I. Giới thiệu chung
1.Hệ thống điều khiển pha đứng
1.1.Sơ đồ khối hệ thống điều khiển theo pha đứng (Hỡnh 2.1)
- Khối 1 là khối đồng bộ hoỏ (ĐBH): Tớn hiệu điện ỏp đưa vào khối này cũng chớnh là tớn hiệu cấp cho mạch động lực của bộ chỉnh lưu (u1). Khối này ta thường sử dụng biến ỏp đồng bộ hoỏ để điện ỏp ra sau khối này cú dạng sin với tần số bằng tần số điện ỏp nguồn cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu và trựng pha hoặc lệch pha 1 gúc xỏc định so với điện ỏp nguồn
1 2 3 4 5 UGT u1 ĐBH Điện ỏp tựa (Súng răng cưa) So sỏnh Tạo xung Phõn chia xung Uđk
- Khối 2 là khối tạo súng răng cưa (điện ỏp tựa): Sau khối 1, điện ỏp đồng bộ (uđb) được đưa vào khối 2 để tạo ra điện ỏp dạng xung răng cưa (urc). Điện ỏp răng cưa urc là điện ỏp chuẩn để so sỏnh với Uđk của khối 3.
- Khối 3 là khối so sỏnh: Qua khối này urc và Uđk được so sỏnh với nhau. Uđk là điện ỏp 1 chiều. Gia điểm của điện ỏp này với urc quyết định gúc điều khiển α.
- Khối 4 là khối tạo xung: Tớn hiệu ra sau khối so sỏnh cú dạng số (cú tớn hiệu “1” và khụng cú tớn hiệu “0”). Tuy nhiờn xung này hầu như chưa đỏp ứng được yờu cầu về biờn độ xung, độ rộng xung, độ dốc xung,... Vỡ vậy cần phải cú khối tạo xung để điều chỉnh cỏc thụng số này cho phự hợp.
- Khối 5 là khối phõn chia xung: Khối này để dẫn xung và phõn chia xung cho Thyristor. Ta thường dựng biến ỏp xung (BAX) để thực hiện việc này.
Trờn thực tế lắp rỏp mạch điều khiển theo pha đứng này người ta thường ghộp khối 1 với khối 2 và khối 4 với khối 5. Vậy sơ đồ lắp rỏp thực tế như (hỡnh 2.2).
ul : điện ỏp lưới (nguồn) xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu
uđk : điện ỏp điều khiển đõy là điện ỏp một chiều lấy từ đầu ra của khối(TH- KĐTG) dựng để điều khiển giỏ trị gúc α .
uđkT : điện ỏp điều khiển Tiristo ,là chuổi cỏc xung điều khiển lấy từ đầu ra hệ thống điều khiển và được truyền đến cực điều khiển (G) và Katụt (K) của Tiristo .
