Đồ án Thiết kế điện tử công suất điều khiển đóng mở van SCR

Trong thực tế đối với động cơ điện một chiều kích từ độc lập thường có 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ như sau : - Thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng - Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch p

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

PHẦN I: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 4

1.Tổng quan 4

1.1.Mục đích – Vai trò của việc phân tích ,lựa chọn phương án truyền động điện 4

1.2 Cơ sở lựa chọn phương án truyền động 4

2 Chọn động cơ và các phương án điều chỉnh 4

2.1.Các loại động cơ 4

2.2.Động cơ điện một chiều 5

a.Giới thiệu chung về động cơ điện 1 chiều 5

b.Cấu tạo động cơ điện một chiều 5

2.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ 7

2.3.1 Động cơ 1 chiều kích từ nối tiếp 7

2.3.2 Động cơ 1 chiều kích từ độc lập 8

a Thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng 9

b Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi từ thông 11

c.Thay đổi điện áp cấp cho mạch phần ứng 13

3.Phân tích chọn các phương án hãm,dừng động cơ 15

3.1.Hãm tái sinh: 16

3.2 Hãm ngược : 17

4 Phân tích chọn bộ biến đổi 19

4.1 Bộ biến đổi máy điện 20

4.2 Bộ biến đổi điện từ 21

4.3 Bộ biến đổi chỉnh lưu không điều khiển + xung áp một chiều 21

4.4 Bộ biến đổi chỉnh lưu bán dẫn: Dùng thyristor 22

4.5 Kết luận 23

PHẦN II: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC 24

1.Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển không đối xứng 24

a Sơ đồ động lực 24

2 Sơ đồ hình cầu 3 pha điều khiển đối xứng 26

a Sơ đồ nguyên lý : 26

b Đặc điểm của sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng : 26

c Nguyên lí làm việc sơ đồ cầu 3 pha điều khiển đối xứng 27

3 Kết luận 29

PHẦN III: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 30

1 Giới thiệu chung 30

1.1 Hệ thống điều khiển pha đứng 30

a.Sơ đồ khối hệ thống điều khiển theo pha đứng 30

b.Nguyên lý cơ bản của hệ thống điều khiển theo nguyên tắc pha đứng 32

1.2 Hệ thống điều khiển pha ngang 33

1.3 Hệ thống điều khiển dùng điốt 2 cực gốc ( tranzitor một tiếp giáp ) 34

2.Thiết kế mạch điều khiển 34

2.1.Khối đồng bộ hoá và phát sóng răng cưa (ĐBH-FSRC) 34

a Nhiệm vụ 34

b Sơ đồ nguyên lý: 34

c Sơ đồ mạch 34

d Nguyên lý hoạt động: 35

e Giản đồ điện áp 36

2.2 Khối so sánh 36

2.3.Khối tạo xung và phân chia xung (TX - PCX) 38

a.Mạch sửa xung 38

b Mạch khuyếch đại và truyền xung 39

2.4.Khối tổng hợp và khuyếch đại trung gian (KĐTG) 39

a Khâu tổng hợp mạch vòng phản hồi âm tốc độ 40

b Khâu tổng hợp mạch vòng phản hồi âm dòng 41

c.Mạch tổng hợp và khuếch đại tín hiệu 42

1 Căn cứ chọn sơ đồ chỉnh lưu thiết kế : 43

2 Phân tích các phương án thiết kế bộ chỉnh lưu 43

a Chỉnh lưu một pha 43

b Chỉnh lưu ba pha 44

3 Nhận xét : 45

PHẦN V TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 45

1 Đặt vấn đề 46

2.Tính chọn thiết bị 46

2.1 Chọn động cơ 46

2.2 Chọn máy biến áp động lực 47

a.Chọn giá trị điện áp định mức của cuộn dây thứ cấp máy biến áp cung cấp 47

b.Chọn các thông số khác của MBA 47

2.3 Chọn van chỉnh lưu Tiristor 49

2.4 Tính chọn cuộn kháng san bằng 51

2.5 Tính các phần tử R-C của mạch bảo vệ quá áp cho các thyristor 53

2.6 Chọn Aptomát 53

2.7 Chọn máy phát tốc 54

2.8 Chọn điện trở hãm 55

3 Tính chọn thiết bị mạch điều khiển 55

3.1 Tính chọn Tranzitor khâu khuếch đại cuối cùng 55

3.3 Các vi mach khuếch đại thuật toán trong mạch tích phân 56

4 Tính chọn bộ khuếch đại trung gian 57

5 Xác định hệ số khuếch đại của hệ thống 60

PHẦN VI XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TĨNH 61

1 Mục đích – ý nghĩa 61

2 Xây dựng đặc tính cơ của hệ thống 61

2.1 Xây dựng đoạn đặc tính thứ nhất 61

a.Xây dựng đường đặc tính cao nhất 62

b Xây dựng đặc tính cơ thấp nhất: 65

3 Kiểm tra chất lượng tĩnh 67

PHẦN VII: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG VÀ CHẠY TRÊN PHẦN MỀN MATLAB 68

I GIỚI THIỆU PHẦN MỀN MATLAB/SIMULINK 68

1 Thyristor 69

2.Khối đo dòng 72

3.Khối Đo áp 73

4 Thư viện Sources 74

5 Thư viện Sinks 75

6.Thư viện Signal Routing 75

7.Thư viện Math Operations 75

8 Thư viện Continuous 75

9 Khối Pulse generator 76

10 Cách tạo xung α với sơ đồ hình cầu 78

11 Cải tiến cách phát xung với mạch chỉnh lưu 3 pha, cầu, có điều khiển: 79

III MẠCH MÔ PHỎNG CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN ĐỐI XỨNG 81

1 Sơ đồ mạch 81

2 Cài đặt tham số trong mạch 82

3.Các đồ thị khi mô phỏng : 90

PHẦN VII THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 93

1- Nguyên lý khởi động 93

2 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ 94

3- Nguyên lý ổn định tốc độ 94

4 Nguyên lý tự động hạn chế phụ tải 94

5 Nguyên lý hãm dừng hệ thống 95

PHẦN I: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

1.Tổng quan.

1.1.Mục đích – Vai trò của việc phân tích ,lựa chọn phương án truyền động điện.

