Điện tử công suất và điều khiển động cơ - Chương 4: Các bộ nghịch lưu

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