Chương 2
THIẾT BỊ CHỈNH LƯU
2.1 Khái niệm chung:
Thiết bị chỉnh lưu được dùng để biến đổi năng lượng điện xoay chiều
thành năng lượng điện một chiều.
Ứng dụng: tạo nguồn điện một chiều cấp cho động cơ điện một chiều,
truyền tải điện một chiều, động cơ kéo, lò nung, máy hàn,…
Giả thiết:
• Nguồn điện áp lưới hoàn toàn hình sin, tất cả m pha là đối xứng, tổng trở
trong của nguồn bằng không, công suất nguồn vô hạn.
• Tất cả các linh kiện bán dẫn là lý tưởng.
• Dây nối lý tưởng, bỏ qua điện trở của dây nối và của các phần tử khác
của thiết bị.
2.2 Tính chất của điện áp chỉnh lưu và dòng điện chỉnh lưu:
2.2.1 Điện áp chỉnh lưu
Điện áp chỉnh lưu là đầu ra của thiết bị chỉnh lưu.
Ký hiệu: ud: giá trị tức thời của điện áp chỉnh lưu
Ud: giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu
d: direct (một chiều)
• Sóng điện áp chỉnh lưu cấu tạo từ các phần của sóng điện áp xoay chiều.
• Khi tăng số lượng pha thì Ud tăng và đỡ nhấp nhô hơn.
• Dùng thiết bị chỉnh lưu bằng thyristor có thể điều khiển giảm giá trị U d
còn bằng diode thì ta không thể thay đổi giá trị Ud.
• ud = Ud + uσ
uσ là thành phần sóng đa hài, thể hiện sự nhấp nhô của sóng điện áp
chỉnh lưu.
Số chu kỳ điện áp chỉnh lưu trong một chu kỳ điện áp xoay chiều được
gọi là số xung của bộ chỉnh lưu. Ký hiệu: p =

f σ ( 1)
f

fσ(1): tần số đa hài bậc 1 của thành phần xoay chiều của điện áp chỉnh lưu.
f: tần số điện áp lưới.
2.2.2 Dòng điện chỉnh lưu:
Dòng điện chỉnh lưu cũng là đầu ra của thiết bị chỉnh lưu.
Ký hiệu: id: giá trị dòng điện chỉnh lưu tức thời
Id: giá trị dòng điện chỉnh lưu trung bình.
Dòng điện chỉnh lưu phụ thuộc loại tải (Rư, Lư, Eư). Xét thiết bị chỉnh lưu
như hình 2.1a. Ta có:
u d = R uid + Lu
⇒ u L = Lu

di d
+ Eu
dt

di d
= u d − ( R uid + E u )
dt

10


Z
t=0
Lu
Ud

Eu
Ru


id

a)
ud

Ui + Rid

uL

QL = Q'L

Rid
t
Ui

b)
Hình 2.1: a) Bộ chỉnh lưu cấp nguồn cho tải
b) Điện áp rơi trên cuộn cảm L
ud > Ruid + Eu ⇒ uL > 0: id tăng
ud < Ruid + Eu ⇒ uL < 0: id giảm
ud = Ruid + Eu ⇒ uL = 0: id là hằng số hoặc đạt cực trị
• Sóng dòng điện chỉnh lưu có dạng giống với điện áp rơi trên Ru (Ruid).
• Tại giao điểm (Ruid+Eu) và ud thì dòng điện id đạt cực trị.
• Số lượng điện áp trong cuộn cảm L u lúc đầu (lúc nạp năng lượng) là Q L ,
lúc sau (lúc phóng thích năng lượng) là Q′L .
Q L > Q′L : dòng điện id tăng
Q L = Q′L : dòng điện id có xu hướng cân bằng năng lượng.
• Dòng điện chỉnh lưu id có thể phân tích thành hai thành phần: thành phần
không đổi Id và thành phần sóng đa hài iσ

id = I d + i σ
Id =

Ud − Eu
Ru

id ≥ 0 ⇒ Id ≥ 0 ⇒ Ud ≥ Eu
Giá trị hiệu dụng của thành phần xoay chiều bậc n của dòng điện chỉnh
lưu:

11


I σ( n ) =

U σ( n )

R 2u + ( ω σ ( n ) L u )

2

Từ biểu thức Iσ(n), khi Lu → ∞ thì Iσ(n) = 0 ⇒ iσ(n) = 0. Dạng sóng dòng điện
sang phẳng tuyệt đối.
• Dòng điện chỉnh lưu có dạng nhấp nhô.
a)
id

