ứng dụng của điện tử công suất trong điều chỉnh tốc độ động cơ, chương 3 pdf

Chương 3: Các khối của mạch điều khiển Thyristor Khối phát tín hiệu đồng bộ: ĐB Vì điều khiển Thyristor theo nguyên lý điều khiển pha nên cần có khối đồng bộ pha giữa điện áp điểu khiển

Chương 3: Các khối của mạch điều khiển

Thyristor

Khối phát tín hiệu đồng bộ: ĐB Vì điều khiển Thyristor theo nguyên lý điều khiển pha nên cần có khối đồng bộ pha giữa điện áp điểu khiển và điện áp Anod – Cathode của Thyristor Các mạch phát tín hiệu đồng bộ điển hình như sau:

Khối phát tín hiệu đồng bộ dùng tụ và diode Hình I-8

Hình I-8: Sơ đồ khối phát tín hiệu đồng bộ dùng tụ diode

Trong đó:

Vd: Điện áp xoay chiều đồng pha với điện áp trễ Anod – Katod của transistor

Vn :nguồn điện áp một chiều

Vc : Điện áp đồng bộ lấy ra

Khi VD>0 thì D1, D2 phân cực ngược Tụ C được nạp về nguồn

Vn

V đ

t 1 t 2

V C

Vng

Vv

Vc

in

BA

Vđ

D2

R2

R1

9) -(I V

V arcsin

Góc

đmax

đ(t1)





Khi Vc = Vd (ở t2) thì C phóng điện qua R2 và Đ2 Khi Vd<0 áp tr6n tụ C là VC cho đến khi Đ1 khóa Khi id- in=0 (tại t1) tụ C bắt đầu được nạ chu kỳ mới

 nằm khoảng t1t2

 Khối phát tín hiệu đồng bộ dùng tụ và transistor:I-10

Hình I-10: Khối phát tín hiệu đồng bộ dùng tụ và transistor

Vn

Vc

v

R2

D2

C R3 R1

Trong đó:

Vđ: Điện áp nguồn xoay chiều đồng pha với điện áp trên Anot và Katot của thyristor

Vn: Điện áp điện một chiều

Vc: Điện áp đồng bộ lấy ra khi Vđ>0 Transistor T bão hòa

VC=v (v sụt áp trên Transistor)

Khi Vd >0 Transistor T khóa, tụ C được nạp qua R1, R3 từ Vn

Ta có:

Nên chọn R1>>R3 đề tnạp >> tphóng

Vđk: Điện áp điều khiển

b Bộ phát xung chủ đạo:

Bộ phát xung chủ đạo có nhiệm vụ phát ra các xung với tần số cố định hoặc thay đổi để làm nguồn tín hiệu chủ đạo trong các mạch điều khiển Thyristor

Bộ phát xung chủ đạo dùng Transistor một tiếp giáp(I-11)

T

V đk

V đ

V

V

14) -(I 1

ln )

(R

13) -(I 1

ln R2)C

(R1

t

3



































n đk n

c nạp

V

V C

R

V V





Hình I-11: Sơ đồ thay thế Transistor một tiếp giáp làm máy phát xung và dạng xung ra

Khi VE<VBB tụ C được nạp từ nguồn Vn theo biểu thức sau:

: Tham số riêng của mỗi loại Transistor 1 tiếp giáp

=0,470,8

Khi VCVBB Transistor 1 tiếp giáp dẫn, tụ C sẽ phóng điện qua

R1 và ta có:

t

t

V r

V E

0

0

15) -(I ) 1

( t / RC n

Vn+

Vr

B1 B2

V

VBB

B1 Tu

E Ie

ic

R1 C

VBB=Vn(1-e-t/RC) (I-16).

T: Chu kỳ tạo xung

VE:Điện áp trên cực phát của Transistor một tiếp giáp

VBB:Điện áp trên cực B1,B2 của Transistor một tiếp giáp

Xem VBB=Vn thì

Điện trở R2 trong sơ đồ dùng để ổn định tần số xung khi

nhiệt độ thay đổi, theo công thức kinh nghiệm

Điện trở R để điều chỉnh tần số xung Giá trị lớn nhất của

điện trở xác định theo điều kiện tạo dao động

Vp=VBB+VĐ (I-20)

Trong đó VĐ: Điện áp rơi trên cực E khi UJT mở (VĐ=0,40,50)

