Tài liệu Chương 4: Tính chọn mạch điều khiển doc

ĐB KĐX ĐAT SS TX ~ U đk U đp U α Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển CHƯƠNG 4 TÍNH CHỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN Mạch điều khiển là khâu rất quan trọng trong bộ biến đổi thysistor ( tạo ra các xung vào ở những thời điểm mong muốn để mở các van động lực của bộ chỉnh lưu thysistor). Chính vì vậy nó đóng vai trò chủ đạo trong việc quyết định chất lượng và độ tin cậy của bộ biến đổi. - Các yêu cầu đối với một mạch điều khiển: + Yêu cầu về độ lớn và độ rộng xung điều khiển ( với độ rộng xung điều khiển t x <10μs) + Yêu cầu về độ dốc sườn trước của xung ( càng cao thì việc mở càng tốt, thông thường 0,1A/μ, dt di DK ≥ ) + Yêu cầu về sự đối xứng của xung trong các kênh điều khiển + Yêu cầu về độ tin cậy:  Thysistor không tự mở khi dòng rò tăng, nên điện trở kênh điều khiển phải nhỏ  Xung điều khiển ít phụ thuộc vào dao động nhiệt độ, dao động điện áp nguồn  Tránh hiện tượng mở nhầm van, cần khử được nhiễu cảm ứng + Yêu cầu về lắp ráp vận hành:  Dễ dàng thay thế và lắp ráp , vận hành  Khả năng điều chỉnh thiết bị cao, mỗi khối điều chỉnh có thể làm việc độc lập 4.1 Cấu trúc mạch điều khiển - Mạch điều khiển bao gồm các khâu: + Khâu đồng bộ ( ĐB ) + Khâu tạo điện áp tựa ( ở mô hình ta sử dụng xung có dạng hình răng cưa ) + Khâu so sánh ( SS ) + Khâu tạo xung ( TX ) + Khâu khuếch đại xung ( KĐX ) 35 Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển Hình 4.1. Sơ đồ khối của mạch điều khiển • Khâu đồng bộ ( hay đồng pha) Có nhiệm vụ tạo ra điện áp tựa đồng bộ với điện áp lưới, cho phép xác định được góc điều khiển α . • Khâu tạo điện áp tựa. - Có nhiệm vụ tạo ra điện áp tựa ( U đp ) dạng thích hợp sao cho trong mỗi nửa chu kì của điện áp cần chỉnh lưu đều có dạng điện áp ra theo quy luật giống nhau. - Có 2 dạng điện áp tựa: + Dạng răng cưa: (răng cưa sườn trước; răng cưa sườn sau ) + Dạng hình sin. Dạng hình sin cho điện áp chỉnh lưu tuyến tính với điện áp điều khiển nhưng có nhược điểm là phụ thuộc vào lưới điện và bị nhiễu theo nguồn. Trong thực tế người ta hay dùng điện áp tựa dạng hình răng cưa hơn. • Khâu so sánh Thực hiện nhiệm vụ so sánh điện áp tựa với điện áp điều khiển để phát động tạo xung có độ rộng thích hợp điều khiển tới van. • Khâu tạo xung Vì xung dương sau khối so sánh là một xung vuông có độ rộng kéo dài từ khi xuất hiện cho đến hết nửa chu kì đang xét của điện áp chỉnh lưu, xung này chưa thích hợp để mở thysistor. Do vậy khâu tạo xung này có nhiệm vụ: + Chế biến xung ra thành dạng thích hợp cho việc mở thysistor ( dạng xung kim đơn hoặc xung chùm) + Khuếch đại đủ công suất mở thysistor + Chia xung cấp cho các thysistor • Khâu khuyếch đại xung Có nhiệm vụ khuyếch đại để đảm bảo về: + Độ lớn của xung + Công suất xung điều khiển + Cách ly mạch lực với mạch điều khiển. 4.2. Các nguyên tắc điều khiển - Có 2 hệ điều khiển chỉnh lưu cơ bản là hệ đồng bộ và hệ không đồng bộ. • Hệ đồng bộ: Trong hệ đồng bộ góc mở α luôn được xác định, xuất phát từ một thời điểm cố định của điện áp mạch lực. Vì vậy trong mạch điều khiển phải có một khâu thực hiện nhiệm vụ này gọi là khâu đồng bộ hay đồng pha để đảm bảo mạch điều khiển hoạt động theo nhịp của mạch lực. Hệ đồng bộ có: + Nhược điểm là nhậy với nhiễu 36 Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển + Ưu điểm là hoạt động ổn định và dễ thực hiện. • Hệ không đồng bộ: Trong hệ này góc α không xác định theo điện áp lực mà được tính dựa vào trạng thái của tải chỉnh lưu và vào góc điều khiển của lần phát xung mở van trước đấy. Do đó hệ không đồng bộ có: + Ưu điểm : Mạch điều khiển này không cần khâu đồng bộ, có khả năng chống nhiễu tốt hơn hệ đồng bộ vì hệ đồng bộ được điều khiển theo mạch vòng kín. + Nhược điểm: Chỉ thực hiện điều khiển ở trong mạch vòng kín, có độ ổn định kém hơn hệ đồng bộ. - Với những đặc điểm đó, em lựa chọn hệ điều khiển đồng bộ để thực hiện điều khiển mạch chỉnh lưu. - Hệ điều chỉnh đồng bộ có thể được điều khiển thông qua hai nguyên tắc: + Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng across + Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính 4.2.1. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng across - Nguyên lý hoạt động: + Điện áp đồng bộ U đb vượt trước điện áp U AK của thysistor một góc bằng 2 π ( với chỉnh lưu cầu một pha ), nên khi chúng ta sử dụng chỉnh lưu bán điều khiển thysistor mắc thẳng hàng thì U đb vượt trước U AK một góc bằng 2 π  Nếu ta chọn ωt = 0 là thời điểm chuyển mạch tự nhiên thì khi u AK = U 0 . sinωt ta sẽ có u đk = U 0 . cosωt; ( điện áp điều khiển là điện áp một chiều có thể điều chỉnh theo hai hướng dương và âm) Do vậy khi ωt = α thì U đk = U 0 .cosα  Nếu chọn ωt = 0 là thời điểm chuyển mạch tự nhiên thì - Khi u AK = U 0 sinωt ta có u đf = U 1 cosωt. - Tại ωt = α thì U 1 cosα= U đk 37 . ĐB KĐX ĐAT SS TX ~ U đk U đp U α Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển CHƯƠNG 4 TÍNH CHỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN Mạch điều khiển là khâu rất quan trọng trong. lớn của xung + Công suất xung điều khiển + Cách ly mạch lực với mạch điều khiển. 4.2. Các nguyên tắc điều khiển - Có 2 hệ điều khiển chỉnh lưu cơ bản là hệ