ĐỘNG CƠ 1 PHA
Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ
Để kiểm soát dòng năng lượng từ trục động cơ, cần nghiên cứu và phân tích đặc tính cơ của động cơ, thể hiện qua mối quan hệ ω = f(M), trong đó ω đại diện cho tốc độ góc của rotor.
M là mô men của động cơ Từ đó có các phương thức để điều chỉnh tốc độ và mô men.
Ta có phương trình đặc tính của động cơ không đồng bộ như sau:
Từ phương trình đặc tính cơ 1.8, có nhiều phương pháp điều chỉnh tốc độ cho động cơ không đồng bộ, bao gồm điều chỉnh điện áp u1, điều chỉnh điện trở mạch rotor (r2), điều chỉnh công suất trượt, và điều chỉnh tần số nguồn cung cấp thông qua bộ biến đổi tần số thiristor hoặc tranzitor.
Có nhiều phương pháp điều chỉnh tốc độ cho động cơ không đồng bộ, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng Một trong những phương pháp phổ biến là điều chỉnh điện áp đặt vào stator của động cơ.
Mô men của động cơ tỷ lệ với bình phương điện áp stator, cho phép điều chỉnh mô men quay và tốc độ bằng cách thay đổi giá trị điện áp trong khi giữ nguyên tần số nguồn cấp Phương pháp này phù hợp với mô men tải tăng theo tốc độ, nhưng không hiệu quả với động cơ rotor lồng sóc do s th của loại động cơ này nhỏ Đối với động cơ rotor dây quấn, cần thêm điện trở phụ vào mạch rotor để mở rộng dải điều chỉnh tốc độ và mô men.
Trong quá trình điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ, việc làm mềm đặc tính và giữ nguyên tốc độ không tải lý tưởng là rất quan trọng Điều này giúp tối ưu hóa công suất trượt ΔP s, đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ được duy trì ở mức cao nhất.
Trong các hệ thống truyền động công suất lớn, tổn hao do sPđt tiêu tán trên điện trở mạch rotor là đáng kể Để điều chỉnh tốc độ truyền động và tận dụng công suất trượt, người ta sử dụng các sơ đồ điều chỉnh công suất trượt, hay còn gọi là sơ đồ nối tầng Có nhiều phương pháp khác nhau để xây dựng hệ nối tầng này.
Phương pháp điều khiển công suất trượt mạch rotor thường được sử dụng cho các hệ truyền động công suất lớn nhằm tiết kiệm điện năng, nhưng có nhược điểm là phạm vi điều chỉnh tốc độ hạn chế và mô men động cơ thấp ở tốc độ thấp Đối với các hệ thống công suất lớn, khởi động động cơ thường sử dụng điện trở phụ để đưa động cơ đến vùng tốc độ làm việc trước khi chuyển sang chế độ điều chỉnh công suất trượt Do đó, phương pháp này thích hợp cho các hệ truyền động có ít lần khởi động, dừng máy và đảo chiều.
Theo phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ, tốc độ có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi điện trở mạch rotor Phương pháp này dễ thực hiện, nhưng gây tổn hao năng lượng trên điện trở và mạch chuyển đổi van ở điện áp một chiều Khi điều chỉnh điện trở của mạch rotor, độ trượt tới hạn cũng thay đổi; trong một dải tốc độ nhất định, mô men động cơ tăng khi điện trở tăng, nhưng ở một dải khác, mô men lại giảm Nếu giữ dòng điện rotor không đổi, mô men sẽ không thay đổi và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ, do đó phương pháp này phù hợp cho hệ truyền động có mô men không đổi.
Phương pháp điều chỉnh tần số động cơ không đồng bộ mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao chất lượng động cơ, cho phép sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp Ứng dụng chính của phương pháp này là cho các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng lúc, như hệ truyền động máy dệt và băng tải Ngoài ra, nó cũng được áp dụng cho các thiết bị đơn lẻ có yêu cầu tốc độ cao như máy ly tâm, máy mài và máy đánh bóng Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng bộ biến đổi tần số cung cấp cho động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc có cấu tạo đơn giản, vững chắc, giá thành rẻ, và hoạt động tin cậy trong môi trường khắc nghiệt, đáp ứng nhu cầu của hệ thống công nghiệp đang phát triển.