Việc lựa chọn phương án truyền động điện có vai trò rất quan trọng Nó quyết định đến chất lượng sản phẩm cũng như ảnh hưởng tới hiệu quả kinh tế sản suất :

- Khi lựa chọn đóng chóng ta có thể tăng năng suất làm việc , hạn chế những hành trình dư thừa ,nâng cao hiệu quả kinh tế

-Việc lựa chọn lựa chọn không hợp lý không những gây ra những tổn thất

về kinh tế mà có thể còn gây ra những hậu quả khó lường

1.2 Cơ sở lựa chọn phương án truyền động.

Để có được phương án lựa chọn truyền động tốt nhất ta cần căn cứ vào đặc điểm công nghệ của nó ,căn cứ vào chỉ tiêu chất lượng để chọn phương án Mỗi phương án đều có ưu và nhược điểm riêng ,khi lựa chọn cần đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kỷ thuật cũng như về mặt kinh tế ,trong đó cần chó trọng đảm bảo chi tiêu về mặt kỷ thuật Thường thì để đảm bảo tốt chỉ tiêu về mặt kỷ thuậtthì kèm theo chỉ tiêu về kinh tế Do vậy ,tùy thuộc vào yêu cầu chất lượng và độchính xác của sản phẩm ta chọn phương án truyền động thỏa mạn các tiêu chí vềkinh tế và kỹ thuật

2 Chọn động cơ và các phương án điều chỉnh.

2.1.Các loại động cơ

Trong công nghiệp có 2 loại động cơ thường được sử dụng :

- Động cơ xoay chiều :

động cơ không đồng bộ rô to dây quấn)

-Động cơ điện một chiều :

Mỗi loại động cơ có các đặc điểm cấu tạo, vận hành và ứng dụng riêng

dựa vào yêu cầu thiết kế được giao, em nghiên cứu và phân tích để lựa chọn phương án truyền động điều khiển động cơ một chiều và các phương án điều chỉnh tốc độ kèm theo

2.2.Động cơ điện một chiều

a.Giới thiệu chung về động cơ điện 1 chiều

Như ta đã biết máy phát điện một chiều có thể dùng làm máy phát điệnhoặc động cơ điện Động cơ điện một chiều là thiết bị quay biến đổi điện năngthành cơ năng Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Động

cơ điện một chiều được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp và giao thôngvận tải

b.Cấu tạo động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều gồm có 2 phần : Phần tĩnh (stator) và phần động(rôtor)

Hình 1: Động cơ điện một chiều

Gồm các phần chính sau:

- Cực từ chính: Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắtcực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làmbằng những lá thép kỹ thuật điện Cực từ được gắn chặt vào vỏ nhờcác bulông Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cáchđiện

- Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiệnđổi chiều

- Gông từ: Dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏmáy

 Dây quấn phần ứng:

Dây quấn phần ứng là phần sinh ra s.đ.đ và có dòng điện chạy qua Thườnglàm bằng dây đồng có bọc cách điện.Trong máy điện nhỏ thường dùng dây cótiết diện tròn, trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện hình chữnhật Dây quấn được cách điện với rãnh của lõi thép

 Cổ góp:

Cổ góp hay còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòngđiện xoay chiều thành một chiều cỏ góp gồm có nhiều phiến đồng hình đuôinhạn cách điện với nhau bằng lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm và hợp thành mộthình trụ tròn Đuôi vành góp có cao hơn lên một ít để để hàn các đầu dây củacác phần tử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng

 Các bộ phận khác:

- Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy

- Trục máy: Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi.Trục máy thường làm bằng thép Cacbon tốt

2.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ.

Để thiết kế hệ truyền động phù hợp với yêu cầu ta cần đưa ra nhiều phương

án khác nhau, rồi sau đó so sánh các phương án trên phương diện kinh tế và kỹ thuật để chọn ra phương án tối ưu

Đây là động cơ sử dụng năng lượng điện 1 chiều bao gồm:

-Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

-Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

- Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp

Với động cơ 1 chiều kích từ hỗn hợp là lọai động cơ có kết cấu phức tạp,giá thành cao nên ta loại bỏ vì không phù hợp chỉ tiêu kinh tế

2.3.1 Động cơ 1 chiều kích từ nối tiếp

Sơ đồ nguyên lý

0

Hinh 2:Mạch động cơ một chiều kích từ nối tiếp.

ω= U

KC I−

R KC

ω= U

R KC

Mà động cơ một chiều kích từ nối tiếp có đặc tính cơ ở dạng phi tuyến (hypecbol ), nên đặc tính cơ mềm và độ cứng lại thay đổi theo phụ tải Động cơ một chiều kích từ nối tiếp có khả năng quá tải lớn về momen nhờ cuộn CKT mắc nối tiếp vào mạch phần cứng nên có khả năng khởi động tốt hơn động cơ một chiều kích từ độc lập.Vì vậy loại động cơ này thường được sử dụng trong hệtruyền đông yêu cầu quá tải cao và momen khởi động lớn.

Mặt khác, từ thông của động cơ phụ thuộc vào dòng phần ứng nên khả năng chịu tải của động cơ bị ảnh hưởng rất lớn của điện áp lưới Điều này gây khó khăn trong quá trình điều chỉnh và ổn định tốc độ, quá trình này chỉ có hiệu quả ở tốc độ rất thấp và hiệu quả không cao, ở tốc độ cao đạt được điều này là rất khó khăn

Dựa vào phương trình đặc tính cơ ,để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ nối tiếp ta có thể thay đổi điện áp phần ứng hoặc thay đổi điện trở phần ứng bằng cách mắc thêm điện trở phụ

Phương pháp thay đổi tốc độ động cơ băng cách thay đổi điện trở phần ứng có đặc điểm :

- Vì phải thêm điện trở phụ nên phương pháp này chỉ cho tốc độ thay đổi theo chiều hướng giảm

- Muốn tốc độ càng nhỏ thì điện trở phụ càng lớn nên tổn hao tăng lên

- ở những tốc độ nhỏ đặc tính cơ dốc nhiều nên độ ổn định tốc độ rất kém

- Dải điều chính tốc độ phụ thuộc vào trị số phụ tải Mc

- Điều chỉnh có cấp

2.3.2 Động cơ 1 chiều kích từ độc lập

Do mạch kích từ nằm độc lập với mạch phần ứng nên từ thông kích từ

 = const khi tải thay đổi

R MKu

2

Vì  = const nên quan hệ (M) là quan hệ đường thẳng

Hinh 3 Đặc tính cơ động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

Nhận xét: Đặc tính cơ có dạng đường thẳng và có độ cứng cao khi động

cơ làm việc với tốc độ không đổi thì momen điện từ bằng momen cản trên trục động cơ Loại động cơ này cho phép quá tải lớn, dải điều chỉnh rộng và dễ điều chỉnh Từ phương trình đặc tính cơ cho thấy loại động cơ này có thể điều chỉnh tốc độ tới 3 cách là điêù chỉnh Uư, Rf, và ik