VP: Điện áp đỉnh của Transistor một tiếp giáp (UJT) khi bắt đầu dẫn

IP:Dòng điện ứng với VP

Giá trị nhỏ nhất của điện trở được xác định

Trong đó VV, và IV là áp dòng ứng với điểm trũng trên đặc tính V-A của UJT

17) -(I 1

1 ln





 RC

T

18) -(I 4

,

0

2

n

BB

V

R R





19) -(I

max

p

p n

I

V V

21) -(I



I

V V

R  n 

Khi không có Transistor một tiếp giáp ta có thể dùng Transistor loại thông thường để thay thế theo sơ đồ tương đương hình I-12

Hình I-12: Sơ đồ thay thế Transistor một tiếp giáp bằng Transistor thường

Nguyên tắc hoạt động của hình 12 cũng tương tự như

I-11 Ở trạng thái ban đầu cả hai Transistor T1 và T2 đều khác, lúc đó tụ C được nạp từ nguồn Vn qua điện trở R Điện áp trên cực

nền T1 là:

B +Vn

B1

+Vn

R2

R1

R3

R

C

T1

T2

R

C T1

R3 T2 D

2 1 1

2

1

1

Với

22) -(I

R R R

V R

R

R V

B















Khi VC>VB thì T1 dẫn Do cách nối các cực Transistor T1

và T2 nên khi T1 bắt đầu dẫn thì giữa 2 Transistor hình thành một phản hồi dương và cả hai T1,T2 nhanh chóng chuyển qua chế độ bão hòa Lúc đó tụ C sẽ phóng điện qua R3 sẽ có xung

ra Lúc đó tỉ số  sẽ là:

Còn các thông số còn lại tương tự như thông số mạch hình I-11

C Khối so sánh:

Khối so sánh có nhiệm vụ so sánh các tín hiệu và phản ánh các sai lệch tín hiệu ở đầu ra khâu so sánh có ảnh hưởng rất quan trọng đến sai lệch tĩnh của hệ thống Ngoài ra để điều khiển các bộ biến đổi Thysistor ngày nay các sơ đồ so sánh được làm bằng bán dẫn và vi mạch

Khối so sánh dùng các mạch bán dẫn được trình bày hình I-13

8 , 0 5 ,

0

2

1





R

R

R



Vr

Vn+

Vđk V1

BA Vđb

RB

T

Rc

Vr

Vn+

Vđk V1

-BA Vđb

R2

Rc R2

Hình I-13: Khối so sánh dùng các mạch bán dẫn.

Khối so sánh trong các hệ thống điều khiển Thyristor thường là khối trùng hợp, nghĩa là tín hiệu điều khiển bằng tín hiệu đồng bộ thì khối so sánh sẽ cho ra tín hiệu ra Khi khối so sánh dùng các mạch bán dẫn thì tín hiệu điều khiển Vđk và tín hiệu đồng bộ Vđb được nối với nhau theo hai cách:

- Nối nối tiếp hình(I-13a) Vđk và Vđb nối ngược cực tính với

nhau

- Nối song song hình(I-13b) Vđk và Vđb nối song song

Khi Vđk=0 ta tính được điện áp đồng bộ

Lúc nối tiếp Vđb=VBo +IB(Rđb+Rđk+rB) (I-23)

Diode D hình I-13 để bảo vệ Transistor khi Vđk> Vđb.

Điện áp VBo: Điện áp rơi trên tiếp giáp B-C lúc không tải

 Khối so sánh dùng vi mạch điện tử:

Khối so sánh dùng vi mạch điện tử ngày nay được sử dụng rất rộng rãi vì nó có nhiều ưu điểm là gọn nhẹ công suất tiêu thụ bé, chỉ tiêu kỹ thuật cao, dễ dàng thực hiện mạch điều khiển nhiều pha

Sơ đồ nguyên lý mạch so sánh dùng vi mạch hình (I-16)

24) -(I 1

).

( {

) 1

(

song

song

Lúc

2

1 2

1





























đk

B đb

B Bo đk

đb Bo

r R

R R

I R

R

R R V

V

+12V

v

Vr

-V

-6V

0

-+

+

V

-R2

R1 +12V

V

Vr

+

R1

R2

Hình I-15 Sơ đồ nguên lý mạch so sánh dùng vi mạch

Khâu so sánh bằng vi mạch loại khuếch đại thuật toán chuyên dùng để sosánh tín hiệu Nhiệm vụ chính của mạch này là chuyển tiếp điện áp ra Vr từ mức Logic 1 sang mức logic 0 hoặc ngược lại khi điện áp Vv vượt điện áp ngưỡng Vo