Đề tài 9 xây dựng bộ điều khiển cho bộ biến đổi điều áp xoay chiều ba pha điều khiển điện áp cấp cho sợi đốt trong lò điện trở ba pha

  BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN : ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ ỨNG DỤNG Đề tài 9: Xây dựng điều khiển cho biến đổi điều áp xoay chiều ba pha điều khiển điện áp cấp cho sợi đốt lò điện trở ba pha   Ngành đào tạo : Điện tử công suất   Họ tên sinh viên : Trịnh Hoàng Anh Mã số sinh viên: 21104300055 Lớp: DHTD15A3HN   Giáo viên hướng dẫn đồ án:   Th.S Mai Văn Duy   Hà Nội - 2022   Chương 1: Tổng quan đối tượng nghiên cứu 1.1 Tổng quan lò điện trở ba pha 1.1.1 Tổng quan nguyên lý 1.1.2 Các phương pháp điều khiển 1.2 Bộ biến đổi điều áp xoay chiều ba pha 1.2.1 Sơ đồ mạch lực biến đổi 1.2.2 Các phương pháp điều khiển biến đổi 1.3 Đặt toán Chương 2: Tính tốn, thiết kế mạch lực 2.1 Tính tốn, thiết kế mạch lực 2.1.1 Tính tốn, thiết kế sơ đồ mạch lực 2.1.2 Tính tốn, lựa chọn phần tử mạch lực 2.2 Mô mạch lực 2.2.1 Xây dựng mơ hình mơ 2.2.2 Kết mơ Chương 3: Tính tốn thiết kế mạch điều khiển 3.1 Tính tốn, thiết kế mạch điều khiển 3.1.1 Tính tốn, lựa chọn mạch điều khiển 3.1.2 Tính tốn, lựa chọn phần tử mạch điều khiển 3.2 Mô mạch điều khiển 3.2.1 Xây dựng sơ đồ mô 3.2.2 Kết mô     LỜI MỞ ĐẦU Ngày với việc phát triển mạnh mẽ ứng dụng khoa học kỹ thuật công nghiệp, đặc biệt cơng nghiệp điện tử thiết bị điện tử có cơng suất lớn chế tạo ngày nhiều Và đặc biệt ứng dụng vào ngành kinh tế quốc dân đời sống hàng ngày phát triển mạnh mẽ Tuy nhiên để đáp ứng nhu cầu ngày nhiều phức tạp cơng nghiệp ngành điện tử cơng suất ln phải nghiên cứu để m giải pháp tối ưu Đặc biệt với chủ trương cơng nghiệp hố - đại hố Nhà nước, nhà máy, xí nghiệp cần phải thay đổi, nâng cao để đưa công nghệ tự động điều khiển vào sản xuất Do địi hỏi phải có thiết bị phương pháp điều khiển an tồn, xác Đó nhiệm vụ ngành điện tử công suất cần phải giải Để áp dụng lí thuyết vào thực tế kì học chúng em giao đồ án môn học sở ngành điều khiển tự động hóa với yêu cầu: “ Xây dựng điều khiển cho biến đổi điều áp xoay chiều ba pha điều khiển điện áp cấp cho sợi đốt lò điện trở ba pha ”  Với nỗ lực thân giúp đỡ tận nh giáo viên hướng dẫn thầy Mai Văn Duy thầy cô giáo môn, đến đồ án em hồn thành   Đề ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT VÀ ỨNG DỤNG Chương 1: Tổng quan đối tượng nghiên cứu 1.1 Tổng quan lò điện trở pha Lò điện thiết bị biến đổi điện thành nhiệt năng, sử dụng rộng rãi q trình cơng nghiệp khác nấu luyện vật liệu, kim loại hợp kim khác nhau, - Lò điện sử dụng rộng rãi lĩnh vực kỹ thuật: + Sản xuất thép chất lượng cao + Sản xuất hợp kim phero + Nhiệt luyện hóa nhiệt luyện + Nung vật phẩm trước cán, rèn dập, kéo sợi + Sản xuất đúc kim loại bột - Trong lĩnh vực công nghiệp khác: + Trong công nghiệp nhẹ thực phẩm, lò điện dùng để sấy, mạ vật phẩm chuẩn bị vật phẩm + Trong lĩnh vực khác, lò điện dùng để sản xuất vật phẩm thủy tinh, gốm sứ, loại vật liệu chịu lửa, Lị điện khơng có mặt ngành công nghiệp mà ngày phổ  biến đời sống sinh