Đề tài Điều khiển động cơ không đồng bộ sử dụng nghịch lưu nguồn dòng

huận ở điốt . Đoạn đặc tính thuận được đặc trưng bởi tính chất dòng có thể có giá trị lớn nhất, . Điều này được mô tả trên hình trên . Nói chung dòng điều khiển lớn hơn thì điểm chuyển đặc tính làm việc sẽ xảy ra nhỏ hơn. Quá trình xảy ra trên trên đường đặc tính ngược sẽ không khác gì so với trường hợp dòng điều khiển bằng không. B,Mở, khóa tiristo: *Mở : Khi điện áp phân cực thuận , tiristo có thể mở bằng 2 cách . Thứ nhất , có thể tăng điện áp anot cato cho đến khi đạt đến giá trị điện áp anot-catot cho đến khi điện áp thuận lớn nhất điện trở tương đương trong mạch anot sẽ giảm đột ngột và dòng qua tiristo sẽ hoàn toàn do mạch ngoài xác định . Phương pháp này trong thực tế không được áp dụng do nguyên nhân mở không mong muốn và không phải lúc nào cũng có thể tăng được điện áp đến khi giá trị .Vả lại như vậy sẽ xảy ra trường hợp tiristo tự mở ra dưới tác dụng của các xung điện áp tại một thời điểm ngẫu nhiên, không định trước. Phương pháp thứ 2 , phương pháp được ứng dụng thực tế là đưa một xung dòng điện có giá trị nhất định vào giữa cực điều khiển và catot . Xung dòng điện điều khiển sẽ chuyển trạng thái của tiristo từ trở kháng cao sang trở kháng thấp ở mức điện áp anot-catot nhỏ. Khi đó dòng qua anot-catot lớn hơn một giá trị gọi là dòng duy trì thì tiristo sẽ tiếp tục ở trong trạng thái mở dẫn dòng mà không cần đến sự tồn tại của xung dòng điều khiển . Điều này có nghĩa để điều khiển mở tiristo bằng các xung dòng có độ rộng xung nhất định , do đó công suất của mạch điều khiển có thể là rất là nhỏ, so với công suất của mạch lực mà tiristo là một phần tử đóng cắt , khống chế dòng điện. *Khóa: Một tiristo đang dẫn dòng sẽ trở về trạng thái khóa ( điện trở tương đương mọc anot –catot tăng cao ) nếu dòng điện giảm xuống , nhỏ hơn giá trị dòng điện duy trì . Tuy nhiên tuy tiristo vẫn ở trạng thái khóa , với trở kháng cao , khi điện tích anot , catot lại dương () , cần phải có một khoảng thời gian nhất định để các lớp tiếp giáp phục hồi hoàn toàn tính chất cản trở dòng điện của mình . c,Các thông số cơ bản của tiristo: 1, Giá trị trung bình cho phép chạy qua tiristo Đây là giá trị dòng trung bình cho phép chạy qua tiristo với điều kiện nhiệt độ của cấu trúc tinh thể bán dẫn của tiristo không vượt quá một giá trị cho phép . Trong thực tế dòng điện cho phép chạy qua tiristo còn phụ thuộc vào các điều kiện làm mát và nhiệt độ môi trường . Tiristo có thể được gắn lên các bộ tản nhiệt tiêu chuẩn và làm mát tự nhiên . Ngoài ra tiristo có thể phải được là mát cưỡng bức nhở quạt gió hoặc dùng nước để tản nhiệt lượng tản ra nhanh hơn . Vấn đề làm mát van bán dẫn sẽ được đề cập đến ở phần sau , tuy nhiên có thể lựa chọn dòng điện theo các điều kiện làm mát theo kinh nghiệm như sau : Làm mát tự nhiên : dòng sử dụng cho phép bằng một phần ba dòng . Làm mát cưỡng bức bằng quạt gió : dòng sử dụng bằng hai phần 3 dòng . Làm mát cưỡng bức bằng nước : có thể sử dụng 100% dòng . 