Bài giảng Mô hình hoá hệ thống điện

. 6.3.2. PHƯƠNG TRÌNH +) Phương trình của bộ thuỷ lực có thể viết: (6.5) Tkd : Hằng số thời gian bộ khuyếch đại thuỷ lực K: Hệ số khuyếch đại của bộ khuyếch đại thuỷ lực Sự dịch chuyển 6.4. ĐƠN GIẢN HOÁ HỆ PHƯƠNG TRÌNH CỦA ĐỘNG CƠ SƠ CẤP VÀ BỘ ĐIỀU TỐC Khi đánh giá mối quan hệ của các hằng số thời gian và hệ số khuyếch đại trong bộ điều tốc người ta tìm cách triệt tiêu các thông số và . Coi tất cả khâu phản hồi là 1 khâu quán tính bậc nhất như vậy ta nhận được : (6.6) (6.7) Trong đó: Ts : Hằng số thời gian toàn bộ của bộ điều tốc Kp : Hệ số khuyếch đại toàn bộ của bộ điều tốc mn : Đặc trưng cho tín hiệu đặt cho bộ điều tốc 6.4. BỘ ĐIỀU TỐC LIÊN HỢP 6.4.1. CẤU TẠO - Đối với bộ điều tóc đã nghiên cứu thì tín hiệu điều chỉnh tốc độ được tạo nên nhờ độ lệch của vân tốc quay so với giá trị định mức. Nguyên lý như vậy khôngt cho phép đạt được sự tác động nhanh của hệ thống. Bộ điều tốc sẽ hoạt động chính xác và hiệu quả hơn nếu ta áp dụng nguyên lý liên hợp, có nghĩa là tín hiệu tác động lên bộ phận điều chỉnh nhiên liệu không những được tạo thành từ độ lệch của vận tốc quay mà cái được tạo thành từ nguyên nhân gây độ lệch tức là giá trị tải của máy phát đồng bộ. Hình vẽ: Hình 6.4 CT : Cảm biến công suất BĐL : Bộ phận của bộ điều tốc làm việc theo nguyên lý độ lệch NĐ : Nam chân điện từ; KĐ : Khuyếch đại Nguyên lý hoạt động : Tín hiệu từ khâu cảm biến công suất sẽ đưa qua khâu khuyếch đại và đưa đến man châm điện NĐ phần ứng của nam châm điện từ tức bộ phận chuyển động được kết hợp cơ khí với phần động của khâu điều chỉnh theo đọ lệch. Tổng hợp 2 tín hiệu này tạo ra sự dịch chuyển tổng hợp cho bộ phận điều chỉnh nhiên liệu của động cơ sơ cấp. 6.4.2. HỆ PHƯƠNG TRÌNH (6.8) (6.9) (6.10) (6.11) : Đặc trưng cho độ dịch chuyển của bộ phận điều chỉnh nhiên liệu dưới tác động của của bộ điều chỉnh theo độ lệch. : Đặc trưng cho độ dịch chuyển của bộ phận nđiều chỉnh nhiên liệu dưới tác động của bộ điều chỉnh theo tải. Te : Hằng số thời gian của nam châm điện từ. K : Hệ số khuyếch đại của toàn bộ khâu tác động theo tải. 6.4.3. CÁC THÔNG SỐ CỦA BỘ ĐIỀU TỐC Tj = 1,5- 4 (s) :Đối với diesel Ti = 5 – 14(s) : Đối với Tuabin Te = 0,01 – 0,02 s :sai lệch điều chỉnh Nếu =0,03 => kp = 33 => k 1 6.5. ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA BỘ ĐIỀU TỐC LIÊN HỢP : Khi hệ thống đã ổn định .Tức là khi đó tất cả các đạo hàm của hệ phương trình bộ điều tốc đều bằng 0. (6.8) Þ  (6.9) Þ (6.10) Þ (6.11) Þ Þ (6.12) Đặc tính ngoài là chùm đường thẳng: Hình 6.5 Đặc tính ngoài mong muốn là đặc tính ngoài mà tốc độ quay của động cơ sơ cấp luôn không đổi và không phụ thuộc vào giá trị tải. Để thoả mãn điều kiện này thì K = 1. Muốn triệt tiêu độ sai lệch tĩnh thì ở trạng thái ổn định Þ , Đối với hệ số , ta thu được đặc tính ngoài tối ưu. 6.6. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG CHO ĐỘNG CƠ SƠ CẤP – MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ - TẢI Hình 6.6 Các mô hình con của máy phát đồng bộ , động cơ không đồng bộ và bộ tự động điều chỉnh điện áp về cơ bản vẫn giống như ta xây dựng ở trước. Riêng mô hình con của máy phát đồng bộ và động cơ không đồng bộ cần phải thay đổi phương trình cân bằng điện áp của stato dẫn đến cấu trúc của chúng thay đổi theo. +) Máy phát đồng bộ: (6.13) (6.14) (6.15) (6.16) (6.17) (6.18) (6.19) Suy ra: (6.20) (6.21) (6.22) (6.23) +) Động cơ không đồng bộ: (6.24) (6.25) Độ trượt S = w - wr +) Mô hình con của động cơ sơ cấp và bộ điều tốc: Hình 6.7 Đồ thị thu được: Hình vẽ: +) Thực nghiệm trên mô hình : Đối với khâu điều chỉnh theo tải Bộ điều tốc thường k = 0 Bộ điều tốc liên hợp k = 1 Hình vẽ Chương 7: MÔ PHỎNG CÁC THIẾT BỊ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT 7.1. MÔ PHỎNG MẠCH CHỈNH LƯU NỬU CHU KỲ. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: + Sơ đồ: Tải R - L Hình7.1 + Nguyên lý hoạt động: Khi Tiristor thông sẽ có dòng id chạy qua tải Khi Tiristor khoá sẽ không có dòng qua tải Để Tiristor dẫn thì: + UAK > 0 + Có dòng điều khiển qua cực G Khi Tiristor đã mở mà muốn khoá thì ta phải tạo ra dòng qua T phải nhỏ hơn dòng hãm, thông thường dòng hãm bằng 0. + Thuật toán điều khiển T: Hình 7.2 + Giản đồ thời gian: Hình 7.3 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ TƯƠNG ĐƯƠNG: Với mạch điện tử công suất lớn không đòi hỏi độ chính xác cao, nên khi xây dựng sơ đồ mạch tương đương ta có thể giả thiết Tiristor (T) là một van lý tưởng chỉ có hai trạng thái là khoá và mở. Khi mở điện trở rất nhỏ, khi khoá điện trở rất lớn. Do đó có thể thay Tiristor (T) thành một tổng trở gồm một điện trở thuần và một điện cảm, với chú ý là giá trị của nó không phải là một giá trị cố định mà nó phụ thuộc vào trạng thái dẫn của T. Hình 7.4 + Áp dụng định luật Kishop 2 ta có: (7.1) (7.2) THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN: Để điều khiển đóng mở các T thì cực điều khiển của nó được liên kết với mạch phát xung. Sơ đồ chức năng tổng quát của mạch phát xung như sau: Hình 7.5 + Nguyên lý hoạt động: Mạch phát xung có 2 loại điện áp: điện áp điều khiển một chiều Uđk có giá trị thay đổi được và điện áp tựa lặp lại điện áp nguồn. Điện áp tựa có dạng sau: điện áp dạng răng cưa, dạng cosin và nghịch tam giác. Dạng Cosin: Điện áp tựa này có pha lệch với nguồn 900, và thời điểm mở cho T là thời điểm giao nhau của điện áp điều khiển và sườn âm của điện áp tựa. Hình 7.6 Dạng răng cưa: Dạng này hay sử dụng hơn trong thực tế, nó có chu kỳ bằng nửa chu kỳ của điện áp nguồn. Mạch so sánh sẽ so sánh hai tín hiệu điện áp điều khiển uđk và điện áp tựa ut. Tại thời điểm hai điện áp này bằng nhau thì mạch so sánh cho tín hiệu ra qua mạch logic, mạch điều khiển thì tạo thành tín hiệu tác động lên cực điều khiển G của Tiristor. Hình 7.7 Từ nguyên lý hoạt động của mạch phát xung ta có bài toán logic để tính tổng trở các van T như sau: + Nếu u > 0 và uđk ut hoặc id > 0 thì: + Nếu các điều kiện trên không xảy ra thì: XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG: Xuất phát từ thuật toán đã nêu ta có thể xây dựng mô hình trên hai mô hình con: + Mô hình chỉnh lưu: Dùng để giả các phương trình vi phân. + Mô hình điều khiển: Giải các bài toán logic dùng để đóng mở các T. Đầu vào và đầu ra như sau: Hình 7.8 Xây dựng mô hình điều khiển: Hình 7.9 Xây dựng mô hình chỉnh lưu: + Từ pt(7.1): (7.3) + Từ pt(7.2): (7.4) Hình 7.10 MỘT SỐ THÔNG SỐ MÔ PHỎNG: + Chọn Biên độ của ut là 1 0 < uđk < 1 + Ta thay đổi góc mở a hay tải xem kết quả. + Đặc tính: 7.2: MÔ PHỎNG CẦU CHỈNH LƯU MỘT PHA DÙNG THIRISTOR SƠ ĐỒ MẠCH: + Sơ đồ: Hình 7.11 + Nguyên lí hoạt động: Giả sử điện áp nguồn đặt vào có dạng: (V) Tại thời điểm ta phát xung () Điều kiện mở T1 và T3 : tải nguồn. Ở nửa chu kỳ tiếp theo: (nửa chu kỳ âm) thì ta phát xung điều khiển mở T2 và T4: tải nguồn. Với các góc mở khác nhau ta nhận thấy có khả năng xảy ra các trường hợp sau: Chế độ dòng điện liên tục: - Trong trường hợp tải có L tương đối lớn thì khi ta điều khiển phát xung cho T2 và T4 mở thì dòng qua T1 và T3 chưa trở về 0, lúc này dòng tiếp tục tăng. Hình 7.12 Chế độ dòng điện gián đoạn: Trong trường hợp khi góc mở tương đối lớn thì khi ta điều khiển T2 và T4 mở thì lúc đó dòng qua T1 và T3 đã trở về 0 (T1 và T3 khoá), lúc này dòng điện trên tải có một đọn bằng 0. Hình 7.13 Hiện tượng trùng dẫn: Trong một số trường hợp điện áp nguồn được lấy sau biến áp, lúc này thành phần điện cảm phía xoay chiều tương đối lớn. Ta đã biết điện cảm không cho phép dòng điện biến thiên đột ngột, nên khi T2 và T4 mở thì dòng i1 không giảm đột ngột từ id về 0, cũng như dòng i2 không tăng đột ngột từ 0 đến id. Như vậy sẽ tồn tại một khoảng thời gian nào đó mà cả bốn Thiristor đều dẫn điện Hiện tượng trùng dẫn. Hiện tượng này xảy ra khi điện cảm phía xoay chiều tương đối lớn. Hình 7.14 XÂY DỰNG MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG: Hình 7.15 Ta coi các Thiristor là các van lý tưởng, có nghĩa là chúng có hai trạng thái mở hoặc khoá. Khi mở thì tổng trở của nó nhỏ, khi khoá thì tổng trở của nó rất lớn. Ở sơ đồ tương đương mỗi Thiristor được thay bằng một điện trở thuần và một điện cảm. 3. XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH: + Vòng 1: (7.5) + Vòng 2: (7.6) + Vòng 3: (7.7) + Nút A (B): (7.8) + (7.9) Van T1 và T3 mở đồng thời cùng nhau nên dòng điện cũng như tổng trở của nó hoàn toàn giống nhau tại mọi thời điểm. Tương tự T2 và T4 cũng vậy. Vậy ta có: Trong các phương trình từ (7.5) đến (7.9) ta có thể bỏ (7.5) hoặc (7.6), lúc ấy ta được hệ phương trình mới gồm 4 ẩn: i1, i2, ud, id. THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN: Việc mở Thiristor ta cần có uđk đưa vào cực điều khiển của nó. Để làm được điều này người ta đưa vào bộ so sánh hai điện áp. + uđk : là điện áp một chiều có giá trị thay đổi. + Điện áp đồng bộ với điện áp nguồn. Hình 7.16 + Ở chu kỳ dương của ung : (ung > 0) Tại thời điểm ut = uđk thì các van T1, T3 sẽ mở với góc mở + Ở chu kỳ âm của ung : (ung < 0) Tại thời điểm ut = uđk thì các van T2, T4 sẽ mở với góc mở Ta có bài toán logic để giải bài toán tính tổng trở các van như sau: * Nếu u 0 và uđk ut thì các van T1 và T3 sẽ mở i1 0. Lúc này: RT1 = RT3 = RTmin LT1 = LT3 = LTmin Nếu không thoả mãn điều kiện trên thì: RT1 = RT3 = RTmax LT1 = LT3 = LTmax * Nếu u < 0 và uđk ut thì T2 và T4 mở tới khi i2 0 5. XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG: Hình 7.17 Xây dựng mô hình điều khiển: Hình 7.18 Xây dựng mô hình chỉnh lưu: + Từ pt(7.5): (7.10) + Từ pt(7.7): (7.11) + Từ pt(7.8): (7.12) + Từ pt(7.9): (7.13) Hình 7.19 THỰC NGHIỆM TRÊN MÔ HÌNH: Thông số: Chọn Biên độ của ut là 1 0 < uđk < 1 b. Đặc tính: BÀI 7.3 : MÔ HÌNH CẦU CHỈNH LƯU 3 PHA DÙNG TIRISTOR. 1, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC. Hình7.20 : Cầu chỉnh lưu 3 pha dùng Tiristor Bất kỳ ở thời điển nào đều có hai van mở. Do có sự điều khiển phat xung mà mỗi Tiristor dẫn trong khoảng 1200. Nhưng 600 đầu dẫn với một Tiristor còn 600 sau dẫn với một Tiristor khác.Điêu khiển mở của từngTiristor như sau : Tiristor nằm ở pha nào thì nó sẽ mở khi điện áp pha đó dương ( Anôt ) hoặc U< 0 nếu pha nối với K, đồng thời có xung điều khiển tác động vào cực điều khiển của nó. Tiristor đã mở rồi thì sẽ đóng khi dòng qua nó nhỏ hơn dòng IG = 0. Như vậy điện áp tựa Ut là dạng lặp lại của các điện áp Ud, Uab, Uba, Uac,Uca,Ucb, Ubc. Hình 7.21 2, XÂY DỰNG SƠ ĐỒ MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG : Coi các Tiristor là các van lý tưởng. Nghĩa là khi nó dẫn điện thì giá trị tổng trở Z là bé, còn khi không dẫn Z vô cùng lớn.Vì vậy mỗi Tiristor thay thế bằng Z = R + L mà giá trị của chúng thay đổi phụ thuộc vào các trạng thái đóng mở của từng Tiristor. Hình 7.22 Áp dụng hai định luật kihoff để đưa ra hệ phương trình vi phân của mạch như sau. Mạch vòng 1 : (7.14) Mạch vòng 2 : (7.15) Mạch vòng 3 : (7.16) Mạch vòng 4 : (7.17) Mạch vòng 5 : (7.18) (7.19) (7.20) Các điện áp dây tính như sau : (7.21) (7.22) (7.23) (7.24) (7.25) (7.26) 3, XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN : Để mở các Tiristor thì mạch phát xung phải cung cấp cho mạch chỉnh lưu 3 xung mở khác nhau. Mỗi một xung mở sẽ dùng chung cho hai Tiristor. ở cùng một pha. Xung mở thu được trên cở sở so sánh giữa điện áp điều khiển Uđk với điện áp tựa Ut trong mạch phát xung. Như vậy máy phát điện áp tựa phải cung cấp 3 điện áp tựa khác đồng bộ với 3 điện áp pha của nguồn có chu kỳ T bằng nửa chu kỳ điện áp nguồn lệch nhau 600. Hình 7.23 Đối với cầu chỉnh lưu 3 pha thì 300 < agh < 1500 nên giá trị của điện áp điều khiển chỉ có thể thay đổi như sau : T1 mở khi : và và i1 > 0 Và ta có Thuật toán điều khiển : + Đối với T1 : Nếu và thì R1 = Rmin L1 = Lmin i1 > 0 Nếu không T khoá R1 = Rmax ; L1 = Lmax + Đối với T2 : Nếu và thì R2 = Rmin L2 = Lmin i2 > 0 Nếu không T khoá R2=Rmax ; L2=Lmax + Đối với T3 : Nếu và thì R3=Rmin L3 = Lmin i3 > 0 Nếu không T khoá R3 = Rmax ; L3 = Lmax + Đối với T4 : Nếu và thì R4 = Rmin L4 = Lmin i4 > 0 Nếu không T khoá R4 = Rmax ; L4 = Lmax + Đối với T5 : Nếu và thì R5 = Rmin L5 = Lmin i5 > 0 Nếu không T khoá R5 = Rmax ; L5 = Lmax + Đối với T6 : Nếu và thì R6 = Rmin L6 = Lmin i6 > 0 Nếu không T khoá R6=Rmax ; L6=Lmaxd 4, XÂY DỰNG MÔ HÌNH CẦU CHỈNH LƯU 3 PHA : Hình 7.24 e, Xây dựng mô hình điều khiển : Để đơn giản thì mô hình con điều khiển được phân cấp làm 6 mô hình nhỏ nữa. Xây dựng tính giá trị Z của Tiristor. + Mô hình điều khiển : Hình 7.25 Xây dựng mô hình T1 : Hình 7.26 - Mô hình điều khiển T2: Hình 7.27 - Mô hình điều khiển T3: Hình 7.28 Mô hình điều khiển T4: Hình 7.29 Mô hình điều khiển T5: Hình 7.30 - Mô hình điều khiển T6: Hình 7.31 5, MỘT SỐ THỰC NGHIỆM TRÊN MÔ HÌNH : + Thay đổi góc mở Tiristor : Uđk ­ thì Ud ­ và id ­ Uđk ¯ thì Ud ¯ và id ¯ + Thực nghiệm với hiện tượng trùng dẫn : Tăng Lmin = 10-7 ¸ 10 -3 Hình 7.32 + Xây dựng mô hình cầu chỉnh lưu trên cơ sở nguyên lý hoạt động : Bản chất : Ud = Ur lặp lại điện áp Ud phụ thuộc từng cặp Tiristor nào đó mở. Tại mọi thời điểm đều có hai Tiristor mở. Gọi Ti = 1 : Tiristor Ti mở Ti = 0 : Tiristor Ti đóng. Phương trình điện áp tải : ® (7.27) Vì phương pháp này không khảo sát được dòng qua các van. Nếu điều kiện để các van bắt đầu mở vẫn tương tự như phương pháp cũ, nhưng điều kiện để các van đóng phải giả thiết rằng khi van kế tiếp mở ra thì van chung A hoặc K mở ra trước sẽ đóng lại. VD : Điều kiện để đóng mở Tiristor 1 - Nếu và i1 > 0 thì R1 = Rmin ; L1 = Lmin ( R3= Rmax ; L3 = Lmax ) Vậy Tiristor 1 sẽ mở - Nếu không Tiristor 1 khoá R1 = Rmax ; L1 = Lmax Trên cơ sở bài toán lôgic của phương trình tính Ud theo nguyên lý hoạt động có thể xây dựng mô hình mô phỏng để khảo sát điện áp, dòng tải . Mô hình này đơn giản hơn nhiều so với mô hình vi phân ở các cách cũ tuy nhiên nó không khảo sát hết được. Chương 8: MÔ PHỎNG CÁC BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP VÀ CÁC BỘ BIẾN TẦN CÔNG SUẤT BÀI 8.1 : MÔ PHỎNG BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT PHA DÙNG TIRISTOR. Hình 8.1 A.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG : U > 0 và có xung điều khiển tác động thì T1 mở đến khi nào dòng qua nó còn dương. U < 0 và có xung điều khiển tác động thì T2 mở đến khi dòng qua nó còn dương. Điện áp trên tải Ud sẽ lập lại dạng của điện áp nguồn cả phần âm và dương. nhưng giá trị của nó thay đổi phụ thuộc vào góc mở a Hình 8.2 B. XÂY DỰNG MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG. Coi các van Tiristor là các van lý tưởng khi mở thì Z bé còn khi đóng thì Z lớn nên ta thay các Tiristor bằng Z = R + L trong đó giá trị của chúng thay đổi phụ thuộc vào giả thiết điều kiện. Hình 8.3 Hệ phương trình của mạch : (8.1) (8.2) (8.3) (8.4) C. THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN : + Đối với T1 : Nếu và thì R1 = Rmin ; L1 = Lmin i1 > 0 Nếu không T khoá R1 = Rmax ; L1 = Lmax + Đối với T2 : Nếu và thì R2 = Rmin ; L2 = Lmin i2 < 0 Nếu không T khoá R2=Rmax ; L2=Lmax D. XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG : Mô hình mô phỏng được xây dựng trên cơ sở hai mô hình con là mô hình điều khiển và mô hình vi phân. + Mô hình điều khiển : Sử dụng thuật toán điều khiển Z cho các Tiristor + Mô hình vi phân : Sử dụng hệ phương trình của mạch tương đương và các thông