thiết kế hệ truyền động điện t-đ có đảo chiều dùng chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng. dùng tca785

Cùng với sự phát của một số nghành như điện tử , công nghệ thông tin , nghành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã phát triển vược bậc .Tự động hoá các quy trình sản suất đang được phổ

5 Hoàng Hữu Hải

Khoá : 5 Khoa : Điện

Giáo viên hướng dẫn : Th.s Nguyễn Hữu Hải

Nội dung

Nghiên cứu thiết kế hệ truyền động điện T-Đ có đảo chiều

Cho động cơ 1 chiều kích từ độc lập có số liệu:Pđm= 22Kw; Uưđm = 400V;

Iđm = 65A; nđm=750 vòng/phút; Uktđm=200V; Iktđm= 5A Bộ biến đổi dùng chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng

Chương 1: Khái quát chung về hệ truyền động

Chương 2: Tính chọn mạch lực, mạch điều khiển, thiết bị bảo vệ

Mục Lục

Mục Lục 2

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ TRUYỀN ĐỘNG 5

CHỈNH LƯU – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 5

1.1 Giới thiệu Tiristor 5

1.2 Giới thiệu động cơ một chiều 6

1.3 Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều 10

1.4 Tổng quan về chỉnh lưu cầu ba pha có đảo chiều 12

1.4.1 Nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều : 12

1.4.2 Phương pháp điều khiển chung : 13

1.4.3 Phương pháp điều khiển riêng : 18

1.4.4 Đánh giá chất lượng của hệ thống 19

CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC 20

VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ T-Đ 20

I Tính chọn mạch động lực 20

1 Sơ đồ mạch động lực hệ chỉnh lưu cầu ba pha thyristor 20

2 Các thông số của động cơ 22

2 Tính chọn thyristor: 22

3 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu: 23

II Giới thiệu mạch điều khiển 30

1 Sơ đồ nguyên lý : 30

2 Nguyên tắc điều khiển : 30

2.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos: 31

3 Các khâu cơ bản của mạch điều khiển: 32

3.1 Khâu đồng pha : 32

3.2 Khâu so sánh : 34

3.3 Khâu khếch đại : 36

3.4 Khâu tạo xung chùm : 37

4 Sơ đồ mạch điều khiển và nguyên lý hoạt động 39

III Tổng quan về TCA 785 41

a) Giới thiệu 41

c) Mô tả chức năng 42

5.8 Tính nguồn nuôi 46

5.9 Tính toán máy biến áp nguồn nuôi và đồng pha 48

5.9 Tính chọn điôt cho bộ chỉnh lưu nguồn nuôi 48

6 Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực 49

6.1 Sơ đồ mạch động lực có các thiết bị bảo vệ 49

6.1.1 Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn 51

6.1.2 Bảo vệ quá dòng cho van 51

6.1.3 Bảo vệ quá điện áp cho van 52

7 Thiết kế cuộn kháng lọc : 54

7.1 Xác định góc mở cực tiểu và cực đại điện áp điều khiển cực tiểu, cực đại : 54

7.2 Xác định các thành phần sóng hài : 55

7.3.Xác định điện cảm cuộn kháng lọc : 56

7.4 Thiết kế kết cấu cuộn kháng lọc 58

CHƯƠNG 3: TỔNG HỢP CÁC BỘ ĐIỀU CHỈNH 58

I Xây dựng cấu trúc của hệ thống: 58

II Xác định các tham số của sơ đồ cấu trúc hệ truyền động 59

CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ THAM SỐ CỦA BỘ ĐIỀU CHỈNH DÒNG ĐIỆN .60

1.Sơ đồ cấu trúc 60

2.Mạch điều chỉnh dòng điện 63

CHƯƠNG V:XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ THAM SỐ BỘ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ 64

1.Sơ đố khối của mạch vòng điều chỉnh tốc độ 64

2 Thiết kế mạch điều chỉnh tốc độ 66

4 Xây dựng mạch điều chỉnh gồm cả bộ điều chỉnh tốc độ và dòng điện 67

CHƯƠNG VI: KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC CỦA HỆ BẰNG PHẦN MỀM SIMULINK 68

1.Mô phỏng hệ thống theo hai vòng điều chỉnh 68

1.1.Trường hợp không tải.(khi chưa bộ hạn chế) 69

1.1.1 Nhận xét và đánh giá: 70

1.2.Trường hợp có tải.(Khi có bộ hạn chế) 72

1.2.1.Nhận xét và đánh giá 73

CHƯƠNG VII: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 74

7.1 Xây dựng mạch logic đảo chiều 74

a Sensor dòng điện (ACS712) 74

b Mạch logic điều khiển 76

7.2.1 Kết Luận 78

Tài Liệu tham khảo 78

Lời nói đầu

Trong công cuộc đổi mới công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hiện nay , vấn đề

áp dụng khoa hoạ kỹ thuật vào các quy trình sản suất là vấn đề cấp bách hàng đầu Cùng với sự phát của một số nghành như điện tử , công nghệ thông tin , nghành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã phát triển vược bậc Tự động hoá các quy trình sản suất đang được phổ biến , có thể thay sức lao động con người , đem lại năng suất cao chất lượng sản phẩm tốt

Hiện nay , các hệ thống dây chuyền tự động trong các nhà máy , xí nghiệp được sửdụng rất rộng rãi , vận hành có độ tin cậy cao Vấn đề quan trọng trong các dây chuyền sản suất là điều khiển điều chỉnh tốc độ động cơ hay đảo chiều quay động cơ để nâng caonăng suất

Với hệ truyền động điện một chiều được ứng dụng nhiều trong các yêu cầu điều chỉnh cao , cùng với sự phát triển không ngừng của kỹ thuật điện tử và kỹ thuật vi điện tử Hệ truyền động một chiều điều chỉnh đồng thời điện áp phần ứng động cơ và từ thông

