Mạch Điều Khiển Tiristor

Giới thiệu chung về mạch điều khiển

Muốn tiristor mở cho dòng điện chạy qua thì ta phải đặt lên anot của tiristor điện áp dơng, đồng thời đa xung điều khiển vào cực điều khiển. Khi mà tiristor đã mở thì xung điều khiển không còn tác dung và dòng điện chạy qua tiristor do tải quyết định. - Điều chỉnh đợc vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ riêng của điện áp đặt trên anot-catot của tiristor.

- Tạo đợc các xung đủ để điều khiển mở đợc tiristor (độ lớn của xung đủ lớn và độ rộng xung vừa đủ để mở -> giảm công suất điều khiển). Mạch điều khiển là một khâu quan trọng trong các bộ biến đổi vì nó quyết định đến chất lợng và độ tin cậy của bộ biến đổi. - Mỗi tiristor đều có một đặc tính là quan hệ giữa điện áp đặt trên cực điều khiển và dòng.

- Do sai lệch về thông số chế tạo và điều kiện làm việc làm cho tiristor mặc dù cùng loại cũng cừ đặc tớnh Uđk= f(Iđk) khỏc nhau. - Với mỗi loại tiristor các đặc tính này dao động giữa hai đặc tính (1) và (2) về yêu cầu độ lớn của điện áp và dòng điện điều khiển. + Giá trị nhỏ nhất cũng phải đảm bảo cho tất cả các tiristor cùng loại làm việc đợc.

Trên hình vẽ ta thấy yêu cầu đối với mạch điều khiển là phải tạo ra đợc tín hiệu điều khiển nằm trong vùng (I). Thông thờng độ rộng xung điều khiển lớn hơn 5 às (tx=5ữ10 às đối với tiristor làm việc ở tần số cao và tx = 50ữ200 às với tiristor làm việc ở tần số thấp) và tăng độ rộng của xung. Khi mạch tải có điện cảm lớn thì dòng tải tăng chậm nên ta phải tăng độ rộng của xung điều khiển.

- Độ dốc sờn trớc của xung càng tăng thì đốt nóng cục bộ tiristor càng giảm. Trong các bộ biến đổi có nhiều pha, tính đối xứng của xung điều khiển rất quan trọng. Nếu xung điều khiển mất đối xứng sẽ làm cho dòng anode ở các pha có hình dạng khác nhau và giá trị khác nhau làm mất cân bằng sức từ động của máy biến áp.

Lựa chọn phơng án thiết kế mạch điều khiển

- Sở dĩ ta chọn sơ đồ trên là vì khi thay đổi giá trị của Uđk1 ta sẽ thay đổi đợc độ rộng của xung đồng bộ. - Mạch chỉ dùng diode, tụ điện và điện trở ghép lại với nhau nh hình 1. Khâu này có nhiệm vụ tạo ra góc điều khiển α (hay tín hiệu điều khiển dòng và áp ở thời điểm yêu cầu).

Trong thực tế có rất nhiều mạch và vi mạch điện tử có thể đợc dùng để tạo ra xung chùm. Tính toán các thông số điện áp, dòng điện và công suất máy biến áp.

Tính toán mạch từ MBA

Khi sơ cấp của MBA đồng pha đợc nối vào lới điện (hình trên chỉ vẽ 1 pha của MBA đồng pha). Lúc này thứ cấp của MBA xuất hiện hai điện áp Ua0 và -Ua0 có độ lớn bằng nhau nhng ngợc dấu. Trong nửa chu kì sau điện áp đổi cực tínhdo vậy mà lúc này D1 khoá còn D2 dẫn.

Các diode D1, D2 dẫn và khoá cùng với sự thay đổi của điện áp thứ cấp làm cho điện áp cửa vào không đảocủa khuyéch đại thuật toán OP1 là nửa hình sin d-. Trong thực té tính toán để có dải đièu khiển lớnn từ 0ữUdđmax thì tn<< tp hoặc là tp<< tn.

Khâu tạo điện áp răng ca

- Diot ổn áp DZ có nhiệm vụ không cho điện áp trên tụ nạp quá UDZ. Do vậy ta phải điều chỉnh biến trở Rx để có Ung2 thoả mãn yêu cầu trên. -Uph là tín hiệu lấy về từ chiết áp (đợc nối song song với điện trở và điện kháng kích từ).nó có tác dụng ổn định chế độ làm việc của động cơ: cụ thể khi điện áp kích từ vào động cơ giảm dẫn đến Uph giảm làm cho Ung2 tăng → α giảm → cos(α ) tăng → Ud tăng và ngợc lại.

Khâu so sánh

Kết quả là ở đầu ra của khuếch đại thuật toán OP3 có một dãy xung vuông liên tiếp.

Khâu phát xung chùm

Chọn khuyếch đại thuật toán loại àA741 với các thông số đã xác định ở phần trớc.

Khâu khuyếch đại xung và biến áp xung

+ Biến áp xung có tác dụng cách ly giữa mạch lực và đầu ra của hệ thống điều khiển. Nh đã nêu ở trên, mạch tạo xung răng ca dùng khuyếch đại thuật toáncần điện áp đồng pha và điện áp nguồn. Biến áp đồng pha cung cấp cho nguồn nuôi OP (có công suất nhỏ dới 1W vì vậy kích thớc của MBA đồng pha rất nhỏ.

Do đó cuộn dây sẽ to mặc dù ta dùng loại dây nhỏ nhất thì vẫn gây khó khăn cho việc chế tạo và không kinh tế.