Thiết kế mạch chuyển dịch trong bộ nguồn ổn áp công suất lớn

Nhiệm vụ của mạch chuyển dịch

Bằng phương pháp vẽ ta thấy cường độ từ tr−ờng H biến thiên không sin mặc dù B vμo vẫn lμ hình sin. Khắc phục điều nμy dựa vμo tính chất cảm ứng của cuộn dây thay vì dùng một cuộn điều khiển ta dùng hai cuộn điều khiển một chiều quấn ng−ợc cực tính trên cùng một thép vμ số vòng bằng nửa số vòng ở cuộn ban đầu.Nh− vậy để đảm bảo đ−ợc điều đó thì mạch từ phải đ−ợc chia lμm hai lừi con bằng nhau. Từ nguyên lý điều chỉnh vμ các thông số đã tính đ−ợc trong phần thiết kế mạch lực ta có : Icdmax =0,5 A.

Do nhiệm vụ chính của mạch chuyển dịch lμ tạo tính cân bằng điện áp giữa các pha vμ có khả năng chuyển dịch điểm lμm việc của lõi thép về vùng tuyến tính trên đường cong từ hoá của sắt từ nên không cần độ chính xác cao. Điện áp xoay chiều Uab lấy từ trên hai cuộn W3 vμ trên cuộn W4 của bản thân pha đó qua hệ số biến áp của BACD qua bộ chỉnh lưu cầu. Do tải mang tính cảm vμ đấu ng−ợc cực tính đối xứng cho nên các thμnh phần xoay chiều bậc cao đều bị triệt tiêu kết quả lμ trên tải chỉ có thμnh phần dòng.

Điện trở của dây quấn chuyển dịch

Mạch nμy thực hiện nhiệm vụ lμ tạo ra vμ cung cấp dòng điện có điều chỉnh một chiều cho cuộn điều chỉnh tự động dòng điện có giá trị từ 0ữ5 A vμ bơm dòng điện nμy vμo lõi một hay lõi hai tuỳ thuộc vμo giá trị của. Để thực hiện việc nμy có nhiều cách nh−ng hiện nay thì với sự phát triển của van bán dẫn vμ tính ưuviệt của nó nên phổ biến lμ dùng bộ chỉnh lưu dùng van bán dẫn có điều chỉnh Triristơr. Trong nửa chu kỳ phân áp thuận UA dương hơn UK do đó miền tiếp giáp j1 vμ j3 phân cực thuận j2 phân cực ng−ợc nên tại thời điểm phát xung cho T với một biên độ vμ độ rộng xung cần thiết do hiệu ứng thác điện tử T sẽ bị mở thông dòng điện sẽ chạy qua hay còn nói T bị thông tính từ thời điểm cấp xung cho cổng điều khiển G do đó van sẽ dẫn từ α1 van sẽ dẫn tiếp tới α=.

T sẽ bị khoá cho trong suốt thời điểm T bị phân cực ng−ợc ở những chu kỳ sau T chỉ d−ợc mở thông khi kết hợp hai điều kiện t−ơng tự lμ T đ−ợc phân cực thuận vμ có xung điều khiển cấp tới cổng. Việc cấp phát xung lμ rất quan trọng nó xác định thời điểm mở (dẫn) của van cũng nh− giá trị của điện áp ra trên tải. Nh− vậy ta có thể dùng van bán dẫn để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thμnh dòng điện một.

Sơ đồ điều khiển một kênh Thyristor

Qua biến áp đồng pha BAĐP điện áp trên R1 lμ UA có dạng đồng pha với. Khi điện áp UB > 0 thì diode thông do đó UB sẽ tới tích phân trên A4 thμnh điện áp tựa Urc khi UB < 0 diode D bị khóa do đó tranzitor đ−ợc phân cực thuận nên tr2 thông ặA2 bị nối ngắn mạch nên ở giai đoạn nμy UC = 0. Việc đ−a một chùm xung UF tới bộ khuyếch đại đảm bảo rằng T đ−ợc mở một cách chắc chắn.

UF đ−ợc khuyếch đại bằng tranzitơr nối theo kiểu darlingtơn với hệ số khuyếch đại đủ lớn qua biến áp xung cuối cùng ta đ−ợc xung điều khiển.

Thiết kế mạch điều khiển T cho quá trình điều chỉnh tăng áp và giảm điện áp

Khi Ura cμng bé thì hiệu số của k1Urađm - Urak2 cμng lớn nên Udk = Uđ - (k1Urađm - Urak2) cμng bé điện áp điều khiển bé nên góc mở T bé--> điện áp , dòng điện điều khiển một chiều lớn lõi thép bị từ hoá mạnh hệ số điều chỉnh lớn để ch điện áp ra lμ định mức. Ng−ợc lại khi điện áp ra cμng lớn cμng gần điện áp ra định mức nên k1Urađm - Urak2 cμng bé do đó Udk = Uđ - (k1Urađm - Urak2 cμng lớn nên T sẽ bị mở muộn nên các giá trị của điều khiển nh− lμ điện áp dòng điện bé hệ số điều chỉnh bé. Khi điện áp ra lớn hơn điện áp định mức thì mạch điều khiển T2 phải lμm việc để điều chỉnh điện áp xuống.