đã trở thành giải pháp tốt cho các hệ thống có yêu cầu chất lượng cao

Ở nước ta hiện nay một số dây chuyền nhập ngoại , với một số lý do khách quan cho nên một số thiết bị khi có vấn đề sự cố phải nhờ đến chuyên gia nước ngoài Về việcthay thế và điều khiển từng bước để hội nhập cùng với sự phát triển chung của khoa học

kỹ thuật

Trong quá trình nghiên cứu không thể tránh khỏi thiếu sót kính mong quý thầy cô chỉ bảo để em được hiểu thêm , có kiến thức nhất định để phục vụ cho chuyên nghành của mình sau này

Em xin chân thành cảm ơn sự tận tình giúp đỡ của thầy Ths Nguyễn Hữu Hải và

các thầy cô tự động hoá và đo lường đã hướng dẫn , giúp đỡ , tạo điều kiện thuận lợi cho

em hoàn thành đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà nội , ngày …… tháng 8 năm 2013

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHỈNH LƯU – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU

1.1 Giới thiệu Tiristor

Tiristor là linh kiện gồm 4 lớp bán dẫn gồm pnpn liên tiếp nhau tạo nên Anôt, Katôt

và cực điều khiển G (hình vẽ)

Hình 1.1 Cấu tạo và ký hiệu của Tiristor.

Nguyên lý làm việc của Tiristor:

Khi đặt Tiristor dưới điện áp một chiều, anôt vào cực dương, katôt vào cực âm củanguồn điện áp, J1 và J3 được phân cực thuận, J2 bị phân cực ngược Gần như toàn bộ điện

áp nguồn đặt lên mặt ghép J2 Điện trường nội tại E1 của J2 có chiều hướng từ N1 về P2.Điện trường ngoài tác động cùng chiều với E1, vùng chuyển tiếp cũng là vùng cách điệncàng mở rộng ra, không có dòng điện chảy qua Tiristor mặc dù nó được đặt dưới điện ápthuận

Mở Tiristor:

Nếu cho một xung điện áp dương Ug tác động vào cực G (dương so với K), cácđiện tử từ N2 chạy sang P2 Đến đây một số ít trong chúng chảy vào nguồn Ug và hìnhthành dòng điều khiển Ig chảy theo mạch G-J3-K-G, còn phần lớn điện tử, chịu sức hútcủa điện trường tổng hợp của mặt ghép J2, lao vào vùng chuyển tiếp này, chúng đượctăng tốc độ, động năng lớn lên , bẻ gãy các liên kết giữa các nguyên tử silic, tạo nênnhững điện tử tự do mới Số điện tử mới được giải phóng này lại tham gia bắn phá cácnguyên tử Si trong vùng chuyển tiếp Kết quả của phản ứng dây chuyền này làm xuấthiện ngày càng nhiều điện tử chảy vào N1, qua P1 và đến cực dương của nguồn điệnngoài, gây nên hiện tượng dẫn điện ào ạt J2 trở thành mặt ghép dẫn điện, bắt đầu từ mộtđiểm nào đó ở xung quanh cực G rồi phát triển ra toàn bộ mặt ghép với tốc độ khoảng 1cm/100 μss Thời gian mở Tiristor kéo dài khoảng 10 μss

Khóa Tiristor:

Một khi Tiristor đã mở thì sự hiện diện của tín hiệu điều khiển Ig không còn là cầnthiết nữa Để khóa Tiristor có 2 cách:

- Giảm dòng điện làm việc I xuống dưới giá trị dòng điện duy trì IH

- Đặt một điện áp ngược lên Tiristor (biện pháp thường dùng)

Khi đặt điện áp ngược lên Tiristor UAK < 0, hai mặt ghép J1 và J3 bị phân cựcngược, J2 bây giờ được phân cực thuận Những điện tử, trước thời điểm đảo cực tính UAK,đang có mặt tại P1, N1, P2 bây giờ đảo chiều hành trình, tạo nên dòng điện ngược chảy từkatôt về anôt, về cực âm của nguồn điện áp ngoài

Lúc đầu của quá trình, từ t0 đến t1, dòng điện ngược khá lớn, sau đó J1 rồi J3 trởnên cách điện Còn lại một ít điện tử bị giữ lại giữa hai mặt ghép J1 và J3, hiện tượngkhuếch tán sẽ làm chúng ít dần đi cho đến hết và J2 khôi phục lại tính chất của mặt ghépđiều khiển

Trong các sơ đồ chỉnh lưu trên, giá trị điện áp trung bình một chiều ra tải phụthuộc vào góc điều khiển mở của Tiristor: Ud = Ud0.cos α

Do đó, khi thay đổi góc điều khiển α thì ta sẽ thay đổi được giá trị điện áp trungbình ra tải Nếu tăng giá trị góc điều khiển α thì điện áp trung bình sẽ giảm, ngược lại,

giảm α thì điện áp trung bình sẽ tăng Giá trị lớn nhất của điện áp trung bình ra tải là

1.2 Giới thiệu động cơ một chiều

Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ một chiều vẫn được coi là một loại máy quantrọng mặc dù ngày nay có rất nhiều loại máy móc hiện đại sử dụng nguồn điện xoaychiều thông dụng

Do động cơ điện một chiều có nhiều ưu điểm như khả năng điều chỉnh tốc độ rấttốt, khả năng mở máy lớn và đặc biệt là khả năng quá tải Chính vì vậy mà động cơ mộtchiều được dùng nhiều trong các nghành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độnhư cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải,các nghành công nghiệp hay đòi hỏi dùngnguồn điện một chiều

Bên cạnh đó, động cơ điện một chiều cũng có những nhược điểm nhất định của nónhư so với máy điện xoay chiều thì giá thành đắt hơn chế tạo và bảo quản cổ góp điệnphức tạp hơn (dễ phát sinh tia lửa điện) nhưng do những ưu điểm nổi trội của nó nênđộng cơ điện một chiều vẫn có một tầm quan trọng nhất định trong sản suất