Trong thực tế đối với động cơ điện một chiều kích từ độc lập thường có 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ như sau :

- Thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng

- Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch phần ứng

h 3

R+RK

U

=

2 m

®

f m

®

®

Φ

Φ

RR

2 f

dmΦ

)K

ra số cấp điện trở có hạn và việc điều chỉnh không trơn

- Dải điều chỉnh không rộng D = 5:1

- Phương pháp này gây tổn thất nhiều năng lượng do đó giảm hiệu suất hệ thống

b Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi từ thông.

 Sơ đồ nguyên lý (H.7):

Khi thay đổi từ thông kích từ động cơ một chiều kích từ độc lập chính là

RK

u®k

¦r

u¦

I¦

Nhưng nếu giảm từ thông  quá nhiều vì khi giảm  do quán tính tốc độ 

sẽ thay đổi chậm hơn so với từ thông  nên E = K.giảm Iư tăng lên

 M = K.Iư tăng lên

Mặt khác khi  giảm quá nhiều thì Iư tăng quá lớn gây nên sụt áp trong mạch phần ứng tăng lên  công suất động cơ giảm  tốc độ giảm

Như vậy khi điều chỉnh giảm từ thông  thì:

) K ( Φx 2



- Vì công suất mạch kích từ nhỏ nên việc điều chỉnh là dễ dàng và tổn hao công suất ít

- Khả năng tự động hóa cao

- Sai lệch tĩnh tăng lên

- Hệ thống cú dải điều chỉnh hẹp: D = 3 :1.

- Khi giảm từ thụng để tăng tốc độ thỡ điều kiện chuyển mạch cổ gúp xấu

đi vỡ vậy để đảm bảo điều kiện chuyển mạch bỡnh thường thỡ phải đồng thời giảm Iư nờn momen cho phộp trờn trục động cơ giảm rất nhanh

- Do điện cảm lớn nờn hằng số thời gian lớn , thời gian quỏ độ dài

- Phương phỏp thay đổi từ thụng phự hợp với tải

Pc = U.I = const

Mc = var Tuy nhiờn phương phỏp này lại cú chỉ tiờu kinh tế cao, tổn thất năng lượng nhỏ

c.Thay đổi điện ỏp cấp cho mạch phần ứng

 Sơ đồ nguyờn lý tổng quỏt:

Hỡnh 7: Mạch thay đổi điện ỏp phần ứng

-h 4

Sơ đồ thay thế

h 5

I Ư

 Phương trình đặc tính cơ:

M.)K(

RK

E

2 m dm

b

Φ

Φ

Phương pháp điều chỉnh điện áp mạch phần ứng là phương pháp triệt để

kể cả khi không tải lý tưởng và điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào kể

cả khi không lý tưởng , đảm bảo sai số tốc độ nhỏ, khả năng quá tải lớn,dải điều chỉnh rộng và tổn thất năng lượng ít phương pháp này có thể điều chỉnh trơn trong hệ điều chỉnh phần tử điều khiển nằm ở mạch điều khiển nên độ tinhđiều khiển cao, thao tác nhẹ nhàng và khả năng tự động hóa cao

Khi thay đổi U độ cứng đặc tính cơ không thay đổi nên giảm sai lệch tĩnh – đặc biệt phương pháp này phù hợp với loại tải mang tính chất phản kháng và băng hằng số (Mc = const ).

 Nhận xét chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ

Qua những phân tích cụ thể 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ trên ta thấy mỗi phương pháp điều chỉnh đều có những ưu nhược điểm riêng phù hợp với từng yêu cầu công nghệ Căn cứ công nghệ của đề tài ta thấy phương pháp thayđổi tốc độ bằng cách điều chỉnh điện áp mạch phần ứng động cơ có nhiều ưu điểm như:

- Phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng

- Điều chỉnh trơn và điều chỉnh vô cấp

- Sai lệch tĩnh nhỏ , =const trong toàn dải điều chỉnh

3.Phân tích chọn các phương án hãm,dừng động cơ.

Hãm là trạng thái động cơ sinh ra mô men quay ngược chiều với tốc độ quay của rôto Trong tất cả các trạng thái hãm động cơ đều làm việc ở chế độ máy phát Như ở phần trước ta đã chọn cơ một chiều kích từ độc lập đối với lọai động cơ này có 3 trạng thái hãm là :

- Hãm tái sinh

- Hãm ngược

- Hãm động năngSau đây ta lần lượt phân tích từng trạng thái hãm

KK

R

EU

Mh=kIh < 0Phương trình đặc tính cơ ở đoạn hãm tái

sinh là:

h o

h

k(

RI

k

R

2Φ)

ωΦ

ω

HHình 9 Đặc tính hãm tái sinh

là P = (U-E).I ,đây là phương pháp hãm hữu ích về kinh tế vì động cơ sinh ra điện năng hữu ích

Tuy nhiên hệ thống truyền động van động cơ (T-Đ) chỉ dẫn dòng theo mộtchiều nhất định nên khi động cơ sinh ra năng lượng trả về lưới thì các van không cho phép dẫn ngược Nên phương pháp hãm này không phù hợp với yêu cầu công nghệ