số Z do mô hình điều khiển đưa tới để tính các thông số đại lượng của mạch gồm i1, i2, ud, id Ta có : Trong lúc : T1 = 1 nếu T1 mở , T2 = 1 nếu T2 mở T1 = 0 nếu T1 đóng , T2 = 0 nếu T2 đóng. Các giá trị lôgic của T1,T2 được tính theo thuật toán điều khiển như sau : + Đối với T1 : Nếu và thì T1 mở id > 0 Nếu không T1 khoá + Đối với T2 : Nếu và thì T2 mở id < 0 Nếu không T2 khoá Hình 8.4 : Xây dựng mô hình theo nguyên lý hoạt động. Hình 8.5 : Xây dựng mô hình điều khiển Hình 8.6 : Xây dựng mô hình nguyên lý Hình 8.7 BÀI 8.2 : MÔ PHỎNG BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP 3 PHA Hình 8.8 A. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: Theo nguyên lý hoạt động, theo cách phát xung mở mà có khả năng xẩy ra + Trường hợp đối xứng : ở mỗi pha có một Tiristor mở vì tải là đối xứng nên điện áp rơi trên sẽ lặp lại điện áp Ua, Ub, Uc. + Trường hợp không đối xứng : Có hai pha có Tiristor mở, còn pha còn lại không có Tiristor mở Hình 8.9 a,b là các góc mở và khoá của Tiristor T1. Vì tính chất đối xứng Tiristor T3, T5 sẽ mở với góc (a + 2p/3) và (a + 4p/3 ) và đóng ở các góc (b + 2p/3) và (b + 4p/3 ). Các Tiristor T2, T4, T6 sẽ mở ở các góc a +p , a +p +2p/3 , a +p +4p/3 và đóng ở các góc b +p, b +p +2p/3, b +p +4p/3. B. MÔ PHỎNG BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP 3 PHA THEO PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN Để mô phỏng bộ biến đổi theo phương pháp này phải đưa ra sơ đồ tương đương trong đó các Tiristor là các Z = R + L và giá trị của chúng thay đổi phụ thuộc vào điều khiển. Lúc van đóng Z lớn, van mở thì Z nhỏ C. MÔ PHỎNG BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP 3 PHA THEO NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG : Gọi Ti ( i = 1¸ 6 ) là biến lôgic Ti = 1 : Nếu Tiristor thứ i mở Ti = 0 : Nếu Tiristor thứ i đóng Theo nguyên lý hoạt động của bộ biến đổi điện áp thì điện áp pha trên tải lặp lại điện áp nguồn. Nếu cùng một lúc có 3 Tiristor mở hoặc một nửa của điện áp dây nếu cùng lúc có hai Tiristor mở. (8.7) Trong đó : , , , là các biến lôgic + = 1 nếu T1=1 và T4 =1 và T5 = 0, T6 = 0 Nếu không = 0 + = 1 nếu T2=1 và T3 =1 và T5 = 0, T6 = 0 Nếu không = 0 + = 1 nếu T1=1 và T6 =1 và T3 = 0, T4 = 0 Nếu không = 0 + = 1 nếu T2=1 và T5 =1 và T3 = 0, T4 = 0 Nếu không = 0 Các giá trị biến lôgic T1 đến T6 được xác định như sau : + Đối với T1 : Nếu và thì Tiristor T1 mở ia > 0 Nếu không T1 khoá R1 = Rmax ; L1 = Lmax + Đối với T2 : Nếu và thì R2 = Rmin ; L2 = Lmin: Tiristor T2 mở ia < 0 Nếu không T2 khoá R2=Rmax ; L2=Lmax + Đối với T3 : Nếu và thì R3=Rmin ; L3 = Lmin : Tiristor T3 mở ib > 0 Nếu không T3 khoá R3 = Rmax ; L3 = Lmax + Đối với T4 : Nếu và thì R4 = Rmin ; L4 = Lmin : Tiristor T4 mở ib < 0 Nếu không T4 khoá R4 = Rmax ; L4 = Lmax + Đối với T5 : Nếu và thì R5 = Rmin , L5 = Lmin : Tiristor T5 mở ic > 0 Nếu không T5 khoá R5 = Rmax ; L5 = Lmax + Đối với T6 : Nếu và thì R6 = Rmin , L6 = Lmin : Tiristor T6 mở ic < 0 Nếu không T6 khoá R6=Rmax ; L6=Lmax Xây dựng mô hình theo nguyên lý : Bao