Điện tử công suất - Bộ chuyển đổi xung

Bộ chuyển đổi điều khiển pha

Một bộ chuyển đổi được điều khiển theo pha chuyển đổi năng lượng AC thành DC (dòng giao hoán). Nói cách khác, nó được sử dụng trong việc chuyển đổi nguồn điện xoay chiều tần số cố định và điện áp cố định thành đầu ra điện áp một chiều thay đổi được. Nó được thể hiện như

Fixed Input - Điện áp, tần số và nguồn AC
Variable output - Đầu ra điện áp DC

Điện áp đầu vào AC đi vào bộ chuyển đổi thường ở RMS cố định (bình phương trung bình gốc) và tần số cố định. Việc đưa các thyristor điều khiển theo pha vào bộ biến đổi đảm bảo thu được điện áp đầu ra một chiều thay đổi được. Điều này có thể thực hiện được bằng cách thay đổi góc pha mà tại đó các thyristor được kích hoạt. Kết quả là thu được dạng sóng dao động của dòng tải.

Trong nửa chu kỳ nguồn cung cấp đầu vào, thyristor ở trạng thái phân cực thuận và được BẬT thông qua việc áp dụng đủ xung cổng (kích hoạt). Dòng điện bắt đầu chạy khi thyristor được BẬT, nghĩa là tại điểm ωt = α đến điểm ωt = β. Thời điểm dòng tải giảm xuống 0, thyristor sẽ TẮT do chuyển mạch dòng (tự nhiên).

Có một số bộ chuyển đổi công suất sử dụng giao hoán tự nhiên. Chúng bao gồm -

Bộ chuyển đổi AC sang DC
Bộ chuyển đổi AC sang AC
Bộ điều khiển điện áp AC
Cycloconverters

Các bộ chuyển đổi công suất trên sẽ được giải thích trong các chương tiếp theo của hướng dẫn này.

2- Bộ chuyển đổi xung

Bộ chuyển đổi xung 2 pha, còn được gọi là bộ tạo bộ điều chế độ rộng xung (PWM) mức 2, được sử dụng để tạo xung cho bộ chuyển đổi điều chế độ rộng xung dựa trên sóng mang. Nó thực hiện điều này bằng cách sử dụng cấu trúc liên kết cấp hai. Khối này điều khiển các thiết bị chuyển mạch cho mục đích điều khiển như IGBT và FET, tồn tại trong ba loại bộ chuyển đổi cụ thể là:

1 cánh tay (nửa cầu một pha)
2 cánh tay (một pha toàn cầu)
3 cánh tay (cầu ba pha)

Tín hiệu đầu vào tham chiếu trong bộ chuyển đổi 2 xung được so sánh với sóng mang. Nếu tín hiệu đầu vào tham chiếu nhiều hơn sóng mang, thì xung bằng 1 cho thiết bị trên và 0 cho thiết bị dưới.

Để điều khiển thiết bị toàn cầu một pha (2 nhánh) cần áp dụng điều chế độ rộng xung đơn cực hoặc lưỡng cực. Trong điều chế đơn cực, mỗi nhánh được điều khiển độc lập. Một tín hiệu đầu vào tham chiếu thứ hai được tạo bên trong thông qua sự dịch chuyển của điểm tham chiếu ban đầu 180 °

Khi áp dụng PWM lưỡng cực, trạng thái của thiết bị chuyển mạch phía dưới trong thiết bị toàn cầu một pha thứ hai tương tự như công tắc trên trong thiết bị toàn cầu một pha thứ nhất. Sử dụng điều chế đơn cực dẫn đến dạng sóng AC mượt mà trong khi điều chế lưỡng cực dẫn đến điện áp ít thay đổi hơn.

Bộ chuyển đổi 3 xung

Hãy xem xét một bộ chuyển đổi ba pha 3 xung, trong đó mỗi thyristor ở chế độ dẫn trong một phần ba của chu kỳ cung cấp. Thời gian sớm nhất một thyristor được kích hoạt dẫn điện là ở 30 ° so với điện áp pha.

Hoạt động của nó được giải thích bằng cách sử dụng ba thyristor và ba điốt. Khi các thyristor T1, T2 và T3 được thay thế bằng các điốt D1, D2 và D3, quá trình dẫn sẽ bắt đầu ở góc 30 ° so với điện áp pha lần lượt là u _an , u _bn và u _cn . Do đó, góc bắn α được đo ban đầu ở 30 ° so với điện áp pha tương ứng với nó.

Dòng điện chỉ có thể chạy theo một chiều qua thyristor, tương tự như chế độ hoạt động của biến tần trong đó dòng điện chạy từ phía DC sang phía AC. Ngoài ra, điện áp trong các thyristor được điều khiển bằng cách điều khiển góc bắn. Điều này đạt được khi α = 0 (có thể có trong bộ chỉnh lưu). Như vậy, bộ biến đổi 3 xung hoạt động như một bộ nghịch lưu và một bộ chỉnh lưu.

Bộ chuyển đổi 6 xung

Hình dưới đây cho thấy một bộ chuyển đổi điều khiển cầu sáu xung được kết nối với nguồn ba pha. Trong bộ chuyển đổi này, số lượng xung gấp đôi số pha, tức làp = 2m. Sử dụng cùng một cấu hình bộ chuyển đổi, có thể kết hợp hai cầu của sáu xung để thu được bộ chuyển đổi mười hai xung trở lên.

Khi không có giao hoán, hai điốt sẽ dẫn vào bất kỳ thời điểm cụ thể nào. Hơn nữa, để có được điện áp giảm trên tải, hai điốt phải được đặt ở hai chân đối diện của cầu. Ví dụ, điốt 3 và 6 không thể BẬT cùng một lúc. Do đó, sụt áp trên tải một chiều là tổ hợp của điện áp đường dây VL từ nguồn ba pha.

Điều quan trọng cần lưu ý là số lượng xung càng nhiều thì việc sử dụng bộ chuyển đổi càng lớn. Ngoài ra, số lượng xung càng ít thì việc sử dụng bộ chuyển đổi càng ít.