3.2 Hãm ngược :

Hãm ngược là trạng thái máy phát của

động cơ khi rôto quay ngược chiều với chiều

quay tương ứng của từ trường do điện áp nguồn

gây ra

Mặt khác phụ tải mang tính chất phản

kháng nên ta chỉ xét trường hợp đảo chiều điện

áp phần ứng khi động cơ đang quay

Hình 10: Đặc tính hãm ngược

Giả sử động cơ đang làm việc xác lập tại điểm a trên đặc tính tự nhiên với

phụ tải Mc1 Ta đổi chiều điện áp phần ứng và đưa thêm điện trở phụ Rf vào

mạch phần ứng động cơ sẽ chuyển sang làm việc ở điểm b trên đặc tính biến trở chiều quay ngược.Tại b do quán tính nên rôto vẫn quay theo chiều cũ còn mô men đã đổi chiều chống lại chiều quay nên tốc độ giảm nhanh theo đoạn bc Tại

c tốc độ bằng không nếu cắt phần ứng khỏi lưới động cơ sẽ dừng lại.Còn nếu

vẫn tiếp tục đóng phần ứng vào lưới và nếu tại cmô men của động cơ lớn hơn

mô men cản Mc2 thì động cơ sẽ quay ngược cuối cùng làm việc tại điểm d Trên

đoạn hãm ngược bc vì điện áp đổi cực tính nên

0RR

)EU(R

R

EUI

f

l f



I h

U l

a

c d

-

xl

TN

m c1

3.3 Hãm động năng:

Ta xét trường hợp hãm động năng kích từ độc lập

a) Sơ đồ nguyên lý (H.21)

Hình 11.Đặc tính hãm động năng b.Nguyên lý làm việc:

Hãm động năng kích từ độc lập xẩy ra khi động cơ đang quay ta cắt phần ứng động cơ ra khỏi lưới điện một chiều rồi đóng kín qua một điện trở hãm Rh còn mạch kích từ vẫn giữ nguyên  =const

Tại thời điểm cắt phần ứng khỏi lưới điện do động năng tích lũy được ở quá trình làm việc trước đó nên rôto vẫn quay theo chiều cũ với tốc độ ban đầu Ebđ = k..bđ

Vì phần ứng được khép mạch qua điện trở hãm Rh nên sức điện động ban đầu sinh ra dòng điện hãm ban đầu được xác định

0RR

kR

R

EI

h

bd h

h

h h

k(

RRI

.k

RR

2Φ)

Φ

h 22

R h

(I)

Với Ih ,Mh< 0 Đây là phương trình đường thẳng đi qua gốc toạ độ dạng của chúng được biểu diển như trên hình (H.22).

2

RR

).k(β

 Đánh giá chọn phương pháp hãm dừng động cơ:

Từ những phân tích cụ thể của từng phương pháp hãm ta thấy: Phương pháp hãm ngược hãm nhanh có hiệu quả tuy nhiên tổn thất năng lượng lớn làm phát nóng động cơ ảnh hưởng đến tuổi thọ thiết bị Còn phương pháp hãm độngnăng có hiệu quả kém hơn phương pháp hãm ngược khi có cùng tốc độ ban đầu

và mô men cản Mc Tuy nhiên hãm động năng lại ưu việt hơn về mặt năng lượng tiêu thụ rất ít năng lượng từ lưới và mạch điều khiển cũng đơn giản hơn

4 Phân tích chọn bộ biến đổi

Cấu trúc phần mạch lực của hệ thống truyền động điều chỉnh động cơ bao giờ cũng cần có bộ biến đổi, các bộ biến đổi này cấp điện cho mạch phần ứng hoặc kích từ của động cơ Cho đến nay trong công nghiệp sử dụng 4 bộ biến đổi chính:

- Bộ bỉến đổi máy điện gồm: Động cơ sơ cấp kéo máy phát điện một chiều hoặc khuếch đại

- Bộ biến đổi điện từ: Khuếch đại từ

- Bộ biến đổi chỉnh lưu bán dẫn: Chỉnh lưu Thyristor hoặc Điôt

- Bộ biến đổi chỉnh lưu không điều khiển + xung áp một chiều Tranzitor hoặc Thysistor

4.1 Bộ biến đổi máy điện.

Bộ biến đổi này gồm máy phát một chiều

kích từ độc lập phát ra điện áp cung cấp cho

mạch phần ứng động cơ, máy phát này

thường do động cơ sơ cấp không đồng bộ 3

pha ĐK kéo quay và tốc độ quat của máy

phát là không đổi

Bộ biến đổi này có sơ đồ nguyên lý như

hình vẽ

Hình 12: Bộ biến đổi máy điện

Người ta đã chứng minh được:

 Ưu điểm: Đây là một hệ thống cổ điển nhưng vẫn được sử dụng bởi:

- Đơn giản, dễ điều độ tin cậy cao, ít phụ thuộc vào sự thay đổi của nhiệt độ

môi trường

- Điện áp ra bằng phẳng gần như không có song hài bậc cao

- Dải điều chỉnh D = 10/1 : 30/1 Khi sử dụng các biện pháp ổn định tốc độ

dải điều chỉnh D có thể đạt D = 100/1 : 200/1

- Có thể điều chỉnh tốc độ vô cấp

- Hệ thống làm việc linh hoạt ở bốn góc phần tư

- Thực hiện tốt việc đảo chiều và các chế độ hãm

- Phù hợp với tải Mc = const

 Nhược điểm:

- Công suất lắp đặt của hệ thống lớn gấp 5 lần công suất tải

- Việc gia công nền móng tốn kém

- Bảo quản phức tạp, gây tiếng ốn

- Hiệu suất không cao do sử dụng nhiều máy điện

4.2 Bộ biến đổi điện từ

 Sơ đồ nguyên lý :

Bằng cách thay đổi giá trị nguồn cấp

cho KĐT ta sẽ thay đổi được giá trị điện áp ra

của bộ biến đổi và thay đổi được tốc độ động

- Độ linh động điều khiển kém, đảo chiều khó khăn

- Quán tính của hệ lớn do ảnh hưởng của điện kháng khuếch đại từ

- Hệ số công suất thấp, khi điều khiển chịu ảnh hưởng phi tuyến của đặc tính từ hoá mạch từ

4.3 Bộ biến đổi chỉnh lưu không điều khiển + xung áp một chiều

 Sơ đồ nguyên lý :

- Điện áp đặt lên động cơ có dạng

xung,muốn vậy phải có bộ nguồn một

chiều, thông thường bộ nguồn này lấy từ

bộ biến đổi chỉnh lưu không điều khiển

Bằng cách thay đổi giá trị của γ ta sẽ thay đổi được giá trị của U tk và tốc

độ này thay đổi theo

u d

u ®k

fx

Về lý thuyết có 3 cách thay đổi γlà:

- Giữ nguyên T ck và thay đổi t1

- Giữ nguyên t1 và thay đổi T ck

- Kết hợp cả 2 cách trên: Nhưng phức tạp và ít dung thông thường dùng cách 1

 Nhận xét:

Đặc điểm của bộ biến đổi xung áp là: Sử dụng các linh kiện bán

dẫn nên tổn hao ít, không phụ thuộc nhiệt độ môi trường, khả năng tự động hoá cao, tuy nhiên sơ đồ phức tạp, mạch điều khiển cũng phức tạp

4.4 Bộ biến đổi chỉnh lưu bán dẫn: Dùng thyristor

- Trong bộ biến đổi van, các van làm nhiệm vụ

biến đổi xoay chiều thành nguồn một chiều cấp cho phần

ứng động cơ và giá trị này có thể thay đổi được bằng

cách thay đổi U dk

phát xung (FX) sẽ điều khiển các Thyristor và nhận được

điện áp chỉnh lưu, bằng việc thay đổi U dk ta sẽ thay đổi

được góc mở của T và thay đổi được giá trị điện áp đầu

ra

Hình 15.BBĐ chỉnh lưu bán dẫn

 Ưu điểm :

- Nổi bật của hệ thống này là tính tác động nhanh của hệ thống gọn nhẹ dễ

tạo ra hệ thống vòng kín, hệ thống nâng cao được độ cứng đặc tính cơ và mở rộng phạm vi điều chỉnh Có thể điều chỉnh vô cấp sai lệch tĩnh nhỏ

- Dễ tự động hoá hệ thống, tác động nhanh, hoạt động tin cậy không gây

ồn, không cần nền móng đặc biệt vào hiệu suất cao

 Nhược điểm:

- Hệ thống chịu nhiều ảnh hưởng của nhiệt độ khi dòng nhỏ suất hiện vùng gián đoạn, khả năng linh hoạt khi di chuyển trạng thái không cao, hệ thống đảo chiều phức tạp, khả năng quá tải của van kém

- Do các van có tính phi tuyến nên điện áp chỉnh lưu ra có dạng đập mạch rất cao

4.5 Kết luận

Sau khi đưa ra 4 phương án trên kết hợp với các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và khả năng vận hành cùng với điều kiện phát triển của khoa học kỹ thuật chọn phương án dùng chỉnh lưu không điều khiển +xung áp một chiều, sử dụng sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha Vì phương án này có nhiều ưu điểm phù hợp với yêu cầu công nghệ

Vì vậy ta chọn hệ thống truyền động như sau:

- Động cơ: Chọn loại động cơ 1 chiều kích từ độc lập

- Phương pháp điều chỉnh tốc độ: Thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ

- Loại Bộ biến đổi : chỉnh lưu cầu 1 pha

PHẦN II: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC

Bộ chỉnh lưu là bộ biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều

Bộ biến đổi này có thể là chỉnh lưu không điều khiển và chỉnh lưu có điều khiển.Các bộ chỉnh lưu có điều khiển có thể trao đổi năng lượng theo 2 phía: khi năng lượng truyền từ lưới xoay chiều sang tải bộ nguồn làm việc ở chế độ chỉnh lưu, khi năng lượng truyền theo chiều ngược lại từ tải một chiều về lưới xoay chiều thì bộ nguồn làm việc ở chế độ nghịch lưu trả năng lượng về lưới Với yêu cầu điều khiển van động cơ một chều khích từ độc lập sử dụng mạch động lực cầu 3 pha Dưới đây là một số dạng sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha thường gặp:

- Chỉnh lưu điều khiển đối xứng

- Chỉnh lưu điều khiển không đối xứng

1.Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển không đối xứng.

mở Tiristor của pha kế tiếp Ví dụ T1 mở thông từ t1 (thời điểm phát xung mở T1) tới t3 (thời điểm phát xung mở T2)

Trong trường hợp điện áp tải gián đoạn Tiristor được dẫn từ thời điểm có xung mở lên cho đến khi điện áp dây đổi dâu Các điôt tự động dẫn thông khi điện áp đặt lên chóng thuận chiều Ví dụ D1 phân cực thuận trong khoảng t4:t6

và nó sẽ mở cho dòng điện chạy từ pha B về pha A trong khoảng t4:t5 và từ pha

C về pha A trong khoảng t5:t6

Hình 16 Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng

a- Sơ đồ động lực

b- Giản đồ các đường cong.

Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng có dòng điện và điện áp

thành phần điện cảm của tải nhỏ, dòng điện và điện áp sẽ gián đoạn

Theo dạng song điện áp tải ở trên trị số điện áp trung bình trên tải bằng 0 khi

tổng 2 điện áp chỉnh lưu tia ba pha

Việc kích mở các van điều khiển trong chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển

dễ dàng hơn, nhưng các điều hoà bậc cao của tải và của nguồn lớn hơn

U tb= 3√3

2 π U f ( max) (1+ cosαα )= 3

2 π Uday (max )(1+cosαα )(1-6)

So với chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng, thì trong sơ đồ này việc điều khiển bán dẫn được thực hiện đơn giản hơn Ta có thể coi mạch điều khiển của bộ chỉnh lưu này như điều khiển một chỉnh lưu tia ba pha

Chỉnh lưu cầu ba pha hiện nay là sơ đồ có chất lượng điện áp tốt nhất, hiệu suất sử dụng biến áp tốt nhất Tuy vậy đây cũng là sơ đồ phức tạp nhất

2 Sơ đồ hình cầu 3 pha điều khiển đối xứng

a Sơ đồ nguyên lý :

Hình17 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL- Đ hình cầu 3 pha và sơ đồ thay thế

- BA: Là máy biến áp 3 pha dùng để cấp cho mạch chỉnh lưu, trong sơ đồchỉnh lưu cầu 3 pha thì cũng không cần sử dụng BA nếu nguồn cung cấp có điện

áp phù hợp với yêu cầu của sơ đồ và yêu cầu cách ly về điện giữa mạch độnglực bộ chỉnh lưu với nguồn xoay chiều

- Các van chỉnh lưu có điều khiển từ T1 ÷ T6 dùng để biến đổi điện ápxoay chiều 3 pha bên thứ cấp BA là Ua, Ub, Uc thành điện áp một chiều đặt lênphụ tải

- Đ là động cơ một chiều

b Đặc điểm của sơ đồ chỉnh lư u cầu 3 pha đối xứng :

- Số van chỉnh lưu bằng 2 lần số pha của điện áp nguồn cung cấp, trong

đó có m van có katôt nối chung (các van 1, 3, 5) tạo thành cực dương của điện

áp nguồn; m van có anôt chung (2, 4, 6) tạo thành cực âm của điện áp chỉnh lưu.