gồm hai mô hình con. + Mô hình nguyên lý : Sẽ sử dụng các biến lôgic do mô hình điều khiển đưa tới để tính điện áp và dòng trên tải từng pha + Mô hình điều khiển : Xác định giá trị của các biến lôgic đạec trưng cho sự đóng mở của các Tiristor trong các điều kiện Lôgic có sử dụng dòng điều khiển dòng điện trên tải, các dòng này do mô hình nguyên lý tính ra đưa sang mô hình điều khiển để thực hiện. Hình 8.10 - Xây dựng mô hình điều khiển : Để đơn giản hoá quá trình xây dựng mô hình thì chia mô hình điều khiển thành 12 mô hình con mỗi mô hình con đặc trưng cho một biến lôgic. Hình 8.11 - Xây dựng mô hình biến lôgic đơn T1 : Hình 8.12 - Xây dựng mô hình biến lôgic kép T14 : Hình 8.13 BÀI 8.3 : MÔ PHỎNG BỘ BIẾN ĐỔI BBIGT ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG PWM ( Pulse Width Modulation ) 1.CƠ SỞ LÝ THUYẾT : Nguyên lý : Bộ nghịch lưu một pha PWM dùng Tiristor Hình 8.14 Khi T1 mở (T2 đóng ) thì điện áp tải UAB. Khi T2 mở UBA. Điện áp ra tải có xung hình chữ nhật cả phần âm và phần dương. Thời điểm mở xung và độ rộng xung phụ thuộc vào cách điều khiển T1, T2. D1, D2 : Phóng điện cho T1, T2 ( chuyển mạch cho T1, T2 ) Hình 8.15 + Bộ phát chuẩn hình Sin UR + Bộ phát điện áp mang ( Điện áp đồng bộ ) có dạng tam giác cân là Ut Tại những thời điểm mà hai điện áp này bằng nhau thì sẽ lần lượt phát xung mở T1, T2 T1 mở trong khoảng: UR > Ut T2 mở trong khoảng : UR < Ut Hình 8.16 BỘ NGHỊCH LƯU 3 PHA PWM DÙNG TIRISTOR : Hình 8.17 Để mở các Tiristor cùng pha trong mạch phát xung thì có thể dùng chung Ut và phải có thể có 3 UR hình sin lệch nhau 1200( UR1, UR2, UR3 ) Tại các thời điểm cắt nhau UR1 và Ut thì mạch sẽ cung cấp xung điều khiển cho T1, T4. Tại các thời điểm cắt nhau UR2 và Ut thì mạch sẽ cung cấp xung điều khiển cho T3, T6. Tại các thời điểm cắt nhau UR3 và Ut thì mạch sẽ cung cấp xung điều khiển cho T5, T2. Trong đó những Tiristor có cùng A là T1, T3 , T5 sẽ mở khi UR > Ut Còn các Tiristor có cùng K sẽ mở khi UR < Ut Như vậy điện áp ra 3 pha sẽ có xung HCN có cả phần âm và phần dương song giá trị trung bình của chúng là hình sin lệch nhau 1200 Để thay đổi tần số của điện áp ra ta chỉ cần thay đổi f của máy phát điện áp ra. Còn để thay đổi giá trị của điện áp ra có thể thay đổi điẹn áp dây bằng cách thay đổi góc mở a của Tiristor trong một chu kỳ điện áp chuẩn 3 pha Ua, Ub , Uc lệch pha nhau 1200. Bất kỳ thời điển nào mỗi pha có một Tiristor mở. Điện áp từng pha của tải sẽ phụ thuộc vào từng trường hợp cụ thể là ở mỗi một pha thì Tiristor này mở và Tiristor kia đóng. Công thức tính Uta : (8.8) Tương tự + Đối với Tiristor T1 : thì T1 = 1 nếu không T1 = 0 + Đối với Tiristor T4 : thì T4 = 1 nếu không T4 = 0 + Đối với Tiristor T3 : thì T3 = 1 nếu không T3 = 0 + Đối với Tiristor T6 : thì T6 = 1 nếu không T6 = 0 + Đối với Tiristor T5 : thì T5 = 1 nếu không T5 = 0 + Đối với Tiristor T2 : thì T2 = 1 nếu không T2 = 0 Điện áp trên tải Uta, Utb , Utc có thể dùng cung cấp cho động cơ không đồng bộ, tần số và biên độ của điện áp 3 pha có thể thay đổi nhờ biến tần.