1.2.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: phần tĩnh và phầnđộng

1.2.1.1 Phần tĩnh

Đây là đứng yên của máy, bao gồm các bộ phận chính sau:

+ Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấnkích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện haythép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt Trong động cơ điện nhỏ có thể dùngthép khối Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông Dây quấn kích từ đượcquấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành mộtkhối tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ Các cuộn dây kích từ được đặt trêncác cực từ này được nối tiếp với nhau

+ Cực từ phụ: Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính và dùng để cải thiện đổichiều Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặtdây quấn mà cấu rạo giống như dây quấn cực từ chính Cực từ phụ được gắn vào vỏ máynhờ những bulông

+ Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy.Trong động cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn và hàn lại Trong máy điện lớnthường dùng thép đúc Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy

+ Các bộ phận khác:

- Náp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn và

an toàn cho người khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy còn có tácdụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang

- Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài Cơ cấu chổi than baogồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chặy lên cổ góp Hộp chổi than

được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá Giá chổi than có thể quay được đểđiều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại.

1.2.1.2 Phần quay

Bao gồm những bộ phận chính sau :

+ Lõi sắt: Là phần ứng dùng để dẫn từ Thường dùng những tấm thép kỹ thuậtđiện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòngđiện xoáy gây nên Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì dặt dây quấnvào

Trong những động cơ trung bình trở lên người ta còn dập những lỗ thông gió đểkhi ép lạ thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục

Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành những đoạn nhỏ, giữanhững đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thông gió Khi máy làm việc gió thổi quacác khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt

Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục Trongđộng cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto Dùng giá rôto có thể tiết kiệm thép

kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto

+ Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động và

có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện.Trong máy điện nhỏ có công suất dưới vài kw thường dùng dây có tiết diện tròn Trongmáy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật Dây quấn được cách điện cẩnthận với rãnh của lõi thép

Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc đaichặt dây quấn Nêm có làm bằng tre, gỗ hay bakelit

+ Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điẹn xoay chiều thành một chiều Cổ góp gồmnhiều phiến đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm vàhợp thành một hình trục tròn Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại.Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica Đuôi vành góp có cao lên một ít đểhàn các đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp được dễ dàng

+ Các bộ phận khác:

- Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội máy Máy điện một chiều thường chế tạotheo kiểu bảo vệ Ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió Cánh quạt lắp trên trục máy , khiđộng cơ quay cánh quạt hút gió từ ngoài vào động cơ Gió đi qua vành góp, cực từ lõi sắt

và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội máy

- Trục máy: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi Trục máythường làm bằng thép cacbon tốt

I

IK T

Sau đây ta sẽ lần lượt đi xét những ảnh hưởng của từng tham số đó:

1.2.2.2 Ảnh hưởng của điện trở phần ứng :

Giả thiết : Uư=Uđm=const

 = đm=const Khi ta đổi điện trở mạch phần ứng ta có tốc độ không tải lý tưởng:

0 =

U dm KΦΦ dm=Const

cơ càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm Cho nênngười ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độđộng cơ phía dưới tốc độ cơ bản

RKT

UKT

Hình 1.3: Các đặc tính của động cơ một chiều kích từ độc lập

khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng 1.2.2.3 Ảnh hưởng của điện áp phần ứng:

Giả thiết :  = dm = const

Rư = const

Khi thay đổi điện áp phần ứng : Uư<Uđm ta có:

Tốc độ không tải lý tưởng : ω 0 x=

U x KΦΦ dm=Var

Độ cứng đặc tính cơ : ox =

(KΦΦ)2

Như vậy khi ta thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính

cơ song song đặc tính cơ tự nhiên (hình 1.5) Ta thấy khi thay đổi điện áp (giảm áp) thì

mô men ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch của động cơ giảm ứng với phụ tải nhất định

Do đó phương pháp này cũng có thể sử dụng để điều chỉnh tốc độ và hạn chế dòng điệnkhởi động

Hình 1.4: Các đặc tính của động cơ một chiều kích từ độc lập

khi giảm áp đặt vào phần ứng động cơ 1.2.2.4 Ảnh hưởng của từ thông:

Giả thiết : Uư = Uđm = const

Rư = const Khi ta thay đổi từ thông tức là ta thay đổi dòng kích từ (Ikt) động cơ

Tốc độ không tải lý tưởng: ω 0 x=

U dm KΦΦ x=var

Độ cứng đặc tính cơ: β=−

(KΦφ x)2

R u =var

Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông Nên khi từthông giảm thì ω 0 x tăng, còn β sẽ giảm Ta có một họ đặc tính cơ với ω 0 x tăng dần

và độ cứng của đặc tính giảm dần khi giảm từ thông

Hình1.5:Đặc tính cơ điện (a)và đặc tính cơ (b)khi thay đổi từ thông

Ta nhận thấy rằng khi thay đổi từ thông:

Dòng điện ngắn mạch: I nm=

U dm

R U =Const

Mô men ngắn mạch: Mnm = KxInm = var

Các đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của động cơ khi giảm từ thông được biểu diễn trênhình 1.6

Với dạng mômen phụ tải Mc thích hợp với chế độ làm việc của động cơ thì khigiảm từ thông tốc độ động cơ tăng lên (Hình 1.6 b)

1.3 Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều

1.3.1 Khái niệm chung về hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều

Là bộ chỉnh lưu liên hệ nguồn xoay chiều với tải một chiều, nghĩa là đổi điện ápxoay chiều của nguồn thành điện áp một chiều trên phụ tải

Điện áp một chiều trên tải không được lý tưởng như điện áp của ắc quy mà cóchứa các thành phần xoay chiều cùng với một chiều

Đầu ra của các sơ đồ chỉnh lưu được coi là một chiều nhưng thực sự là điện áp đậpmạch Trị số điện áp một chiều, hiệu áp suất ảnh hưởng của chúng do nguồn xoay chiềurất khác nhau

