phần 2.4 pps

SS 2.4. Các phương pháp tạo xung điều khiển. 2.4.1. Tổng quan về mạch tạo xung điều khiển: Do đặc điểm của thyristor là khi van đã mở thì việc còn tín hiệu điều khiển nữa hay không không ảnh hưởng đến dòng qua van, vì vậy để hạn chế công suất của mạch phát tín hiệu điều khiển và giảm tổn thất trên vùng điện cực điều khiển người ta thường tạo ra các tín hiệu điều khiển thyristor cá dạng xung, do đó mạch điều khiển còn gọi là mạch phát xung điều khiển. Các xung điều khiển được tính toán về độ dài xung sao cho đủ thời gian cần thiết để mở van với mọi loại phụ tải có thể có khi sơ đồ làm việc. Thông thương độ dài xung nằm trong giới hạn từ 200µ ÷ 600µ. Các hệ thống phát xung điều khiển bộ chỉnh lưu hiện nay đang sử dụng cỏ thể phân làm 2 nhóm: - Nhóm các hệ thống điều khiển đồng bộ: Đây là nhóm các hệ thống điều khiển mà các xung điều khiển xuất hiện trên điện cực điều khiển các thyristor đúng thời điểm cần mở van và lặp đi lặp lại mang tính chu kỳ. - Nhóm các hệ thống điều khiển không đồng bộ: Các hệ thống điều khiển thuộc nhóm này tạo ra các xung điều khiển không tuân theo giá trị góc điều khiển. Các hệ thống điều khiển đồng bộ thường sử dụng hiện nay bao gồm: + Hệ thống điều khiển chỉnh lưu theo nguyên tắc khống chế pha đứng. + Hệ thống điều khiển chỉnh lưu theo nguyên tắc khống chế pha ngang. + Hệ thống điều khiển chỉnh lưu dùng điều khiển diot hai cực gốc. 2.4.2. Mạch tạo xung theo pha đứng. Mạch phân chia làm 3 khối có chức năng khác nhau như sơ đồ : u 1 u r u dkt u dk Khối 1: khối đồng bộ hóa và phát điện áp răng cưa ( ĐBH-FSRC). Khối 2: khối so sánh (SS). Khối 3: khối tạo xung (TX). U 1 là điện áp lưới nguồn xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu. U rc là điện áp tựa. U dk là điện áp điều khiển. ĐBH FSRC TX U dkt là điện áp điều khiển thyristor. Nguyên lý cở bản của hệ thống điều khiển theo nguyên tắc pha đứng có thể tóm tắt như sau: Tín hiệu điện áp cung cấp cho mạch động lực bộ chỉnh lưu được đưa đến mạch đồng bộ hóa của khối 1và trên đầu ra của mạch đồng bộ ta có các điện áp thường có dạng hình sin với tần số bằng tần số điện áp nguồn cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu. 2.4.2.1 Khối đồng bộ hóa và phát sóng răng cưa: Để tạo ra một hệ thống các xung xuất hiện lặp đi lặp lại với chu kỳ bằng chu kỳ nguồn xoay chiều cung cấp cho sơ đồ nguồn chỉnh lưu và điều khiển được thời điểm xuất hiện của chúng trong mỗi chu kỳ thì các nghiên cứu đã chỉ ra rằng : tốt nhất là sử dụng các mạch phát xung mà một trong các tín hiệu điều khiển nó là tín hiệu cũng biến đổi một cách chu kỳ với chu kỳ như của tín hiệu ra và dạng tốt nhất là dạng răng cưa. Vì vậy mà chúng ta cần phải có mạch điện để tạo ra điện áp răng cưa và được gọi là mạch phát sóng răng cưa (FSRC). Mặt khác kĩ thuật điện - điện tử cũng chỉ ra rằng để có điện áp dạng răng cưa có tần số và thời điểm đầu của mỗi xung cưa răng cưa phù hợp với tần số và góc pha của nguồn xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu thì tốt nhất là sử dụng các sơ đồ tạo điện áp răng cưa được điều khiển bởi điện áp biến thiên cùng tần số.Dạng của điện áp điều khiển mạch tạo điện áp răng cưa có thể bất kỳ. Để có các điện áp này người ta còn sử dụng một mạch điện được gọi là mạch đồng bộ hoá (gọi tắt là mạch đồng bộ) và điện áp ra của mạch đồng bộ gọi là điện áp đồng bộ. Ký hiệu Udb. 1) Mạch đồng bộ hoá Để tạo ra điện áp đồng bộ đảm bảo yêu cầu đặt ra người ta thường sử dụng hai kiểu mạch đơn giản: + Mạch phân áp bằng các điện trở hoặc bằng điện trở kết hợp điện dung hay điện cảm : Trong mạch đồng bộ này điện áp đầu vào là điện áp lưới điện xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu , điện áp ra cũng là điện áp xoay chiều hình sin cùng tần số trùng hoặc lệch