Thiết kế mạch kích Thyristor trong thiết bị chỉnh lưu dùng Thyristor có điều khiển

Các chế độ cung cấp điện cho một phụ tải qua mạch chỉnh lưu dùng Thyristor

Do đó góc λ gọi là góc tắt của Thyristor, Thyristor tiếp tục ngắt cho đến thời điểm xuất hiện xung IG tiếp theo ở chu kỳ sau của điện áp U. Như vậy trong mỗi chu kỳ của U dòng điện qua phụ tải id chỉ tồn tại trong khoảng từ α đến λ, còn từ λ đến 2π dòng id = 0, tóm lại dòng qua phụ tải là dòng gián đoạn. Ở chế độ này dòng điện qua phụ tải là một dòng điện liên tục (luôn luôn lớn hơn không).

Trong sơ đồ H.II.2a các Thyristor T1 & T2 được điều khiển bằng các xung dòng điện IG1 và IG2, ở mỗi chu kỳ xung điều khiển IG1 được cho trên cực điều khiển của T1 chậm sau điện áp u1 một góc α, còn IG2 được cho trên cực điều khiển T2 chậm sau IG1 một góc π như H.II.2b. Mạch chỉnh lưu được cung cấp từ một nguồn điện xoay chiều qua máy biến áp với điện áp thứ cấp: U 2 =U2m sin ωt. Trường hợp phụ tải có điện cảm L rất lớn thì id có giá trị không đổi và bằng trị số trung bình Id của nó.

- Trị cực đại Imax, trị số hiệu dụng I và trị số trung bình io của dòng điện qua Thyristor. Ở mỗi chu kỳ của u2, dòng điện qua cuộn dây thứ cấp chính là dòng điện qua các Thyristor mở.

Mạch chỉnh lưu cầu môt pha không đối xứng

Giả thiết phụ tải là điện cảm L rất lớn và dòng điên qua phụ tải id có trị số không đổi id = Id.

Mạch chỉnh lưu ba pha hình tia dùng Thyristor

Thứ tự phát các xung điều khiển là iG1đến iG2 đến iG3 cách nhau một góc pha 2π/3. Vì dòng điện thứ cấp mỗi pha là dòng điện qua Thyristor trên pha đó.

Mạch chỉnh lưu cầu ba pha không đối xứng

Ta thấy rằng khi α > π /3 (H.II.8c) trên đồ thị tồn tại những khoảng mở đồng thời Thyristor và Diode được nối với cùng một dây quấn thứ cấp. Còn khi α < π/3 (H.II.8b) trên đồ thị không tồn tại nhữmg khoảng mở đồng thời hai linh kiện Thyristor và Diode được nối với cùng một pha của nguồn điện. - Trị số cực đại imax, trị số trung bình io, trị số hiệu dụng I của dòng điện qua mỗi Thyristor hoặc diode.

+ Khi α < π /3 ( H.II.8b) phụ tải không bị ngắn mạch bởi sự mở đồng thời của Thyristor và diode được nối cùng một pha của nguồn. Trong mạch này người ta dùng khâu lệch pha RC để điều khiển góc lệch pha giữa điện áp Anot cung cấp cho Thyristor và điện áp điều khiển UGK. + Mạch chỉ làm việc ở các nữa chu kỳ dương + Không làm việc trong các nữa chu kỳ âm + Khó điều chỉnh khâu lệch pha RC.

Trong mạch này (H.II.10) người ta dùng thêm một nguồn điện một chiều E mắc giữa điểm 0 của khâu lệch pha RC và cực K của Thyristor. Ngồi ra khâu lệch pha RC của mạch điện này máy biến áp được quấn sao cho điện áp thứ cấp UAB ngược pha với điện áp sơ cấp Ua và R = 1 / ωC không đổi. Mạch H.II.11a Thyristor và Transistor một mặt ghép UJT được cung cấp điện từ một nguồn điện xoay chiều chung Uac qua một bộ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ D1, D2.

Sau đó nhờ DZ , điện áp Ud được sang phẳng và điện áp Ua cung cấp cho Thyristor và Transistor UJT có dạng như đường cong H.II.11b. Với dạng điện áp cung cấp Ua như vậy, trong mỗi nữa chu kỳ của điện áp Uac, Transistor một mặt ghép UJT có thể mở một số lần, nhưng chỉ quan tâm đến hai lần mở của nó. Tương tự như mạch H.II.11a, ta thay transistor một mặt ghép UJT bằng hai transistor khác loại Q3 và Q4 (loại NPN và PNP), đồng thời thay biến trở chiết áp R bằng tầng khuếch đại áp dùng transistor Q1, Q2 được điều khiển bởi biến trở thay đổi điện ỏp một chiều VR cỏc dạng súng ngừ ra cũng tương tự như H.II.11b.

+ Nguyên lý làm việc của mạch: Mạch kích Thyristor (H.II.12) được cung cấp điện từ nguồn xoay chiều qua bộ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ. Điện ỏp ngừ ra của mạch là một dạng nhấp nhô, do đó nhờ Diode Zener DZ san phẳng điện áp nhấp nhô này, đồng thời ghim áp cho mạch điều khiển làm việc. Chức năng chung của nó là cho dòng điện có tần số nào đó đi qua mà không bị suy giảm, đồng thời làm suy giảm mạnh dòng điện ở tần số khác.