0

t

b)

id
0

t

id

c)
t

0

Hình 2.2: Dòng điện chỉnh lưu
2.3 Thiết bị chỉnh lưu tia m pha
m là số pha của nguồn cấp cho bộ chỉnh lưu
Các thiết bị chỉnh lưu xét đến ở mục này và các mục sau làm việc ở chế
độ dòng điện chỉnh lưu liên tục.
2.3.1 Thiết bị chỉnh lưu hình tia không điều khiển:
1/ Sơ đồ
a)

b)
u1

u
Z

c)


u2

u1

u2

Z

um
Z

Hình 2.3: Các bộ chỉnh lưu hình tia
Các biểu thức điện áp pha: u1 = U m sin θ
2π 

u 2 = U m sin θ −

m

...
(i − 1).2π 

ui = U m sin θ −

m



12



2/ Sự hoạt động của sơ đồ
2π

m

V1

V2

V3

V1

ud
θ2

θ1

0

θ3

θ4

u3

θ = ωt


u1
u2 -

u2 u3

u3
u1 -

u1 -

u2

u1

u2

θ
0

uV2

uV1

id

id

θ

0

iV1

id

θ

0
iV2
0
iV3

θ
θ

0

Hình 2.4: Dạng sóng điện áp và dòng điện của bộ chỉnh lưu tia 3 pha
không điều khiển
Từ đồ thị hình 2.4 và điều kiện mở của diode, mỗi van chỉ được mở khi
điện áp pha đặt lên nó là dương nhất so với các pha còn lại. Khi một van đã
mở thì các van còn lại tự động khóa. Như vậy, tại một thời điểm bất kỳ chỉ
có duy nhất một van dẫn. Điều này được giải thích như sau:
13


Giả sử để van V1 dẫn trước thì uAK(V1) > 0 ⇒ u1 > u2, u3, …
uAK(V2) = u2 – u1 < 0: V2 khóa
uAK(V3) = u3 – u1 < 0: V3 khóa
…
uAK(Vi) = ui – u1 < 0: Vi khóa

Khi van mở, ta có được một nhịp ứng với tên gọi của van đó.
• Nhịp V1 (θ1 ÷ θ2)
uV1 = 0, uV2 = u2 – u1, uV3 = u3 – u1, …, uVi = ui – u1
iV1 = id = Id, iV2 = iV3 = … = iVi = 0
ud = u1
Tại thời điểm θ2, u2 – u1 = 0 ⇒ uV2 = 0, xảy ra chuyển mạch tức thời, V1
khóa u1 – u2 < 0, V2 mở, bộ chỉnh lưu chuyển mạch tự nhiên.
• Nhịp V2 (θ2 ÷ θ3)
uV2 = 0, uV1 = u1 – u2, uV3 = u3 – u2, …, uVi = ui – u2
iV2 = id = Id, iV1 = iV3 = … = iVi = 0
ud = u2
Tại thời điểm θ3, u3 – u2 = 0 ⇒ uV3 = 0, xảy ra chuyển mạch tức thời, V2
khóa u2 – u3 < 0, V3 mở, bộ chỉnh lưu chuyển mạch tự nhiên.
Tương tự ta có các nhịp V3, V4, …, Vi.
• Nhịp Vi (θi ÷ θi+1)
uVi = 0, uV1 = u1 – ui, uV2 = u2 – ui, …
iVi = id = Id, iV1 = iV2 = … = iVi+1 = 0
ud = ui
Số xung của bộ chỉnh lưu p = m
2.3.2 Thiết bị chỉnh lưu hình tia có điều khiển:
π π α
m
2

u1

u2

u3


π π α
m
2

ud

iV1
uV1

iV3

iV2
V1

V2
uV2

Ud

Eu
V3

uV3

2π
m

α

Lu


Um

Eu

Ru

π π

2 m

0

π

π

m

θ

m

2π
m

Hình 2.5: Bộ chỉnh lưu hình tia 3 pha có điều khiển
• Đại lượng điều khiển có thể là điện áp điều khiển u đk (hay uc) hoặc góc
điều khiển α (tính từ thời điểm chuyển mạch tự nhiên đến khi phát xung
điều khiển).


14


• Các biểu thức điện áp, dòng điện trong từng nhịp hoàn toàn giống với
chỉnh lưu không điều khiển nhưng dạng không giống.
• Các nhịp trong chỉnh lưu có điều khiển giống với các nhịp trong chỉnh
lưu không điều khiển nhưng dịch đi một góc α.
V3

V1

α
u1

0

V2
ud

u2

V3

V3

V2

V3
ud


u3

θ

iG2

u1

u3

θ1

iG1
π

V1

iG1

iG3

α

θ2

θ1

0


iV3

u2
θ3

iG2

iV1

iG3

iV2

iV3

0
u1 - u3

uV1

θ

θ
V3

V1

α

V2

α

V3
ud

α

θ
u1

0

u2

u1 - u2
u3 - u1

0

iV3

iV1

θ2

θ1

uV3

iG1


iV2

iV3

0

iV3
θ

u3

iV1

θ3
iG2

iV2

θ
iG3

iV3

0

θ

Hình 2.6: Dạng sóng điện áp và dòng điện của bộ chỉnh lưu hình tia
• Phạm vi góc điều khiển: 0 < α < π

• Điện áp chỉnh lưu trung bình
+ Chế độ dòng điện liên tục
2π

U di =

pU m
1
u d dθ =
∫
2π 0
2π

π π
+ +α
2 p

∫

π π
− +α
2 p

sinθ.dθ =

pU m
π
sin  cosα
π
p


pU m
π
sin  
π
p
U di = U di0 cosα

Đặt U di0 =

+ Chế độ dòng điện gián đoạn
θz: góc bắt đầu xuất hiện dòng điện chỉnh lưu trong một nhịp
15


θk: góc kết thúc dòng điện chỉnh lưu trong một nhịp
2π
θz +
 θ

p
k


1
p

Ud =
u
dθ

=
U
sin
θ
d
θ
+
E
d
θ
d
m
u
∫ 
2π ∫0
2π  θ∫z
θ
k




p
= [ U m ( cosθ z − cosθ k ) + E u ( θ z − θ k ) ] + E u
2π
• Điện áp ngược cực đại đặt lên van: 3U m
2π

• Đặc tính điều khiển và đặc tính ngoài
Cheáñoä

chæ
nh löu

Udi
Udi0

Udi

Cheáñoä
nghòch löu

Udi0

1
0,5

0

α=0
α = π/3

π 2π
2 3

π

π
3

α


α = π/2
0
α = 2π/3

-0,5

Id

-1
a)

γ

b)

Hình 2.7: a) Đặc tính điều khiển
b) Đặc tính ngoài
Đặc tính điều khiển là quan hệ giữa đại lượng đầu vào và đại lượng đầu
ra của bộ chỉnh lưu. Đầu vào là góc điều khiển α. Đầu ra là điện áp chỉnh
lưu trung bình Udi
Từ biểu thức U di = U di0 cosα , ta xây dựng được đặc tính điều khiển như
hình 2.7a.
Đặc tính ngoài là quan hệ giữa U d và Id. Ở chế độ dòng điện liên tục U d
không phụ thuộc Id mà chỉ phụ thuộc góc điều khiển α và điện áp xoay
chiều nên đặc tính có dạng đường thẳng nằm ngang song song với trục I d
như hình 2.7b
2.3.3 Chế độ làm việc chỉnh lưu và nghịch lưu của bộ chỉnh lưu:
Chú ý: thiết bị chỉnh lưu chỉ cho dòng điện chạy theo một chiều nên
id ≥ 0 ⇒ I d ≥ 0

Công suất trung bình của bộ chỉnh lưu:
P = UdiId
Từ biểu thức trên, ta thấy dấu của P phụ thuộc vào dấu của Udi

16


• Udi > 0 ( 0 < α <

π
) ⇒ P > 0: công suất truyền từ bộ chỉnh lưu sang tải. Bộ
2

0<α< π

id = 100 A

Ud

Ud = 510 V

2

Ud = Ui > 0
0

Eu = 500 V

chỉnh lưu làm việc ở chế độ chỉnh lưu.


10 V

θ

Hình 2.8a) Bộ chỉnh lưu làm việc ở chế độ chỉnh lưu
• Udi < 0 ( α >

π
) ⇒ P < 0: công suất truyền từ tải sang bộ chỉnh lưu. Bộ
2

π<α<π
2

Ud = -500 V

id = 100 A

θ
0

Eu = -510 V

chỉnh lưu làm việc ở chế độ nghịch lưu.

