Mạch nạp acquy tự động sử dụng phương pháp điều khiển tuyến tính

MỤC LỤC

Dung lượng của acqui

Cp- Dung lượng thu được trong quá trình phóng điện, A.h Ip - Dòng điện phóng ổn định trong thời gian phóng điện tp. Cn: Dung lượng thu được trong quá trình nạp điện, A.h In : Dong điện nạp ổn định trong thời gian nạp điện tn.

Đặc tính phóng của acqui axit

Để đánh giá khả năng cung cấp điện của acqui có cùng điện áp danh nghĩa, người ta quy định so sánh dung lượng phóng điện thu được của acqui khi tiến hành.

Đặc tính nạp của acqui

- Tới thời điểm tn =ts trên bề mặt các bản cực xuất hiện các bọt khí do dòng điện điện phân nước thành ôxy và hyđrô (còn gọi là hiện tượng sôi), lúc này trên điện thế giữa các cực của acqui đơn tăng tới giá trị 2,4V. Thời gian nạp này gọi là thời gian nạp no, có tác dụng làm cho các phần chất tác dụng ở sâu trong lòng các bản cực được biến đổi hoàn toàn, nhờ đó sẽ làm tăng thêm dung lượng phóng điện của acquy.

CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠP ĐIỆN CHO ACQUI

Đối với yêu cầu của đề bài là nạp acqui tự động tức là trong quá trình nạp mọi quá trình biến đổi và chuyển hoá được tự động diễn ra theo một trình tự đã đặt sẵn thì ta chọn phương án nạp acqui là phương pháp dòng áp. + Vì tải có tính chất dung kháng kèm theo sức phản điện động cho nên khi acqui đói mà ta nạp theo phương pháp điện áp thì dòng điện trong acqui sẽ dâng nên không kiểm soát được sẽ làm sôi acqui dẫn đến hỏng hóc nhanh chóng.

MỘT SỐ SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN TIRISTOR

Chỉnh lưu điều khiển cầu một pha đối xứng
CHỈNH LƯU ĐIỂN KHIỂN CẦU BA PHA KHÔNG ĐỐI XỨNG

Trong kỹ thuật có nhiều phương án chỉnh lưu như: chỉnh lưu không điều khiển (chỉnh lưu điốt), chỉnh lưu điều khiển (chỉnh lưu tiristor), chỉnh lưu một pha, ba pha, sáu pha. Tuỳ thuộc vào yêu cầu cụ thể mà ta chọn lựa các phương án chỉnh lưu phù hợp nhằm đáp ứng được các chỉ tiêu về mặt kỹ thuật và kinh tế. Vì yêu cầu là chỉnh lưu điều khiển nên ta chọn phương án chỉnh lưu tiristor và sau đây là một số sơ đồ chỉnh lưu điều khiển Tiristor cơ bản.

Tuy điện áp chỉnh lưu chứa nhiều sóng hài nhưng chỉnh lưu cầu 3 pha không đối xứng có quá trình điều chỉnh đơn giản, kích thước gọn nhẹ hơn. + Dùng sơ đồ chỉnh lưu đối xứng và chỉnh lưu không đối xứng cầu ba pha cho chúng ta chất lượng điện áp và dòng điện tốt nhưng mạch sử dụng nhiều kênh điều khiển do vậy việc thiết kế mạch phức tạp, mạch sử dụng nhiều Tiristor nên giá thành cao không kinh tế. Tiristor và Diôt cũng rất nhậy cảm với điện áp quá lớn so với điện áp định mức ta gọi là quá điện áp, vì vậy cần mắc thêm mạch bảo vệ quá điện áp.

Khi khoá Tiristor bằng điện áp ngược, các điện tích nói trên đổi ngược hành trình, tạo ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian rất ngắn. Sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngược gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm, luôn luôn có, của đường dây nguồn dẫn đến các Tiristor. + Nguyên nhân bên ngoài: Những nguyên nhân này thường xảy ra ngẫu nhiên như khi cắt đóng tải một máy biến áp trên đường dây, khi một cầu chì bảo vệ chảy, khi có sấm sét.

Thông số của R – C phụ thuộc vào mức độ quá điện áp có thể xảy ra, tốc độ biến thiên của dòng điện chuyển mạch, điện cảm trên đường dây, dòng điện từ hoá máy biến áp.v.v….

Hình II.3. Mạch chỉnh lu điều khiển đối xứng cầu 3F.

SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG

Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính

- Điện áp đồng bộ (ur), đồng bộ với điện áp dặt trên cực A – K của tirisor, thường đặt vào đầu đảo của khâu so sánh. - Điện áp điều khiển (uc) - điện áp một chiều có thể điều chỉnh được biên độ, thường đặt vào đầu không đảo của khâu so sánh. Mỗi khi uc= ur thì khâu so sánh lật trạng thái, ta nhận được “ sườn xuống” của điện áp đầu ra của khâu so sánh.

“Sườn xuống” này thông qua đa hài một trạng thái ổn định tạo ra một xung điều khiển. Như vậy, bằng cách làm biến đổi uc người ta có thể điều chỉnh được thời điểm xuất hiện xung ra, tức là điều chỉnh được góc mở α của tirisor.

Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arccos”

Nguyên tắc điều khiển này được sử dụng trong các thiết bị chỉnh lưu đòi hỏi chất lượng cao.

