Sơ đồ và nguyên lý bộ biến đổi điện áp xoay chiều dùng SCR là gì

Sơ đồ và nguyên lý bộ biến đổi điện áp xoay chiều dùng SCR là gì, các phương pháp điều khiển của bộ biến đổi điện áp.

1. Bộ biến hóa điện áp dùng SCR là gì

Bộ đổi khác điện áp xoay chiều được sử dụng để biến hóa trị hiệu dụng của điện áp ngõ ra mà không làm biến hóa tần số. Bộ đổi khác điện áp xoay chiều sử dụng scr có tính năng giống như máy biến áp tinh chỉnh và điều khiển vô cấp. Điện áp cung ứng ở ngõ ra đổi khác nhanh và liên tục .

Bộ biến đổi điện áp xoay chiều dùng SCR là gì

Bộ biến hóa điện áp xoay chiều được sử dụng để tinh chỉnh và điều khiển hiệu suất tiêu thụ của tải như lò nướng điện trở, nhà bếp điện, điều khiển và tinh chỉnh chiếu sáng, quảng cáo. Điều khiển vận tốc động cơ không đồng nhất hiệu suất vừa và nhỏ như quạt, máy bơm, máy xoay, hay động cơ vạn năng như máy trộn, máy sấy .

>>> Xem thêm: SCR là gì – bài viết hay nhất, chi tiết nhất về SCR

2. Bộ đổi khác điện áp xoay chiều 1 pha

2.1 Trường hợp tải thuần trở

Cho mạch nguồn xoay chiều có phương trình : U = 220 √ 2. Sin100πt tiếp nối đuôi nhau với tải R trải qua bộ biến hóa điện áp. Bộ biến hóa điện áp xoay chiều một pha gồm hai thyristor mắc song song và đối đâu với nhau. Trong trường hợp hiệu suất nhỏ hoàn toàn có thể thay thế sửa chữa bằng một triac .

Mạch biến đổi điện áp xoay chiều tải trở

Nguyên lý hoạt động:

– Ở bán kỳ dương: D2 bị phân cực ngược không thể dẫn nên chỉ xét với SCR D1

+ Xét trong khoảng chừng từ ( 0 – α ) chưa Open xung kích nên thyristor D1 không dẫn. Do đó dòng tải và áp tải trong khoảng chừng này bằng không : Io = 0, Vo = 0 .
+ Tại thời gian Open xung kích đưa vào cổng điều khiển và tinh chỉnh của D1 thì D1 đóng. Dòng điện khép kín qua mạch ( nguồn, D1, R ) điện áp ngõ ra lúc này bằng với điện áp nguồn : Vo = Vs .
+ Cuối bán kỳ dương dòng điện áp hai đầu thyristor D1 về 0 và chuyển sang điện áp ngược nên D1 ngưng dẫn .

– Ở bán kỳ âm: Chỉ xét với SCR D2

+ Tương tự như ở bán kỳ dương, trong khoảng chừng từ ( π – ( π + α ) ) chưa có xung kích nên D2 mở. Điện áp và dòng tải đều bằng không .
+ Khi có xung kích vào cổng G của D2 thì SCR D2 đóng nên điện áp tải bằng với áp nguồn Vo = Vs < 0, dòng qua tải ngược dấu với dòng qua thyristor . + Cuối bán kỳ âm điện áp nguồn chuyển từ âm sang dương nên D2 phân cực ngược nên D2 mở. Chu kỳ lặp lại như trên .

2.2 Trường hợp tải xoay chiều có tính cảm

Ta sẽ xét hai trường hợp với góc φ = arctg ( ωL / R )

a. Trường hợp góc điều khiển và tinh chỉnh α > φ

Hình bên dưới dạng sóng của mạch đổi khác điện áp xoay chiều tải RL, góc kích mô phỏng trong mạch này là 120 độ .

Biến đổi điện áp xoay chiều tải RL với góc kích α > φ

– Ở bán kỳ dương:

+ Ở đâu bán kỳ khi chưa Open góc kích dòng tải và áp tải đều bằng không .
+ Khi Open xung kích vào chân G1 thì thyristor D1 đóng, điện áp tải bằng với điện áp nguồn Vo = Vs. Do tải có tính cảm nên dòng điện tăng từ không đến vị trí cực lớn sau đó về giảm, nhưng cuối bán kỳ dương thì dòng điện vẫn lớn hơn 0 .