10 V

Ud = Ui < 0

Ud


Hình 2.8b) Bộ chỉnh lưu làm việc ở chế độ nghịch lưu
Mặt khác ta có
Id =

U di − E u
≥ 0 mà Udi < 0, nên để Id > 0 thì phải đảo cực tính của E u và
Ru

E u > U di

Như vậy, điều kiện để bộ chỉnh lưu làm việc ở chế độ nghịch lưu:
• α>

π
2

• Đảo cực Eu
• E u > U di
2.3.4 Góc an toàn γ

α

uV

uV

0

θ

u1 -u2
π−α

Hình 2.9: Điện áp đặt lên van của bộ chỉnh lưu tia 2 pha
17


Khi bộ chỉnh lưu làm việc ở chế độ nghịch lưu thì các thyristor chịu điện
áp dương trong khoảng thời gian dài, và chịu điện áp âm trong khoảng thời
gian rất ngắn. Mặt khác, ta biết mỗi loại thyristor đều có một thông số đặc
trưng toff, thời gian phục hồi tính khóa của nó (hay thời gian để thyristor
chuyển từ trạng mở sang trạng thái khóa). Vậy để bảo đảm thyristor khóa
một cách chắc chắn thì khoảng thời gian mà nó chịu điện áp âm phải lớn
hơn toff hay γ > ω.toff
Phạm vi góc điều khiển: 0 < α < π - γ
2.3.5 Thiết bị chỉnh lưu hình tia có diode V0
1/ Sơ đồ và dạng sóng
u1

u2

u3

iV0

ud

uV0

iV1

V1

V0

Z

V3

V2

id

a)
α< π
2

ud

π
2

π
m

π
m

α> π
2
2π

m

α

π
m
ud

u1

0

u1

V3

V1

V2

V3

V1
V0

V2
V0

θ
V1


V3
V0

V0

b)
Hình 2.10: Bộ chỉnh lưu tia 3 pha có diod V0 và dạng sóng
2/ Nhận xét
uV0 = -ud
Khi ud > 0 thì uV0 < 0: diode V0 không hoạt động
Khi ud < 0 thì uV0 > 0: diode V0 hoạt động, ud = 0
Vậy diode V0 có tác dụng cắt phần âm của sóng điện áp chỉnh lưu.
Nhìn vào dạng sóng điện áp chỉnh lưu, ta thấy
π π
−
: diode V0 không hoạt động
2 m
π π
π π
Khi − < α < + : diode V0 hoạt động
2 m
2 m

Khi 0 < α <

Bất kỳ một van nào đang dẫn, nếu diode V0 bắt đầu hoạt động thì van đó
tự động khóa lại. Điều được giải thích như sau: giả sử V1 đang mở, khi V0
hoạt động thì uV1 = u1 < 0 nên V1 khóa.
3/ Hoạt động của sơ đồ


18


• Nhịp Vi
uVi = 0, uVj = uj – ui
uV0 = - ud
ud = ui
iVi = id
• Nhịp V0
uVi = ui
uV0 = 0
ud = 0
iVi = 0
Gọi ψ là góc dẫn của nhịp Vi. V0 hoạt động khi ψ <
2π
−ψ
m

với góc dẫn

2π
và V0 hoạt động
m

4/ Điện áp chỉnh lưu trung bình
Chú ý: p = m
• Chế độ dòng điện liên tục
pU m
U di =

2π

π

∫ sin θdθ =

π π
− +α
2 p


pU m 
π 
1 − sin  α − 
2π 
p 


π 
pU m sin  
 p  1 − sin  α − π 
U di =



p 
π 

2π sin   
 p


π
1 − sin  α − 
p

U di = U di 0
π 
2 sin  
 p

Riêng đối với bộ chỉnh lưu hình tia một pha
Um π
U
U di =
sin θdθ = m (1 + cos α )
∫
2π α
2π
U di 0 =

Um
π

U di = U di 0

1 + cos α
2

• Chế độ dòng điện gián đoạn
2π

θz +


p
π


1
p


Ud =
u
dθ
=
U
sin
θ
d
θ
+
E
d
θ
d
m
u ∫
2π ∫0
2π  θ∫z


θ
k



p
= [ U m ( cosθ z + 1) + E u ( θ z − θ k ) ] + E u
2π
2π

19


5/ Ảnh hưởng của diode V0
• Giảm giá trị hiệu dụng của thành phần xoay chiều của điện áp chỉnh lưu
và dòng điện chỉnh lưu, vì phần âm của sóng điện áp chỉnh lưu bị cắt đi.
• Tăng hiệu suất của bộ chỉnh lưu
Gọi hiệu suất của bộ chỉnh lưu là λ
λ=

