Đồ án II

LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án II là một mục tiêu quan trọng của chúng em trong quá trình học tập. Nó là
bước đi giúp chúng em hệ thống lại kiến thức mà chúng em học được trong thời gian
vừa qua và vận dụng kiến thức vào thực tế.
Được giao đồ án với đề tài “Thiết kế bộ biến đổi nghịch lưu độc lập nguồn áp
một pha” chúng em đã thu được những kiến thức vô cùng bổ ích. Nó giúp chúng em
nắm vững kiến thức hơn trong lĩnh vực “Điện tử công suất “. Chúng em vô cùng cảm
ơn thầy Vũ Hoàng Phương đã giúp đỡ chúng em trong thời gian vừa qua để chúng em
hoàn thành đề tài.

Hà Nội, ngày 20/8/2015
Sinh viên thực hiện
Nhóm sinh viên


Đồ án II

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP NGUỒN ÁP
MỘT PHA............................................................................................... 2
1.1. Cấu tạo..................................................................................................................... 3
1.2. Nguyên lý làm việc..................................................................................................3
CHƯƠNG 2. TÍNH CHỌN MẠCH LỰC........................................................5
2.1. Các tham số cơ bản của mạch lực............................................................................5
2.2. Tính chọn van..........................................................................................................7
2.3. Tính chọn tản nhiệt cho van.....................................................................................7
2.4. Phương án bảo vệ mạch lực.....................................................................................8
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN.............................................10
3.1. Mô tả toán học nghịch lưu nguồn áp một pha........................................................10

3.2. Phương pháp điều chế độ rộng xung cho nghịch lưu một pha...............................11
3.3. Khuếch đại xung ghép qua phần tử quang.............................................................16
3.4. Bộ lọc tần số đầu ra cho phương pháp SPWM......................................................17
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG..........................................................22
4.1. Chế độ đơn cực......................................................................................................22
4.2. Chế độ lưỡng cực...................................................................................................23


Đồ án II

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP
NGUỒN ÁP MỘT PHA
Nghịch lưu độc lập là thiết bị để biến đổi năng lượng dòng điện một chiều thành
năng lượng dòng điện với tần số ra cố định hoặc thay đổi.
Nghịch lưu độc lập hoạt động với tần số ra do mạch điều khiển quyết định và có
thể thay đổi tùy ý, tức là độc lập với dòng điện.
Nghịch lưu độc lập nguồn áp một pha là bộ biến đổi cho phép biến đổi từ điện
áp một chiều E thành nguồn điện áp xoay chiều một pha có tính chất như điện áp lưới:
trạng thái không tải là cho phép còn trạng thái ngắn mạch tải là sự cố.

Nguồn áp vẫn là nguồn được sử dụng phổ biến trên thực tế. Hơn nữa điện áp ra
của nghịch lưu áp có thể điều chế theo nhiều phương pháp khác nhau để có thể giảm
được sóng điều hòa bậc cao. Trước kia nghịch lưu áp bị hạn chế trong ứng dụng vì
công suất của các van động lực điều khiển hoàn toàn còn nhỏ. Hơn nữa việc sử dụng
nghịch lưu áp bằng Tiristor khiến cho hiệu suất của của bộ biến đổi giảm, sơ đồ điều
khiển phức tạp. Ngày nay công suất các van động lực như IGBT, GTO càng trở nên lớn
và có kích thước gọn nhẹ, do có nghịch lưu áp trở thành bộ biến đổi thông dụng và
được chuẩn hóa trong các bộ biến tần công nghiệp. Do đó sơ đồ nghịch lưu áp được
trình bày trong đồ án này sử dụng điều khiển hoàn toàn.



Đồ án II

1.1. Cấu tạo
Sơ đồ nghịch lưu nguồn áp một pha được mô tả trên Hình 1.2. Sơ đồ gồm 4 van
động lực chủ yếu là: và các đi ốt dùng để trả công suất phản kháng của tải về lưới và
như vậy tránh được hiện tượng quá áp ở đầu nguồn.