Bộ lọc dùng tụ điện

+ Thay đổi ngừ ra bằng điều khiển điện ỏp + Mạch làm việc không tuyến tính. Để đánh giá mức độ lọc người ta xác định hệ số nhấp nhô của điện áp sau khi lọc. Unmaxra : Biên độ thành phần dao động cơ bản điện áp ra của bộ lọc.

Do đó cách lọc bằng tụ điện C thường được dùng khi phụ tải có điện trở lớn. Xét sơ đồ chỉnh lư ba pha thứ cấp có mạch lọc dùng điện cảm H.III.2a. Ta thấy rằng R càng nhỏ và L càng lớn thì hệ số lọc Kf càng lớn và hiệu quả lọc càng tốt.

Do đú cỏch locù dựng điện cảm L thường được dựng khi phụ tải có điện trở bé. Xét sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu một pha có mạch lọc dùng điện cảm và tụ điện (H.III.3a). Trong sơ đồ này điện cảm L mắc nối tiếp với phụ tải, còn tụ C mắc song song phụ tải.

Dựa vào đặc tính Volt - Ampere của Thyristor ta thấy thời gian tồn tại xung điều khiển phải đảm bảo cho dòng qua Thyristor tăng từ 0 đến Ithmax. Nếu tăng độ rộng xung điều khiển sẽ cho phép giảm nhỏ biên độ xung điều khiển. Độ dốc sườn trước của xung càng cao thì việc mở Thyristor càng tốt và độ nóng cục bộ của Thyristor càng giảm, mà đặc biệt là trong mạch có nhiều Thyristor mắc nối tiếp hoặc song song.

- Điện trở ra của kênh điều khiển phải nhỏ để Thyristor không tự mở khi dòng rò tăng. - Xung điều khiển ít phụ thuộc vào dao động nhiệt độ, dao động điện áp nguồn, nhiễu ….

Các khối mạch điều khiển Thyristor

- Giá trị nhỏ nhất phải đảm bảo mở được Thyristor cùng loại ở mọi điều kiện làm việc. - Cần khử được nhiễu cảm ứng (ở cỏc khõu so sỏnh, khối cỏch ly ngừ ra ) để tránh mở nhầm. Khối nguồn: có nhiệm vụ cung cấp nguồn năng lượng cho khối cách ly ngừ ra lấy từ lưới điện xoay chiều cú tần số f = 50 Hz.

Hai khối này làm nhiệm vụ cách ly mạch điều khiển Thyristor với phần công suất của mạch chỉnh lưu không dòng từ phần công suất chảy vào phần điều khiển hay ngược lại. Điện áp đưa vào mạch tích phân, làm cho dạng sóng lệch đi một góc 90o và lấy điện áp này so sánh với điện áp điều khiển. Tạo đồng bộ Cosin trong khoảng từ 0 đến 180o,Uđk và Uđb đơn trị (chỉ cắt một điểm).

Phương pháp đồng bộ răng cưa là dùng các mạch chức năng tạo ra điện áp răng cưa để so sánh với điện áp điều chỉnh ở khối so sánh phía sau. ∗ Nhược điểm: Dễ bị sai lệch do khó chỉnh định hằng số thời gian nạp tụ chính xác. Khối so sánh : Làm nhiệm vụ so sánh giữa điện áp đồng bộ (răng cưa) với điện áp điều khiển Uđk.

Trong trường hợp transistor thì điện áp răng cưa được đưa vào cực khiển để so sánh với Uđk tại cực phát. Có các linh kiện chuyên dùng vào chức năng này như Transistor một tiếp giáp (UJT: the unijunction Transistor), hay transistor một tiếp giáp lập trình được (PUT). 5.Khối tạo dạng xung: Có nhiệm vụ sửa dạng xung đầu ra của bộ so sánh sao cho có độ rộng và biên độ thích hợp với Thyristor cần kích.

Có thể chọn dòng kích lớn, điện áp kích nhỏ hoặc ngược lại nhưng phải đảm bảo công suất tiêu tán nhỏ hơn công suất cho phép. Độ rộng xung được quyết định bởi thời gian dòng qua Thyristor đạt đến giá trị dòng cài (tra trong sổ tay nghiên cưú ứng với loại Thyristor sử dụng ). Trong thực tế mạch tạo xung thường sử dụng mạch vi phân tín hiệu xung vuông từ bộ so sánh được đưa qua bộ vi phân R-C biến đổi thành các gai vi phân có độ rộng cần thiết.

Tính tốn chọn MBA một pha

+ Mạch đơn giản ít linh kiện, góc α thay đổi đủ rộng, tổn hao công suất không lớn. + Phải chỉnh định hằng số thời gian của tụ giữa các kênh khá phức tạp. Để so sánh khối này có thể dùng mạch khuếch đại thuật tốn hoặc Transistor.

• Sơ đồ nguyên lý và tính tốn linh kiện cho mạch điều khiển một pha dùng Thyristor