hoạt hàng ngày người cách phong phú đa dạng: bếp điện, nồi cơm điện, bình đun nước điện,  Tuy lị điện trở có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, dễ sửa chữa, dễ sử dụng mà lại làm việc tin cậy song có hạn chế định nh phải khống chế nhiệt độ lò điện trở lị có cơng suất lớn tới vài chục, vài trăm kilowat việc thiết kế thiết bị khống chế nhiệt độ theo yêu cầu phức tạp cồng kềnh, giá đắt Song ngày nay, với trình độ tiến khoa học kỹ thuật người ta nghiên cứu, thiết kế chế tạo đợc loại lị điện trở lớn nhỏ với cơng suất khác nhau, hiệu suất làm việc cao đáp ứng yêu cầu công nghệ ngành công nghiệp Tuỳ theo yêu cầu công nghệ ngành sản xuất mà lị điện trở có tính năng, tác dụng u cầu người sử dụng Chính u cầu địi hỏi lị điện trở phải có tính điều chỉnh nhiệt độ thích hợp với yêu cầu sản xuất sử dụng đợc tối đa hiệu suất lị mà khơng làm hỏng lị nhìn chung điều chỉnh nhiệt độ lị điện trở  Nhìn chung điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở cần tuân thủ yêu cầu dới đây:    – Điện áp cấp cho lò ấn định  – Tổn hao nhiệt nhỏ  – Hiệu suất làm việc cao  – Làm việc an toàn, dễ sử dụng, dễ điều khiển  – Đạt yêu cầu công nghệ  – Thiết bị sử dụng đơn giản, gọn nhẹ, chắn, rẻ tiền  – Dễ sửa chữa, thay Tuy nhiên để thiết kế chế tạo lò điện trở với đầy đủ yêu cầu khơng rẻ tiền Vì ta phải vào yêu cầu ngành sản xuất để chọn cơng suất lị thiết kế điều chỉnh nhiệt độ lị điện trở thích hợp 1.1.1 Tổng quan nguyên lý Lò điện trở dựa nguyên lý dịng điện chạy qua vật dẫn có điện trở R (vật rắn chất lỏng), tỏa nhiệt lượng vật theo định luật Joule - Lence Năng lượng nhiệt đốt nóng thân vật dẫn gián tiếp đốt nóng vật nung xếp gần Q=I2RT Q - nhiệt lượng Đơn vị Jun (J) I – dòng diện Đơn vị (A) R – điện trở Đơn vị Ôm T – thời gian Đơn vị giây (s) Qua cơng thức ta thấy điện trở R đóng vai trị: - Vật nung: trường hợp gọi nung trực tiếp - Dây nung: Khi dây nung nung nóng truyền nhiệt cho vật nung xạ, đối lưu, dẫn nhiệt phức hợp Trường hợp gọi nung gián tiếp Trường hợp thứ gặp dùng để nung vật có hình dạng đơn giản (tiết diện chữ nhật, vng trịn) Trường hợp thứ hai thường gặp nhiều thực tế công nghiệp Cho nên nói đến lị điện trở khơng thể khơng đề cập đến dây nung, phận làm mát nhiệt lò 1.1.2 Các phương pháp điều khiển 1.1.2.a Điều chỉnh điện áp động không đồng   Kết phân tích cho thấy ảnh hưởng điện áp stato U1 đến thông số đầu động dịng điện I1, I2, mơmen, tốc độ dạng đặc tính điều chỉnh Vì từ biểu thức động KĐB ta thấy dòng điện động phụ thuộc tỷ lệ với điện áp U1, mơmen tỉ lệ bình phương với U1, cịn độ trượt tới hạn khơng thay đổi điều chỉnh điện áp: Dòng điện ngắn mạch: Inm.U = Inm.U1 * Mômen ngắn mạch (khởi động): Mnm.U = Mnm.U1 *2 Mômen tới hạn: Mth.U = Mth.U1 *2 Độ trượt tới hạn: Sth = const     Trong đó, U1 * = U1/Uđm giá trị tương đối điện áp stato; Inm, Mnm, Mth thông số tương ứng với đặc tính tự nhiên động Hình 1.1.2a Điều khiển động khơng đồng điện áp stato: a) Sơ đồ nguyên lý; b) họ đặc tính R0 = (động rơto lồng sóc); c) Họ đặc tính R0 ≠ (động rôto dây quấn) 1.1.2.b Điều chỉnh