2, Điện áp ngược cho phép lớn nhất : Đây là giá trị điện áp ngược lớn nhất cho phép đặt lên tiristo . Trong đó các ứng dụng phải đảm bảo rằng , tại bất kỳ thời điểm nào điện áp giữa anot –catot luôn nhỏ hơn hoặc bằng . Ngoài ra phải đảm bảo một độ dự trữ nhất định về điện áp , nghĩa là phải được chọn ít nhất là bằng 1,2 đến 1,5 lần giá trị biên độ lớn nhất của điện áp trên sơ đồ đó . 3, Thời gian phục hồi tính chất khóa của tiristo , . Đây là thời gian tối thiểu phải đặt điện áp âm lên giữa anot –catot của tiristo sau khi dòng anot-catot đã về không trước khi lại có thể có điện áp dương mà tiristo vẫn khóa . Thời gian phục hồi làm một thông số quan trọng của tiristo nhất là bộ nghịch lưu phụ thuộc hoặc nghịch lưu độc lập , trong đó phải luôn đảm bảo rằng thời gian dành cho quá trình khóa phải bằng 1,5 đến 2 lần . 4, Tốc độ tăng điện áp cho phép . Tiristor được sử dụng như một phần từ có điều khiển , nghĩa là mặc dù được phân cực thuận ( ) nhưng vẫn phải có tín hiệu điều khiển thì nó mới cho phép dòng điện chạy qua . Khi tiristo được phân cực thuận, phần lớn điện áp rơi trên lớp tiếp giáp Tốc độ tăng điện áp là một thông số phân biệt tiristo tần số thấp với các tiristor tần số cao . Ở tiristor tần số thấp vào khoảng 50 đến 200 . 5, Tốc độ tăng dòng cho phép, . Khi tiristo bắt đầu mở không phải mọi điểm trên tiết diện tinh thể bán dẫn của nó đều dẫn đồng đều . Dòng điện sẽ chạy qua bắt đầu ở một số điểm , gần với cực điều khiển nhất, sau đó sẽ lan tỏa dần sang các điểm khác trên toàn bộ tiết diện . Nếu tốc độ tăng dòng quá lớn có thể dẫn đến mật độ dòng điện ở các điểm bán dẫn ban đầu quá lớn , sự phát nhiệt cục bộ quá mãnh liệt có thể dẫn đến hỏng cục bộ , từ đó dẫn đến hỏng toàn bộ tiết diện tinh thể bán dẫn. Tốc độ tăng dòng cũng phân biệt tiristo tần số thấp, có cỡ 50-100với các tiristo tần số cao với cỡ 500-2000 .Trong các ứng dụng phải luôn đảm bảo tốc độ tăng dòng đến dưới mức cho phép . Điều này đạt được nhờ mắc nối tiếp các van bán dẫn với các cuộn kháng trị số nhỏ . Cuộn kháng có thể lõi không khí hoặc lõi ferit . Có thể dung những xuyến ferit lồng lên thanh dẫn để tạo các điện kháng có tính chất của cuộn kháng bão hòa . Khi dòng qua thanh dẫn nhỏ , điện kháng sẽ có giá trị lớn để hạn chế tốc độ tăng dòng . Khi dòng điện lớn , cuộn kháng bị bão hòa , điện cảm giảm gần như bằng không. Như vậy cuộn kháng kiểu này không gây sụt áp trong chế độ dòng định mức qua thanh dẫn. 2.1.3 TIRISTO khóa được bằng cực điều khiển GTO( Gate turn-off-Thyristor): Tiristo thường , được sử dụng rộng rãi trong các sơ đồ chỉnh lưu từ công suất nhỏ vài KW đến công suất cực lớn đến vài trăm MW . Đó là vì trong các sơ đồ chỉnh lưu , tiristo có thể khóa lại một cách tự nhiên dưới tác dụng của điện áp điện lưới , điện áp chỉnh lưu có thể điều chỉnh bằng cách chủ động thay đổi thời điểm mở của các tiristo . Tuy nhiên với các ứng dụng trong các bộ biến đổi xung áp một chiều hoặc các bộ nghịch lưu , trong đó các van bán dẫn luôn bị đặt dưới điện áp một chiều thì điều kiện để khóa tự nhiên sẽ không còn nữa . Khi đó việc dùng tiristo thường sẽ cần đến các mạch chuyển mạch cưỡng bức rất phức tạp , gây tổn hao công suất , giảm hiệu suất của bộ biến đổi . Cách đây không lâu , vào những năm 80 của thế kỷ trước , chuyển