1.2.Nguyờn lý cơ bản của hệ thống điều khiển theo nguyờn tắc pha đứng
29 khối3 khối 2 khối 1 UGT u1 ĐBH & PSRC
So sỏnh Tạo xung & phõn chia xung
Uđk
Tớn hiệu điện ỏp cung cấp cho mạch động lực chỉnh lưu được đưa đến mạch đồng bộ hoỏ của khối 1 và trờn đầu ra của mạch đồng bộ hoỏ ta cú cỏc điện ỏp thường cú dạng hỡnh sin với tần số bằng tần số điện ỏp nguồn cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu và trựng pha hoặc lệnh pha một gúc pha xỏc định nào đú so với điện ỏp nguồn. Điện ỏp này gọi là điện ỏp đồng bộ và ký hiệu là uđb. Cỏc điện ỏp đồng bộ được đưa vào mạch phỏt điện ỏp răng cưa để khống chế sự làm việc của mạch điện này, kết quả là trờn đầu ra của mạch phỏt điện ỏp răng cưa cú một hệ thống cỏc điện ỏp dạng hỡnh răng cưa đồng bộ về tần số và gúc pha với cỏc điện ỏp đồng bộ . Cỏc điện ỏp này gọi là điện ỏp răng cưa urc. Cỏc điện ỏp răng cưa được đưa vào khối so sỏnh (SS) và ở đú cũn cú một tớn hiệu khỏc nữa gọi là điện ỏp điều khiển uđk .Hai tớn hiệu này được mắc với cực tớnh sao cho tỏc động của chỳng lờn mạch SS là ngược chiều nhau. Khối SS làm nhiệm vụ so sỏnh hai tớn hiệu này và tại những thời điểm 2 tớn hiệu này cú giỏ trị tuyệt đối bằng nhau thỡ đầu ra khối SS sẽ thay đổi trạng thỏi. Như vậy khối SS là một mạch điện hoạt động theo nguyờn tắc biến đổi tương tự-số(Analog-Digital). Do tớn hiệu ra của mạch SS là dạng tớn hiệu số nờn chỉ cú hai giỏ trị cú ‘1’ hoặc khụng ‘0’. Tớn hiệu ra cua khối SS là cỏc xung xuất hiện với chu kỳ bằng chu kỳ điện ỏp răng cưa, nếu thời điểm bắt đầu xuất hiện của một xung nằm trong vựng sườn xung nào của urc tài sườn xung ấy của urc được gọi là sườn sử dụng. Điều này cú nghĩa là : Tại thời điểm urc =uđkở phần sườn sử dụng trong một chu kỳ của điện ỏp răng cưa thỡo trờn đầu ra của khối SS sẽ bắt đầu xuất hiện một xung điện ỏp. Từ đú ta thấy cú thể thay đổi được thời điểm xuất hiện xung đầu ra của khối so sỏnh bằng cỏch thay đổi giỏ trị của uđk khi giữ nguyờn dạng của urc. Trong một số trường hợp thỡ xung ra của khối SS được đưa đến cực điều khiển của Tiristo nhưng đa số cỏc trường hợp thỡ xung ra của khối SS chưa đủ cỏc yờu cầu cần thiết đối với tớn hiệu điều khiển Tiristo. Để cú tớn hiệu đủ yờu cầu thỡ người ta phải thực hiện việc sửa xung, khuyếch đại xung ..vv. Cỏc nhiệm vụ này được thực hiện ở mạch tạo xung (TX) cuối cựng trờn đầu ra khỗi T
là một chuổi xung điều khiển uđkT cú đủ thụng số yờu cầu về cụng suất, biờn độ, độ dài xung vvv…mà thời điểm bắt đầu xuất hiện của cỏc xung thỡ hoàn toàn trựng với thời điểm xuất hiện xung trờn đầu ra khối SS. Vậy thời diểm xuất hiện của tớn hiệu điều khiển trờn điện cực điều khiển và Katụt của Tiristo chớnh cũng là thời điểm xuất hiện xung đầu ra khối SS, tức là khối SS đúng vai trũ xỏc định giỏ trị gúc điều khiển α. Như đó nờu ở trờn, ta cú thể thay đổi thời điểm xuõt hiện xung ra khối so sỏnh bằng cỏch thay đổi giỏ trị uđk. Vậy điều khiển giỏ tri điện ỏp điều khiển uđk ta điều khiển được giỏ trị gúc mở α.
Hệ thống điều khiển pha đứng tuy cú mạch phỏt xung khỏ phức tạp nhưng cỏc xung được tạo ra đỏp ứng được yờu cầu như
• Phạm vi điều chỉnh gúc mở α rộng α = (0 ữ 1800)
• Tổng hợp tớn hiệu dể dàng.
• Cụng suất ,biờn độ ,độ rộng xung đảm bảo yờu cầu mở Tiristo.
• Dể tự động hoỏ và tự động hoỏ ở trỡnh độ cao.