Trong hệ điều khiển tần số động cơ, thông số điều khiển chính là tần số điện áp đặt vào stator Đối với phụ tải có mô men hằng số, cần điều chỉnh cả điện áp để đảm bảo quy luật U/f = const, trong khi với phụ tải công suất hằng số, điện áp vào stator được giữ nguyên và chỉ làm việc với dải tần f > fs Phương pháp này nổi bật ở khả năng điều khiển động cơ cho mọi loại tải, phát huy dải điều chỉnh ở cả hai vùng tốc độ dưới và trên định mức, phù hợp với các hệ truyền động yêu cầu tốc độ cao Tuy nhiên, nhược điểm của nó là hệ thống điều khiển phức tạp Với sự phát triển của kỹ thuật vi xử lý tín hiệu, các thuật toán phức tạp trong điều khiển động cơ đã được giải quyết hiệu quả trong điều kiện thời gian thực, nâng cao chất lượng điều khiển Do đó, phương pháp này ngày càng được chú trọng và ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp.
Trong nhiều trường hợp, các hệ thống sản xuất không cần điều chỉnh tốc độ liên tục mà chỉ yêu cầu điều chỉnh theo từng cấp Đối với động cơ không đồng bộ ba pha, tốc độ của từ trường quay được tính bằng công thức n1 = 60f1.
Khi thay đổi số đôi cực của động cơ, tốc độ của động cơ sẽ thay đổi theo Để thay đổi số đôi cực p, cần thay đổi cách đấu dây và chiều dòng điện trong các cuộn dây của stato Lưu ý rằng số đôi cực ở stato và roto phải giống nhau, do đó việc thay đổi số đôi cực ở roto là rất khó khăn, đặc biệt đối với động cơ roto dây quấn Phương pháp này chủ yếu áp dụng cho động cơ không đồng bộ roto lồng sóc, loại động cơ có khả năng tự điều chỉnh số đôi cực ở roto để phù hợp với stato Đối với động cơ nhiều cấp độ, mỗi pha stato cần có ít nhất hai nhóm bối dây giống nhau, dẫn đến kích thước, trọng lượng và chi phí tăng lên Trong thực tế, thường chỉ sử dụng tối đa bốn cấp độ.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần nổi bật với nhiều ưu điểm, cho phép điều khiển đa dạng các loại động cơ, bao gồm cả động cơ điện một chiều, với dải điều chỉnh tốc độ rộng và liên tục Phương pháp này đặc biệt phù hợp cho các hệ truyền động chất lượng cao và là lựa chọn tối ưu để điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều một pha Do đó, phương pháp này sẽ được áp dụng trong nghiên cứu để điều khiển tốc độ gió cho hệ thống sấy nông sản trong phòng thí nghiệm.
BIẾN TẦN
Biến tần áp
2.1.1 Định nghĩa chung về biến tần
Biến tần là thiết bị chuyển đổi điện, biến đổi nguồn điện áp cố định thành nguồn điện có tần số thay đổi Thông thường, biến tần hoạt động với nguồn điện lưới, nhưng có thể sử dụng với bất kỳ nguồn điện áp xoay chiều nào.
Bộ biến tần phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Có khả năng điều chỉnh tần số theo giá trị tốc độ đặt mong muốn.
- Có khả năng điều chỉnh điện áp theo tần số để duy trì từ thông khe hở không đổi trong vùng điều chỉnh mômen không đổi.
- Có khă năng cung cấp dòng điện định mức ở mọi tần số.
Tùy vào yêu cầu kinh tế và kỹ thuật, cấu trúc của hệ biến tần động cơ có thể được xác định Cơ bản, hệ biến tần động cơ được chia thành hai loại chính: biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp.
Biến tần trực tiếp được phát triển dựa trên các bộ chỉnh lưu đảo chiều có điều khiển, bao gồm biến đổi một pha, nhiều pha, có điểm trung tính và sơ đồ cầu.
Biến tần trực tiếp là thiết bị chuyển đổi nguồn xoay chiều có tần số f1 thành nguồn xoay chiều có tần số f2 một cách trực tiếp, không cần qua bất kỳ bước trung gian nào.