mạch của tiristo là vấn đề được rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm giải quyết . Tuy nhiên ngày nay các van bán dẫn điều khiển hoàn toàn với công nghệ hoàn chỉnh được sản xuất hàng loạt làm nhiệm vụ của các nhà nghiên cứu nhẹ đi rất nhiều . Các GTO , như tên gọi của nó , nghĩa là khóa lại được bằng cực điều khiển , có những khả năng về đóng cắt các dòng điện lớn , chịu được điện áp cao giống như tiristo , là một van điều khiển . Việc ứng dụng các GTO đã phát huy ưu điểm cơ bản của các phần từ bán dẫn , đó là khả năng đóng cắt dòng điện lớn nhưng lại được điều khiển bởi các tín hiệu công suất nhỏ . Cấu trúc bán dẫn của GTO phức tạp hơn so với tiristo như hình 2-6 . Ký hiệu GTO cũng chỉ ra tính chất điều khiển hoàn toàn của nó . Đó là dòng điện đi vào cực điều khiển để mở GTO , còn dòng đi ra khỏi cực điều khiển dùng để di chuyển các điện tích ra khỏi cấu trúc bán dẫn của nó , nghĩa là khóa GTO lại . Trong cấu trúc bán dẫn của GTO lớp p , anot được bổ sung các lớp . Dấu + ở bên cạnh chỉ ra rằng mật độ các diện tích tương ứng mật độ các diện tích tương ứng , các lỗ hoặc điện từ , được làm giàu thêm với mục đích làm giảm điện trở khi dẫn của các vùng này . Cực điều khiển vẫn được nối vào lớp p nhưng được chia nhỏ ra và phân bố đều so với lớp của catot. Khi chưa có dòng điều khiển , nếu anot có điện áp dương hơn so với catot thì toàn bộ điện áp sẽ rơi trên tiếp giáp ở giữa , giống như trong cấu trúc của tiristo tuy nhiên catot có điện áp dương hơn so với anot thì tiếp giáp ở sát anot sẽ bị đánh thủng ngay ở điện áp rất thấp , nghĩa là GTO không thể chịu được điện áp ngược . Hình 2-6.Cấu trúc bán dẫn và kí hiệu GTO được điều khiển mở bằng cách cho dòng vào cực điều khiển , giống như ở tiristo thường , sau khi GTO đã dẫn thì dòng điều khiển không còn tác dụng. Như vậy có thể mở GTO bằng các xung ngắn với công suất không đáng kể . Để khóa GTO một dòng phải được lấy ra từ cực điều khiển . Khi van đang dẫn dòng , tiếp giáp chứa một số lượng lớn các điện tích sinh ra do tác dụng của hiệu ứng bắn phá “ vũ bão” tạo nên vùng dẫn điện , cho phép các điện tử di chuyển từ catot , vùng , đến vùng anot , vùng , tạo nên dòng anot. Bằng cách lấy đi một số lượng lớn các điện tích qua cực điều khiển , vùng bị dẫn điện sẽ bị co hẹp và bị ép về phía vùng của anot và vùng của catot . Kết quả là dòng anot sẽ bị giảm cho về đến 0 . Dòng điều khiển duy trì một thời gian ngắn để GTO phục hồi tính chất khóa. Hình 2-7. Nguyên lý điều khiển GTO: a)Yêu cầu xung điều khiển b)Nguyên lý thực hiện Yêu cầu về xung điều khiển và nguyên tắc thực hiện được thể hiện trên hình (2-7) thể hiện xung dòng khóa GTO có biên độ rất lớn , vào khoảng 20-25% biên độ dòng điện anot và catot . Một yêu cầu quan trọng nữa là xung dòng điều khiển phải có độ dốc sườn xung rất lớn , sau khoảng 0,5 đến 1 . Điều này giải thích tại sao nguyên lý thực hiện tao xung dòng khóa là nối mạch cực điều khiển vào một nguồn áp. Về nguyên tắc , nguồn áp có nội trở bằng không và có thể cung cấp một dòng điện vô cùng lớn . Sơ đồ đơn giản trên hình (2-8) mô tả việc thực hiện nguyên lý điều khiển mạch trên. Mạch điện