Ud Id
,I=
pUI

ψ

p 2
ψ.p
i dθ = I d
∫

2π 0
2π
2π

Khi diode V0 hoạt động thì Ud tăng, ψ < p ⇒ I < Id nên λ tăng.
• Không cho bộ chỉnh lưu làm việc ở chế độ nghịch lưu
• Các van trong bộ chỉnh lưu không phải chịu điện áp âm
2.4 Thiết bị chỉnh lưu cầu 3 pha
2.4.1 Thiết bị chỉnh lưu cầu 3 pha không có diode V0
1/ Sơ đồ
u1

u2

u3

u1

V1

V4

V3

V6

V5

V1


V3

u2

u3

V5
V2

V2

V6

V4

ud

Z

a)

Z

b)
Hình 2.11: Bộ chỉnh lưu cầu 3 pha

2/ Nhận xét
• Có thể xem bộ chỉnh lưu cầu 3 pha như hai bộ chỉnh lưu tia 3 pha mắc
nối tiếp chung nguồn và chung tải như hình 2.11b. Ta chia các van của bộ
chỉnh lưu thành hai nhóm chuyển mạch: nhóm anot (anot nối nguồn) và

nhóm katot (katot nối nguồn). Như đã phân tích sự hoạt động các bộ chỉnh
lưu tia thì với bộ chỉnh lưu tia gồm các van thuộc nhóm anot ta tìm được
udA, UdA. Tương tự, bộ chỉnh lưu tia gồm các van thuộc nhóm katot ta tìm
được udK, UdK. Điện áp chỉnh lưu tức thời và điện áp chỉnh lưu trung bình
của bộ chỉnh lưu cầu: ud = udA – udK , Ud = UdA – UdK
• Các van thuộc nhóm anot chỉ mở khi điện áp pha nối với nó là dương
nhất so với các pha còn lại, còn các van thuộc nhóm katot chỉ mở khi điện
áp pha nối với nó là âm nhất so với các pha còn lại.
• Dòng điện chỉnh lưu chỉ tồn tại khi có 2 van thuộc 2 nhóm anot, katot
thuộc 2 pha khác nhau cùng mở.
20


• Điện áp chỉnh lưu gồm các phần được tạo nên từ điện áp dây.
• Dòng điện chạy trên một pha i1 = iV1 – iV4
• Số xung của bộ chỉnh lưu gấp hai số pha, p = 2m
3/ Hoạt động của sơ đồ
Từ những nhận xét trên, sơ đồ hoạt động theo các nhịp sau, mỗi nhịp kéo
dài một góc

π
:
3

V3

V1

V3


V5

α
u1

V3

udA

u3

u2

V1

2U
θ

0

α
V4

V6

V2

udK
V4


V6

V2

V3V6 V1V6 V1V2 V2V3 V3V4 V4V5 V5V6 V1V6 V1V2
iV1

0

id

iV4

θ

π/3

2π/3

id

i1 = iV1 - iV4

θ

0

u1 - u2

α


ud = udA - udK

6U

0

θ

21


Hình 2.12: Dạng sóng điện áp và dòng điện của bộ chỉnh lưu cầu 3 pha
• Nhịp V1V6
uV1 = uV6 = 0, uV2 = u2 – u3, uV3 = uV4 = u2 – u1, uV5 = u3 – u1
iV2 = iV3 = iV4 = iV5 = 0
iV1 = iV6 = id = Id, i1 = Id
ud = udA – udK = u1 – u2
• Nhịp V1V2
uV1 = uV2 = 0, uV6 = u3 – u2, uV3 = u2 – u1, uV4 = uV5 = u3 – u1
iV6 = iV3 = iV4 = iV5 = 0
iV1 = iV2 = id = Id , i1 = Id
ud = udA – udK = u1 – u3
• Nhịp V3V2
uV3 = uV2 = 0, uV5 = uV6 = u3 – u2, uV1 = u1 – u2, uV4 = u3 – u1
iV6 = iV1 = iV4 = iV5 = 0
iV3 = iV2 = id = Id , i1 = 0
ud = udA – udK = u2 – u3
• Nhịp V3V4
uV3 = uV4 = 0, uV5 = u3 – u2, uV6 = uV1 = u1 – u2, uV2 = u1 – u3