Bộ biến đổi Thyristor với chuyển mạch tự nhiên có điện áp (dòng điện) ra là 1chiều là các thiết bị biến nguồn điện xoay chiều 3 pha thành điện áp 1 chiều điều khiểnngược

Hoạt động của mạch do nguồn điện xoay chiều quyết định vì nhờ đó mà có thểthực hiện được các chuyện mạch dòng điện giữa các phần tử lực

Việc phân loại chỉnh lưu phụ thuộc nhiều yếu tố:

- Theo số pha có: Chỉnh lưu 1 pha, chỉnh lưu 3 pha

- Theo sơ đồ nối có: Chỉnh lưu nửa chu kỳ, chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ, chỉnh lưu hìnhcầu, chỉnh lưu hình tia

- Theo sự điều khiển có: Chỉnh lưu không điều khiển, chỉnh lưu có điều khiển,chỉnh lưu bán điều khiển

1.3.2 Giới thiệu sơ đồ

Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống chỉnh lưu – động cơ một chiều

+ FT máy phát tốc thực hiện chức năng khâu phản hồi âm tốc độ

+TH & KĐ là khối tổng hợp và khuyếch đại tín hiệu

Trong quá trình làm việc, nếu vì một nguyên nhân nào đó làm cho tốc độ động cơgiảm thì qua biểu thức : UĐK = Uđ - n

khi n giảm UĐK tăng  giảm Ud tăng  n tăng về điểm làm việc yêu cầu Khi n tăngquá mức cho phép thì quá trình diễn ra ngược lại Đây là nguyên lý ổn định tốc độ

* Đặc tính cơ của hệ thống truyền động:

Chế độ dòng điện liên tục:

Dòng điện chỉnh lưu Id chính là dòng phần ứng

Dựa vào sơ đồ thay thế (hình 2.2) viết được sơ đồ đặc tính

I K

X R K

E n

dm

K dm

X R K

E n

dm

K dm

do

2).(

cos

K





2)( 



Xk : Đặc trưng cho sụt áp do chuyển mạch giữa các van.

Thay đổi góc điều khiển:

+ Khi  0  sđđ chỉnh lưu biến thiên từ Edo đến - Edo và ta được một họ đặctính song song nhau nằm ở nửa bên phải mặt phẳng toạ độ ,M do các van không chodòng điện phần ứng đổi chiều

Các đặc tính cơ của hệ T - Đ mềm hơn các đặc tính cơ của hệ F - Đ bởi thànhphần sụt áp U kdo hiện tượng chuyển mạch giữa các van bán dẫn gây nên

: Bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc, biến

cơ năng của tải thành điện năng xoay chiều cùng tần số lưới và trả về lưới điện Động cơlàm việc ở chế độ hãm tái sinh khi tải có tính thế năng

Dòng điện trung bình của mạch phần ứng:

K

d X R

E E I

X R K

E

dm

K dm

- Chế độ dòng điện gián đoạn:

Trong thực tế tính toán hệ T - Đ chỉ cần xác định biên giới vùng dòng điệngián đoạn, là đường phân cách giữa vùng dòng điện liên tục và dòng điện gián đoạn.Trạng thái biên liên tục là trạng thái mà góc dẫn  = 2 /p và góc chuyển mạch  0

Đường biên liên tục gần là đường elip

Để giảm độ lớn của trục nhỏ elip, tăng số pha của chỉnh lưu Tuy nhiên khităng số pha chỉnh lưu sơ đồ sẽ phức tạp

1.4 Tổng quan về chỉnh lưu cầu ba pha có đảo chiều

1.4.1 Nguyên t c c b n đ xây d ng h truy n đ ng T-D đ o chi u : ắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều : ơ bản để xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều : ản để xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều : ể xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều : ựng hệ truyền động T-D đảo chiều : ện tử Công suất – Truyền động điện ền động điện ộng điện ản để xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều : ền động điện

- Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ

- Giữ nguyên dòng kích từ và đảo chiều dòng phần ứng nhưng được phân ra bốn sơ

+ Truyền động dùng hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng

+ Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối song song điều khiển chung

Tuy nhiên , mổi loại sơ đồ đều có ưu nhược điểm riêng và thích hợp với từng loại tải , trong phần này ta chọn bộ truyền động dùng hai bộ biến đổi nối song song ngược điều khiển chung , bởi nó dùng cho dãi công suất vừa và lớn có tần số đảo chiều cao và thực hiện đảo chiều êm hơn Trong sơ đồ này động cơ không những đảo chiều được mà còn có thể hãm tái sinh

1.4.2 Ph ươ bản để xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều : ng pháp đi u khi n chung : ền động điện ể xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều :

Sơ đồ gồm hai bộ biến đổi G1 và G2 , đấu song song ngược với nhau và các cuộn kháng cân bằng Lc Từng bộ biến đổi có thể làm việc ở chế độ chỉnh lưu hoặc nghịch lưu

Lúc này cả hai mạch chỉnh lưu cùng được phát xung điều khiển , nhưng luôn khác chế độ nhau : một mạch ở chế độ chỉnh lưu ( xác định dấu của điện áp một chiều ra tải cũng là chiều quay đang cần có ) còn mạch kia ở chế độ nghịch lưu Vì hai mạch cùng dấu cho một tải nên giá trị trung bình của chúng phải bằng nhau

Ut = Ud1 = U d2 ;(2-21)

Nếu dòng điện liên tục ta có : Ud1 = Ud0.cosα1 ;

Ud2 = Ud0.cosα2 ;Vậy : Ud0.cosα1 = Ud0.cosα2 ;

Hay : cosα1 + cosα2 = 0 ; suy ra α1 + α2 = 1800 ;

Nếu α1 là góc mở đối với G1 , α2 là góc mở đối với G2 thì sự phối hợp giá trị α1 và α2

phải được thực hiện theo quan hệ :

α1 + α2 = 1800 ;

Sự phối hợp này gọi là phối hợp điều khiển tuyến tính (hình 2-10)