điện trở rơto động khơng đồng   Có thể nêu nhận xét tổng quát rằng: phương pháp điều khiển động không đồng  bộ rôto dây quấn điện trở phụ mạch rơto hồn tồn tương đồng với phương pháp điều khiển động điện chiều kích từ độc lập điện trở phụ mạch phần ứng dạng sơ đồ nối dây, họ đặc tính, tiêu chất lượng ứng dụng a Sơ đồ nguyên lý: - Một hệ điều khiển cấp điện trở phụ họ đặc tính hình 1.1.2b Theo kết phân tích phần Rf thay đổi ta có: cơ: M th=   Mơmen tới hạn động   Độ trượt tới hạn: sth ≈  x t = R t    u1 ω 0 x nm =cost   R2 mn   Tốc độ không tải lý tưởng: (2 f ) / p const ω   π   ; R2t = R2+Rf điện trở mạch rơto = = Hình1.1.2b1:Điều khiển động khơng đồng rôto dây quấn điện trở phụ mạch rơto; a) sơ đồ ngun lý; b) họ đặc tính cơ  - Nếu truyến tính hóa đoạn đặc tính cơng tác phạm vi phụ tải từ ÷ Mc= Mđm, ta   có biểu thức gần đúng:  M =  Mⅆm s sc đó, sc độ trượt Mc = Mđm độ sụt tốc tương đối ∆ ωc * đường đặc tính xét với Mc = Mđm - Lúc đó, đặc tính động không đồng Rf = var hồn tồn trùng hợp với họ đặc tính động điện chiều kích từ độc lập điều chỉnh Rfư, với độ cứng đặc tính nhân tạo:  β R =   mⅆm s ω O C  Khi tăng điện trở phụ Rf, độ cứng đặc tính βR giảm, điều chỉnh tốc độ làm việc mômen ngắn mạch động  b Điều chỉnh tốc độ Do độ cứng đặc tính điều chỉnh thấp, nên sai số tốc độ lớn, mômen tải nhỏ dải điều chỉnh thường không vượt q 2:1 Đặc tính mơmen q tải cho phép Mt.cp= f( ω ) phương pháp điều chỉnh tốc độ xác định chọn I2 = I2đm ta có:  M tCp=  A I 2 ⅆm w0 s  Như đặc tính tương tự động chiều điều khiển điện trở   phụ phần ứng, nghĩa phương pháp điều chỉnh xét tích hợp với loại phụ tải cần trục (mc = const) Để tăng chất lượng điều chỉnh, người ta sử dụng loại biến trở xung loại biến trở tự động điều khiển nhờ khóa đóng cắt điện tử Tuy nhiên sơ đồ gốc hình 1.1.2b1 ứng dụng để điều khiển động rôto dây quấn 1.1.2.c Điều khiển công suất trượt   Trong trường hợp điều chỉnh tốc độ động KĐB ba pha cách làm mềm đặc tính để ngun tốc độ khơng tải lý tưởng cơng suất trượt ΔPs = s.Pđt tiêu tán điện trở mạch rôto Ở hệ thống TĐĐ điện tử công suất lớn, tổn hao đáng kể Vì để vừa điều chỉnh tốc độ truyền động, vừa tận dụng công suất trượt người ta sử dụng sơ đồ điều chỉnh công suất trượt, gọi tắt sơ đồ nối tầng Có nhiều  phương pháp xây dựng hệ nối tầng, trình bày phương pháp nối tầng điện dùng thyristor hình 3.21a) Theo cách tính tổn thất điều chỉnh thì:  Δ P =mC ( w − ω )= M C  w s= Pdts + ∆ Ps / Pdt  1 Giản đồ lượng bỏ qua tổn hao rotor biểu diễn hình 1.1.2c Pbđ công suất trả lưới điện, ΔPbđ tổn hao mạch biến đổi công suất trượt   thành cơng suất điện có tần số điện áp lưới Hình1.1.2c: Hệ thống nối tầng van a) Sơ đồ nguyên lý; b) Giản đồ lượng; c) Đồ thị dòng áp fr = fs3; d) Đặc tính hệ điều chỉnh cơng suất trượt   Sức điện động rôto ur chỉnh lưu thành điện áp chiều qua điện kháng lọc L cấp cho nghịch lưu phụ thuộc NL Điện áp xoay chiều nghịch lưu (uA, uB, uC) có biên độ tần số không đổi đo xác định điện áp tần số lưới điện Nghịch lưu làm việc với góc điều khiển α thay đỏi từ 900 đến khoảng 