Tụ C được mắc song song với nguồn để đảm bảo cho nguồn đầu vào là nguồn
một chiều (nguồn một chiều được cấp bởi chỉnh lưu chỉ cho phép dòng đi theo một
chiều). Như vậy tụ C thực hiện việc tiếp nhận công suất phản kháng của tải, đồng thời
tụ C còn đảm bảo cho nguồn đầu vào là nguồn áp (giá trị C càng lớn nội trở của nguồn
càng nhỏ, và điện áp đầu vào được san phẳng).

1.2. Nguyên lý làm việc
Ở nửa chu kì đầu tiên (0÷), cặp van dẫn diện, phụ tải được đấu vào nguồn. Do
nguồn là nguồn áp nên điện áp trên tải (hướng dòng điện là đường nét đậm). Tại thời
điểm , bị khóa, đồng thời mở ra. Tải sẽ được đấu vào nguồn theo chiều ngược lại, tức
là dấu điện áp trên tải sẽ đảo chiều và tại thời điểm . Do tải mang tính trở cảm nên
dòng vẫn giữ nguyên hướng cũ, đã bị khóa, nên dòng phải khép mạch qua . Suất điện
động cảm ứng trên tải sẽ trở thành nguồn trả năng lượng qua về tụ C (đường nét đứt).


Đồ án II
Tương tự như vậy khi khóa cặp dòng tải sẽ khép mạch qua .


Đồ án II

CHƯƠNG 2. TÍNH CHỌN MẠCH LỰC

Bài toán: Thiết kế bộ biến đổi nghịch lưu cho tải 2000W, điện áp ra
220VAC và Nguồn một chiều E lấy từ đầu ra bộ chỉnh lưu cầu 3 pha với điện áp
pha nguồn 3 pha là 220V.

2.1. Các tham số cơ bản của mạch lực
Mạch lực được thiết kế như Hình 1.2.
Để đánh giá dạng điện áp ra của bộ nghịch lưu so với hình sin mong muốn, ta
cần sử dụng các tham số sau:
1. Hệ số sóng hài bậc k, là tỉ số giữa trị số hiệu dụng sóng hài bậc k với sóng hài
cơ bản:
(1)

2. Hệ số méo bậc k:
(2)

3. Hệ số méo:

1 � Uk 2
DF=
�( )
U1 k=2,3,... k 2

(3)

4. Hệ số méo tổng:
�

�U

THD =


k =2,3,...

U1

2
n

(4)

U 22 + U 32 + ... + U n2
=
U1

Ảnh hưởng lớn nhất của điện áp ra là sóng hài gần nhất với sóng hài cơ bản, vì
vậy trong phân tích thường chú ý chủ yếu đến sóng hài bậc thấp nhất này, gọi là LOH.
Các sóng hài có biên độ nhỏ hơn 3% biên độ sóng hài cơ bản được bỏ qua không xét
đến ngay cả với LOH, lúc đó coi điện áp ra là hình sin hoàn chỉnh không méo.


Đồ án II
Việc phân tích tính toán quy luật dòng điện chính xác có thể thực hiện, song sẽ
cho các biểu thức rất phức tạp, do đó trong bài toán này ta sẽ đơn giản hóa, sử dụng
phương pháp “sóng hài cơ bản”. Trong phương pháp này coi rằng điện áp ra chỉ chứa
một thành phần cơ bản bậc một và do đó là hình sin hoàn chỉnh, nhờ vậy có thể giải
mạch theo cách giải mạch hình sin quen thuộc.
Điện áp cơ bản với k=1:
(5)

Dưới tác động của điện áp này dòng tải cũng biến thiên hình sin với quy luật:

(6)

Trong đó:

z= R 12 +(ωL1 ) 2
φ=arctg(

(7)

ωL t
)
Rt

Dạng biến thiên của điện áp ra, dòng ra thực và theo phương pháp sóng hài cơ
bản, qua đó có thể thấy điểm dòng điện qua điểm không cũng gần với với trường hợp
khi coi dòng điện là hình sin. Từ đây, dễ dàng xác định được dòng trung bình qua các
van:
(8)

(9)