một góc pha xác định. + Kiểu mạch đồng bộ này ít được sử dụng vì có sự liên hệ trực tiếp về điện giữa mạch động lực và mạch điều khiển bộ chỉnh lưu. + Mạch đồng bộ dùng máy biến áp : Trong trường hợp này người ta sử dụng một máy biến áp công suất nhỏ thường là máy biến áp hạ áp để tạo ra điện áp đồng bộ. Điện áp lưới U1 được đặt vào cuộn sơ cấp còn bên thứ cấp ta lấy ra điện áp đồng bộ Udb. MBA để tạo ra điện áp đồng bộ được gọi là điện áp đồng bộ và kí hiệu là BAĐ,nó có thể là loại một pha hoặc nhiều pha tuỳ theo sơ đồ chỉnh lưu cụ thể. 2) Mạch phát sóng răng cưa a) Sơ đồ mạch phát sóng răng cưa dùng điôt , điện trở,tụ điện (mach D – R – C) - Giới thiệu sơ đồ: - Sơ đồ mạch phát sóng răng cưa trên hình bao gồm: - BAĐ là máy biến áp đồng bộ hoá , đây là phần mạch đồng bộ. - D,R,C là phần tử cơ bản của mạch tạo điện áp răng cưa. b) Sơ đồ mạch phát sóng răng cưa dùng mạch D-R-C nạp cho tụ bằng nguồn một chiều ổn định. c) Sơ đồ mạch phát sóng răng cưa dùng D-R-C và tranzitor : Giới thiệu sơ đồ : -BAĐ là máy biến áp đồng bộ không tạo ra tín hiệu đồng bộ hóa. - Diot D và tranzitor Tr các điện trở R 1 ,R 2 ,R 3 ,R 4 và biến trở WR , tụ điện C là các phần tử của mạch phát sóng răng cưa. - Điện áp nguồn xoay chiều cấp cho sơ đồ chỉnh lưu u 1 , điện áp đồng bộ u db , điện áp một chiều cung cấp cho sơ đồ tạo sóng răng cưa U cc , điện áp ra u rc kí hiệu như hình vẽ. d) Sơ đồ mạch phát sóng răng cưa dùng D-R-C và tranzitor và nạp tụ bằng dòng không đổi: M¹ch t¹o ®iÖn ¸p r¨ng cưa + Mạch tạo xung răng ca tuyến tính dùng transistor T1 tạo nguồn dòng nạp cho C, khi T2 khoá tụ C đợc náp Ic = const và tăng tuyến tính. Khi có xung mở T2, C sẽ phóng điện qua T2 ( hình a): Các T1, R2, RE chọn sao cho bóng làm việc ở chế độ A. Muốn tạo đ/áp răng ca dốc xuống, dòng phóng của tụ phải duy trì không đổi nhờ T3 làm việc ở chế độ A ( hình b). Diode D1 dùng để hạn chế giá trị điện áp trên tụ C ( UCmax = E UD1) Mạch tạo điện áp răng ca dùng khuếch đại thuật toán + Mạch dùng khuếch đại thuật toán và transistor Dùng mạch tích phân và khoá K, khoá K đợc điều chỉnh bởi tín hiệu đồng bộ, xung đồng bộ kết thúc, K mở, tụ C nạp: Tại t1, K đóng, UC = 0. Để tránh ngắn mạch các mạch phụ thay khoá K bằng bóng trờng ( công nghệ MOS) hoặc dùng khoá điện tử. Mạch tạo điện áp răng ca dùng khuếch đại thuật toán + Mạch tạo điện áp tựa hàm Cos t Nếu điện áp vào là nửa điện áp Sint thì: Cần đặt ở đầu ra điện áp chuyển dịch: Điện áp ra sẽ là: Điện áp tựa có dạng cosint 2.4.2.2 Khõu so sỏnh: Khâu so sánh Nhận tín hiệu hai điện áp tựa ( răng ca) và điện áp điều khiển, so sánh hai điện áp này, tìm thời điểm chúng bằng nhau ( Uđk = U răng ca) thì phát xung đầu ra để gửi sang khâu khuếch đại. Để so sánh tín hiệu tơng tự ( analog) thờng dùng transistor hoặc kđ thuật toán. Do KĐTT có nhiều u điểm nên hiện nay khâu so sánh sử dụng loại này là chủ yếu. 2.4.2.3 Khõu to xung: 2.4.2.3.1 Mch truyn xung ra n thyristor : Cú hai cỏch truyn xung t u ra h thng iu khin n mch G-K ca thyristor ú l - Truyn xung trc tip: dựng dõy dn ni t u ra mch phỏt xung n cc G-K ca thyristor - V truyn xung giỏn tip: qua mỏy bin ỏp xung. õy l cỏch c s dng nhiu nht. Biến áp xung Mục đích: + Cách li giữa mạch động lực với mạch điều khiển, + Phối hợp trở kháng giữa cực điều khiển của T với mạch KĐ đầu ra. + Thay đổi cực tính của xung ( nếu cần) Yêu cầu: Truyền xung với độ méo ít nhất Nhợc điểm: + Giảm chất lợng xung điều khiển, + Khó chuẩn hoá mạch, + Tăng kích thớc mạch điều khiển . toán. Do KĐTT có nhiều u điểm nên hiện nay khâu so sánh sử dụng loại này là chủ yếu. 2. 4 .2. 3 Khõu to xung: 2. 4 .2. 3.1 Mch truyn xung ra n thyristor : Cú hai cỏch truyn xung t u ra h thng iu khin. điều khiển, + Khó chuẩn hoá mạch, + Tăng kích thớc mạch điều khiển