dùng 2 khóa tranzito T1, T2 và các tín hiệu điều khiển là 15V , Tiristo mở , dòng chạy từ nguồn 15 V qua điện trở hạn chế nạp điện cho tụ tạo nên dòng chạy vào cực điều khiển của GTO . Khi tụ được nạp đầy đến điện áp điot ổn áp , dòng điều khiển kết thúc. Khi tín hiệu điều khiển rơi xuống mức 0V thì T1 bị khóa T2 sẽ mở do có điện áp dòng đi ra khỏi cực điều khiển ,khóa GTO lại . Điot ngăn không cho nạp ngược lại. Ở đây vai trò của nguồn áp chính là tụ , do đó tụ phải chọn là loại tụ chất lượng cao . Tranzito T2 phải chọn là loại chịu được xung dòng có biên độ lớn chạy qua Hình 2-8. Mạch điều khiển GTO 2.2 Nghịch lưu nguồn dòng : 2.2.1 Một số phương pháp chuyển mạch cưỡng bức nghịch lưu: A,Nghịch lưu dòng 3 pha sử dụng tiristo: Trong thực tế nghịch lưu dòng 3 pha được sử dụng phổ biến vì công suất của nó lớn và đáp ứng được các ứng dụng trong công nghiệp . Nghịch lưu dòng 3 pha sử dụng tiristo như sau: Hình 2-9.Nghịch lưu dòng ba pha sử dụng tiristo(a) và biểu đồ xung (b) Do đó để khóa được các tiristo cần phải tụ chuyển mạch (). Vì là nghịch lưu dòng nên nguồn đầu vao phải là nguồn điện 3 pha đối xứng thì các luật dẫn điện của các tiristor phải tuân theo đồ thị hình 2-9 .Qua đồ thị ta thấy mỗi van động lực chỉ dẫn trong khoảng thời gian . Quá trình chuyển mạch bao giờ cũng diễn ra đối với các van trong cùng 1 nhóm . Xét trong khoảng thời gian : Lúc này dẫn . Dòng điện sẽ qua và . Đồng thời sẽ có dòng nạp cho tụ qua . Khi tụ được nạp đầy thì với dấu điện áp ( Như hình vẽ ) để chuẩn bị cho quá trình chuyển mạch khóa . Tại thời điểm , khi mở . Điện áp ngược của tụ đặt lên làm cho bị khóa lại. Tương tự như vậy khi và dẫn () thì tụ được nạp với dấu điện áp để chuẩn bị khóa . Đối với nhóm catot chung và , quá trình chuyển mạch cũng diễn ra như vậy. Ví dụ tụ được nạp trong khoảng ( Khi và dẫn ) với dấu đảm bảo để khóa khi mở tại thời điểm . Để tính toán nghịch lưu nguồn dòng người ta cũng sử dụng phương pháp tính véc tơ . Đưa vào và ta dựng véc tơ và . Cần xác định dải điều chỉnh để xác định . Sau đó từ điểm đầu của véc tơ kẻ đường AD vuông góc với . Đoạn chính AD chính là véc tơ . Véc tơ gồm 2 đoạn : Đoạn AC tương ứng dùng để bù công suất phản kháng của tải : . Đoạn CD dùng để tạo góc tương ứng với : Dòng trung bình qua tiristo có thể suy ra từ đồ thị: Điện áp nguồn lớn nhất được giới hạn bởi góc : Hình 2-10 Đồ thị véc tơ nghịch lưu nguồn dòng 3 pha sử dụng tiristo B, Phương pháp nghịch lưu dòng 3 pha có điot ngăn cách (ASCI): Hình 2-11 chỉ ra 3 pha cầu nghịch lưu với một dãy điot ngăn cách cung cấp năng lượng tới một động cơ không đồng bộ . Động cơ không đồng bộ là gần xấp xỉ bởi một pha mạch tương tự bao gồm một CEMF(sức phản điện động ) hình sin với tác động của điện cảm rò L . Tại chế độ giảm tốc của máy , CEMF bằng zero ,và động cơ trở thành lý tưởng là một phụ tải cảm ứng: Hình 2-11.Nghịch lưu dòng 3 pha có điot ngăn cách (ASCI) Thyristor là thiết bị chuyển mạch chính của nghịch lưu , mỗi cái dẫn theo trình tự, góc lý tưởng là , thiết lập thông thường 6 bước sóng nghịch lưu dòng điện trong máy. Mỗi dãy điot và tụ delta kết nối (tất cả có giá trị bằng nhau ). Cái