1400 , phần cịn lại dành cho góc chuyển mạch μ góc hồi phục tính chất khố δ van bán dẫn   Độ lớn dịng điện rơtor phụ thuộc hồn tồn vào mơmen tải động mà khơng phụ thuộc vào góc điều khiển nghịch lưu Cụm mạch chỉnh lưu - nghịch lưu phụ thuộc làm thay đổi góc ta dịng điện phía xoay chiều nghịch lưu điều chỉnh góc mở α Qúa trình dịng điện điện áp biến đổi mơ tả hình 1.1.2c cho trường hợp độ trượt s = 1/3 Giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu nghịch lưu ta có Udr = Udn = Ud   Sai lệch giá trị tức thời điện áp chỉnh lưu nghịch lưu điện áp điện kháng lọc L 1.2 Bộ biến đổi điều áp xoay chiều ba pha  1.2.1.Kái niệm: Cũng BBĐ xoay chiều-một chiều, BBĐ xoay chiều-xoay chiều ta sử dụng van bán dẫn có điều khiển Vì BBĐ làm việc theo yêu cầu   phải sử dụng mạch phát tín hiệu điều khiển cho van Dù sơ đồ dùng thyristor mắc song song ngược hay sơ đồ dùng triac chu kỳ nguồn ta phải tạo hai tín hiệu điều khiển lệch góc độ điện 1800 tương tự tín hiệu điều khiển van sơ đồ chỉnh lưu hình tia pha Do lý thuyết sử dụng tất mạch phát xung điều cho chỉnh lưu hình tia pha để phát xung điều khiển cho BBĐ xoay chiều-xoay chiều pha,và mạch điều khiển cho sơ đồ chỉnh lưu cầu pha dùng để  phát xung điều khiển cho BBĐ xoay chiều-xoay chiều pha.Tuy nhiên cần lưu ý:   Đối với sơ đồ chỉnh lưu đối xứng xung điều khiển van quan trọng không yêu cầu khắt khe Nhưng BBĐ xoay chiều-xoay chiều xung điều khiển van, đặc biệt hai van song song ngược pha phụ tải BBĐ thiết bị làm việc với nguồn cung cấp xoay chiều, ví dụ động điện xoay chiều máy biến áp, , đòi hỏi có độ đối xứng cao Đó góc điều khiển van pha khơng hồn tồn giống đường cong điện áp tải xuất thành phần chiều Mặt khác tổng trở phụ tải thành phần điện áp chiều nhỏ thành phần dòng chiều qua tải lớn Điều ảnh hưởng đến làm việc phụ tải BBĐ, tăng tổn thất phụ khơng đối xứng tín hiệu điều khiển vượt q giá trị định (phụ thuộc trường hợp cụ thể) BBĐ khơng làm việc 1.2.2.1 Các mạch phát xung điều khiển đơn giản 1.2.2.1a Mạch điều khiển dùng dioot-biến trở (D-R)   Ta xét sơ đồ biến đổi điện áp pha pha có mạch điều khiển dùng điơt-biến trở  hình 4.8.Trong sơ đồ T1,T2 là thyristor động lực, mạch điều khiển van BBĐ gồm điôt D1, D2, D3, D4, diện trở R 1,R 2 và biến trở WR - Nguyên lý hoạt động sơ đồ : Từ đặc tính V-A tiristor ta thấy rằng: Khi anôt katôt tiristor đặt điện áp thuận đó, ta đặt vào điện cực điều khiển katơt điện áp điều khiển có giá trị từ trị số định trở lên tiristor chuyển từ khoá sang mở Giá trị điện áp điều khiển nhỏ làm mở tiristor có trị số điện áp thuận gọi điện áp điều khiển yêu cầu trị số điện áp thuận ta ký hiệu uđkTyc Vậy van có điện áp thuận có điện áp điều khiển u đk  ≥ uđkTyc đối trị số điện áp thuận van mở, cịn có điện áp điều khiển u đk < uđkTyc thì van khơng mở Điện áp thuận van thay đổi giá trị u đkTyc cũng thay đổi theo: Điện áp thuận van tăng giá trị điện áp điều khiển yêu cầu giảm,nếu điện áp thuận van có dạng nửa hình sin đồ thị uđkTyc có dạng Để đơn giản cho việc xét nguyên lý làm việc sơ đồ ta tạm giả thiết điện áp điều