thiết kế hệ truyền động nâng hạ cơ cấu cầu trục, chương 11 pot

Chng 11: Thiết kế mạch điều khiển nghịch l-u. Chức năng của mạch điều khiển là tạo ra những xung có biên độ, độ rộng và thời điểm thích hợp để điều khiển mở các Tiristor của mạch động lực sao cho các Tirisitor của bộ nghịc l-u dòng 3 pha đ-ợc đóng mở thứ tự từ T 1 -T 6 lệch nhau /3. 1. Sơ đồ khối chức năng. FFX: Phân phối xung từ FX đến các Tiristor. TX: Trộn giữa xung của FFX với xung của DĐ để tạo xung chùm. DĐ: Bộ tạo xung dao động có tần số không đổi. KĐ: Khuyếch đại xung có biên độ thích hợp để mở Tiristor. 2. Yêu cầu đối với mạch điều khiển. a. Bộ FX: Tự động phát ra xung có tần số thay đổi đ-ợc. Chu kỳ dòng điện ra của bộ biến tần nguồn dòng: f 1 T (f: tần số ra của BBT 3 pha.) Chu kỳ bộ FX: f 6 1 6 T T fx b. Bộ DĐ: Phát ra xung có tần số không đổi cung cấp cho TX. fx ffx tx kđ dđ RC4,1 1 f Thay đổi R trong mạch sẽ đ-ợc tần số ra thay đổi. c. Bộ FFX: - Nhận 6 xung từ FX (trong 1 chu kỳ) để phân phối đi mở 6 Tiristor theo thứ tự T1, T2, T3, T4, T5, T6 cách nhau lần l-ợt 3/ để bảo đảm góc dẫn của mỗi Tiristor là 120 o hay trong một thời điểm chỉ có 2 Tiristor cùng dẫn. - Để thực hiện đ-ợc yêu cầu trên, ta thấy: Bộ FFX là sử dụng thanh ghi dịch 6 bit. Thời gian để 1 bit của thanh ghi trở về trạng thái ban đầu phải bằng chu kỳ của dòng điện ra. Thực hiện mạch này bằng 3 D-FF đ-ợc mắc nh- hình vẽ. CLK Q1 Q2 Q3 1Q 2Q 3Q 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 2 1 1 0 0 0 1 3 1 1 1 0 0 0 4 0 1 1 1 0 0 Q1 Q1 Q1 Q1 D1 CLK PR D2 CLK Q2 Q2 PR PR CLK D3 Q3 Q3 Q2 Q2 Q3 Q3 5 0 0 1 1 1 0 6 0 0 0 1 1 1 Để tạo ra xung phát lần l-ợt vào T 1 , T 2 , T 3 , T 4 , T 5 , T 6 cách nhau /3 hay góc dẫn của mã Tiristor là 120 o => Tạo ra 3 xung A, B, C lệch nhau 120 o . Dịch các xung này đi 60 o ta đ-ợc các xung A, B, C t-ơng ứng. Để tạo đ-ợc xung phát T 1 , T 2 , T 3 , T 4 , T 5 , T 6 ta chỉ việc đ-a các xung ban đầu và các xung đã dịch đi 60 của nó vào mạch AND => Thoả mãn dạng xung cần có. Từ nhận xét trên và qua bảng trạng thái ngõ ra của thanh ghi dịch 6 bit ta thấy: - Các tín hiệu A, B, C lần l-ợt đ-ợc lấy từ các đầu ra Q1, Q3 và 2Q . - Các tín hiệu A, B, C lần l-ợt đ-ợc lấy ra từ các đầu ra Q2, 1Q và 3Q - Xung phát T1=Q1 AND Q2; T2=Q2 AND Q3; T3=Q3 AND 1Q ; T4= 1Q AND 2Q ; T5= 2Q AND 3Q ; T6= 3Q AND Q1 - Bộ FFX ngoài nhiệm vụ phát xung tuần tự đến các Tiristor nh- trên còn có nhiệm vụ phân phối xung trong các chế độ t-ơng ứng của động cơ đó là: Động cơ quay thuận, động cơ quay ng-ợc, chế độ hãm tái sinh. - Giả sử giản đồ phát xung đã trình bày ở trên là dùng để phát cho BBĐ cung cấp dòng cho Động cơ làm việc ở chế độ chạy thuận. Để động cơ quay ng-ợc ta chỉ cần đổi thứ tự phát xung vào các Tiristor bằng