được kết nối cho mỗi nhóm trên và dưới của thyristor , cấu tạo chuyển mạch cưỡng bức . Dự trữ năng lượng tại tụ điện với sự chuẩn xác phân cực làm chuyển mạch . Trong hoạt động nghịch lưu bình thường , nhóm trên và nhóm dưới thiết bị hoạt động độc lập và 6 lần chuyển mạch trong 1 chu kì của tần số cơ bản . Hình (2-12 ) nghĩa là chuyển mạch từ thyristor và chỉ ra đồng vị mạch tương tự . Tất cả chuyển mạch khác nhau là gần giống nhau. Dạng hoạt động của động cơ . Trình bày chuyển mạch là hợp lý trong suốt dạng tái sinh . Khi mở và đóng với nạp ngược qua tụ được chỉ trong hình. Giả định tụ được nạp ngược qua tụ là đúng chiều cặp cực . Thyristor tắt gần như ngay lập tức với điện áp ngược . Dòng điện một chiều chảy từ tới trong nhóm trên , pha b , pha c của máy , , tụ delta, và được cấp năng lượng âm. Tụ điện sau đó được nạp tuyến tính với dòng điện . Trong suốt quá trình dòng điện không đổi nạp cho tụ cái mà không giảm trong cảm kháng L và điode tồn tại phân cực ngược bởi phương trình bội CEMF trên điện áp . Thời kì điện áp tuyến tính kết thúc khi tụ có điện áp bằng điện áp tuyến tính và diode bắt đầu dẫn dòng sau đó truyền cộng hưởng tới hoàn tất và chấm dứt quá trình chuyển mạch. Hình 2-12.Mạch tương tự ASCI trong suốt quá trình chuyển mạch từ đến Trong suốt quá trình truyền dòng điện, điện áp đỉnh () được cảm ứng qua L và sẽ cộng với CEMF. Điện áp đỉnh của máy là một chuỗi vấn đề cái có thể bị chặn bởi cầu điode tại máy đầu cuối với phụ tải điot zener . Máy móc có thể được thiết kế vơi điện cảm rò thấp để giảm điện áp ASCI truyền động nghịch lưu động cơ động cơ không đồng bộ có tụ vừa và lớn được dùng nhiều trong công nghiệp . Nhưng gần đây chúng đã lỗi thời trong cạnh tranh với nghịch lưu sử dụng bởi GTO được trình bày ở phần sau. C,Truyền động sử dụng GTO sáu bậc nghịch lưu: Chúng ta nhận thấy rằng tốc độ của một động cơ cảm ứng thay thế điều khiển bởi sáu bậc thyristor nghịch lưu. Nghịch lưu đòi hỏi phải có chuyển mạch cưỡng bức . Chúng ta xét 6 bậc , bộ cấp dòng điện nghịch lưu sử dụng kiểm soát đối xứng khóa thiết bị giống như GTO trong hình 2-13. GTO có thể đóng mở bởi cổng xung dòng điện , nghịch lưu có thể dễ dàng điều khiển 6 bậc sóng dòng điện. Động cơ không đồng bộ Hình 2-13.Sáu bậc GTO bộ cấp dòng điện nghịch lưu với động cơ không đồng bộ Chú ý rằng tụ nhỏ delta thì chưa được nối tại đầu cuối máy , nhưng nó đặc trưng là hoàn toàn khác và có thể được định nghĩa như sau: Ban đầu nó cho phép chuyển mạch đầu ra GTO tới đầu vào GTO . Nó hoạt động giống như phụ tải lọc cho sóng hài cao hơn . Giảm sóng hài trong dòng điện máy giảm tổn hao đồng và biên độ mô men và làm nhiễu âm . Tại đó có thể là vấn đề cộng hưởng tới phụ tải . Xem xét một mẫu , chuyển mạch từ tới hình 2-14 chỉ ra rằng mạch tương tự trong suốt quá trình chuyển mạch . Ban đầu , ở nhóm trên , ở nhóm dưới là dẫn , và dòng chảy ra , pha a , pha b, pha c, và được chỉ ra . Điện dung giữa pha b và a và các cặp cực của điện áp tuyến tính qua tụ được chỉ ra trong hình 2-14: Hình 2-14.Mạch tương tự trong suốt quá trình chuyển mạch từ tới Mở GTO tại thời điểm tức thời A , cái được chỉ trong hình . Phân