khiển yêu cầu không phụ thuộc vào trị số điện áp thuận van (như hình 4.9b) Giả thiết không phù hợp với thực tế không ảnh hưởng đến nguyên lý làm việc sơ đồ nên chấp nhận trường hợp Ta chọn mốc xét ωt=0 thời điểm u ng=0 bắt đầu chuyển sang dương, giả thiết tải trở Vậy ωt=0 dịng tải khơng, lúc van T2 vừa khố T1 bắt đầu có điện áp thuận, T1 chưa mở qua D2-WR-R 1-R t (đã giả thiết Zt=R t) có dịng điện nguồn cung cấp tạo nên dòng điện gây nên R 1 một sụt điện áp mà điện áp đưa qua D1 đến điện cực điều khiển T1 Vậy bỏ qua sụt áp D1 mở ta có uđkT1=uR1 Từ đồ thị ta thấy  ψ > ωt ≥0: uđkT1 < uđkTyc và T1 chưa mở, ωt= ψ thì uđkT1= uđkTyc,   van T1 bắt đầu mở dẫn dịng ωt=π Tại ωt=π thì ung=0 bắt đầu đổi dấu nênT1 khoá lại ,van T2 bắt đầu đặt điện áp thuận,nếu T2 chưa mở lúc qua tải (R t)-D4WR-R 2 sẽ có dịng điện nguồn cung cấp tạo nên Sụt điện áp R 2 bởi dòng điện truyền qua D3 đến điện cực điều khiển T2 và bỏ qua điện áp D3 mở : Mặt khác R 1=R 2 nên Vì mà khoảng π+ ψ>ωt≥π  uđkT2< uđkTyc nên T2 vẫn chưa mở,cho đến ωt=π+ ψ thì uđkT2= uđkTyc và T2 bắt đầu mở dẫn dòng ωt=2π Trong chu kỳ sơ đồ làm việc tương tự Cả van sơ đồ mở với giá trị góc điều khiển  ψ như Từ nguyên lý hoạt động nêu kết hợp với đồ thị hình 4-9 ta thấy thay đổi góc điều khiển  ψ bằng cách thay đổi biên độ điện áp tính theo biểu thức: ung.R 1/(R 1+WR) Để thực người ta thường thay đổi giá trị biến trở WR Với mạch điều khiển góc điều khiển tối đa  ψmax=π/2 Như mạch điều khiển không dùng cho trường hợp BBĐ làm việc với phụ tải cảm (ngay trường hợp điện cảm lớn khơng nên sử dụng lúc phạm vi thay đổi góc điều khiển  ψ  hẹp 1.2.3 Sơ đồ mạch lực biến đổi 1.2.4 Các phương pháp điều khiển biến đổi *Các yêu cầu khởi động động cơ: Đối với động cơ, công việc mở máy cần đạt yêu cầu sau: - Momentt mở máy lớn tốt đủ lớn để thích ứng với đặc tính tải 10   K  ết mô với thông số linh kiện tính tốn 3.1.2 khâu tạo điện áp cưa   Hiện sử dụng chủ yếu hai dạng điện áp tựa dạng hình sin dạng cưa Trong khn khổ tài liệu trình bày dạng điện áp tựa dạng cưa, có nhiều ưu điểm dạng hình sin: bị ảnh hưởng điện áp tần số nguồn điện xoay chiều *Điện áp tựa dạng cưa Có thể chia làm hai loại cưa phi tuyến (khơng thẳng) cưa tuyến tính (răng cưa thẳng) Có nhiều phương pháp tạo hàm cưa như: - Dùng diode kết hợp với nhiều cuộn dây biến áp lệch pha - Dùng diode tụ điện - Dùng transistor tụ điện - Dùng khuếch đại thuật toán tụ điện Tuy nhiên hai phương pháp sau dùng, nên trình bày hai phương pháp Trong mạch điều khiển chỉnh lưu dùng dạng cửa lên cho quan hệ điện áp cưa góc điều khiển α tỉ lệ thuận: điện áp lớn góc α lớn Mặt khác ta biết quan hệ góc điều khiển α điện áp chỉnh lưu nhận tải lại tuân theo quy luật tỷ lệ nghịch (ví dụ: Ud=Ud0cosα) dẫn đến α tăng Ud lại giảm Như tương ứng việc tăng điện áp điều khiển dẫn đến giảm điện áp chỉnh lưu, điều nhiều không thuận lợi cho mạch điều chỉnh tự động Để quan hệ thuận, nghĩa tương ứng giá trị điện áp điều khiển lớn điện áp chỉnh lưu lớn, cần phải tạo cưa có dạng lên 22   Khâu tạo điện áp cưa *Mạch tạo cưa tuyến tính hai