a.. Nguyên tắc điều khiển
Đồ án điện tử công suất
Trong thực tế nhười ta sử dụng hai nguyên tác điều khiển: NÑ guyên tác thẳng đứng tuyến tính và nguyên tắc thẳng dứng arccos. ở đây ta sử dụng nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính, theo nguyên tắc này người ta dùng hai điện áp
- Điện áp đồng bộ kí hiệu là u, đồng bộ với điện áp đặt trên tiristor, thường đặt vào đầu đảo của khâu so sánh
- Điện áp điều khiển kí hiệu là u,„ (điện áp một chiều có thê điểu chỉnh được biên độ ) thường đặt vào đầu không đảo của khâu so sánh
Bấy giờ hiệu điện thế đặt vào khâu so sánh là uạ = u.„ — u,, khi u, = u„„ khâu so sách lật trạng thái ta nhận được sườn ra của điện áp đầu ra của khâu so sánh, sườn này thông qua đa hài
một trạng thái ổn định tạo ra một xung điều khiển
b.Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển
1 | tp Llrc Ị ị ị - 1 1, I † So sanh. t † ] TT 3 Ä L L_ Ị Ị l Ỉ Llaiau Ichien
c.Cíc khâu trong mạch điều khiển
dng pha PTaq rarg cua
Phần này trình bày về nguyên lí và cấu trúc sơ bộ của từng khâu trong mạch điều khiên. Cụ thê như sau :
. Khâu đồng pha ĐB:
Khâu này tạo ra một điện áp có góc lệch pha có định với điện áp đặt lên vam lực, phù
hợp nhất cho mục đích này là sử dụng biến áp. Biến áp còn đạt thêm hai mục đích quan trọng nữa là :
e Chuyển đổi điện áp lực có giá trị cao sang giá trị phù hợp với mạch điều khiển có điện áp thấp.
e Cách li hoàn toàn về điện áp giữa mạch điêu khiển và mạch lực .Điều này đảm bảo
an toàn cho người sử dụng cũng như linh kiện của mạch điều khiến.
Do phạm vi điều chỉnh của mạch lực chỉ từ 0 độ cho tới 150 độ nên cuốnơ cấp và thứ
cấp của biến áp đồng pha đều có thể đấu Y. Sơ đồ biến áp như sau :
m...,
B ì w\ 5 b
C + nano c
.Khâu tạo điện áp răng cưa:
Khâu này hoạt động theo nhịp của điện áp nhằm hình thành điện áp có hình dạng thuận lợi để xác định điện áp. Ở đây Ut có dạng răng cưa. Được tạo ra bằng cách sử đụng Transistor kết hợp vớ một mạch tích phân.
.Khâu so sánh SS:
Khâu này tiến hành so sánh điện áp tựa và điện áp điều khiển, điểm cân bằng của hai
điện áp này là điểm phát xung điều khiển, tức là thời điểm tính góc mở œ. Khâu so sánh cũng
sử dụng khuyếch đại thuật toán OA
.Khâu dạng xung DX:
Khâu này tạo ra dạng xung của điện áp điều khiển sao cho phù hợp với mạch lực và tính chất tải. Ở đây ta sử dụng xung chùm là loại xung dễ điều khiển và hay gặp trong thực tế nhât.
Xung chùm thực chất là một chùm các xung có tần số cao gấp nhiều lần lưới điện (,=8§:12kHz). Độ rộng của xung chùm có thể được hạn chế trong khoảng 100—130 độ điện , về nguyên tắc nó phải kết thúc khi mà điện áp trên van lực mà nó điều khiển chuyên sang dấu âm.
Nguyên tắc tạo xung chùm là coi tín hiệu đo bộ so sánh đi ra như tín hiệu cho phép hay
cấm khâu khuyếch đại xung được nhận xung tần số cao phát ta từ một bộ tạo dao động. Việc
làm này được thực hiện bằng cách đưa tín hiệu khâu so sánh và tín hiệu bộ tạo dao động vào cùng một cổng Logic And.
Ở đây ta tạo ra dao động bằng một mạch tạo dao 555
.Khâu khuyếch đại xung KĐX:
Có nhiệm vụ khuyếch đại công suất của xung điều khiển đảm bảo chắc chắn mở van mạch lực. Ngoài ra khâu này còn làm nhiệm vụ cách li mạch lực và mạch điều khiển. Có hai
loại cách li là cách li bằng biến áp và cách l¡ bằng ánh sáng.
Ở đây ta sử dụng cách cách li bằng biến á ắp xung. Đồng thời tầng khuyếch đại sử dụng một Transistor Darlington nhằm tăng hệ số khuyếch đại lên hằng trăm lần.