cực điện áp chỉ cho sẽ không tự động mở bởi phân cực điện áp đo cũng như chuyển mạch phụ tải nghịch lưu . Tắt dòng điện truyền nhanh tới , dòng bây giờ chảy qua tụ tương tự . Tụ điện được nạp nhanh và cuối cùng sự phản điện động giữa pha a, và pha b , dẫn dòng điện truyền động tới pha b. Chuyển mạch hoàn thành khi dòng điện là dãy truyền tới pha b. Toàn bộ thời gian chuyển mach được chỉ ra trong hình. Một quá trình chuyển mạch hoàn thành khi dòng điện quay trở lại thiết bị . Nếu đòi hỏi , quay trở lại và thúc đẩy chuyển mạch có thể tạo một sóng dòng điện PWM trong pha với rãnh và biện độ rộng . Từ khi chuyển mạch làm cho thời gian trong khoảng hữu hạn , độ rộng và biên độ xung sẽ không giảm xuống sẽ không giảm xuống một giá trị tối thiểu . Lưu ý rằng tụ điện không đòi hỏi đưa pha bù của phụ tải nhiễu . Hình 2-15 chỉ ra rằng biểu đồ pha đặc biệt tại đầu cuối máy, giả định hằng số hoạt động và phản hoạt động dòng điện là công suất tiêu thụ phụ tải. Với thông lượng tỷ lệ điện áp đầu cuối và tần số tăng tương ứng với tốc độ . Tại vận tốc mạch nhỏ , hệ số nhiễu năng lượng nghịch lưu giảm . Tốc độ máy tăng thì hệ số năng lượng tăng , hệ số năng lượng là phần tử duy nhất và nghịch lưu phụ tải là nhỏ . Với một hệ số năng lượng dẫn tất nhiên GTO nghịch lưu có thể hoạt động với chuyển mạch phụ tải. Hình 2-15.Biểu đồ pha tại nghịch lưu đầu ra đầu cuối khi tăng tốc độ máy 2.2.2 Những vấn đề chung: Nghịch lưu nguồn dòng thường sử dùng 2 bộ biến đổi có chúng với điện kháng san bằng có giá trị lớn . Bộ biến đổi là bộ chỉnh lưu điều khiển CL , chuyển mạch bởi nguồn điện lưới 3 pha và đóng vai trò nguồn dòng điện ,dòng điện đầu ra của nó điều khiển được và không phụ thuộc vào tổng trở của tải . Nguồn dòng này có thể làm việc ở chế độ chỉnh lưu hoặc nghịch lưu phụ thuộc. Bộ biến đổi phía động cơ là một nghịch lưu dòng điện NL có thể làm việc ở chế độ nghịch lưu độc lập hoặc chỉnh lưu điều khiển . Các phần tử mạch lực của bộ biến đổi này có thể là Thyristor và mạch khóa cưỡng bức , hoặc thyristor khóa được bằng cổng tích hợp sẵn (SIGCT) , các phần từ này chịu được điện áp phân cực ngược . ĐK Hình 2-16. Biến tần nguồn dòng Bởi vì dòng điện không đổi chiều nên điện áp chỉnh lưu và điện áp nghịch lưu phải cùng dấu và chế độ làm việc của động cơ ĐK phụ thuộc vào vai trò của các bộ biến đổi. Khi đều dương , ĐK làm việc ở chế độ động cơ: Khi đều âm , ĐK làm việc ở chế độ máy phát không đồng bộ. Nếu chuyển mạch nghịch lưu là 6 bước thì dòng điện động cơ là các xung chữ nhật với góc dẫn của các van mạch lực là và tại một thời điểm bất kì nào cũng chỉ có 2 van dẫn . Khi đó ta có khai triển Fourie của dòng điện một pha stato và của các thành phần dọc trục và ngang trục của véc tơ dòng điện stato trong hệ tọa độ quay như sau : Chuyển mạch 6 bước của nghịch lưu này gây ra dập mạch mômen 6 lần trong một chu kì dòng điện và tổn thất do các thành phần sóng hài dòng điện gây ra là rất lớn . Hình 2-17 : a, Đập mạch mô men. b, Sóng hài dòng điện và mô men. Để hạn chế dập mạch mô men và tổn thất do sóng hài thường sử dụng thuật toán điều chế PWM cho dòng điện đầu ra của nghịch lưu . Ta nghiên cứu