Bộ biến đổi tần số loại này không cần trải qua quá trình chỉnh lưu, giúp nâng cao hiệu suất và giảm kích thước cũng như khối lượng của thiết bị.
Biến tần trực tiếp sử dụng khóa điện tử gặp một số nhược điểm như hệ số công suất thấp từ nguồn cung cấp, sự xuất hiện của nhiều sóng hài bậc cao ở điện áp đầu ra, hệ thống điều khiển phức tạp và tần số đầu ra không cao.
Tần số ra lớn nhất của bộ biến tần trực tiếp thường thấp hơn tần số lưới, và số pha m1 trong mạch lực càng ít thì tần số ra càng giảm Để đạt được tần số f2 = 50 Hz, cần phải nâng cao tần số cung cấp lên 150 đến 200 Hz hoặc tăng số pha m1 lên đến 24 pha Tuy nhiên, việc này gặp khó khăn trong việc biến đổi năng lượng bổ sung khi tần số nguồn cung cấp là tiêu chuẩn, dẫn đến việc giảm các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, cũng như giảm tính ưu việt của bộ biến tần trực tiếp sử dụng khóa điện tử.
Bộ biến tần trực tiếp sử dụng khoá điện tử được phát triển dựa trên các bộ chỉnh lưu có điều khiển Điểm nổi bật của loại biến tần này là chuyển mạch tự nhiên, thường được thực hiện nhờ điện áp lưới Tuy nhiên, cũng có các bộ biến tần trực tiếp sử dụng chuyển mạch ngoài, giúp tăng đáng kể tần số đầu ra tối đa và mở rộng khả năng ứng dụng của chúng.
Quá trình biến đổi điện áp lưới diễn ra qua hai bước: đầu tiên, điện áp xoay chiều được chuyển đổi thành điện áp một chiều thông qua bộ chỉnh lưu; sau đó, điện áp một chiều lại được biến đổi trở lại thành điện áp xoay chiều nhờ bộ nghịch lưu Sơ đồ khối của quá trình này được trình bày trong Hình 2.2.
Hình 2.2 Sơ đồ biến tần gián tiếp
Bộ nghịch lưu có thể hoạt động độc lập hoặc phụ thuộc vào phụ tải trong mạng tiêu thụ với tần số cố định Thường có bộ lọc giữa bộ chỉnh lưu và bộ nghịch lưu để làm mượt các dao động của điện áp hoặc dòng điện chỉnh lưu.
Bộ chỉnh lưu và bộ nghịch lưu hoạt động độc lập, có khả năng thực hiện chuyển mạch tự nhiên hoặc nhân tạo, bao gồm nhiều nhóm khác nhau.
1- Các bộ biến đổi tần số với chuyển mạch hỗn hợp: bộ biến đổi đảo chiều dùng nghịch lưu phụ thuộc với chuyển mạch tự nhiên, còn nghịch lưu độc lập, dùng chuyển mạch nhân tạo.
2- Các bộ biến đổi tần số với chuyển mạch tự nhiên hoàn toàn: trường hợp thiết bị điện một chiều, động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ bù và với các phụ tải khác có hệ số công suất cao và trong trường hợp truyền động điện nối tầng van không đồng bộ.
3- Các bộ biến đổi tần số với chuyển mạch nhân tạo hoàn toàn Khi đó cả bộ chỉnh lưu và bộ nghịch lưu đều được thực hiện chuyển mạch nhân tạo. Ưu điểm chính của bộ biến đổi tần số dùng khoá điện tử có khâu trung gian dòng điện một chiều là có thể nhận được ở đầu ra của nó nhờ nghịch lưu độc lập, tần số có thể thay đổi được trong dải rộng, không phụ thuộc vào tần số nguồn cung cấp.
Bộ biến đổi loại này có nhược điểm chính là thực hiện quá trình biến đổi năng lượng hai lần, dẫn đến hiệu suất giảm và kích thước, khối lượng tăng lên.