- Mỗi pha của điện áp nguồn nối với 2 van, 1 ở nhóm anôt chung, 1 ởnhóm katôt chung

- Điểm K nối chung của các van tạo thành cực dương của điện áp chỉnhlưu.

- Điểm A nối chung của van tạo thành cực âm của điện áp chỉnh lưu Điện

áp chỉnh lưu có 2 cực tính (+) và (-)

c

Nguyên lí làm việc sơ đồ cầu 3 pha điều khiển đối xứng

Các van K nối chung mở trong nửa chu kỳ dương Các van A nối chung

mở trong nửa chu kỳ âm Để tạo ra dòng điện chạy qua phụ tải tại 1 thời điểmphải có 2 van cùng mở (nhưng không cùng pha) Thời điểm mở tự nhiên của cácpha thuộc nhóm K nối chung cũng được tính từ thời điểm điện áp trên van mởthấp hơn điện áp đặt lên các van kế tiếp

Trong 1 chu kỳ của điện áp đặt vào mỗi van dẫn dòng trong khoản 1/Nchu kỳ Sự chuyển mạch dòng từ van này sang van khác chỉ diễn ra với các vantrong cùng 1 nhóm và độc lập với nhánh khác

Như vậy ở nhóm K nối chung van nào có thể dương nhất thì van đó sẽ

mở Còn nhóm A nói chung van nào âm nhất sẽ mở

 Quy luật mở van:

- Các van cùng nhóm mở lệch nhau 1/3 chu kỳ

- Các van cùng pha mở lệch nhau 1/2 chu kỳ

- Các van kế tiếp mở lệch nhau 1/6 chu kỳ

Nếu thay đổi điện áp chỉnh lưu thì có thể thay đổi góc mở  tính từ thờiđiểm mở tự nhiên Thời gian gian mở tối đa của 1 van là 1/2 chu kỳ

Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng có thể coi như hai sơ đồchỉnh lưu tia ba pha mắc ngược chiều nhau, ba Tiristo T1,T3,T5 tạo thành mộtchỉnh lưu tia ba pha cho điện áp (+) tạo thành nhóm anot ; còn T2,T4,T6 là mộtchỉnh lưu tia cho ta điện áp âm tạo thành nhóm catot, hai chỉnh lưu này ghép lạithành cầu ba pha Nguyên lý làm việc của sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha tương tựnhư hai sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha

Hình 18: Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu ba pha

Từ kết cấu của sơ đồ chỉnh lưu cầu ta có nhận xét: Để có dòng qua phụtải thì trong sơ đồ phải có ít nhất 2 van cùng thông, một ở nhóm anôt chung, một

ở nhóm katôt chung Vậy với giả thiết là sơ đồ làm việc ở chế độ dòng liên tục

và bỏ qua quá trình chuyển mạch thì khi bộ chỉnh lưu cầu m pha làm việc, ở một

thời điểm bất kỳ trong sơ đồ luôn có 2 van có thể dẫn dòng khi có xung điềukhiển: Van ở nhóm katôt chung nối với pha có điện áp dương nhất và van ởnhóm anôt chung nối với pha có điện áp âm nhất Thời điểm mở tự nhiên của sơ

đồ cầu cũng được xác định như đối với sơ đồ tia có số pha tương ứng

Để điều khiển điện áp chỉnh lưu trên phụ tải một chiều ta thay đổi thờiđiểm đưa xung điều khiển đến các cực điều khiển của các van, làm thay đổikhoảng dẫn dòng của van làm điện áp trung bình của chỉnh lưu thay đổi

Đặc điểm của các sơ đồ hình tia là ngoài các thời gian chuyển mạch các

van tiếp sau đang bắt đầu làm việc) dòng điện phụ tải id bằng dòng điện trongvan đang mở Do đó dòng điện trong mạch phụ tải được xác định bởi sức điệnđộng pha làm việc của máy biến áp, còn độ sụt áp trong bộ biến đổi thì được xácđịnh bởi độ sụt áp trên pha đó

Ở sơ đồ cầu, bên ngoài chu kỳ chuyển mạch vẫn có hai van làm việc đồngthời Dòng điện phụ tải chạy liên tiếp qua hai van và hai pha của máy biến ápdưới tác dụng của hiệu số sức điện động của các van tương ứng, nghĩa là dướitác dụng của sức điện động dây Sau một chu kỳ biến thiên của điện áp xoaychiều cả sáu van của bộ biến đổi đều tham gia làm việc.

Trị số trung bình của sức điện động chỉnh lưu Ud ở trạng thái dòng điện

Trong đó: Uđm là trị số cực đại của sức điện động chỉnh lưu ứng vớitrường hợp   0

Với sơ đồ 3 pha hình cầu trị số cực đại của sức điện động chỉnh lưu là:

3 Kết luận.

Có nhiều sơ đồ chỉnh lưu đáp ứng được yêu cầu công nghệ Tuy nhiên ởmỗi sơ đồ có các chỉ tiêu về chất lượng khác nhau, giá thành khác nhau Vấn đềđặt ra là lựa chọn cho phù hợp

Sơ đồ cầu ba pha điều khiển toàn phần có giá thành cao và mạch điềukhiển cũng phức tạp hơn song nó có chất lượng điện áp ra tốt hơn Mặt khác vớiđộng cơ một chiều kích từ độc lập có công suất trung bình (P = 1kw) nên sơ đồchỉnh lưu hình cầu ba pha điều khiển toàn phần hoàn toàn đáp ứng được cácyêu cầu công nghệ

PHẦN III: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

1 Giới thiệu chung

Để cho các van của hai bộ biến đổi mở tại những thời điểm mong muốn thì ngoài điều kiện tại thời điểm đó trên van phải có điện áp thuận thì trên cực điều khiển phải có một điện áp điều khiển (còn gọi là tín hiệu điều khiển hay xung điều khiển) Để có hệ thống các xung điều khiển xuất hiện đóng theo yêu cầu mở van thì ta cần phải có một mạch điện để tạo ra xung điều khiển đó Mạch điện tạo ra hệ thống xung điều khiển đó gọi là mạch điều khiển

Hệ thống tạo xung điều khiển có nhiệm vụ tạo ra

- 3 kênh điều khiển

- Góc điều khiển thay đổi rộng

-Thông số xung các kênh phải như nhau

Xung điều khiển phải thoả mản các yêu cầu cơ bản như công suất ,biên độcũng như thời gian tồn tại xung để mở chắc chắn các van đối với mọi loại phụ tải Thông thường độ dài xung nằm trong khoảng (200600)s là đảm bảo mở chắc chắn các van

Hiện nay thường sử dụng 3 hệ thống tạo xung cơ bản sau

- Hệ thống điều khiển pha đứng

- Hệ thống điều khiển pha ngang

- Hệ thống điều khiển dùng điôt 2 cực gốc

1.1Hệ thống điều khiển pha đứng

a.Sơ đồ khối hệ thống điều khiển theo pha đứng.

