñảm bảo yêu cầu: biên ñộ bằng nhau, tần số bằng nhau, và góc pha lần lượt lệch nhau 0120 3 cặp van ñược ñóng mở theo 8 trạng thái, ñảm bảo tại một thời ñiểm 2 van thuộc cùng một nhánh không mở ñồng thời, tránh tình trạng ngắn mạch một chiều. Van ñóng mở theo phương pháp ñiều chế ñộ rộng xung - PWM. 11/21/2011 6 NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN ÁP Bảng trạng thái ñóng mở của van 1) , , dẫn và , , khóa 2) , , dẫn và , , khóa 3) , , dẫn và , , khóa 4) , , dẫn và , , khóa 1S 2S 3S4S 5S6S 2S 3S 1S 5S 6S 4S 3S 4S 2S 5) , , dẫn và , , khóa 6) , , dẫn và , , khóa 7) , , dẫn và , , khóa 8) , , dẫn và , , khóa 6S 1S 5S 4S 5S 3S 1S 2S 6S 5S 6S 4S 2S 3S 1S 6S 1S 5S 3S 4S 2S 1S 2S 6S4S5S3S 4S 6S 5S1S 3S2S abv bcv cav iv iv−0 0 iv iv− iv− 0 iv iv− 0iv iv− iv− 0 iv iv 0 0 0 0 0 0 0 NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN ÁP ðặc tính 11/21/2011 7 NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN ÁP Không gian vector Mặt phẳng không gian ñược chia thành 6 góc phần sáu do 6 vectơ ñiện áp chuẩn. αβ Có tất cả 8 vectơ ñiện áp chuẩn tương ứng với 8 trạng thái ñóng mở của 6 van ñiện tử. Hai vectơ có môñun bằng không. 87 ,VV là vectơ hoặc . NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN ÁP Không gian vector (tiếp) ptc VVV ɺɺɺ += 00VTVTVTVT ttppcc ++= Vectơ ñiện áp ñiều chế gồm hai thành phần: Nếu phân chia theo thời gian thì: trong ñó là khoảng thời gian cần thiết ñể có ñược ; là thời gian thực hiện và cT cV tp TT , tp VV , tpc TTTT −−=0 0V 7V 8V 11/21/2011 8 NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN ÁP Không gian vector (tiếp) Vùng làm việc thực sự của phương pháp ñiều chế ñiện áp sử dụng không gian vectơ nằm giới hạn bên trong của hình lục giác ñều tạo bởi 6 vectơ ñiện áp chuẩn. ðiểm này xuất phát từ thực tế như sau ctp TTT <+ Vùng nằm trong vòng tròn nội tiếp hình lục giác cho phép kết quả ñiều chế ít hài bậc cao hơn. NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN DÒNG Sơ ñồ ðiện áp ba pha sau bộ ñiều chế ñảm bảo yêu cầu: biên ñộ bằng nhau, tần số bằng nhau, và góc pha lần lượt lệch nhau 0120 Van ñóng mở theo phương pháp ñiều chế ñộ rộng xung - PWM. 3 cặp van ñược ñóng mở theo 9 trạng thái, tụ phía tải có tác dụng giảm .dtdi Tại một thời ñiểm luôn có ít nhất 1 van trên và 1 van dưới phải ñóng ñể bảo vệ nguồn dòng không bị hỏng. 11/21/2011 9 NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN DÒNG Bảng trạng thái ñóng mở của van 1) , dẫn và , , , khóa 2) , dẫn và , , , khóa 3) , dẫn và , , , khóa 4) , dẫn và , , , khóa 1S 2S 3S 4S 5S 2S 3S 5S 6S4S 3S 4S 5) , dẫn và , , , khóa 6) , dẫn và , , , khóa 7) , dẫn và , , , khóa 8) , dẫn và , , , khóa 6S 1S5S 4S 5S 1S 2S6S 5S 6S 2S 3S1S 6S 1S 3S 4S2S 1S 5S 4S 5S 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 oai obi oci ii ii− ii−ii ii− ii− ii ii ii− ii− ii ii 9) , dẫn và , , , khóa 4S 3S 6S 5S 2S 6S 1S 2S 3S 4S 5S 6S3S2S 1S 2S 1S 3S 4S 6S 0 0 0 NGHỊCH LƯU BA PHA NGUỒN DÒNG ðặc tính