iV6 = iV1 = iV2 = iV5 = 0
iV3 = iV4 = id = Id , i1 = 0
ud = udA – udK = u2 – u1
• Nhịp V5V4
uV5 = uV4 = 0, uV3 = u2 – u3, uV6 = u1 – u2, uV1 = uV2 = u1 – u3
iV6 = iV1 = iV2 = iV3 = 0
iV5 = iV4 = id = Id , i1 = -Id
ud = udA – udK = u3 – u1
• Nhịp V5V6
uV5 = uV6 = 0, uV2 = uV3 = u2 – u3, uV4 = u2 – u1, uV1 = u1 – u3
iV4 = iV1 = iV2 = iV3 = 0
iV5 = iV6 = id = Id , i1 = -Id
ud = udA – udK = u3 – u2
4/ Điện áp chỉnh lưu trung bình
+ Chế độ dòng điện liên tục
• Nhóm anot
V1
u1

u2

u3

Z
V1

V3

α


u1

udA

u2

V5

V3

0

V5
UdA

u3
θ

Hình 2.13a) Nhóm Anot
22


2π

U diA =

U diA =

mU m
1

u dA dθ =
∫
2π 0
2π

π π
+ +α
2 m

∫

sinθ.dθ =

π π
− +α
2 m

mU m
π
sin  cosα
π
m

3 3U m
cos α
2π

• Nhóm katot

u1


u2

u3

V4

V6

udK

Z

θ
0

V2
α

UdK
V6

V2

V4

V6

Hình 2.13b) Nhóm Katot
2π


U diK =

mU m
1
u dK dθ = −
∫
2π 0
2π

π π
+ +α
2 m

∫

sinθ.dθ = −

π π
− +α
2 m

mU m
π
sin  cosα
π
m

3 3U m
cos α

2π
 3 3U m
 6 3U m
3 3U m
U di = U diA - U diK =
cos α −  −
cos α  =
cos α
2π
2π
2π


U diK = −

+ Chế độ dòng điện gián đoạn
π
θz +


θk
2π
3

1
6 
Ud =
u d dθ =
 3U m ∫ sinθdθ + E u ∫ dθ 
∫

2π 0
2π 

θz
θk


3
=
3U m ( cosθ z − cosθ k ) + E u ( θ z − θ k ) + E u
π

[

]

Điện áp trung bình do bộ chỉnh lưu cầu tạo ra gấp hai lần điện áp trung
bình do bộ chỉnh lưu tia cùng số pha tạo ra.
Do p = 2m nên dòng điện chỉnh lưu và điện áp chỉnh lưu được sang
phẳng hơn.
5/ Giản đồ đóng cắt
Giản đồ đóng cắt hình 2.14a
Giải thích giản đồ
• Ban đầu, để sơ đồ hoạt động được thì phải có 2 van thuộc 2 nhóm anot
và katot và thuộc 2 pha khác nhau cùng mở nên tại thời điểm ban đầu ta
đưa hai xung điều khiển mở 2 van chẳng hạn V1 và V6 như giản đồ.

23



V1 V1 V3
V6 V2 V2

V3 V5
V4 V4

V5
V6

V1
V6

V1
V2

V1
V2
V3
V4
V5
V6

π/3
b)

θ

iGV1
iGV2


c)

iGV3
iGV4

d)

iGV5
iGV6

θ

a)

Hình 2.14: Giản đồ đóng cắt
• Để bộ chỉnh lưu luôn làm việc ngay cả khi dòng gián đoạn thì mỗi van
phải được mở lại lần hai cách lần mở thứ nhất một góc

π
. Vì khi dòng gián
3

đoạn thì dòng qua van giảm về không (i V < IH) và van sẽ khóa lại. Nếu ta
không đưa xung điều khiển vào thì van không thể mở được mặc dù uAK > 0.
• Có thể đưa một xung có độ rộng lơn hơn

π
như hình 2.14c) để mở van
3


nhưng điều này làm cho cực G làm việc lâu ⇒ tốn năng lượng.
• Nên dùng xung chùm có độ rộng lơn hơn