UG T

u

xung

Uđ k

- Khối 1 là khối đồng bộ hoá (ĐBH): Tín hiệu điện áp đưa vào khối này cũng chính là tín hiệu cấp cho mạch động lực của bộ chỉnh lưu (u1) Khối này ta thường sử dụng biến áp đồng bộ hoá để điện áp ra sau khối này có dạng sin với tần số bằng tần số điện áp nguồn cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu và trùng pha hoặc lệch pha 1 góc xác định so với điện áp nguồn

- Khối 2 là khối tạo sóng răng cưa (điện áp tựa): Sau khối 1, điện áp đồng

bộ (uđb) được đưa vào khối 2 để tạo ra điện áp dạng xung răng cưa (urc) Điện áp răng cưa urc là điện áp chuẩn để so sánh với Uđk của khối 3

- Khối 3 là khối so sánh: Qua khối này urc và Uđkđược so sánh với nhau Uđk là điện áp 1 chiều Giao điểm của điện áp này với urc quyết định góc điều khiển α

- Khối 4 là khối tạo xung: Tín hiệu ra sau khối so sánh có dạng số (có tín hiệu “1” và không có tín hiệu “0”) Tuy nhiên xung này hầu như chưa đáp ứng được yêu cầu về biên độ xung, độ rộng xung, độ dốc xung, Vì vậy cần phải có khối tạo xung để điều chỉnh các thông số này cho phù hợp

- Khối 5 là khối phân chia xung: Khối này để dẫn xung và phân chia xungcho Thyristor Ta thường dùng biến áp xung (BAX) để thực hiện việc này

Trên thực tế lắp ráp mạch điều khiển theo pha đứng này người ta thường ghép khối 1 với khối 2 và khối 4 với khối 5 Vậy sơ đồ lắp ráp thực tế như

ul : điện áp lưới (nguồn) xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu

uđk : điện áp điều khiển đây là điện áp một chiều lấy từ đầu ra của KĐTG) dùng để điều khiển giá trị góc 

khối(TH-khối3khối 2

khối1

UGT

PSRC

phân chia xung

Uđk

Hình 20 Sơ đồ khối điều khiển theo pha đứng thực tế

uđkT:Điện áp điều khiển Tiristo là chuỗi các xung điều khiển lấy từ đầu ra hệ thống điều khiển và được truyền đến cực điều khiển (G) và Katôt (K) của Tiristo

b.Nguyên lý cơ bản của hệ thống điều khiển theo nguyên tắc pha đứng

Tín hiệu điện áp cung cấp cho mạch động lực chỉnh lưu được đưa đến mạch đồng bộ hoá của khối 1 và trên đầu ra của mạch đồng bộ hoá 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 và trùng pha hoặc lệnh pha một góc pha xác định nào đó so với điện áp nguồn Điện áp này gọi là điện áp đồng bộ và ký hiệu là uđb

Các điện áp đồng bộ được đưa vào mạch phát điện áp răng cưa để khống chế sự làm việc của mạch điện này, kết quả là trên đầu ra của mạch phát điện áp răng cưa có một hệ thống các điện áp dạng hình răng cưa đồng bộ về tần số và góc pha với các điện áp đồng bộ Các điện áp này gọi là điện áp răng cưa urc

Các điện áp răng cưa được đưa vào khối so sánh (SS) và ở đó còn có một tín hiệu khác nữa gọi là điện áp điều khiển uđk

Hai tín hiệu này được mắc với cực tính sao cho tác động của chóng lên mạch SS là ngược chiều nhau Khối SS làm nhiệm vụ so sánh hai tín hiệu này vàtại những thời điểm 2 tín hiệu này có giá trị tuyệt đối bằng nhau thì đầu ra khối

SS sẽ thay đổi trạng thái

Như vậy khối SS là một mạch điện hoạt động theo nguyên tắc biến đổi tương tự-số(Analog-Digital) Do tín hiệu ra của mạch SS là dạng tín hiệu số nên chỉ có hai giá trị có ‘1’ hoặc không ‘0’.Tín hiệu ra của khối SS là các xung xuất hiện với chu kỳ bằng chu kỳ điện áp răng cưa ,nếu thời điểm bắt đầu xuất hiện của một xung nằm trong vùng sườn xung nào của urc tại sườn xung ấy của urc được gọi là sườn sử dụng

Điều này có nghĩa là :

Tại thời điểm urc=uđkở phần sườn sử dụng trong một chu kỳ của điện áprăng cưa thì trên đầu ra của khối SS sẽ bắt đầu xuất hiện một xung điện áp Từ

đó ta thấy có thể thay đổi được thời điểm xuất hiện xung đầu ra của khối so sánhbằng cách thay đổi giá trị của uđk khi giữ nguyên dạng của urc

Trong một số trường hợp thì xung ra của khối SS được đưa đến cực điều khiển của Tiristo nhưng đa số các trường hợp thì xung ra của khối SS chưa đủ các yêu cầu cần thiết đối với tín hiệu điều khiển Tiristo Để có tín hiệu đủ yêu cầu thì người ta phải thực hiện việc sửa xung ,khuyếch đại xung vv

Các nhiệm vụ này được thực hiện ở mạch tạo xung (TX) cuối cùng trên đầu ra khối TX là một chuỗi xung điều khiển uđkT có đủ thông số yêu cầu về công suất ,biên độ ,độ dài xung vv…mà thời điểm bắt đầu xuất hiện của các xung thì hoàn toàn trùng với thời điểm xuất hiện xung trên đầu ra khối SS