Quá trình năng lượng cho thấy :
 Khi transistor dẫn nguồn E cấp năng lượng ra tải.
 Khi điốt dẫn nguồn E nhận năng lượng từ điện cảm trả về.
Do đó giá trị trung bình dòng một chiều từ nguồn có thể tính từ dòng trung bình
qua các van với lưu ý trong một chu kỳ có hai lần dẫn của nhóm van:
(10)

Công suất tiêu thụ từ nguồn đưa ra tải:
(11)



Đồ án II
Áp dụng:
Trở kháng của tải (thuần trở):
Zt =

U 2ra 2202
=
=24,2Ω
P 2000

Với việc sử dụng bộ chỉnh lưu cầu 3 pha làm nguồn cấp nguồn một chiều cho
mạch lực nguồn áp một pha thì điện áp đầu vào bộ nghịch lưu là:
E=220.2,34=514,8V
a. Trị số hiệu dụng của sóng cơ bản:

Suy ra:

U1 =

U1m 655,3
=
=463,4V
2
2

b. Trị số hiệu dụng dòng ra:
I1 =


U1 220
=
=9,1A
Z t 24,2

Suy ra: I1m = 2I1 = 2.9,1=12,7A
c. Giá trị trung bình qua các van

2.2. Tính chọn van
Với chế độ hoạt động van phải chịu dòng xấp xỉ 4A và điện áp 515V thì cần
chọn transistor có dòng cỡ 25A và điện áp cỡ 1200V.
Với các thông số này có thể chọn van IGBT: FS25R12YT3.

2.3. Tính chọn tản nhiệt cho van
Các tản nhiệt thường có dạng hình khối nhiều cánh. Van cỡ dòng càng cao thì
diện tích bề mặt tản nhiệt cũng phải càng lớn, do đó không những kích thước tản nhiệt
tăng lên mà số cánh cũng nhiều hơn.
Khi bố trí van trong tủ điện thiết bị phải lưu ý cho các cánh tản nhiệt ở vị trí
thẳng đứng để quá trình đối lưu không khí làm mát được thuận lợi. Nếu dùng quạt gió
vẫn tuân theo nguyên tắc này và cho luồng gió chạy dọc theo các cánh tản nhiệt.


Đồ án II
Sau đây là bảng thống kê về diện tích bề mặt tản nhiệt cho các cỡ thông dụng
nhất về dòng điện của van:
Cấp dòng điện van
10
25
50
100÷160

200÷250
320÷400
500÷630
800

Tổng diện tích bề mặt tản
nhiệt (
1,2
1,8
7
12
24
40
60
80

Số cánh tản nhiệt
1
1
4
7
10
18
18
27

Dựa vào bảng số liệu trên ta thấy tản nhiệt cần sử dụng cho van là loại tản nhiệt
có tổng diện tích bề mặt tản nhiệt 1,8 và có số cánh là 1.

2.4 Phương án bảo vệ mạch lực

Khi mạch có sự cố, dòng điện qua van trong mạch chỉnh lưu tăng nhanh và
thường kéo dài cỡ 10ms mặc dù các phần tử bảo vệ đã tác động. Thường trong thông
số của van bao giờ cũng có cho giá trị dòng điện mà van có khả năng chịu đựng được
trong 10ms, giá trị này lớn hơn giá trị số trung bình cho phép từ 8 đến 10 lần. Vì vậy
nếu các van được chọn có trị số dòng điện này nhỏ hơn dòng sự cố qua van trong thực
tế thì hoặc thay van loại khác phù hợp, hoặc phải đưa thêm các phần tử bảo vệ sự tăng
trưởng dòng sự cố xuống đến mức cho phép của van. Mặt khác cũng phải đảm bảo
mạch về tính kịp thời của tác động.
Có nhiều cách để bảo vệ mạch lực khi gặp sự cố ngắn mạch nhưng trong phần
em xin bày về phương pháp bảo vệ bằng cách ngắt xung điều khiển.
Để tiến hành bảo vệ dòng điện điều đầu tiên phải có khâu đo dòng điện và biến
đổi thành điện áp tỉ lệ với dòng điện, vì các mạch xử lý chỉ làm việc với tín hiệu điện
áp. Có hai cách lấy tín hiệu dòng tải:
Đo trực tiếp dòng điện tải, bằng dùng điện trở shunt mắc nối tiếp với tải, hoặc
dùng biến đổi dòng một chiều. Phương pháp này đảm bảo chính xác và nhanh chóng,
song có nhược điểm là nếu dùng điện trở thì khó tiến hành cách ly về điện giữa điều
khiển và mạch lực, mặt khác tín hiệu này thường rất nhỏ vì phải tuân theo chuẩn chế
tạo là 60mV hoặc 75mV, do đó buộc phải thêm khâu khuếch đại tín hiệu. Nếu dùng
biến dòng một chiều thì tuy đảm bảo cách ly về điện, song loại này không có chuẩn sẵn
như điện trở shunt và khó chế tạo.