π
như hình 2.14d) để mở van.
3

2.4.2 Thiết bị chỉnh lưu cầu 3 pha có diode V0
1/ Sơ đồ và dạng sóng
u1

u2

V5
V1
V0 V6 V0 V6

u3

α < π/3

α > π/3
ud

V1

V4

V3


V6

V5

V0

V2
ud

Z

0

θ
u1 - u2

6U

Hình 2.15: Bộ chỉnh lưu cầu 3 pha có diod V0

24


Ta xem bộ chỉnh lưu cầu 3 như bộ chỉnh lưu tia 6 pha, điện áp pha nối
với mỗi van có biên độ

3U m , mỗi nhịp kéo dài một góc

hoạt động thì mỗi nhịp kéo dài một góc ψ nhỏ hơn
một góc


π
−ψ .
3

π
. Khi dode V0
3

π
và nhịp V0 kéo dài
3

2/ Hoạt động của sơ đồ
Giống như thiết bị chỉnh lưu cầu 3 pha không có diode V0, ở đây ta chỉ
xét một nhịp và thêm vào nhịp V0, các nhịp còn lại hoàn toàn tương tự.
• Nhịp V1V6
uV1 = uV6 = 0, uV2 = u2 – u3, uV3 = uV4 = u2 – u1, uV5 = u3 – u1
iV2 = iV3 = iV4 = iV5 = 0
iV1 = iV6 = id = Id
ud = udA – udK = u1 – u2
uV0 = -ud
• Nhịp V0
uV1 = - uV4 = u1, uV3 = - uV6 = u2, uV5 = - uV2 = u3
ivi = 0 (i = 1,2,…, 6)
uV0 = 0
ud = 0
3/ Điện áp chỉnh lưu trung bình
U di =


6 3U m
2π

π

∫ sin θdθ =
π
3

+α

3 3U m
π


π 

1 − sin  α − 6 




4/ Điện áp ngược cực đại đặt lên van: 3U m
2.5 Thiết bị chỉnh lưu cầu 1 pha
2.5.1 Thiết bị chỉnh lưu cầu 1 pha không có diode V0
1/ Sơ đồ
ud

A


u dK

u2

u1
iV1

id

i

u

u1

u2

iV4

V1

V4

V3

V2

V1 V3
V2 V4


Z

Z
ud

Hình 2.16: Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha
25


Điện áp pha cấp cho thiết bị chỉnh lưu: u = U m sin (θ )
Có thể phân tích u thành 2 phần: u = u1 – u2
Um
sin (θ )
2
U
u 2 = m sin (θ − π )
2

Với: u1 =

2/ Nhận xét
Hoàn toàn tương tự như chỉnh lưu cầu 3 pha nhưng điện áp chỉnh lưu
gồm các phần được tạo nên từ điện áp pha. Số xung của bộ chỉnh lưu cầu 1
pha p = 2m.
Tương tự như bộ chỉnh lưu cầu 3 pha, ta cũng phân các van của bộ chỉnh
lưu cầu 1 pha thành hai nhóm chuyển mạch nhóm anot và nhóm katot để
tìm hiểu sự hoạt động của sơ đồ
• Nhóm Anot
udA


V1

a)

udA

u2

u1

V3
α

Z

x
0

V1

V3

u2

u1

• Nhóm Katot
u1

udK


b)

u2

u2

u1

0
Z
V4

udK
α

V2
V2

V4

Hình 2.17: a) Nhóm Anot
b) Nhóm Katot
3/ Hoạt động của sơ đồ
Mỗi nhịp kéo dài một góc π
• Nhịp V1V2
uV1 = uV2 = 0, uV3 = uV4 = -u, ud = u
iV1 = iV2 = id = Id, iV3 = iV4 = 0, i1 = Id
• Nhịp V3V4
uV3 = uV4 = u, uV1 = uV2 = u, ud = -u