Mạch nghịch lưu một pha nguồn dòng dùng máy biến áp có điểm giữa
Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu dòng 1 pha dùng máy biến áp có điểm giữa b) Nguyên lý làm việc
Sơ đồ của onduleur dòng bao gồm một máy biến áp với điểm giữa ở phía sơ cấp và hai thyristor nối vào cực dương của nguồn nuôi E thông qua hai nửa cuộn dây sơ cấp Thiết bị này còn được gọi là onduleur song song Để hạn chế đỉnh cao của dòng điện khi khởi động và dự trữ dòng điện vào, một điện cảm lớn L được đấu nối tiếp ở đầu vào Tụ điện C, được gọi là tụ điện chuyển mạch, đóng vai trò quan trọng trong mạch Đặc điểm nổi bật của onduleur dòng là dòng điện tải có dạng “sin chữ nhật”, trong khi điện áp trên tải phụ thuộc vào thông số của mạch tải.
- 2n1 là tổng số vòng dây sơ cấp.
- n2 là số vòng dây thứ cấp.
- i,v là dòng và áp phía thứ cấp
+ Hoạt động của sơ đồ.
Giả thiết cho xung mở T1, điểm A được kết nối với cực âm của nguồn E Khi đó, V0 - Va = u1 = E, và nhờ hiệu ứng biến áp tự ngẫu, ta có VB - V0 = u1 = E Do đó, tụ điện C được nạp điện áp gấp đôi, bằng 2E, với bản cực dương nằm ở bên phải.
Khi xung mở T2 được cung cấp, Tiristor sẽ mở và điện thế tại điểm B sẽ tác động vào mạch catot T1, dẫn đến việc T1 bị khóa Đồng thời, tụ điện C sẽ nạp ngược, chuẩn bị để khóa T2 khi có xung mở T1 Kết quả ở phía thứ cấp là dòng điện “sin chữ nhật” với tần số tương ứng với nhịp phát xung mở T1 và T2.
Mạch nghịch lưu nguồn dòng dùng sơ đồ cầu H
Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu dòng 1 pha sơ đồ cầu H b) Nguyên lý làm việc
Các tín hiệu điều khiển cho thyristor T1 và T2 được đưa vào với độ lệch pha 180 độ so với tín hiệu điều khiển cho T3 và T4 Điện cảm đầu vào của nghịch lưu lớn khiến dòng điện vào id được làm phẳng, tạo ra dạng xung Nguồn cấp cho nghịch lưu là nguồn dòng, với dạng dòng điện nghịch lưu (i) là xung vuông Khi xung được đưa vào để mở cặp van T1 và T2, dòng điện i sẽ tăng lên, đồng thời dòng qua tụ C cũng tăng đột biến.
Khi tụ C bắt đầu nạp, cực (+) nằm bên trái và cực (-) bên phải, với dòng qua tụ giảm dần cho đến khi nạp đầy Lúc đầu, dòng qua tải nhỏ và sau đó tăng lên Sau nửa chu kỳ, cặp T3,T4 được mở, dẫn đến quá trình phóng điện của tụ C từ cực (+) sang cực (-), làm cho T1 và T2 bị khóa lại Quá trình chuyển mạch diễn ra nhanh chóng, sau đó tụ C nạp điện theo chiều ngược lại với cực (+) ở bên phải và cực (-) ở bên trái, tạo ra dòng nghịch lưu Khi thời điểm t = đến, xung được đưa vào mở T1,T2, khiến T3,T4 bị khóa lại và quy trình lặp lại như trước.
Chức năng chính của tụ C là chuyển mạch cho các Thyritstor Tại thời điểm t1, khi T3 và T4 được mở, T1 và T2 sẽ bị khóa do điện áp ngược từ tụ C Thời gian duy trì điện áp ngược là cần thiết để giữ quá trình khóa và phục hồi tính điều khiển của van, đồng thời cũng là thời gian khóa của Thyritstor Góc khóa của nghịch lưu được biểu thị bằng β=w.tk.
25 c) Dạng sóng dòng điện, điện áp trong mạch
Hình 1.10: Dạng sóng dòng điện, điện áp trong mạch nghịch lưu dòng 1 pha sơ đồ cầu
Nghịch lưu độc lập nguồn áp một pha
Hình 1.11: Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu nguồn áp 1pha Trong đó:
- T1,T2,T3,T4: Là các IGBT có nhiệm vụ để đóng cắt hoặc điều chỉnh thay đổi điện áp xoay chiều ra tải.