α2 = 0

α1 = 0

α1=180

30 0

α

600

900

1500 180 0 1200

0

ucuc

1uc2

uc4

uc3

Hình 2-10 : Sơ đồ phối hợp tuyến tính của α1 và α2

Giả sử cần động cơ quay thuận , ta cho G1 làm việc ở chế độ chỉnh lưu , α1 = 0 →

900 , Ud1 > 0 , bấy giờ α2 > 900 , G2 làm việc ở chế độ nghịch lưu , Ud2 < 0

Ud1 = U0 cos α1 > 0 ;

Ud2 = U0 cos α2 < 0 ;

Cả hai điện áp Ud1 và Ud2 đều đặc lên phần ứng của động cơ M Động cơ chỉ có thể

“nghe theo” Ud1 và quay thuận Động cơ từ chối Ud2 vì các thyristor không thể cho dòng chảy từ catôt đến anôt

Khi α1 = α1 = 900 , thì Ud1 = Ud2 = 0 , động cơ ở trạng thái dừng

Giả sử uc là điện áp điều khiển ở bộ điều khiển cần khởi động ĐM quay thuận ta cho

Mặt khác E > |U’

d2| nên bộ biến đổi G2 làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc , trả năng lượng tích luỷ trong động cơ về nguồn điện xoay chiều Dòng điện phần ứng đổi

β

T6

T5T2

LcFG

Lc

LcLc

u2au2b

cơ quay thuận ωT

+ Nếu uc < 0 thì α1 > 900 , α2 < 900 dẫn đến bộ chỉnh lưu G1 làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc , còn bộ biến đổi G2 làm việc ở chế độ chỉnh lưu , kết quả là làm cho động cơ quay theo chiều ngược ωN

θ0

icc21 icc12

α2

Hình 2-11 : Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha dùng phương pháp điều khiển chung

Đặc điểm của chế độ đảo dòng đang xét là có một dòng điện lúc thì chảy từ G1 vào

G2, lúc thì chảy từ G2 vào G1 mà không qua mạch tải Người ta gọi dòng điện này là “ dòng điện tuần hoàn ”

Dòng điện tuần hoàn làm cho máy biến áp và các thyristor làm việc nặng nề hơn

Để hạn chế dòng điện tuần hoàn người ta dùng bốn điện cảm Lc (như hình 2-12) Như thế sẽ làm tăng công suất đặt và giá thành hệ thống Tuy nhiên phương pháp điều khiển chung cho phép điều chỉnh nhanh tối đa

Hình 2-12 : Sơ đồ dạng sóng biểu diễn quan hệ giữa α1 và α2

Xét truờng hợp α1 = 300 , α2 = 1800 - α1 = 1500 , như hình 2-13 Trong khoảng θ1 đến

θ3 : có T1 và T6’ , T2 và T5’ dẫn dòng ,nhưng anôt T5’ và catôt T2 có cùng một điện thế , không có dòng chảy từ T5’ sang T2 Chỉ có dòng tuần hoàn chảy từ G1 vào G2 qua T1 và

T6’ Điện áp tuần hoàn trong khoảng này là :

icc12 = -

√6.U2

Tiếp tục xét các khoảng khác , kết quả nhận được cho phép ta kết luận :

hoàn icc12 chảy từ G1 vào G2 , và ba xung dòng điện tuần hoàn icc12 chảy từ G2 vào G1 Trị trung bình của dòng điện tuần hoàn :

Đây là kiểu điều khiển phối hợp không hoàn toàn thì lúc này sẽ có thêm hệ số phi tuyến ξ và ta có :

α1 + α2 = π + ξ ;Góc ξ phụ thuộc vào các giá trị của α1 và α2 một cách phi tuyến

ω0dm0dm0dmdm

α1min0dm0dmdm

-ω0dm0dm0dmdm

α1max0dm0dmdm

Id

α1min0dm0dmdm

α2max0dm0dm

dm ω0dm0dm

0dmdm

-ω0dm0dm0dmdm

α1max0dm0dmdm

α2min0dm0dmdm

α1 = π/20dm0dmdmIc

b )0dm0dmdm

ωω

Hình 2-13 : a ) Sơ đồ điều khiển chung phối hợp kiểu tuyến tính

b ) Sơ đồ điều khiển chung phối hợp kiểu phi tuyến

1.4.3 Ph ươ bản để xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều : ng pháp đi u khi n riêng : ền động điện ể xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều :

Hai mạch chỉnh lưu hoạt động riêng biệt Mạch này hoạt động (được phát xung điều khiển ) thì mạch kia hoàn toàn nghỉ ( bị ngắt xung điều khiển ) Vì vậy loại trừ đượcdòng điện tuần hoàn và không cần cuôn kháng cân bằng Lc Song trong quá trình đảo chiều cần có “ thời gian chết ” ( nhỏ nhất là vài ms ) để cho van của mạch phải ngừng hoạt động kịp phục hồi tính chất khoá rồi mới bắt đầu phát xung cho mạch kia hoạt động Vì vậy cần một khối logic điều khiển đảo chiều tin cậy và phức tạp

Để thay đổi trạng thái làm việc của các bộ chỉnh lưu thì phải dùng thiết bị đặc biệt

để chuyển các tín hiệu điều khiển từ bộ chỉnh lưu này sang bộ chỉnh lưu kia Bởi vậy , khi điều khiển riêng , các dặc tính cơ sẽ bị gián đoạn ở tại trục tung Như vậy , khi thực hiện thay đổi chế độ làm việc của hệ sẽ khó khăn hơn và hệ có tính linh hoạt kém hơn khiđiều chỉnh tốc độ

Trong phương pháp điều khiển riêng cũng có phối hợp điều khiển kiểu tuyến tính vàphi tuyến

β

T6

T5T2

u2a

2c

u2bu2c

+ Tốc độ nhanh, không gây tiếng ồn và dễ tự động hoá do các van bán dẫn có

hệ số khuếch đại công suất cao

+ Công suất tổn hâo nhỏ, kích thước và trọng lượng nhỏ

+ Giá thành rẻ, dễ bảo dưỡng sửa chữa

+ Do vai trò chỉ dẫn dòng một chiều nên việc chuyển đổi chế độ làm việc khókhăn với các hệ thống đảo chiều.