Đồ án II
Lấy gián tiếp dòng tải, bằng cách biến dòng xoay chiều mắc ở phía đầu vào của
chỉnh lưu. Kiểu này đơn giản hơn vì các biến dòng xoay chiều được chế tạo theo chuẩn
dòng điện với đủ các cỡ dòng. Phương pháp này hiện nay thông dụng.
Sau khi đã có tín hiệu điện áp tỉ lệ với dòng điện, ta phải xử lý tín hiệu này.
Đối mạch điều khiển là mạch số thì tín hiệu này được đưa vào ADC của bộ vi
điều khiển. Nếu giá trị đưa vào lớn hơn giá trị cho phép thì vi điều khiển làm nhiệm vụ
ngắt xung điều khiển. Khi tín hiệu ổn định thì vi điều khiển mới thực hiện phát xung

trở lại.


Đồ án II

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
3.1. Mô tả toán học nghịch lưu nguồn áp một pha
Sơ đồ mạch nghịch lưu nguồn áp một pha được mô tả bởi các khóa chuyển
mạch như sau:

Điện áp pha a và điểm trung tính của sơ đồ Hình 2.1 được xác định như sau:
uaN  Sa

U dc
2

(12)

Giá trị hàm chuyển mạch
Giá trị trung bình điện áp đầu ra mạch nghịch lưu trong mỗi chu kỳ điều chế
(trung bình ngắn hạn) uaN được xác định như sau:
uaN

1

TS

t  TS

�uaN dt


(13)

t

Giả thiết điện áp một chiều bằng phẳng (do chất lượng của mạch lọc trước khi
vào mạch nghịch lưu), giá trị trung bình uaN được viết lại như sau:
uaN  Sa

U dc
U
 ma dc
2
2

(14)

Tương tự, điện áp pha b và điểm trung tính của sơ đồ Hình 2.1 được xác định
như sau:


Đồ án II
ubN  Sb

(15)

U dc
2

Điện áp đầu ra mạch nghịch lưu được chỉ ra:

uab  uaN  ubN  ( S a  Sb )

U dc
2

(16)

Thông thường hai hàm điều chế được lựa chọn trái dấu (điều chế đơn cực),
nghĩa là m=. Do đó, giá trị trung bình điện áp đầu ra mạch nghịch lưu được xác định
như sau:
uab  (ma  mb )

U dc
 mU dc
2

(17)

Trong nhiều ứng dụng của nghịch lưu nguồn áp một pha, giá trị trung bình có
dạng hình sin. Do đó, hàm điều chế tỷ lệ thuận với điện áp và được viết dưới dạng
tổng quát:
m  M sin( t   )

(18)

Trong đó: M – gọi là hệ số điều chế và ω – là tần số cơ bản đầu ra mạch nghịch
lưu.