-D1,D2,D3,D4: Là các diode dẫn dòng khi tải trả năng lượng về nguồn nuôi -is: là dòng nguồn xoay chiều dạng răng cưa.
Khi >0 thì nguồn cung cấp năng lượng cho tải( các thyristor dẫn dòng).
Khi 0 và tăng theo chiều từ A đến B.
Giai đoạn từ t = 0 đến t1 là giai đoạn hoàn năng lượng Tại thời điểm t = T/2, khi xung mở và T4, T1, T3 bị khóa, dòng tải chạy qua D2 và D4 làm cho T2 và T4 vừa mở khóa đã bị khóa lại Khi t = 0, T2 và T4 sẽ mở lại, và dòng điện sẽ chảy theo chiều từ B đến A khi i < 0 Dòng tải I biến thiên theo quy luật hàm mũ giữa hai giá trị Im và -Im.
27 c) Dạng sóng dòng điện, điện áp trong mạch
Hình 1.11: Dạng sóng dòng điện, điện áp trong mạch nghịch lưu áp 1 pha.
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MẠCH NGHỊCH LƯU ÁP 1 PHA
Tính chọn máy biến áp 1 pha tần số 50Hz
Máy biến thế là thiết bị quan trọng có khả năng thay đổi hiệu điện thế xoay chiều, giúp tăng hoặc hạ thế để đáp ứng nhu cầu sử dụng Nó đóng vai trò thiết yếu trong việc truyền tải điện năng đi xa Ngoài ra, còn có các loại máy biến thế công suất nhỏ hơn, như máy biến áp ổn áp, được sử dụng để ổn định điện áp trong gia đình, cùng với các thiết bị như cục biến thế và cục sạc cho các thiết bị điện có hiệu điện thế nhỏ (ví dụ: từ 230 V xuống 24 V, 12 V, 3 V, ) Trong các mạch điện, việc lựa chọn máy biến áp điểm giữa được xem là phương án tối ưu về mặt kinh tế và kỹ thuật.
Máy biến áp có các thông số: U 1 =U v = 12V, U r = 220V, f = 50HZ, S= 370VA
I= S/U 1 = 370/12 0,831 (A) Thiết diện day sơ cấp A 1 = 2.5/I 1 = 2.5/31=0.08 (mm)
(2.5 là mật độ dòng điện ) Đường kính day sơ cấp : A 1 =( *d 1 2 )/4
>> d 1 = = 0.279 cm chúng ta chọn dây 3mm
Số vòng cần quấn cho cuộn sơ cấp
N sơ = (K x U sơ) /S +sai số =( 45.12)/ 20.7 = 26 (vòng)
Số vòng bên thứ cấp:
N thứ = (K x U thứ) /S +sai số = (45.220)/20.7 = 478 (vòng)
Vì thế ta chọn máy biến áp có
Với :N1 là số vòng dây quấn của cuộn dây sơ cấp
N2 là số vòng dây quấn của con dây thứ cấp
Từ đó ta tính được:N11=N12=N1/20/2(vòng)
Do máy biến áp điểm giữa nên điện áp U 1 = 2.U 11 = 2.12 = 24( V )Công suất của máy biến áp: S = U 2 I 2
Trong đó: S là công suất của máy biến áp
U 2 là điện áp của cuộn thứ cấp máy biến áp
I 2 là dòng điện của cuộn thứ cấp máy biến áp là hiệu suất máy biến áp
Chọn = 0,85 ta tính được dòng điện thứ cấp của máy biến áp
I 2 =S/( U 2 )70/(0.85*220) = 1.978 ( A ) Áp dụng tỉ số máy biến áp
Công suất tối đa mà tải chiu đượclà:
P 1 = U 1 I 1 cos = 24 18,131.0.85 = 369,8 (W) Mặt khác ta có: Pdmax =ηU 2 I 2 Áp dụng tỉ số máy biến áp
Do máy biến áp điểm giữa nên điện áp sơ cấp được tính bằng U 1 = 24(V )
I 1 = Vậy ta chọn máy biến áp có công suất S ba = 400 VA với I = 20A
Mạch động lực
3.2.1 MOSFET công suất IRF 3205 a) Tính chọn MOSFET u 1 v, u 2 "0v, P70VA
Dòng làm việc trên 1 van là là I,131A
Chọn MOSFET có dòng làm việc là 0,2A Điện áp ngược đặt lên van: U ngmax = K dc 12 = (1.6-2)*12 = 24 (V) Vậy chọn van có điện áp làm việc > 24V là được.