Thiết kế và giải thích nguyên lý làm việc của mạch điều khiển tự

Ta đặt vμo đó tín hiệu so sánh giữa điện áp ra vμ điện áp ra định mức cần ổn định (Uradm - Ura) đối với phần tử AND nó chỉ có giá trị bằng 1 khi điện áp ra nhỏ hơn điện áp ra định mức lúc đó phần tử AND sẽ thông nghĩa lμ khi đó mạch điều khiển mới có thể lμm việc khi hai cổng trên cùng có tín hiệu vμ quá trình lμm việc cũng nh− giá. Sự hoạt động của mạch điều khiển nμy cũng nh− các mạch điều khiển khác điện áp anod của T qua biến áp đồng pha ta đ−ợc điện áp UA điện áp UA lμ điện áp xoay chiều đ−ợc coi nh−. Điện áp UA đ−ợc khuyếch đại qua khuyếch đại thuật toán A1 với hệ số khuyếch đại đủ lớn thì tín hiệu điện áp ra có dạng xung hình chữ nhật.

Điện áp răng c−a đ−ợc so sánh với điện áp điều khiển tại đầu vμo của A3 tổng đại số Urc + Uđk quyết định dấu tín hiệu điện áp ra của A3 khi. Tín hiệu điều chỉnh đóng mở cũng nh− điều chỉnh đ−ợc cấp từ mạch điều khiển phản hồi tín hiệu ta có thể mô tả sự hoạt động của mạch nμy theo sơ đồ khối nh−. Do cuộn điều khiển vμ cuộn mạch chỉnh lưu nμy phải đảm bảo rằng tạo ra dòng điện điều khiển một chiều có dòng điện trong dải điều chỉnh trong khoảng từ 0 ữ 5 A vμ phù hợp với giá trị dòng điện yêu cầu của điều khiển nh− đã tính ở phần trên.

Nguyên tắc điều chỉnh

Để việc tính toán cũng nh− thiết kế đ−ợc đơn giản ta chọn nguồn điện áp lấy từ điện áp đầu ra lμ đ−ợc coi lμ ổn định ít thay đổi lμm nguồn xoay chiều công suất cho mạch chỉnh lưu nμy.

Lựa chọn ph−ơng án

Tương tự khi điện áp ra lớn hơn điện áp ra định mức thì ta cấp xung cho T2 trong nửa chu kỳ phân áp thuận T2 dẫn kể từ thời điểm phát xung cho tới cuối chu kỳ do tải có tính chất cảm nên hình dáng vμ tính chất điện áp ra vμ dòng điện sau chỉnh lưu giống như đối với T1. Do điện áp trên lưới luôn thay đổi đột ngột có thể lμ do đóng ngắt máy biến áp non tải hay việc đóng mở van trong cùng một mạch chỉnh lưu gây ra những xung áp. Tổn hao nμy sẽ lớn nhất tại thời điểm dòng điện lμm việc lμ lớn nhất lμ Ilvmax = 3,55 (A) ứng với dòng điện điều chỉnh max lμ 5 (A).với tiristor ΔUvmax.

Công suất nμy một phần đốt nóng khối bán dẫn một phần toả ra môi trường để tăng cường khả năng toả nhiệt đối với môi trường ta gắn vμo nó một cánh toả nhiệt để hạ nhiệt độ lμm việc của khối bán dẫn xuống. Mạch điều chỉnh lμm việc mang tính chất bán tự động nghĩa lμ nó không tự điều chỉnh đ−ợc mμ sự điều chỉnh mμ nó có đ−ợc lμ do tác động điều chỉnh của con người. Điện trở điều chỉnh Rdc cho phép ta điều chỉnh dòng điện điều khiển cho cuộn chuyển dịch lμm thay đổi mức độ từ hoá lμ lớn hay lμ bé để đ−a điểm lμm việc về vùng tuyến tính khi mạch từ bị từ.

Hoạt động

Điện áp vμo nhỏ hơn điện áp vμo định mức hay do một lí do nμo đó lμm cho điện áp đầu ra nhỏ hơn giá trị điện áp ra mong muốn do đó cần điều chỉnh để tăng điện áp ra bằng giá trị điện áp ra định mức. Điện áp ra cμng nhỏ thì điện áp điều khiển cμng bé --> A3 lật trạng thái sớm, T mở sớm --> điện áp điều khiển, dòng điện điều khiển một chiều sau chỉnh lưu lớn nên hệ số điều chỉnh trên lõi lớn vμ ngược lại điện áp ra cμng lớn thì điện áp điều khiển cμng lớn -->thời điểm lật trạng thái, thời. Tóm lại sự hoạt động của các mạch điều khiển đã thiết kế đã thực hiện tốt yêu cầu điều khiển của bμi toán điều khiển lμ đảm bảo tính ổn định điện áp vμ tính đối xứng giữa các pha về biên độ vμ góc.

Do dây quấn điều khiển có điện áp thấp vμ nhiệt toả ra trên nó nhỏ, cuộn dây mạch lực có điện áp xoay chiều cao nhiệt toả ra trên nó lớn nên ta chọn cách lμ đặt dây quấn điều khiển nằm trong sát với mạch từ song. Theo phân tích trong phần thiết kế cuộn dây điều khiển thì đẻ đảm bảo khử hết thμnh phần xoay chiều trong cuộn dây điều khiển thì cuộn dây điều khiển phải đ−ợc chia lμm hai bối dây giống nhau quấn trên cùng một mạch từ do đú mạch từ phải chia lμm hai lừi nhỏ mặt khỏc mỗi pha lại cú hai lừi một lừi dựng để điều chỉnh hạ ỏp vμ một lừi để thực hiện điều chỉnh tăng. Có thể phân loại các bộ ổn áp theo nhiều cách nh− ổn áp một chiều, ổn áp xoay chiều, ổn áp kiểu bù , ổn áp kiểu thông số, ổn áp công suất nhỏ, ổn áp công suất lớn..Có rất nhiều ph−ơng pháp ổn.