nửa chu kỳ sử dụng khuếch đại thuật toán   Nhược điểm chung mạch tạo cưa dùng transistor phụ thuộc rõ thời điểm mở khóa bóng vào điện áp đồng pha, điện áp cưa nhiều bị biến động theo điện áp lưới điện xoay chiều Điều làm ảnh hưởng tới góc điều khiển α phạm vi điều chỉnh Mặt khác độ tuyến tính cưa không thật cao Hiện mạch tạo cưa sử dụng OA ngày ứng dụng nhiều hơn, khắc phục nhược điểm *Tạo cửa tuyến tính sườn lên: Để tạo cưa tuyến tính sườn lên OA, thực cách: Sử dụng bóng transistor T đấu song song với tụ C để làm nhiệm vụ phóng tụ điện, kiểu cho phép thời gian hồi phục điện áp cưa nhanh tụ phóng ngắn mạch qua bóng bán dẫn mở bão hịa - Chọn loại transitor bóng ngược npn 2N3904 Với thơng số : Uceomax = 40 -chọn • E = ± 15V   • f = 50Hz  1 T =  =  = 20 ( ms ) f  50  trong   -Do xung rang cưa đó, nửa chu kì điẹn áp lực ta phải tạo => trc = t p + tn =10 ms   -Thời gian tụ C1phóng điện thời gian tương ứng phạm vi điều chỉnh góc điều khiển α , góc 30 °  được quy đổi thành thời gian là: 23   30.10 ( ms ) t  p = o 180   =1,6 ( ms ) =>   t n=10 − 1,6 =8,4 ( ms ) -Chọn tụ C1= 330nF - Với t p = 1,6ms, ta có:  E t  p 15.1,6.10−3 =  =72727 (Ω)  R3= −6 C 1 , 33.10 -Cụm điện trở R3 dùng để chỉnh thời gian phóng tụ - Với tn = 8,4ms điện áp bảo hòa OA2 là: U bh = E – 1,5 = 15 – 1,5 = 13,5 (v)  R ≤ =>   U bh − 0,7 C  U tran  E + t n  R = 13 , −0,7 , 33.10 −6 8,4.10 0,7 15 −3 + =54759 (Ω) 72727 Kết mô khâu tạo xung cưa với thông số tính tốn 3.1.3 Khâu so sánh 24   - R5 R6 khơng cần dùng thự c tế nay, OA có ∆U max = 18V nên khơng cần hai điện trở Tuy nhiên để an toàn, ta đặt R5 = R6 = 6K  để bảo vệ ngõ vào OA - Điều kiện làm việc OA: • Các điện áp đưa vào so sánh (Utựa và U đk ) phải dấu (cùng “-“ “+”) có tượng thay đổi trạng thái đầu (Uss) • Độ chênh lệch tối đa hai cửa làm việc không vượt giới hạn cho phép OA d, khâu tạo xung kép: - Do đặc điểm: dòng điện cấp từ nguồn xoay chiều buộc phải qua hai valve lực bán kỳ điện áp lực nên mạch điều khiển phải phát đồng thời vào hai valve cần dẫn Vì vậy, để điều khiển mở cho valve lực cần có hai xung, xung thứ xung phát động theo góc điều khiển α, xung thứ hai xung  phụ nhằm đảm bảo có hai valve dẫn Việc phát xung điều khiển gọi phát xung kép Biểu đồ phát xung kép sau: 25   - Dạng xung kép hai xung đơn cách 30o điện Thực chất khâu tạo xung đơn kết hợp với mạch tách xung để để tạo xung đơn xuất thời điểm để mở van, đồng thời kết hợp với xung mở van van tạo thành cặp xung kép nhờ mạch logic 3.1.4 Khâu tách xung   Trong mạch điều khiển chỉnh lưu, điện áp tựa tạo hai nửa chu kỳ mạch Lúc khâu so sánh xác định góc điều khiển cho hai van thuộc pha mạch lực: van làm việc nửa chu kỳ dương, van nửa chu kỳ âm lưới điện xoay chiều Như sau khâu tạo dạng xung (DX) ta nhận hai xung điều khiển hai nửa chu kỳ Tuy nhiên việc phát xung điều khiển cho van điện áp van âm khơng mong muốn Để tránh điều cần có thêm khâu tách xung (còn 26   gọi phân phối xung), lúc van lực nhận xung điều khiển giai đoạn điện áp dương uAK>0   Thực tế có nhiều sơ đồ khác thực nhiệm vụ Nhưng tốt cho