Sơ đồ băm xung áp trong mạch điện công nghiệp

Các dạng cơ bản

Thực tế phơng pháp biến đổi độ rộng xung đợc dùng phổ biến hơn vì đơn giản hơn, không cần thiết bị biến tần đi kèm. Cuộn cảm L1 không tham gia vào quá trình lọc gợn sóng mà chỉ có tụ C đóng vai trò này. Đặc tính của bộ biến đổi là tiêu thụ năng lợng từ nguồn US ở chế độ liên tục và năng l- ợng truyền ra tải dới dạng xung nhọn.

Năng lợng tích luỹ trong cuộn cảm L1; đi-ôt D tắt; Utải=UC, tụ C phóng điện qua tải. + K ngắt, cuộn cảm L1 sinh ra sức điện động ngợc chiều với trờng hợp đóng ⇒ D thông. ⇒ năng lợng từ trờng nạp và C, tụ C tích điện; Utải sẽ ngợc chiều với US.

Đặc điểm: Mắc song song n bộ biến đổi riêng làm việc cùng một tải và nguồn US. Nhận xét: Các bộ biến đổi (3 & 4) có u điểm ở chỗ là cho phép nhận đợc điện áp ra tải Utải cao hơn điện áp nguồn cung cấp US, song chúng chỉ thích hợp với dải công suất nhỏ nên ít thông dụng.

Một số sơ đồ băm xung áp

• Sơ đồ băm xung áp có đảo chiều (loại B kép)
• Tính các biểu thức có liên quan

S1 khoá dòng tảI đợc khép mạch qua điod D1 đảm bảo dòng tảI là liên tục ngay cả khi S1. Để đảo chiều dòng điện phần ứng động cơ (dòng id) ta cho S2 và D2 vào vận hành còn S1 ngắt. Lúc này mạch tải chỉ có nguồn duy nhất E khép mạch qua S2 → xuất hiện dòng.

Khi S2 ngắt, trên điện cảm L sinh ra sức điện động tự cảm (∆UL) cùng chiều với E.Tổng hai sức điện động này lớn hơn điện áp nguồn US làm D2 dẫn ngợc dòng về nguồn và trả lại phần năng lợng đã tích luỹ trong cuộn cảm L. Để đảm bảo S2 dẫn dòng điện ngợc ngay khi dòng thuận qua D1 tắt ta phát xung vào mở S2 đồng thời với việc phát xung khoá S1. + Dòng qua phần ứng động cơ là liên tục nếu ta đảm bảo S2 dẫn trớc hoặc ngay sau khi dòng qua D1 tắt.

+ Dòng điện qua phần ứng động cơ có phần âm nên giá trị trung bình của nó có thể nhỏ bất kỳ ,thậm chí bằng 0 hoặc âm .Điều này có thể điều khiển đợc bằng cách thay đổi thời gian dẫn của S1 và S2. + Dòng qua tải luôn là liên tục,do đó tạo điều kiện tốt cho động cơ hoạt động êm. (Vì tần số đóng cắt cao nên coi nh E không đổi trong suốt quá trình hoạt động của bộ b¨m xung ).

Từ biểu thức vừa tính đợc ta thấy rằng :Khi T=const thì độ nhấp nhô ∆Id là hàm của tỷ số chu kỳ ε .Từ đó ta có ;. Vậy muốn cho dòng điện tải ít nhấp nhô,cần tăng tần số băm f hoặc tăng điện cảm L(bằng cách nối thêm 1 điện cảm nối tiếp với phần ứng động cơ). Hoạt động giống nh đã phân tích ở sơ đồ 1 .Theo trên điện áp trung bình trên tải là: Ud=εUS , do 0<ε<1 nên động cơ quay theo chiều thuận.

Trong trờng hợp này ,giá trị trung bình điện áp đặt lên tải là Ud=-εUS <0 ⇒ Động cơ. + Cho phép giảm độ đập mạch dòng điện 2 lần so với phơng pháp điều khiển đối xứng. + Điều khiển đợc hoàn toàn, không cần thêm các mạch phụ trợ cho việc khoá cỡng bức nh ở thyristor.

Thiết kế mạch lực

Thiết kế mạch điều khiển I,Các khối cơ bản của mạch điều khiển

Khi Q=1 thì Transistor dẫn bão hoà ,tụ dẫn điện qua Transistor nên điện áp trên tụ Uc giảm. Khoảng thời gian t1 phụ thuộc vào τnạp,với τnạp=(R1+R2)C Khoảng thời gian t2 phụ thuộc vào τphóng ,với τphóng=R2C Qua tính toán ta đợc. Trong sơ đồ này thì T1 ,Dz R tạo ra nguồn dòng và nguồn dòng này đợc nạp cho tụ C.

Với khuyếch thuật toán trên ta dễ dàng tính đợc hệ số khuyếch đại của mạch. Thay đổi các thông số R1 và R2 của mạch ta sẽ có tơng ứng với 1 điện áp đầu vào sẽ có một điện áp đầu ra có độ lớn gấp K (tuỳ ý)lần điện áp đầu vào. Mạch so sánh là mạch báo hiệu sự bằng nhau giữa điện áp cần so sánh Uv và điện áp chuÈn Uref.

Đầu ra của mạch so sánh là mức logic cao hoặc thấp (điện áp ra dạng xung vuông có độ lớn phụ thuộc vào điện áp bão hoà của vi mạch so sánh và có độ rỗng xung phụ thuộc vào điện. -Để phản hồi dơng dòng điện: Ta dùng Sensor dòng S1 để nhận biết dòng điện phần ứng của động cơ ,sau đó cho qua bộ khuyếch đại với hệ số K .Mạch sẽ phản hồi dơng dòng điện về bộ điều chỉnh dòng điện R(I). - Để phản hồi âm tốc độ: Ta sử dụng máy phát tốc nối cùng trục với trục động cơ ,điện.

+ Khi dùng mạch phản hồi âm tốc độ để giảm sai số tốc độ ,tức là làm tăng độ cứng của. + Để giải quyết mâu thuẫn giữa yêu cầu về ổn định tốc độ và yêu cầu về hạn chế dòng. + Khi dòng điện và momen quá phạm vi cho phép này thì ta phải giảm mạnh độ cứng cơ.

+ Mặt khác ,trong quá trình khởi động ,hãm ,điều chỉnh tốc độ động cơ thờng có yêu cầu giữ cho gia tốc không đổi để đạt đợc tối u về thời gian quá độ cần có đoạn đặc tính cơ có. + Nh vậy các mạch vòng điều chỉnh đợc nối theo cấp độc lập với nhau ,việc phân vùng tác dụng giữa ổn định tốc độ và hạn chế dòng điện. + Điện áp đầu ra của bộ R(ω) là điện áp đặt dòng điện phần ứng Ui đặt.

+ Bộ điều chỉnh dòng R(I) có nhiệm vụ duy trì dòng phần ứng luôn bằng giá trị Ui đặt. Đây là mạch Và đảo ,đầu ra của mạch có mức logic cao nếu mọi đầu vào của mạch đều có mức logic cao.