3.2. Phương pháp điều chế độ rộng xung cho nghịch lưu một pha
Để có thể phân tích nguyên lý của phương pháp điều chế độ rộng xung cho

nghịch lưu một pha, ta có thể giả thiết các van bán dẫn ở mạch nghịch lưu là phần tử lý
tưởng. Có 2 phương pháp điều chế độ rộng xung để tạo ra điện áp hình sin cho cầu
nghịch lưu một pha.
 Điều chế đơn cực
 Điều chế lưỡng cực
3.2.1. Phương pháp điều chế lưỡng cực
Hai cặp van được điều khiển bởi 2 tín hiệu có trạng thái logic phủ định nhau.
Cách điều khiển này dẫn đến: Trong mọi chu kỳ của điện áp cần tạo, phụ tải
luôn nhân điện áp ngược dấu . Nếu thực hiện bằng kỹ thuật Analog,có thể tọa ra hai tín
hiệu logic bằng các so sánh tín hiệu điều khiển m với chuỗi xung răng cưa.


Đồ án II

Phương pháp điều chế PWM nói trên chủ yếu được thực hiện bằng kỹ thuật
Analog. Để hiểu rõ hơn bản chất, đồng thời tạo điều kiện thực hiện thuận lợi bằng kỹ
thuật Digital (sử dụng vi điều khiển), ta có thể nhận thức vấn đề dưới góc nhìn vector
cho phương pháp điều chế lưỡng cực như sau:

3.2.2. Phương pháp điều chế đơn cực
Nếu phương pháp hai cực chỉ dùng 1 tín hiệu điều khiển m để điều khiển hai
cặp van , thì phương pháp đơn cực lại dùng 2 tín hiệu ngược dấu nhau m và –m chỉ để
điều khiển cặp van phía trên . Còn hai cặp van phía dưới được điều khiển hoàn toàn
phụ thuộc 2 van đó: nhận trạng thái phủ định của , còn nhận trạng thái logic phủ định
của . Dễ dàng nhận thấy: Trong phạm vi nửa chu kỳ của điện áp cần tạo, phụ tải chỉ
nhận điện áp một dấu.


Đồ án II


Phương pháp điều chế PWM nói trên được thực hiện chủ yếu bằng linh kiện
Analog. Để hiểu rõ hơn bản chất, đồng thời tạo điều kiện thực hiện thuận lợi bằng kỹ
thuật Digital, ta có thể nhận thức vấn đề dưới góc nhìn vector cho phương pháp điều
chế đơn cực như sau: Nếu định nghĩa trạng thái logic của hai điểm A, B (hai đầu của
điện trở tải) là 1 khi chung được nối với cực dương, là 0 khi chúng được nối với cực
âm của mạch DC. Khi ấy, một nghịch lưu đơn với 2 nhánh có thể tạo được trạng thái
logic với sơ đồ mạch minh họa như hình dưới:


Đồ án II

Các trạng thái logic ứng với các vector điện áp chuẩn (trạng thái 10), (trạng
thái 01) và (trạng thái 00, 11). Vị trí vector này nằm trên hệ tọa độ tĩnh αβ. Biên độ
vector chuẩn này được xác định như sau:

Bước 1: Xác định vị trí của vector điện áp , vị trí góc θ cho ta biết được thông tin hiện
tại vector điện áp đang nằm trong góc phần tư nào.


Đồ án II
Bước 2: Tính thời gian thực hiện vector chuẩn.
Trong nửa chu kỳ dương (vị trí vector ở hai góc phần tư Q1 và Q4), vector
được thực hiện bằng vector trong khoảng thời gian , khoảng thời gian còn lại () thực
hiện vector không , thời gian được xác định như sau:
T1 =

|u ab |cosθ
|u |cosθ
TS = ab
TS

|u1|
|U dc |

(19)

T0 =TS -T1

Trong nửa chu kỳ âm (vị trí vector ở hai góc phần tư Q2 và Q3), vector được
thực hiện bằng vector trong khoảng thời gian , khoảng thời gian còn lại () thực hiện
vector không , thời gian được xác định như sau:
T2 =-

|u ab |cosθ
|u |cosθ
TS =- ab
TS
|u1|
|U dc |

(20)

T0 =TS -T2

Tại 2 góc phần tư Q2 và Q3 giá trị cosθ mang dấu âm.
Bước 3: Muốn xác định thời gian dẫn cho các van ta xây dựng được mẫu xung cho
từng góc phần tư, tương ứng nửa chu kỳ dương (góc phần tư Q1 và Q4) và nửa chu kỳ
âm (góc phần tư Q2 và Q3)