mạch tách xung dùng OA comparator để phân biệt xác hai nửa chu kỳ điện áp lưới qua điểm khơng Mạch tách xung OA theo sơ đồ nguyên lý bên có độ xác cao đảm bảo tính tách xung cho toàn  bộ nửa chu kỳ 3.1.5 Khâu khuếch đại xung khâu phân chia xung - Khuếch đại xung có nhiệm vụ tăng cơng suất khâu tạo dạng xung DX hình thành đến mức đủ mạnh để mở valve lực Đa số thyristor mở chắn xung điều khiển có giá trị U GK   = (5 ÷ 10)V IGK   = (0,3 ÷ 1)A thời gian khoảng 100μs - Thực chất, nhiệm vụ KĐX khuếch đại dòng điện Với cỡ dòng điện I G cần phải dùng transistor làm chức khuếch đại, transistor thơng dụng cỡ dịng 1A có hệ số β < 100 nên KĐX thường gồm tầng khuếch đại Phương  pháp thông dụng dễ dàng cách ly phần điều khiển phần lực Tuy nhiên tính chất vi phân biến áp nên không cho phép truyền xung rộng vài mili giây Để đơn giản mạch, đồng thời đảm bảo hệ số khuếch đại dòng cần thiết, tầng khuếch đại thường đấu theo kiểu Dalinton - Các thơng số ban đầu: 27   • Valve lực loại T588N • IG = 250mA • UG = 2,2V a/ Phần khuếch đại xung: - Chọn biến áp xung (BAX) có tỷ số k = 2, ta có tham số dòng điện sơ cấp sau: ¿ U 1=U đk  k =2,2.2=4,4 (V  )  I  , 25 k  ¿ I 1= đk   = =0 , 125 ( A ) - Nguồn công suất, ta lấy chung nguồn 15V sử dụng cấp cho mạch điều khiển, ta chọn bóng T2 là loại BD135 có thơng số sau: • UCE = 45V • ICmax = 1,5A • βmin = 40 - Tuy nhiên, để tiêu tán nhanh dòng điện qua BAX bóng T2 khóa, ta lắp thêm R16 nối tiếp với cuộn sơ cấp để T2 khóa, dòng điện qua BAX chảy vòng qua D10-R16 làm cho lượng tiếu tán R16 Điều tránh tình trạng điểm làm việc lõi biến áp bị đẩy lên vùng bảo hòa   E CS 15  R 16 > = =10 (Ω)  I C max 1,5 =>   I 1max = 15 =1,5 ( A ) 10 - Do dòng qua điện trở thường xuyên lớn => chọn R16 = 10Ω/2W - Bóng T3 chọn loại BC107 có thơng số sau: • UCE = 45V • ICmax = 0,1A - Vậy R15 điện trở đầu vào có trị số là:  β 1. β  E CS 40.110.15 = =36666 , (Ω)  R15≤ 1,2.1,5 S  I 1max • βmin = 110.R  => Chọn R15 = 15K    3.1.6 Khâu dao động tần số cao -Nguyên lý hoạt động: OA sử dụng so sánh hai cửa Tụ C liên tục phóng – nạp làm cho 28   OA đảo trạng thái lần điện áp tụ đạt trị số chia điện áp R1,R2 Tổng trở phận áp (R1+R2) khoảng 20KΩ ,điện trở R1 thường lấy nhỏ R2 để giảm độ chênh lệch hai đầu vào OA có tham số tốc độ tăng áp lớn - Chọn tụ C = 2n - Ta có : R2=2R1 chọn R2 = 10 kΩ R1 = kΩ - Chu kì dao động : T=2RC.ln(1+2R1/R2) - ta có đc R = kΩ Đồ thị khâu dao động tần số cao 3.1.7 Khâu tạo xung chùm   Để giảm công suất cho tầng khuyếch đại tăng số lượng xung kích mở, nhằm đảm bảo thyristor mở cách chắn, ta dùng phát xung chùm cho thyristor Chùm xung thu đưa tới cổng AND với tín hiệu nhận từ khâu so sánh Tín hiệu đầu đưa tới khâu khuyếch đại xung 29   Đồ thị xung chum xung chum 3.1.8: Tính tốn, lựa chọn phần tử mạch điều khiển LINH KIỆN 1- Mạch lực - Valve lực - Các phần tử  bảo vệ THÔNG SỐ T588N L = 3µH/7vịng C = 0,33µF R = 12Ω/3W 3- Khâu tạo điện áp cưa - Transistor NPN14 - D3 1N4002 - C1 330nF - R2 47K - R3 57K - P2 100K/chỉnh = 50K 5- Khâu So sánh - R8, R9 6K 6- Khâu Tạo dạng xung - C3 1nF - R10 4,7K   8- Khâu Khuếch đại xung - T2 BD135 LINH KIỆN THÔNG SỐ 2- Khâu Đồng - D1, D2 1N4002 - OA TL082 - R0 10K   - R1 15K   - R4 10K   - P1 10K/chỉnh = 5K   4- Khâu Tạo luật điều khiển - T1 C828 - C2 330μF (tụ hóa) -R 10K   - R5 4,7K   - R6 20K   - R7 4,7K   - P3 50K/chỉnh = 20K   - P4 10K/chỉnh = 5K   - P5 1K/chỉnh = 500Ω 7- Khâu Tách xung - IC Logic AND HC4081B - D4, D5, D6 N4001 - R11 10K   - R12 15K   9- Mạch cấp nguồn DC 30   - T3 - R15 - R16 - Biến áp xung BC107 15K 10Ω/2W Lõi E = 814E250 W1 = 110 vòng W2 = 55 vòng - IC ổn áp +15V - IC ổn áp -15V - C01, C02 - C03, C04 - C05, C06 - D01 → D06 3.2: mô mạch điều khiển 3.2.1: xây dựng sơ đồ mô 31 LM7815 LM7915 1000µF 100µF 0,1µF 1N4002   Sơ đồ mô kênh mạch điều khiển Psim 3.2.2: kết mô Psim 32   KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: Sau thời gian nghiên cứu thực đồ án: “Xây dựng điều khiển cho biến đổi điều áp xoay chiều ba pha điều khiển điện áp cấp cho sợi đốt lò điện trở ba pha với yêu cầu sau: TT 5 Điện áp nguồn lưới 380V 380V 380V 380V 380V 380V Công suất 1kW 2kW 5kW 10kW 12kW 15kW 380V 20kW 10 11 12 380V 380V 380V 380V 380V 22kW 25kW 30kW 40kW 50kW  ” Em có số kết luận kiến nghị sau: I Kết luận: Trong trình làm đồ án vừa qua hướng dẫn tận tình thầy giáo Mai Văn Duy, chúng em hoàn thành xong đề tài Xây dựng điều khiển cho biến đổi điều áp xoay chiều ba pha điều khiển điện áp cấp cho sợi đốt lò điện trở ba pha Quá trình thực đề tài giúp Em thu kết sau:  Hiểu cấu tạo ngun lí lị điện trở  Thơng qua việc thiết kế tìm hiểu rõ biến đổi điều áp xoay chiều ba pha Thơng qua em có kinh nghiệm việc thiết kế, tính tốn mạch lực thành phần liên quan hồn thành đề tài khác sau cách nhanh chóng 33    Thơng qua việc mơ mạch lực tìm hiều thêm nhiều phần mềm ứng dụng để mô điện tử công suất proteus, psim, matlap,…  Rèn luyện kỹ tư độc lập, sáng tạo kỹ làm việc theo nhóm cho có hiệu  Tuy nhiên trình tính tốn thời gian khả năng, kinh nghiệm cịn hạn chế nên khó tránh khỏi mắc phải thiếu sót  Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy Mai Văn Duy tận tình tạo điều kiện tốt cho Em hồn thành mơn Đồ án I II Kiến nghị: Bộ băm xung chiều biến đổi có tính thực tiễn cao, để phù hợp với yêu cầu sử dụng có dải điện áp điều chỉnh rộng để phù hợp nhu cầu thị trường Kết hợp với thiết bị tạo nên hệ thống tự động thay cho người, đem lại nhiều lợi ích kinh tế xã hội TÀI LIỆU THAM KHẢO:   [1] Võ Thu Hà, Nguyễn Thị Thành, Nguyễn Cao Cường, Tài liệu học tập Điện tử công suất ứng dụng , Khoa Điện, Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp, 2019   [2] Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh, Điện tử công suất , NXB Khoa học kỹ thuật, 2004   [3] Nguyễn Bính, Điện tử cơng suất , NXB Khoa học kỹ thuật, 2016   [4] Trần Xuân Minh, Đỗ Trung Hải , Điện tử công suất : Dùng cho trường đại học kỹ thuật , NXB Khoa học kỹ thuật, 2016   [5] Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghị , Phân ch giải mạch điện tử công suất , NXB Khoa học kỹ thuật, 2003 Sinh viên thực hiện: Trịnh Hoàng Anh 34   35   36