phần PWM như sau: 2.2.3 PWM nghịch lưu: Nhược điểm của 6 bậc sóng dòng điện như dập mạch sóng hài , biên độ mô men và nhiễu loạn có thể được giảm bởi dạng sóng PWM của sóng nghịch lưu nguồn dòng . Dòng PWM làm giảm hàm lượng sóng hài được lọc bởi tụ chuyển mạch làm cho dòng điện qua máy gần sin. Công nghệ PWM của nghịch lưu nguồn dòng khác so với nghịch lưu nguồn áp . Có hai dạng PWM như sau: a,Điều chế PWM hình thang : Công nghệ điều chế PWM hình thang là tương tự với công nghệ điều chế PWM hình sin của nghịch lưu nguồn áp và nó được đề nghị hình dạng sớm nhất. Định nghĩa của dạng PWM được giải thích như sau: Hình 2-18.Luật PWM hình thang Điều biến sóng hình thang của biên độ cực đại B và tại tần số sóng động cơ của mô tor được so sánh 3 góc sóng mang biên độ cực đại A và vị trí điện giao nhau sinh ra dạng sóng PWM như hình vẽ 2-18. một phần tư chu kì giống như đối xứng nửa chu kì . Đoạn không có bất kì biến đổi . Điều cần thiết của hai biến sinh ra thành phần PWM : một là biến điệu tại đoạn coi là hệ số của biến điệu của sóng biện độ tới mang biên độ và khác là xung số M trong một nửa chu kì của hoạt động nghịch lưu. Sóng hài trong dạng PWM có thể đa dạng bởi thay đổi biến số. Hình 2-19 chỉ ra rằng hệ thức giữa chỉ số biến điệu và sóng hài thấp hơn trong dạng PWM có M=21 : Hình 2-19.Các sóng hài trong sóng dòng điện PWM với giá trị khác nhau giá trị biến điệu và M=21(xung trên một nửa chu kì) Biện độ sóng hài giảm với các chỉ số biến điệu cao hơn và giá trị 0,82 được xét đến là giá trị tối ưu ở sóng hài thứ 5 là zero và thứ 7, 11, 13 các sóng hài được đưa bởi 4%, 1% , 2% tương ứng. Thành phần cơ sở của sóng được chỉ ra trong hình với tối ưu hóa sóng hài PWM trong 1 pha nên là bổ sung với các pha khác . Trong nghịch lưu nguồn áp dạng PWM cho 3 pha là độc lập từ pha điện áp được độc lập điều khiển với 3 pha dẫn ( một pha dẫn) trong hình 2-20: Hình 2-20 Dạng sóng của 3 pha sóng dòng điện PWM Giữa góc không có bất kì biến điệu nào . Tuy nhiên bộ phận góc tại sườn sau và góc dẫn của một nửa chu kì biến điệu với một vùng kế cận cả thiết bị trong một nhóm giống nhau lên hoặc xuống. Chú ý rằng trong một mẫu bắt đầu góc trong hình 2-20 . Nơi GTO mang dòng điện pha âm mà không biến điệu . Nơi pha dương và dòng pha dương là biến điện bởi và. Tại đó có thể chuyển tiếp điện áp nâng cao trên tụ chuyển mạch phía sau và phía trước của bộ chuyển đổi của thiết bị đi cùng bởi sự tác động của sóng hài cộng hưởng. Điều khó khăn được giải quyết bởi điều khiển xuyên qua các thiết bị. Nó là cần thiết để điều khiển thiết bị chuyển đổi tần số( giới hạn chuyển đổi giảm ) tới gần hằng số, không kể của tần số cơ sở của dòng điện . Nó có thể thực hiện trong tham số M trong bộ phận của tần số cơ bản , được chỉ ra trong hình 2-21: GTO chuyển tần số(Hz) Hình 2-21 : Mối liên hệ giữa tần số nghịch lưu ra và chuyển tần số GTO Tần số nghịch lưu ra(Hz) Tần số chuyển đổi gần 1kHz. Tìm bộ PWM tối ưu cho khác giá trị M có thể dự trữ trong một máy vi tính cho hệ thống xử lý lưu ý rằng một đa GTO nghịch lưu chuyển đổi tần số khó khăn một vài trăm Hz . Nó có thể chỉ ra rằng biên độ biến điệu hình thang