Đồ án II


Hệ số điều chế cho van bán dẫn ở nhanh trên của mạch nghịch lưu trong mỗi
chu kỳ điều chế được tổng hợp trong bảng sau:
Góc phần tư
Q1 và Q4

Nhánh van trên

Q2 và Q3

Trong đó
Như vậy, giải pháp điều chế đơn cực ta phải dùng hai kênh PWM để điều khiển
mạch nghịch lưu một pha.

3.3. Khuếch đại xung ghép qua phần tử quang
Khuếch đại xung là một tầng quan trọng trước khi xung điều khiển được đưa
đến van.


Đồ án II
Đối với van IGBT thì điện áp cần thiết để mở van là phải lớn hơn 15V, còn điện
áp để van đóng hoàn toàn là -5V. Vì vậy nhiệm vụ chính của tầng khuếch đại xung là:
 Đảm bảo xung điều khiển có thể đóng/mở van đóng yêu cầu.
 Cách ly phần điều khiển và mạch lực.
Với 2 nhiệm vụ trên nhận thấy driver HCPL3120 đảm bảo nhiệm vụ khuếch đại
xung là cách ly.
Sơ đồ cấu trúc của HCPL3120:


Đồ án II



Đồ án II
3.4. Bộ lọc tần số đầu ra cho phương pháp SPWM
3.4.1. Nguyên lý làm việc của các bộ lọc
Tải công suất không thể sử dụng các phương pháp lọc tần số hiệu quả như trong
kỹ thuật xử lý tín hiệu dùng khuếch đại thuật toán OA. Với dòng tải lớn và điện áp cao
bộ lọc phải thực hiện bằng các phần tử thụ động L và C, điều này dẫn đến tổn thất công
suất không thể tránh khỏi làm giảm hiệu suất của hệ thống, mặt khác làm tăng đáng kể
khích thước thiết bị. Hơn nữa hiệu quả lọc tần của bộ lọc thụ động không cao, đó là các
nhược điểm chính của lọc thụ động.
Về nguyên tắc, bộ lọc thụ động chỉ có thể là các phần tử đấu nối tiếp hay song
song tải với các tổng trở . Từ đây có thể thấy nguyên lý chung để thực hiện lọc là:
Phần tử mắc nối tiếp với tải: hình thành một bộ chia điện áp theo tỉ lệ tương
quan tổng trở giữa chúng, tổng trở nào lớn thì điện áp trên nó cũng lớn, bởi vậy cần:
 Với tần số sóng hài cơ bản mong muốn và tốt nhất (cộng hưởng), lúc đó toàn
bộ sóng cơ bản được đưa ra không tổn thất ở khâu lọc.
 Với các thành phần bậc cao thì ngược lại để điện áp với các tần số này rơi chủ
yếu ở , tức là được giữ lại ở khâu lọc.
Với phần tử mắc song song với tải hình thành một bộ chia dòng theo tỉ lệ tương
quan giữa chúng, tổng trở nào càng nhỏ thì dòng chính rẽ nhánh qua nó càng nhiều, vì
vậy cần:
 Với tần số sóng hài cơ bản mong muốn và tốt nhất (cộng hưởng ở tần số cao),
lúc đó toàn bộ dòng của sóng hài cơ bản được đưa ra tải.
 Với các thành phần bậc cao thì ngược lại để dòng với các tần số này rẽ hết vào
khâu lọc này.

3.4.2. Phân loại các bộ lọc
Có 3 bộ lọc vẫn hay thường dùng và cách tính toán cũng khác nhau, tuy nhiên
theo yêu cầu chung về tính mạch lọc là nhằm thõa mãn đồng thời các chỉ tiêu:

 Hệ số méo nhỏ. Tùy tải mà hệ số có thể yêu cầu khác nhau, thường THD phải
dưới 20%, một yêu cầu dạng khác là hệ số sóng hài thấp nhất dưới 5% thì điện
áp ra được coi là tốt.
 Công suất lắp đặt thấp nhất có thể.
 Tổn thất công suất thấp nhất.
 Đặc tính tần số dốc.


