Thiết kế bộ chỉnh lưu cầu 1 pha nạp ắc quy tự động
MỤC LỤC
Sơ đồ nguyên lý
Với sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha có điều khiển thì điện áp ra Ud ít đập mạch (trong một chu kì đập mạch 6 lần) do đó vấn đề lọc rất đơn giản, điện áp ngợc lên mỗi van nhỏ, công suất biến áp nhỏ nhng mạch phức tạp nhiều kênh.
Đ ờng đặc tính biểu diễn
Trong đó : Ud1 là thành phần điện áp do nhóm Katot chung tạo nên Ud2 là thành phần điện áp do nhóm Anot chung tạo nên. Tuy điện áp chỉnh lu chứa nhiều sóng hài nhng chỉnh lu cầu 3 pha không đối xứng có quá trình điều chỉnh đơn giản , kích thớc gọn nhẹ hơn. Trong sơ đồ này, góc dẫn dòng chảy của Tiristor và của điốt không bằng nhau.
_Cả hai phơng án dùng sơ đồ chỉnh lu đối xứng cầu ba pha và chỉnh lu không đối xứng cầu ba pha đều có nhiều kênh điều khiển, nhiều Tiristor nên giá thành cao không kinh tế. _Do yêu cầu của đầu bài, vì số kênh điều khiển ít nên ta chọn sơ đồ chỉnh lu điều khiển cầu 1 pha đông đối xứng. Hiệu suất sử dụng máy biến áp cao hơn một số sơ đồ nh cầu 1 pha.
Cùng một dải điều chỉnh điện áp một chiều thì cầu không đối xứng điều khiển chính xác hơn. _Qua phân tích trên ta chọn sơ đồ chỉnh lu điều khiển cầu 1 pha không. Phơng án này vừa đáp ứng đợc yêu cầu kỹ thuật vừa bảo đảm cho việc thiết kế.
Tính toán thiết kế mạch lực
Mạch bảo vệ Tiristor
Các thiết bị bán dẫn nói chung cũng nh Tiristor rất nhạy cảm với điện. Nguyên nhân bên trong ( nội tại ) : Khi van chuyển từ trạng thái mở sang trạng thái khoá, do sự phân bố không đều điện áp trong các van mắc nối tiếp. Nguyên nhân quá điện áp trên van là do sự suất hiện dòng điện ngợc chảy qua mỗi van khi nó chuyênr từ trạng thái mở sang trạng thái khoá.
Để khắc phục hiện tợng quá điện áp này ta dùng mạch R-L-C nhng do mạch đã có tính chất điện cảm nên ta chỉ cần dùng mạch R-C đấu song song nh hình vẽ. Ta thấy điện áp ra phía chỉnh là điện áp có độ đập mạch lớn, do đó để làm giảm tối thiều độ. Trong tính toán thiết kế bộ nghịch lu ta thấy trong một khoảng thời gian nhất định khi các điốt dẫn dòng thì dòng điện tải đợc dẫn ngợc về nguồn và nạp cho tụ C.Mặt khác với bộ chỉnh lu 3 pha không điều khiển thì điện áp sau khi chỉnh lu có độ dập mạch tơng đối lớn do đó sẽ có một thời điểm có sự xảy ra đồng thời của dòng tải chảy ngợc về cùng với sóng đập mạch của điện áp sau khi chỉnh lu làm cho điện áp trên tụ C vợt quá mức cho phép dẫn đến gây ra hỏng tụ.Nên để bảo vệ cho tụ không bị quá áp thì ta có thể thiết kế tụ có dung lợng lớn và nh vậy sẽ làm tăng kích thớc của tụ gây ra cồng kềnh.ở đây ta thiết kế mạch bảo vệ quá áp cho tụ có sơ đồ nh hình vẽ.
⇒ khi áp trên tụ đạt đến giá trị bảo vệ thì thiên áp MOSFET trên R2 cũng.
Thiết kế và tính toán mạch điều khiển
Các xung điều khiển phát ra phải đủ lớn về biên độ và độ rộng để mở các van. Đảm bảo hoạt động tốt, độ tin cậy cao khi điện áp nguồn thay đổi giá trị biên độ. Ngoài ra hệ thống điều khiển phải có nhiệm vụ ổn định dòng điện ra tải và bảo vệ hệ thống khi xảy ra sự cố quá dòng hay ngắn mạch tải.
Để điều chỉnh góc mở của các Tiristor trong nửa chu kì điện áp dơng ta thờng dùng hai nguyên tắc điều khiển : Thẳng đứng tuyến tính và thẳng đứng arccos. Điện áp đồng bộ, có dạng răng ca, đồng bộ với điện áp đặt trên Anốt và Katốt của Tiristor, kí hiệu là Ur. Bằng cách làm biến đổi Uc ta có thể điều chỉnh đợc thời điểm xuất hiện xung ra tức là thời điểm điều chỉnh góc α.
Theo nguyên tắc này ngời ta cũng dùng cả hai điện áp để điều chỉnh góc mở α của Tiristor. Điện áp điều khiển Uc là điện áp một chiều có thể điều chỉnh đợc biên độ theo hai hớng ( âm và dơng ). _Khâu đồng pha ( ĐF ) có nhiệm vụ tạo điện áp trùng pha với điện áp anôt của Tiristor.
Tại thời điểm hai điện áp này bằng nhau thì phát xung đầu ra để gửi sang tầng khuyếch đại và tạo xung. _Khối khuyếch đại và tạo xung có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở Tiristor. Quá trình lại tiếp tục Kết quả có một dãy xung vuông đầu ra không đảo R_S E_F.
Có nhiều cách tạo xung chùm , ở đây mạch time 555 đợc sử dụng nh mạch da hài tự dao động. Điện áp nhận dợc từ D qua điện trở R5 đợc so sành với Uđk từ đó xác định đợc thời điểm phát xung mở các van. Dạng điện áp nhận dợc từ OA2 và OA3 là các xung vuông đồng pha với tín hiệu sin nhng ngợc pha nhau.
Vì vậy khi 1AND mở thì 2AND khoá thi xung điện áp đợc khuyếch đại qua biến áp xung đa tới cực G của các tiristor. William D.Stanley ( Nguyễn Trung Thành, Nguyễn Hữu Ngọc, Đặng Văn Sử dịch ) - Bộ khuyếch đại và xử lý IC tuyến tính.