Khâu tạo xung đồng bộ

Điện áp U1 đợc so sánh với điện áp U0 để tạo ra các tín hiệu tơng ứng với thời. Chức năng riêng biệt, trong đó sử dụng cuộn có điện áp 0V-12V-24V dùng cho khâu đồng bộ. Hai điôt D2 và D3 làm nhiệm vụ chỉnh lu tạo ra tín hiệu U1 làm ngỡng để so sánh với tín hiệu một chiều.

Khâu tạo điện áp tựa (U tựa )

Nguyên lý cơ bản của khâu này là dùng mạch tích phân và khóa điện tử T1, T1.

Khâu phản hồi

Điện áp U4 tăng, qua khuyếch đại thuật toán OA7 tín hiệu đợc lật lại trạng thái, điện áp U5 tăng, Uđk tăng. Do đó điện áp trên mạch lực giảm xuống, điện áp giảm làm cho dòng điện giảm xuống bằng giá trị đặt chính là dòng điện nạp cho ắc qui. Ngợc lại khi dòng điện trong mạch lực giảm xuống, làm cho điện áp điều khiển giảm, góc mở α tăng lên, điện áp trên mạch lực tăng dẫn đến dòng điện tăng tới giá trị đặt.

Biến trở VR2 là biến trở lấy điện áp chủ đạo, Ucđ nạp lớn nhất khi mỗi ngăn ắc qui đạt tới 2,7V. Khi điện áp nạp tăng lên lớn hơn giá trị điện áp đặt cho mỗi ngăn ắc qui đơn là 2,7V làm cho Uf tăng, UfhU tăng, làm cho UđkU tăng lên. Điện áp điều khiển tăng làm cho góc mở α tăng, do vậy Tiristor bớt mở, điện áp nạp ắc qui giảm xuống bằng giá trị đặt.

Khi dung lợng của ắc qui đạt tơi 80% giá trị định mức mạch sẽ tự động chuyển từ chế độ nạp dòng điện sang chế độ nạp bằng điện áp. Biến trở VR2 là biến trở đặt giá trị chủ đạo tơng ứng với điện áp trên mỗi ngăn của ắc qui là 2,4V.

Bộ điều khiển (BĐK)

Tín hiệu này khoá chế độ nạp ổn áp và cho chế độ ổn dòng hoạt động. Tín hiệu này làm mở chế độ nạp bằng điện áp đồng thời qua phần tử đảo khoá chế độ nạp dòng điện.

Khối tạo xung chùm

Bộ OA11 là một da hài dao động tạo o ra các xung vuông có tần số cao lặp di lặp lại theo chu kỳ, với mục đích làm giảm kích thớc của máy biến áp xung. Nguyên lý làm việc của mạch nh sau: giả sử tại thời điểm 0 điện áp ra của khuyếch đại thuật toán đạt giá trị cực đại Ur = Urmax ≈ +E. Điện áp trên tụ C2 không thể thay đổi đột ngột và lúc này tụ C2 lại phóng điện qua R11.

= , khuyếch đại thuật toán lật trạng thái Ur = Urmax ≈ +E và sau đó quá trình lại đợc lặp lại.

Khâu khuyếch đại xung và biến áp xung

Chọn dây dẫn có tiết diện tròn (bảng p.5 trang232_tớnh toỏn và thiết kế thiết bị điện tử cụng suất_Trần Văn Thịnh). Chọn dây dẫn có tiết diện tròn (bảng p.5 trang232_tớnh toỏn và thiết kế thiết bị điện tử cụng suất_Trần Văn Thịnh). Loại Tiristor đã chọn có công suất điều khiển khá bé nên dòng colecto—bazo của Tranzito Tr3 và Tr5 khá bé trong trường hợp này có thể bỏ Tr2 và Tr4 đi cũng được mà khi đó vẫn đủ công suất điều khiển tranzito.

Khối nguồn nuôi mạch điều khiển

Chúng đợc bao gói dới 2 dạng: vỏ sắt lý hiệu bằng chữ H, vỏ bằng chất dẻo ký hiệu bằng chữ Z.

Mạch điều khiển

Tín hiệu xoay chiều U1 sau khi đươc chỉnh lưu bởi D3, D4 sẽ được so sánh với điện áp Uo để tạo ra tín hiệu đồng bộ U2 qua bộ khuếch đại OA1. Ở đầu ra của bộ khuếch đại thuật toán OA2 có tín hiệu răng cưa U3, sau đó tín hiệu răng cưa được so sánh với tín hiệu điều khiển Udk nhờ bộ so sánh khuếch đại thuật toán OA3 tạo ra dạng điện áp U4 như hình vẽ. Bộ khuếch đại OA4 là một đa hài tạo xung có tần số cao U5 với mục đích giảm kích thước của máy biến áp xung.

Tín hiệu phân phối U6, U7 được trộn lẫn với tín hiệu U5 và U4 để tạo ra tín hiệu cho từng Tiristo riêng U8, U9. Những tín hiệu này được khuếch đại và thông qua biến áp xung đưa trực tiếp lên cực điều khiển của Tiristo. Mô phỏng là phương pháp mô hình hoá dựa trên cơ sở xây dựng các mô hình toán học.

Bản chất của phương pháp mô phỏng là làm sao xây dựng các mô hình số hệ thống, trong đó hệ thống có thể đựơc chia thành các hệ nhỏ hơn, thậm chí các khâu chức năng. Lĩnh vực Điện tử công suất cũng được ứng dụng rộng rãi với nhiều phần mềm như: PSPICE, SABER, PSIM, TINA,.