Đồ án II

3.4.3. Bộ lọc cho phương pháp SPWM
Phương pháp SPWM cho phép loại bỏ được nhiều các sóng hài bậc thấp vì sóng
hài bậc thấp LOH có bậc sát với tần số sóng mang, do đó càng tăng tần số này thì điện
áp ra càng gần sin hơn. Nếu tải có điện cảm thì dòng tải đã rất gần hình sin mặc dù
không có bộ lọc. Nhưng trong phổ sóng hài cũng cho thấy biên độ sóng hài có tần số
bằng chính sóng mang lại khá lớn. Chính vì vậy ở đây bộc lọc được tính toán với hai
mục tiêu chính:
 Lọc lấy sóng hài cơ bản, song giá trị các phần tử không cần lớn đo phương pháp
đã cho phép giảm hệ số méo đi rất nhiều.
 Chặn sóng hài với tần số bằng sóng mang, đặc biệt với phụ tải như động cơ điện
vì tần số sóng này thường khá cao dễ gây ra các xung áp lớn làm cho hỏng thiết
bị.
Với nghịch lưu có tần số ra cố định ta vẫn có thể dùng lọc cộng hưởng, tuy
nhiên do phương pháp PWM đã cải thiện đáng kể phổ sóng hài của điện áp nên có thể
không dùng lọc hai mắt cộng hưởng mà thường dùng khâu lọc đơn giản hơn và công
suất bộ lọc cũng giảm đáng kể.
Sử dụng bộ lọc một mắt cộng hưởng nối tiếp:
ε1 =

L

1
Q1
ZC1 =
=ω1L1 = 1
2
ω1C1
C1
Pt ; trong đó: Q1 =Q L1 =Q C1 =I1 ZC1 ;


Đồ án II
1
L
U 2ra
Q2
ZC2 =
=ω1L 2 = 2
Q 2 =Q L2 =QC2 =
ε2 =
ω1C 2
C2
Pt ; trong đó:
ZC2 ;

Biểu thức của hệ số truyền đạt điện áp sóng hài khi có tải (m≠0):
(21)

1

K U (q)=

(1-

2 2
ε1ε 2 (q 2 -1) 2
2 ε1 Δ
)
+m
1+ε 22
(1+ε 2 ) 2

Khi không tải hệ số này lớn nhất:
K U (q)=

1
ε ε (q 2 -1)
1- 1 2 2
1+ε 2

(22)

Để không bị cộng hưởng ở tần số sóng hài thấp nhất cần mẫu số không âm, suy
ra:
ε1ε 2 (q 2 -1)-ε 22 <1

(23)

Áp dụng:
1. Chọn ε 2 =0,1 , suy ra Q 2 =ε 2 Pt =0,1.2000=200VA . Từ đây tính được tụ
ZC2 =


Suy ra:

C2 =

U 2ra 2202
=
=242
Q 2 200

1
1
=
=13,2.10-6 F
ω1 ZC2 314.242

2. Xác định mắt cộng hưởng nối tiếp :
Từ điều kiện chống dao động ở tần số sóng hài thấp nhất (q=3):
ε1ε 2 (q 2 -1)-ε 22 <1

2
2
→ ε1 0,1(3 -1)-0,1 <1 → ε1 <1,27 , chọn

Suy ra công suất phản kháng: Q1 =ε1Pt =0,1.2000=200VA . Suy ra:
ZC1 =

Q1 200
=
=21,98Ω
I t 9,1



Đồ án II
C1 =

1
1
=
=145.10-6 F
ω1ZC1 314.21,98
L1 =

ZC1 21,98
=
=0,07H
ω1
314

Như vậy, đối với bài toán đã cho, ta cần sử dụng bộ lọc một mắt cộng hưởng có
các giá trị như sau: . Kết quả của bộ lọc này sẽ được trình bày ở chương 4.



CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
4.1. Chế độ đơn cực