+ Do có vùng làm việc gián đoạn của đặc tính nên không phù hợp truyền động

có tải nhỏ

CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC

VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ T-Đ

I Tính chọn mạch động lực.

1 S đ m ch đ ng l c h ch nh l u c u ba pha thyristor ơ bản để xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều : ồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điện ạch động lực hệ chỉnh lưu cầu ba pha thyristor ộng điện ựng hệ truyền động T-D đảo chiều : ện tử Công suất – Truyền động điện ỉnh lưu cầu ba pha thyristor ư ầu ba pha thyristor.

Trong phần này ta chọn bộ truyền động dùng hai bộ biến đổi nối song song ngược điều khiển chung , bởi nó dùng cho dãi công suất vừa và lớn có tần số đảo chiều cao và thực hiện đảo chiều êm hơn Trong sơ đồ này động cơ không những đảo chiều được mà còn có thể hãm tái sinh

β

T6

T5T2

FG

u2c

Hình 3-1 : Sơ đồ mạch động lực của hệ chỉnh lưu cấu ba pha thyristor hệ T-Đ

2 Các thông s c a đ ng c ống ủa hệ thống ộng điện ơ bản để xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều :

- Động cơ một chiều kích từ độc lập có các thông số sau:

- Dòng điện làm việc của van đựơc tính theo dòng hiệu dụng :

1

√ )

- Chọn thyristor làm việc với điều kiện có cánh tản nhiệt và đủ diện tích tản nhiệt , không có quạt đối lưu không khí , với điều kiện có dòng điện định mức của van cần chọn :

Idm = ki Ilv = 3,2 37,53 = 120,1 A ;

ki : Hệ số dự trữ dòng điện , chọn ki = 3,2

Để chọn thyristor làm việc với các tham số định mức cơ bản trên , ta tra bảng thông

số van , chọn các van có thông số điện áp ngược , dòng điện định mức lớn hơn gần nhất với thông số đã tính Vậy ta chọn thyristor cho mạch động lực loại

TF440-06X có các thông số sau :

- Dòng điện định mức của van: Idm = 400 (A) ;

- Điện áp ngược cực đại của van: UnT = 600 (V) ;

- Đỉnh xung dòng điện : Ipk = 4000 (A) ;

- Độ sụt áp trên thyrisor : ∆UT = 2,0 (V) ;

- Dòng điện của xung điều khiển : Ig = 200 (mA) ;

- Điện áp của xung điều khiển : Ug = 3,0 (V) ;

- Thời gian chuyển mạch : tcm = 15 (µs) ;

3 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu:

Để chọn các thiết bị trong mạch động lực cũng như mạch bảo vệ , trước hết cần

xác định điện áp ra của bộ biến đổi Thysitor

Chọn máy biến áp ba pha ba trụ có sơ đồ nối dây ∆/Y , làm mát tự nhiên bằng không khí

Máy biến áp là một bộ phận quan trọng của hệ thống điện , thực hiện các chức năngsau

- Biến đổi điện áp nguồn cho phù hợp với yêu cầu sơ đồ phụ tải

- Bảo đảm sự cách ly giữa phụ tải với lưới điện để vận hành an toàn và thuận tiện

- Biến đổi số pha cho phù hợp với số pha của sơ đồ phụ tải

- Tạo điểm trung tính cho sơ đồ hình tia

- Hạn chế dòng điện ngắn mạch trong chỉnh lưu và hạn chế mức tăng dòng Anốt để bảo vệ van

- Cải thiện hình dáng sóng điện lưới làm cho nó đỡ biến dạng so với hình sin , do

đó nâng cao chất lượng điện áp lưới

* Tính các thông số cơ bản :

- Tính công suất biểu kiến của máy biến áp :

SBA = Ks Pdm = 1,05.22000 = 23100 (VA) ;

- Điện áp pha sơ cấp máy biến áp :

U1 = 380 V ;

- Điện áp pha thứ cấp máy biến áp :

Phương trình cân bằng điện áp khi có tải :

Ud0.cosαmin = Ud + 2∆UV + 2∆Udm + ∆UBA

Trong đó :

αmin = 00 là góc dự trữ khi có suy giảm điện áp lưới ;

∆UV = 21 V là sụt áp trên thyristor ;

∆Udm ≈ 0 là sụt áp trên dây nối :

∆UBA = ∆Ur + ∆Ux là sụt áp trên điện trở và điện kháng trên máy biến áp;Chọn sơ bộ :

Trong đó : kQ : Hệ số phụ thuộc phương thức làm mát , lấy kQ = 6

m : Số trụ của máy biến áp , m = 3

f : Tần số của nguồn xoay chiều , f = 50 Hz

Thay vào ta có : QFe = 6 √231003.50 = 74,5 cm2

- Đường kính trụ :

d = √4.Q Fe

π = √4.74 ,5 π = 9,74 cm

Chuẩn hóa đường kính trụ theo tiêu chuẩn : d = 11 cm

- Chọn loại thép kỹ thuật điện , các lá thép có độ dày 0,5 mm

* Tính toán dây quấn

- Số vòng dây mổi pha sơ cấp máy biến áp :

- Số vòng dây mổi pha thứ cấp máy biến áp :

- Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp :

Với dây dẫn bằng đồng , máy biến áp khô , chọn J1 = J2 = 2,75 A/mm2

- Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp :

S1 =

I1

J1 =

29,15 2,75 = 10,6mm2 Chọn dây dẫn thiết diện hình chũ nhật , cách điện cấp B

Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn : S1 = 14,2 mm2

Kích thước của dây có kể đến cách điện là : S1cd = a1 × b1 = 1,68 × 8,6 mm

- Tính lại mật độ dòng điện trong cuôn sơ cấp :