làm thành phần sóng hài giảm xuống vì thế tác động điều khiển giảm được sóng hài . Nó được sản xuất một cặp sóng hài n=3(M-1) với biên độ lớn với lý do đó , biến điệu hình thang phổ biến là M<9. B,Khử các sóng hài chọn trước PWM (SHE-PWM) Khử các sóng hài chọn trước PWM ( SHE-PWM) có lợi ích như sau : nó không những nâng cao hàm lượng sóng hài đầu ra của dòng điện mà có thể khử được sóng hài đặc biệt cái mà dẫn dến các vấn đề cộng hưởng . Tuy nhiên trong nghịch lưu nguồn dòng là hạn chế một số . Xét rằng 3 pha PWM sóng dòng điện với SHE-PWM trong hình 2-22 với 5 xung trên một nửa chu kì (M=5) . Hình 2-22.Khử sóng hài chọn trước sóng dòng điện PWM chỉ năm xung trên một nửa chu kì M=5 Trong một phần tư chu kì và ½ chu kì đối xứng , đầu tiên góc sau đó khoảng của mỗi nửa vòng của góc chuyển của mỗi vòng của sóng bắt đầu một phần của sóng được chỉ ra trong hình . Chú ý rằng trong khoảng điện đương được chuyển giữa và được chỉ ra trong hình . là âm không biến điệu dòng điện là biến số và tất cả các góc dẫn là liên quan chúng với 2 biến ẩn , 2 tín hiệu sóng hài có thể bị khử ví dụ thứ 5 và thứ 7 từ sóng dòng điện . Dòng điện cơ sở được điều khiển bởi dòng điện một chiều nói đến quan hệ dung giữa số sóng hài bị khử (K) và M là : M là số xung trên một nửa chu kì . K và M có giá trị số lẻ . Hình 2-23 chỉ ra sóng dòng điện tương ứng với M=3 và 7 . Hình 2-23 Khử sóng hài chọn trước bằng sóng dòng điện PWM chỉ 3 và 7 xung trên một chu kì (a) M=3 ,(b) M=7 Với M=3 là một sóng hài quan trọng (5,7,11 có thể bị khử). Giá trị M có thể tăng tại tần số thấp tới khử sóng hài bậc cao . Hình 2-24 Góc bị khử ,của một số sóng hài quan trọng . Đối nghịch ảnh hưởng đến vấn đề mất sóng hài . Lưu ý rằng trong việc thực hiện SHE-PWM , xung nhỏ nhất , độ rộng của khung được duy trì thỏa đáng , chuyển mạch của thiết bị . Khử các vấn đề cộng hưởng trong tần số cơ bản lân cận. Xa hơn một chút xét tối ưu sóng hài , sửa đồ thị sóng PWM với một biên độ tần số dòng điện biến thiên bởi biến điệu của dòng một chiều đó là : Các sóng hài quan trọng bị khử Xung / Nửa chu kì (M) Hình 2-24. chuyển góc khử của một số sóng hài quan trọng Góc chuyển () Có thể , trong mẫu có công nghệ chung cho dạng PWM các cung cấp sóng hài khử chọn trước . Biến đổi biên độ dòng điện nghịch lưu cũng như biến đổi biến điệu dòng điện tương tự như một bộ cấp nguồn điện áp nghịch lưu , trong đề án này , dòng điện một chiều luôn tồn tại và kết hợp chặt chẽ và xung mạch ngắn định vị theo cách thức sóng hài bị khử chọn trước . Trong biên độ biến điệu dòng điện tại một tần số chuyển đổi mong muốn , phương pháp này có lợi thế là đáp ứng nhanh . Chương 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TỪ SỐ LIỆU CỤ THỂ 3.1. Sơ đồ mạch lực và thông số động cơ: a,Sơ đồ mạch lực: Hình 3-1: sơ đồ mạch lực b,Thông số động cơ: 3.2: Tính toán bộ nghịch lưu: Dòng chảy qua các van chính bằng dòng chảy qua các pha của stato động cơ Điện áp mở ngược của van phải chịu là : Chọn hệ số dự trữ dòng và áp là K=2: Ta chọn được van GTO ngịch lưu loại Y65KPH do Trung Quốc sản xuất với các thông số kĩ thuật sau: STT Thông số Giá trị 1 Dòng trung bìn