– Ở bán kỳ âm:

+ Đầu chu kỳ luân hồi âm thyristor D1 bị áp ngược nên ngưng dẫn, nhưng do tải có tính cảm nên phát nguồn năng lượng duy trì D1 liên tục dẫn, do đó Vo = Vs < 0. Dòng điện giảm về 0 khi cuộn cảm xả hết nguồn năng lượng, lúc này dòng và áp tải bằng 0 . + Đến khi D2 có xung kích ở chân kích G2 thì D2 đóng, Vo = Vs và Io = Is. Dòng điện tải tăng từ 0 đến giá trị cực lớn và giảm về 0, dòng điện liên tục khi đi qua điểm 0 .

b. Trường hợp góc tinh chỉnh và điều khiển α

< φ

Khi có xung kích G1 thì thyristor D1 đóng ta có điện áp tải bằng điện áp nguồn. Dòng điện tải tăng từ 0 đến cực lớn và giảm về 0, dòng liên tục khi qua điểm 0 .
Trường hợp này góc kích α < φ nên khi Open xung kích G2 thì lúc này D1 vẫn còn dẫn, do đó thyristor D2 không thỏa mãn nhu cầu điều kiện kèm theo đóng điện. Kết quả là chỉ có thyristor D1 dẫn và dòng tải là dòng một chiều .

Biến đổi điện áp xoay chiều tải RL với α < φ

Do tải RL của tất cả chúng ta là những thiết bị động cơ, động cơ hoạt động giải trí theo nguyên tắc cảm ứng điện từ. Dòng ngõ ra của mạch này là dòng một chiều không biến thiên làm cho động cơ ngày càng tăng nhiệt độ ở những cuộn dây. Và do đó hoàn toàn có thể dẫn đến cháy động cơ .
Do đó với tải RL ta cần chăm sóc đến góc kích α, để khắc phục điều này người ta sử dụng giải pháp sau. Ưu điểm của những giải pháp này là Open thực trạng dòng điện ra một chiều nhưng 2 thyristor sẽ thay phiên dẫn và áp tải bằng với áp nguồn không hề điều khiển và tinh chỉnh được .
+ Mở rộng góc kích, điểm yếu kém là những bộ tinh chỉnh và điều khiển SCR sẽ hoạt động giải trí liên tục, mặc dầu SCR chỉ cần kích xung ngắn sẽ tự duy trì trạng thái dẫn nên không khả thi .

Phương pháp mở rộng xung kích

+ Sử dụng một chuỗi xung kích, điểm yếu kém là việc phong cách thiết kế mạch phức tạp và tốn kém hơn .

3. Các giải pháp tinh chỉnh và điều khiển bộ đổi khác điện áp dùng SCR là gì

3.1 Điều khiển pha

– Với phương pháp điều khiển pha thông thường

Xung kích đóng được đưa vào cổng tinh chỉnh và điều khiển tại vị trí trễ đi một góc α so với vị trí Open điện áp khóa trên SCR .
Điện áp xoay chiều đóng vai trò điện áp chuyển mạch, công dụng giảm dòng điện qua linh phụ kiện và ngắt nó .

– Với trường hợp điều khiển pha với quá trình chuyển mạch cưỡng bức

+ Điều khiển vị trí kích dòng điện và đồng thời tinh chỉnh và điều khiển vị trí ngắt dòng điện tải. Cấu hình mạch phải chứa bộ chuyển mạch hoặc linh phụ kiện tự chuyển mạch .
+ Với giải pháp này điện áp ngõ ra hoàn toàn có thể dưới dạng đối xứng. Nếu trong mỗi nửa chu kỳ luân hồi áp nguồn, ta thực thi điều chế độ rộng xung thì thông số biến dạng và phổ những hài bậc cao sẽ được hạn chế rất nhiều .

3.2 Điều khiển tỉ lệ thời hạn

Phương pháp này thực thi bằng cách cho xung kích đóng những linh phụ kiện liên tục trong thời hạn hằng số nguyên lần chu kỳ luân hồi ( m ) điện áp nguồn. Và sau đó ngắt xung kích liên tục trong một số ít nguyên lần chu kỳ luân hồi ( n ). Bộ biến hóa thao tác như một công tắc nguồn xoay chiều đóng mở tuần hoàn .

Được ứng dụng để điều khiển lò điện trở, lò hồ quang điện, lò nướng gia đình … Vì ít ảnh hưởng lên lưới điện, đồng thời hạn chế tổn hao phát sinh do chế độ đóng ngắt linh kiện tạo nên.

Phương pháp này không sử dụng khi tải có hằng số thời hạn phân phối tương tự với chu kỳ luân hồi áp nguồn xoay chiều. Ví dụ không dùng để tinh chỉnh và điều khiển độ sáng bóng đèn dây tóc, hay không điều khiển và tinh chỉnh tốc độ động cơ moment quán tính nhỏ .

Tham khảo video lý thuyết bộ biến đổi AC – AC

Source: https://thomaygiat.com
Category : Điện Tử