J1 =

I1

S1 =

29,15 14,2 = 2,053 A/mm2

- Thiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp :

Chuẩn hoá tiết diện theo chuẩn : S2 = 50,1 mm2

Kích thước của dây có kể đến cách điện là : S2cd = a2 × b2 = 5,1 × 10 mm

- Tính lai mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp :

Như vậy có 230 vòng chia thành 10 lớp , vậy 9 lớp đầu có 24 vòng và lớp thứ 10 có

14 vòng

* Kết cấu dây quấn thứ cấp

- Chọn sơ bộ cuộn chiềi cao cuộn thứ cấp :

h2 = h1 = 21,726 (cm)

- Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp :

* Các thông số của máy biến áp :

- Điện trở trong của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 75oC :

- Điện trở máy biến áp quy đổi về thứ cấp :

Bảng thông các thông số của máy biến áp động lực

Công suất máy biến áp biểu kiến SBA = 23,1 kVA

Điện áp pha sơ cấp U1 = 380 V

Điện áp pha thứ cấp U2 = 209 V

Dòng điện hiệu dụng sơ cấp I1 = 29,15 A

Dòng điện hiệu dụng thứ cấp I2 = 53 A

Số vòng dây mổi pha sơ cấp W1 = 230 vòng

Số vòng dây mổi pha thứ cấp W2 = 127 vòng

Điện trở quy đổi về thứ cấp RBA = 0,026 Ω

Điện kháng quy đổi về thứ cấp XBA = 0,08 Ω

Điện cảm quy đổi về thứ cấp LBA = 0,255 mH

Điện áp ngắn mạch phần trăm Un = 10,5 %

ĐIỆN ÁP TỰA

KĐ XUNG

ĐP

SSUc

T

Us

-Usm

UcmωtUcm

Us

II Giới thiệu mạch điều khiển

1 S đ nguyên lý : ơ bản để xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều : ồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điện

Hình 3-2 : Sơ đồ khối điều khiển thyristor

2 Nguyên t c đi u khi n : ắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều : ền động điện ể xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều :

Trong thực tế người ta thường dùng hai nguyên tắc điều khiển sau : “ Thẳng đứng tuyến tính và thẳng đứng arccos ” , để thực hiện vị trí xung trong nửa chu kỳ dương của điện áp đặt trên thyristor

2.1 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính:

Theo nguyên tắc này người ta thường dùng hai điện áp :

- Điện áp đồng bộ ( Us ) , đồng bộ với điện áp đặt trên anôt – catôt của thyristor , thường đặt vào đầu đảo của khâu so sánh

- Điện áp điều khiển ( Ucm ) , là điện áp một chiều , có thể điều chỉnh được biên độ Thường đặt vào đầu không đảo của khâu so sánh

Hình 3-3 : Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính :

ωtπ

UAK

0Us

Như vậy bằng cách làm biến đổi Ucm , ta có thể điều chỉnh được thời điểm xuất hiện xung ra , tức là điều chỉnh góc α

Giữa α và Ucm có quan hệ sau :

α = π

U cm

U s max ; Người ta lấy Ucmmax = Usmax ;

2.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos:

Theo nguyên tắc này người ta dùng hai điện áp :

- Điện áp đồng bộ Us , vượt trước UAK = Um Sinωt của thyristor một góc

Hình 3-4 : Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arcoss

Nếu đặt Us vào cổng đảo và Ucm vào cổng không đảo của khâu so sánh thì :

Khi Us = Ucm , ta sẽ nhận được một xung rất mảnh ở đầu ra của khâu so sánh khi khâu này lật trạng thái

Um Cosα = Ucm ; (3-1)

Do đó α = arcos(

U cm

U m ) ;(3-2)

Khi Ucm = Um thì α = 0 ;Khi Ucm = 0 thì α =

π

2 ;

Khi Ucm = - Um thì α = π ;Như vậy , khi điều chỉnh Ucm từ trị Ucm = +Um , đến trị Ucm = -Um ta có thể điều chỉnh được góc α từ 0 đến α

Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arcos” được sử dụng trong các thiết bị chỉnh lưu đòi hỏi chất lượng cao

3 Các khâu cơ bản của mạch điều khiển:

3.1 Khâu đ ng pha : ồng pha :

Sơ đồ ở hình 3–5a là sơ đồ đơn giản , dể thực hiện với số linh kiện ít nhưng chất lượng điện áp tựa không tốt Độ dài của phần biến thiên tuyến tính của điện áp tựa khôngphủ hết 1800 Do đó , góc mở van lớn nhất bị giới hạn Hay nói cách khác , nếu theo sơ

đồ này điện áp tải không điều khiển được từ 0 tới cực đại mà từ một trị số khác đến trị số cực đại

Để khắc phục nhược điểm trên về dãi điều chỉnh của sơ đồ ở hình 3–5a người ta

sử dụng sơ đồ tạo điện áp tựa bằng sơ đồ trên hình 3-5b Theo sơ đồ này , điện áp tựa có phần biến thiên tuyến tính phủ hết nửa chu kỳ điện áp Do vậy khi cần điều khiển điện áp

từ không tới cực đại là hoàn toàn có thể đáp ứng được

Với sự ra đời của các linh kiện ghép quang , ta có thể sử dụng sơ đồ tạo điện áp tựa bằng bộ ghép quang như hình 3-5c Nguyên lý và chất lượng của hai sơ đồ trên hình 3-5b và 3-5c tương đối giống nhau Ưu điểm của sơ đồ trên hình 3-5c ở chổ không cần biến áp đồng pha , do đó có thể đơn giản hơn trong việc chế tạo và lắp đặt

Các sơ đồ trên đều có chung nhược điểm là việc mở , khoá các tranzitor trong vùng điện áp lân cận 0 là thiếu chính xác , làm cho việc nạp , xã tụ trong vùng điện áp lưới gần