Vậy thời điểm xuất hiện của tín hiệu điều khiển trên điện cực điều khiển

và Katôt của Tiristo cũng chính là thời điểm xuất hiện xung đầu ra khối SS , tức

là khối SS đóng vai trò xác định giá trị góc điều khiển 

Như đã nêu ở trên ,ta có thể thay đổi thời điểm xuất hiện xung ra khối so sánh bằng cách thay đổi giá trị uđk Vậy điều khiển giá tri điện áp điều khiển uđk

ta điều khiển được giá trị góc mở 

Hệ thống điều khiển pha đứng tuy có mạch phát xung khá phức tạp nhưng các xung được tạo ra đáp ứng được yêu cầu như:

- Tổng hợp tín hiệu dễ dàng

- Công suất ,biên độ ,độ rộng xung đảm bảo yêu cầu mở Tiristo

- Dễ tự động hoá và tự động hoá ở trình độ cao

- Có thể điều khiển được hệ thống công suất lớn

1.2 Hệ thống điều khiển pha ngang.

Ở phương pháp này người ta tạo ra điện áp điều khiển hình sin có tần số bằng tần số của điện áp nguồn và góc pha điều khiển được.Thời điểm xuất hiệnxung trùng với góc pha đầu của điện áp điều khiển.Phương pháp này có mạch điều khiển khá đơn giản nhưng lại có một số nhược điểm sau :

- Khó tổng hợp tín hiệu

- Rất nhạy với sự thay đổi của điện áp nguồn

1.3 Hệ thống điều khiển dùng điốt 2 cực gốc ( tranzitor một tiếp giáp ).

Phương pháp này cũng tạo ra các xung nhờ việc so sánh giữa điện áp răng cưa xuất hiện theo chu kỳ điện áp nguồn xoay chiều với điện áp mở của

BJT.Phương pháp này khá đơn giản tuy nhiên nó có một số nhược điểm sau:

- Trong một chu kỳ điện áp nguồn hệ thống thường tạo ra nhiều xung điều khiển gây tổn thất phụ trong mạch điều khiển

- Đảo chiều khó khăn chỉ phù hợp hệ thống có công suất nhỏ

 Đánh giá chọn hệ thống điều khiển.

Từ những phân tích cụ thể đối với từng hệ thống điều khiển Em thấy hệ thống điều khiển pha đứng có nhiều ưu điểm phù hợp với công nghệ của đề tài được giao Do đó em chọn hệ thống điều khiển pha đứng để thiết kế cho hệ thống

2.Thiết kế mạch điều khiển.

2.1.Khối đồng bộ hoá và phát sóng răng cưa (ĐBH-FSRC)

- BAĐBH : tạo ra điện áp đồng bộ hóa.

- Bộ KĐTT sử dụng điôt, IC, các điện trở, tụ điện tạo ra dòng nạp ổn định

Hình 21.Khâu đồng bộ hóa – Tạo sóng răng cưa

Khi ở nửa chu kì điện áp Udb<0 , diot D3 dẫn Tụ C1 được nạp với dòng nạp đi từ +Ucc qua VR2 tới R4 vào tụ C1 Điện áp nạp của tụ C1 được giới hạn bởi DZ 10v

Khi ở nửa chu kỳ điện áp Udb > 0, D3 ngưng dẫn ,IC2 mở làm tụ C1 ngưng nạp và phóng điện qua IC2 cho đến khi điện áp trên tụ =0 và được duy trìcho đến khi Udb chuyển trạng thái sang chu kỳ tiếp theo và lại được lặp lại như cũ

Do Urc là điện áp ra của IC2 có điện trở rất nhỏ vì vậy điện áp ra có giá trị không phụ thuộc vào tải.Với sơ đồ này dung lượng tụ C chỉ cần rất nhỏ

(200nF) nên chọn tụ dễ dàng và điện áp ra rất gần với dạng răng cưa lý tưởng

Chính qua khối này sẽ quyết định thời điểm xuất hiện xung để kích mở Thyristor Cụ thể thực hiện khối so sánh theo nhiều mạch khác nhau nhưng phổ biến nhất hiện nay là các sơ đồ so sánh dùng Transistor và dùng bộ khuếch đại thuật toán bằng vi điện tử Ta có mạch so sánh sau:

Kết quả đầu ra khối so sánh ta thu được dạng xung điện áp ra

Hình Khối so sánh

Hình 23 Dạng sóng điện áp khối so sánh

2.3.Khối tạo xung và phân chia xung (TX - PCX).

Xung ra của khâu so sánh thường chưa đủ các thông số yêu cầu của cực điều khiển Để có xung có đầy đủ các thông số yêu cầu đó ta phải khuếch đại xung , thay đổi độ dài xung, trong một số trường hợp phải phân chia xung và cuối cùng là truyền xung từ đầu ra của mạch phát xung tới cực điều khiển và cực

K của Thiristor

a.Mạch sửa xung.

Hình 24 Mạch sửa xung dùng IC555 và 4081

Hình 25 Giản đồ điện áp mạch sủa xung

b Mạch khuyếch đại và truyền xung

- PR107 :Điot công suất

Hình 26 Khâu cách ly và khuếch đại

2.4.Khối tổng hợp và khuyếch đại trung gian (KĐTG).

Do yêu cầu công nghệ là phải có chất lượng cao nên ta phải sử dụng các mạch vòng phản hồi vì vậy cần phải có mạch vòng tổng hợp các tín hiệu Mặt khác để nâng cao độ cứng đặc tính cơ hệ kín nên cần phải khuyếch đại tín hiệu

Khâu tổng hợp khuyếch đại tín hiệu bao gồm :

Hình 27 Khâu phản hồi âm tốc độ

Tín hiệu phản hồi này được đưa vào khâu tổng hợp tín hiệu cùng tín hiệu chủ đạo Mạch tổng hợp này bao gồm các vi mạch khuyếch đại thuật toán IC3

và các phần tử khác phục vụ cho khâu tổng hợp như hình vẽ

 Nguyên lý làm việc

Đầu vào khâu khuyếch đại bao gồm tín hiệu chủ đạo ucđ và tín hiệu phản hồi

IC3sau đó được khuyếch đại tín hiệu ra IC3ngược dấu với tín hiệu vào IC3 Tín hiệu ra được đưa đến điều khiển chỉnh lưu uđk

Vậy ta có:

với K3 là hệ số khuếch đại của IC3

Với hệ điều tốc vòng kín có phản hồi âm tốc độ( ≠ 0) thì độ sụt tốc độ sẽ giảm khi tăng .K, tức tăng hệ số phản hồi hoặc tăng hệ số khuếch đại hệ thống