cách đổi pha B cho pha C. Việc này đ-ợc thực hiện dễ dàng bằng MUX 74157 đ-ợc trình bày nh- trên hình vẽ. - Để hãm tái sinh năng l-ợng, phải mồi chậm các Tiristor của bộ nghịch l-u do đó làm giảm tần số của bộ nghịch l-u sao cho động cơ quay quá tốc độ đồng bộ và trở thành máy phát. Trong chế độ hãm tái sinh ta chỉ cần đảo các xung A, B, C. Việc này cũng đ-ợc thực hiện bằng vi mạch dồn kênh MUX 74157 đ-ợc trình bày nh- hình vẽ. d. Bé trén xung. Xung tõ bé FFX ®-îc trén víi xung ®Õn tõ bé dao ®éng b»ng m¹ch AND ®Ó ®i tíi bé K§X. e. Bé K§X: - Bé K§X lµm nhiÖm vô khuÕch ®¹i xung ®iÒu khiÓn cã biªn ®é, ®é réng thÝch hîp cho viÖc ®iÒu khiÓn më Tiristor. - M¹ch K§X ®-îc thùc hiÖn b»ng BAX. Q1 Q1 D1 CLK D2 Q2 Q2 CLK PRPR D3 Q3 Q3 CLK PR CLK 12 13 MUX 115 2 3 4 56 7 1110 9 14 AE MUX 115 2 3 4 56 7 1110 9 14 AE 12 13 A A C B B C C C B B A A ' ' ' ' ' ' T1 T2 T3 T4 T5 T6 PR 1 2 3 4 5 6 CLK Q1 Q3 Q2 t t t III. Các mạch bảo vệ: 1. Mạch hạn chế dòng: Trong thực tế, hệ thống th-ờng mất ổn định do dòng điện v-ợt quá giới hạn cho phép. Nguyên nhân của hiện t-ợng này là do nhiễu loạn động của hệ thống gây ra. Đây là nhiễu loạn không khắc phục đ-ợc. Để hạn chế nhiễu loại này ta dùng khâu hạn chế l-ợng đặt đầu vào của mạch vòng dòng điện không v-ọt quá giới hạn. Khi U 1 >0, nếu U 1 >U + thì D + mở, U 2 =U + Khi U 1 <0, nếu UU 1 thì D - mở, U 2 =U - 2. Mạch hạn chế gia tốc và giảm tốc: Trong các hệ truyền động điện dùng bộ biến đổi điện tử công suất, do độ tác động nhanh của bộ biến đổi nên cần hạn chế tốc độ tăng l-ợng đặt đầu vào của mạch vòng tốc độ. Cấu tạo của bộ này gồm: khâu so sánh, khâu tích phân, khâu hạn chế. Tín hiệu đầu vào khâu so sánh là )UU( * WW )UUsin(.UU * wwmax1 U 1 +U n D + U + D - U - -U n U 2 U 2 U 1 U + U - )UUsin(.UU * wwmaxHC2  )UUsin( U U * ww maxHC * w     Trong ®ã: U max : ®iÖn ¸p b·o hoµ ®Çu ra kh©u so s¸nh. U w U hcmax A 2 A 1 U 1 T 1 T 2 U 2 A 3 U w * +U hcmax A 4 -U hcmax U hcmax t U w U w * U w Trong đó: U HCmax : điện áp hạn chế. : hằng số tích phân. U w : điện áp đầu vào (khâu tín hiệu). * w U : điện áp dầu ra (tín hiệu đặt sau khi đã đi qua khâu hạn chế). Vậy l-ợng tăng tốc độ đặt: maxHC * w U dt dU . ứng của động cơ đó là: Động cơ quay thuận, động cơ quay ng-ợc, chế độ hãm tái sinh. - Giả sử giản đồ phát xung đã trình bày ở trên là dùng để phát cho BBĐ cung cấp dòng cho Động cơ làm việc. b»ng BAX. Q1 Q1 D1 CLK D2 Q2 Q2 CLK PRPR D3 Q3 Q3 CLK PR CLK 12 13 MUX 115 2 3 4 56 7 111 0 9 14 AE MUX 115 2 3 4 56 7 111 0 9 14 AE 12 13 A A C B B C C C B B A A ' ' ' ' ' ' T1. D - mở, U 2 =U - 2. Mạch hạn chế gia tốc và giảm tốc: Trong các hệ truyền động điện dùng bộ biến đổi điện tử công suất, do độ tác động nhanh của bộ biến đổi nên cần hạn chế tốc độ tăng l-ợng