0 không được như ý muốn

Ngày nay các vi mạch được chế tạo ngày càng nhiều , chất lượng ngày càng cao , kích thước ngày càng gọn , ứng dụng các vi mạch vào thiết kế mạch đồng pha có thể cho

ta chất lượng điện áp tựa tốt Trên sơ đồ 3-5d mô tả việc taọ điện áp tựa dùng khếch đại thuật toán

u1 u1

D1

D2R1

Ghép quanguv

R1D

R2

uraC

-E

Urau1

D1

A2

R1A

+12

+12

-12_

+

+_Dưới đây ta gới thiệu một số khâu đồng pha cơ bản

Hình 3-5 : Một số khâu đồng pha điển hình

urcudk

UraA3

Hình - b

+_ -12

+12

Hình - a

-ER3R1

Hình - c

UraA3

U

-Vsat

+Vsat

0Udk

Urc

θθ

hình 3-6a Tại thời điểm Udk = Urc đầu vào Tr lật trạng thái khoá sang mở ( hay ngược lại từ mở sang khoá ) , làm cho điện áp ra cũng bị lật trạng thái , tại đó ta đánh dấu được thời điểm cần mở thyristor

Với mức độ mở bảo hoà của Tr phụ thuộc vào hiệu Udk ± Urc = Ub , hiệu này có một vùng điện áp nhỏ hàng vài mV , làm cho Tr không làm việc ở chế độ đóng cắt như mongmuốn , do đó nhiều khi làm thời điểm mở thyristor bị lệch khá xa so với điểm cần mở tại

Udk = Urc

Khếch đại thuật toán có hệ số khếch đại vô cùng lớn , chỉ cần một tín hiệu rất nhỏ (cỡ µV) ở đầu vào , đầu ra đã có điện áp nguồn nuôi , nên việc ứng dụng khếch đại thuộc toán làm khâu so sánh là hợp lý Các sơ đồ so sánh dùng khếch đại thuật toán như hình 3-6b, c rất thường gặp trong các sơ đồ hiện nay Ưu điểm hơn hẳn của các sơ đồ này là

có thể phát xung điều khiển chính xác tại Udk = Urc

Một số sơ đồ khâu so sánh thường gặp như sau

Hình 3-7 : Các khâu so sánh thường gặp

a ) Bằng tranzitor ; b ) Bằng một cổng đảo của khếch đại thuật toán ;

c ) Hai cổng khếch đại thuật toán ;

Hình 3-8 : Sơ đồ so sánh hai tín hiệu khác dấu

3.3 Khâu kh ch đ i : ếch đại : ại :

Với nhiện vụ tạo xung phù hợp để mở thyristor tầng khếch đại cuối cùng thường được thiết kế bằng tranzitor công suất , như hình 3-8a Để có xung dạng kim gửi tới thyristor

ta dùng biến áp xung , để có khếch đại công suất ta dùng Tr , điot D bảo vệ Tr và cuộn dây sơ cấp biến áp xung khi Tr khoá đột ngột Mặt dù với ưu điểm đơn giản , nhưng sơ

đồ này không được dùng rộng rãi , bởi lẽ hệ số khếch đại của Tranzitor loai này nhiều khi

uv

R

DTr

BAX

a)

+E

uvR

DTrBAX

b)Tr1

+E

uv

R

DTr

BAX

Tr1

DC

c)không đủ lớn , để khếch đại được tín hiệu từ khâu so sánh đưa sang

Hình 3-9 : Sơ đồ các khâu khếch đại và phân phối xung :a) Bằng tranzitor công suất , b) Bằng sơ đồ Darlington , c) Sơ đồ có tụ nối tầng ;

Tầng khếch đại cuối cùng bằng sơ đồ Darlington như hình 3-8b , Thường hay được dùng trong thực tế Sơ đồ này hoàn toàn có thể đáp ứng được yêu cầu về khếch đại công suất , khi hệ số khếch đại được nhân lên theo thông số của các Tranzitor

AND

Từ so sánh

Từ chùm xung

Tới khếch đại

Trong thực tế xung điều khiển chỉ cần có độ rộng bé ( cỡ khoảng 10 đến 200 µs ),

mà thời gian mở thông các Tranzitor công suất dài tối đa một nửa chu kỳ cỡ 0,01s , làm cho công suất toả nhiệt dư của Tr quá lớn và kích thước dây quấn sơ cấp biến áp dư lớn

Để giảm nhỏ công suất toả nhiệt Tr và kích thước dây quấn sơ cấp máy biến áp xung , ta

có thể thêm tụ nối tầng như hình 8-3c Theo sơ đồ này , Tr chỉ mở cho dòng điện chạy qua trong khoảng thời gian nạp tụ , nên dòng điện hiệu dụng của chúng bé hơn nhiều lần

3.4 Khâu t o xung chùm : ại :

Đối với sơ một đồ mạch , để giảm dòng công suất cho tầng khếch đại và tăng số lượng cho xung kích mở , nhằm đảm bảo cho thyristor mở một cách chắc chắn , người ta hay phát xung chùm cho các thyristor Nguyên tắc phát xung chùm là trước khi vào tầng khếch đại , ta đưa chèn thêm một cổng AND ( & ) với tín hiệu vào nhận từ tầng so sánh

và từ bộ phát xung chùm như hình 3-10

Hình 3-10 : Sơ đồ phối hợp tạo xung chùm

Vi mạch 555 tạo xung đồng hồ ( hình 3-11a ) cho ta chất lượng xung khá tốt và sơ

đồ cũng đơn giản Sơ đồ này thường hay gặp trong các mạch tạo xung

Trong thiết kế mạch điều khiển , thường hay sử dụng khếch đại thuật toán Do đó

để đồng dạng về linh kiện , khâu tạo xung chùm cũng có thể sử dụng khếch đại thuật toánnhư các sơ đồ trên hình 3-11b,c Tuy nhiên ở đây sơ đồ dao động đa hài (hình 3-11b) có

ưu điểm hơn về mức độ đơn giản do đó được sử dụng khá rộng rãi trong các mạch tạo xung chữ nhật