iV3 = iV3 = id = Id, iV1 = iV2 = 0, i1 = -Id
26


V1

V3
α

V1

u1

udA

0

θ
u2

udK
V2

V4

iV1 = iV2

V2

iV4 = iV3

id

0

θ

i = iV1 - iV4
0

θ
u2 - u1

uV1

u = u1 - u2

0

θ

V1V2

V3V4

α

0
u

ud = udA - udK


θ

Hình 2.18: Dạng sóng dòng điện, điện áp của bộ chỉnh lưu cầu 1 pha
27


4/ Điện áp chỉnh lưu trung bình
+ Chế độ dòng điện liên tục
- U diK = U diA

2π
mU m
1
=
u dA dθ =
∫
2π 0
4π

U di = U diA - U diK =

π +α

∫ sinθ.dθ =
α

Um
cosα
π


2U m
cos α
π

2U m
π
U di = U di0 cos α

Đặt U di0 =

+ Chế độ dòng điện gián đoạn
2π
θz +
 θ

p
k


1
2


Ud =
u
dθ
=
U
sin

θ
d
θ
+
E
d
θ
d
m
u ∫
2π ∫0
2π  θ∫z

θk



1
= [ U m ( cosθ z − cosθ k ) + E u ( θ z − θ k ) ] + E u
π
2π

5/ Điện áp ngược cực đại đặt lên van: Um
Vậy nếu muốn có cùng điện áp chỉnh lưu đầu ra thì dùng bộ chỉnh lưu
cầu 1 pha có lợi hơn so với bộ chỉnh lưu tia 2 pha vì điện áp ngược cực đại
đặt lên van đối với bộ chỉnh lưu tia 2 pha là 2U m gấp 2 lần so với bộ chỉnh
lưu cầu 1 pha.
2.5.2 Thiết bị chỉnh lưu cầu 1 pha có diode V0
1/ Sơ đồ
V0


i

V0

V3V4

V0

V1V2

u2

u1
iV1

V1V2

iV4

u

V1

V4

V3

V2


V0

α

0
u

θ

id
Z
ud

Hình 2.19: Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha có diode V0
2/ Hoạt động của sơ đồ
Mỗi nhịp kéo dài một góc π. Khi diode V0 hoạt thì độ dài một nhịp là
ψ < π. Độ dài nhịp V0 là π - ψ
Ở chế độ dòng điện liên tục, luôn tồn tại một khoảng thời gian để diode
V0 hoạt động.
• Nhịp V1V2
uV1 = uV2 = 0, uV3 = uV4 = -u
28


iV1 = iV2 = id = Id, iV3 = iV4 = 0, i1 = Id
ud = u, uV0 = -ud
• Nhịp V0
uV3 = -uV2 = u2, uV1 = -uV4 = u1
iV1 = iV2 = iV3 = iV4 = 0, i1 = 0
ud = 0, uV0 = 0

• Nhịp V3V4
uV3 = uV4 = u, uV1 = uV2 = u
iV3 = iV3 = id = Id, iV1 = iV2 = 0, i1 = -Id
ud = -u
• Nhịp V0
uV3 = -uV2 = u2, uV1 = -uV4 = u1
iV1 = iV2 = iV3 = iV4 = 0, i1 = 0
ud = 0, uV0 = 0
3/ Điện áp chỉnh lưu trung bình
+ Chế độ dòng điện liên tục
U di =

Um π
U
sin θdθ = m (1 + cos α )
∫
π α
π

+ Chế độ dòng điện gián đoạn
Ud =

θ z +π
2π
π
 1
1
2 

u

dθ
=
U
sin
θ
d
θ
+
E
[ U ( cosθ z + 1) + E u ( θ z − θ k ) ] + E u
d
m ∫
u ∫ dθ =
∫

 π m
2π 0
2π  θ z
θk


2.6 Tóm lược các loại thiết bị chỉnh lưu cầu
• Bộ chỉnh lưu cầu gồm hai bộ chỉnh lưu tia mắc nối tiếp chung nguồn và
chung tải. Các van được phân thành hai nhóm chuyển mạch: nhóm anot
(cực A nối nguồn) và nhóm katot (cực K nối nguồn).
• Điện áp chỉnh lưu ud = udA – udK. ud là điện áp dây (trừ bộ chỉnh lưu cầu 1
pha). udmạch cầu = 3 udmạch tia
• Dòng điện chỉnh lưu chỉ tồn tại khi có 2 van thuộc 2 nhóm chuyển mạch
và thuộc 2 pha khác nhau cùng mở. Đặc điểm chuyển mạch của nhóm anot
là bắt đầu chu kỳ dương, của nhóm katot là bắt đầu chu kỳ âm. Dòng điện

chạy trên một pha i1 = iV1 – iV4.
• Số xung điện áp chỉnh lưu trong một chu kỳ điện áp nguồn gấp 2 lần số
pha, p = 2m (vì bộ chỉnh lưu cầu gồm 2 bộ chỉnh lưu tia cùng số pha).
• Giá trị điện áp trung bình của bộ chỉnh lưu cầu gấp 2 lần giá trị điện áp
trung bình của bộ chỉnh lưu tia cùng số pha.

29