Vậy ta chọn MOSFET có dòng làm việc lớn hơn hoặc bằng 30,2A
Như đã tính ở trên ta sẽ chọn MOSFET công suất là IRF3205 vì dòng Thông số như trong bảng:
Transistor MOSFEST có ba cực :
D - cực máng ( drain ) : các điện tích đa số từ thanh bán dẫn chảy ra máng.
S - cực nguồn ( source ) : các điện tích đa số từ cực nguồn chảy vào thanh bán dẫn.
G - cực cổng ( gate ) : cực điều khiển b)Thông số và đặc tính
- Theo datasheet của hãng chế tạo IRF540 ta biết nhiệt độ T Jmax = 175 0C
( 0 C/W) Với giả thiết nhiệt độ môi trường làm việc tối đa là 40 0 C.
Như vậy nhiệt độ trên cánh tản nhiệt được xác định là
Trong đó Theo datasheet của hãng chế tạo IRF3205 ta biết được tổn hao cực đại là 200W.
T r = T j – R JV P = 1,3*200 - 175 = 85 ( 0 C) Độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường là :
Trong đó: K m là hệ số toả nhiệt bằng đối lưu và bức xạ Chọn K m = 8 w/m 2 0 C Diện tích cánh tản nhiệt : S tảnnhiệt =
Mạch điều khiển
Mạch điện được thiết kế với dòng làm việc tối đa 2A cho mạch sơ cấp MBA Để ngăn ngừa hiện tượng quá tải hoặc ngắn mạch có thể gây hư hỏng thiết bị, việc lựa chọn thiết bị bảo vệ là cầu chì cắt nhanh với dòng điện làm việc đã được xác định là rất cần thiết.
I CC = K.I = 1,5* 18= 30 (A) Vậy chọn cầu chì có dòng điện làm việc 30A ; điện áp 250V loại cắt nhanh.
Sơ đồ mạch điều khiển
Hình 1.6: Sơ đồ chân IC SG 3525
- Điện áp hoạt động 8 đến 35VDC
- Dải tần số của bộ dao động từ 100HZ tới 400 KHz
IC SG3525 sở hữu nhiều tính năng vượt trội so với IC 4047 và IC TL494, bao gồm khả năng lấy nguồn mà không cần biến đổi nguồn nuôi cho IC Ngoài ra, IC này cũng cho phép điều chỉnh độ rộng xung ra một cách dễ dàng, đồng thời đảm bảo khoảng thời gian deal time đủ để tạo ra chu kỳ âm mà không gây hiện tượng trùng dẫn.
Hình 1.7: Sơ đồ khối IC SG3525 Chức năng các chân:
Chân 2: Đầu vào không đảo.
Chân 3: Chân đồng bộ hóa., cho phép đồng bộ xung với bộ dao động gắn ngoài Chân 4: Đầu ra xung của bộ dao động trong
Chân 5: Mắc với một tụ điện C T =0.1uF- 1nF.
Chân 6: Gắn với một điện trở R T =2kΩ - 150kΩ.
Chân 7: Chân tụ CT xả điệp áp và được mắc với một trở RD.
Chân 8: Chân này nối với 1 tụ để khởi động êm hơn và chế độ soft – start được kích hoạt khi so sánh với điện áp Vref
Chân 9: Chân bù này được hồi tiếp về chân đầu đảo góp phần điều chỉnh xung ra ra sẽ bù nếu có sai lệch về xung.
Chân 10: Chân shutdown- ngừng Khi chân này mức thấp PWM được kích hoạt còn khi ở mức cao PWM được thiếp lập tức thời.
Chân 11 và chân 14: là các chân ra của tín hiệu điều khiển.Dòng ra định mức 100mA và dòng đỉnh là 500mA Hai xung ra lệch pha nhau 180 0
Chân 12: là chân mass của IC
Chân 13:Điện áp colector của transistor NPN được nối bên trong IC Điện áp cấp cho chân này nên từ 9 đến 18V vì mosfet làm việc với điện áp thấp nhất là 8V và bị đánh thủng là 20V.
Chân 15: Chân cấp nguồn cho IC hoạt động từ 8 đền 35V
Chân 16: Điện áp tham chiếu có giá trị thấp nhất là 5V cao nhất là 5.2 V thông thường là 5.1 V
Tạo ra 2 xung điều khiển lệch pha nhau 180 o để điều khiển các cặp MOSFET trong mạch công suất.
Tần số của PWM được xác định bởi tụ định thời (C T) và điện trở định thời (R T), trong đó C T kết nối giữa chân 5 và mass, còn R T kết nối giữa chân 6 và mass Điện trở giữa chân 5 và chân 7 (R D) có vai trò quan trọng trong việc xác định thời gian chết (deadtime).
Giá trị của R D nằm trong khoảng từ 0 đến 500 Ω, trong khi R T phải nằm trong khoảng từ 2k đến 150K Ω Tụ C T cần có giá trị từ 1nF (102) đến 0.2uF (224) Tần số trong công thức trên là tần số của bộ dao động; do đó, nếu muốn tính tần số của nghịch lưu là 50Hz, ta cần tính ra 100Hz theo công thức đã nêu.
3.3.2 Tính toán tần số đầu ra của mạch điều khiển
Tần số ra của bộ nghịch lưu là fPHz như vậy ta phải tính toán tần số xung ra của ICSG3525 sao cho cũng có tần số 50Hz.
Hình 2.9: Sơ đồ khối của IC SG3525 Tần số của bộ dao động trong IC SG3525 được tính theo công thức (theo datasheet):
Như vậy tần số của bộ dao động phụ thuộc vào C T, R T và R D
Tần số của bộ dao động gấp đôi tần số đầu ra vậy nên để muốn tần số của 2 đầu ra là 50Hz thì f osc 0Hz
Ta chọn C T =0.1uF R D "0 Ω thay vào công thức trên: ta suy ra R T 1.9 kΩ
Chúng ta chọn R T là biến trở 150k và trở thường 120k (20hz 50hz)
Mạch cách ly
- Điện áp đầu ra của SG3525 là 12 V mức cao và 0.05 V mức thấp
Dòng điện và điện áp hoạt động của IC thường nhỏ, trong khi mạch động lực yêu cầu dòng làm việc lớn Để đảm bảo cách ly giữa mạch điều khiển và mạch động lực, chúng ta sử dụng PC817 với cấu trúc và thông số kỹ thuật phù hợp.
Khi cấp nguồn cho SG3525, nó sẽ hoạt động và tạo ra xung 50Hz, trong đó tần số xung phụ thuộc vào các thành phần điện trở R T, R D và tụ điện C T Để điều chỉnh tần số phát ra, bạn có thể mắc thêm một biến trở 150k vào chân 6, từ đó thay đổi độ dài tần số của xung.
Tín hiệu xung ra ở chân 11 và chân 14 của mạch luôn lệch pha 180 độ Hai tín hiệu này được đưa vào chân 3 của PC817 để được khuếch đại và cách ly với mạch điều khiển Tín hiệu đầu ra từ PC817 tại chân E sẽ kích hoạt hai cặp IGBT trong mạch, cụ thể là Q1 và Q2, cũng như Q3 và Q4.
Khi có xung điều khiển vào các van, trong nửa chu kỳ đầu, Q1 và Q2 mở cho dòng chạy qua tải, trong khi Q3 và Q4 bị khóa Dòng điện đi qua Q1 và Q2 về biến áp Ở nửa chu kỳ sau, Q3 và Q4 mở, còn Q1 và Q2 bị khóa, dòng đi từ Q3 và Q1 về biến áp Việc đóng cắt liên tục các van không thể diễn ra đột ngột, do đó, các diode nội bên trong van dẫn dòng và suy giảm dần, giúp các van kịp thời khóa lại Quá trình này tạo ra dòng điện qua tải biến thiên ngược chiều nhau.