Đồ án điện tử công suất
.Khâu phần hồi:
Bao gồm hồi tiếp tốc độ, bộ khuyếch đại tín hiệu. Do tín hiệu từ phía động cơ nhỏ nên
ta phải bố trí bộ khuyếch đại trước khi đưa vào bộ điều chỉnh. Bộ phản hồi có tác dụng nhận
thông tin từ phía tải để báo cho mạch điều khiển biết về tốc độ động cơ. Tuỳ theo tốc độ của
động cơ mà mạch điều khiển sẽ bố trí phát thêm công suất hay giảm công suất đi tới khi tốc độ đạt yêu cầu.
Khâu phản hồi còn có tác dụng ổn định tốc độ của động cơ, Giảm quá trình quá độ
dòng điện lúc khởi động
.Các bộ phận khác trong mạch điều khiến :
Ngoài các khâu chính trên mạch điều khiển còn có các thiết bọ khác. Đó là: e _ Biến áp bảo vệ mạch điều khiển.
Các phần nguồn nuôi. Có nhiệm vụ tạo ra nguồn điện một chiều nuôi các linh kiện điện tử
đ.Sơ đồ mạch điêu khiến
* Nguyên lý hoạt động của sơ đồ
Đưa điện áp pha A: Uạ = 2202 sin(@t ) của máy biến áp đồng pha vào bộ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ. Điện áp ra bộ chỉnh lưu là Uạ¿, điện áp này được đem so sánh với điện áp đặt (điện áp một chiều) bằng bộ so sánh thuận, điện áp Uạ;, vào bộ so sánh thuận có dạng tuần hoàn với chu kỳ T nên điện áp ra bộ so sánh thuận là U, có dạng xung vuông góc cùng chu kỳ và đồng bộ với điện áp Uạ;,. Điện áp đồng bộ U, này đưa vào cổng B của tranzitor.
Phần điện áp dương của xung vuông góc qua điôt DI tới A2 tích phân thành điện áp răng cưa U„. Điện áp âm của điện áp chữ nhật làm mở thông Tranzitor , kết quả là A2 bị ngắn mạch
(Urc = 0) trong vùng Us âm. Trên đoạn đầu ra của A2 ta có chuỗi điện áp răng cưa.
Điện áp răng cưa được so sánh với điện áp điều khiển tại đầu vào của A3. Tổng đại số
Urc+Udk quyết định dấu điện áp UD ở đầu ra của khuyếch đại A3.
Mặt khác ta đưa đồng thời U,„ vào bộ trừ để tạo được điện áp đối xứng với điện áp răng cưa
điện áp này cũng được đem ra so sánh với Uạ, thì tương ứng với góc điều khiển œ„ạ , thoả mãn
điều kiện ø,+ø„=180°. Mỗi khi U,„ = Uạ, tại đầu ra của bộ so sánh xuất hiện xung vuông.
Xung vuông ra khỏi A3 kết hợp với xung chùm từ bộ 555 để đảm bảo Tiristor mở chắc đưa vào cổng AND. Điện áp ra cổng AND đưa vào bộ khuyếch đại (BKĐ) qua BAX -> tạo xung kích mở cổng G của Tiristor
Như vậy tại cùng một thời điểm ứng với một giá trị U„¿ thì T,và Tạ của bộ BĐ1 dẫn và
T,,T¿' làm việc ở chế độ đợi và đảm bảo theo nguyên tắc điều khiển chung ø, +z„ = 180°
CHƯƠNG IV
TÍNH CHỌN MẠCH LỤC
A. MẠCH LỰC
I.Tính chọn tiristor
Ủ¿„ = 600V), lưu = 10(A) Ủ¿, = 400(V), I., = 0,9(A)
Tính chọn tiristor dựa vào các yếu tố cơ bản là dòng tải, sơ đồ đã chọn, điều kiện toả nhiệt, điện áp làm việc, các thông số cơ bản của van được tính đến như sau
-Điện áp ngược lớn nhất mà tiristor phải chịu Ứng max =6.U; max
Phương trình cân bằng điện áp khi có tải
Uascosdmin=Uạ¿ + 2AU, + AUạn + AUp„
min =10° là góc dự trữ khi có suy giảm diện áp lưới
ADUy = 1,8 (V) : sụt áp trên van
AUan =Ô: sụt áp trên dây nối
AU¿ = 6 % . 600 =36(V) = AU, + AU, : sụt áp trên điện trở và điện kháng MBA Thay số ta có _- U¿†2AUy+AU¿ + AU), _ 60012.1,8 + 0+36 d0 COS0nnn cos109 =.. =® Uzmax =U¿ + 5% = 277,5+277,5.. 5% =291,4 (V) œ Ung mạy=6.U;„„„= V6.291,4= 713,8 (V)
= Ứng van= Kát.U ng max _ = 1,8. 713,8 = 1284,8 (V)
= 649,46 (V)
=277,5 (V)
Kạ( = 1,8 : hệ số dự trữ điện áp
-Đồòng điện làm việc của
1 1
lịy= 3 1a 3.10 = 3,33 (A)
Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh toả nhiệt và đây đủ diện tích toả nhiệt :Không có quạt đối lưu không khí, với điều kiện đó dòng điện định mức của van cần chọn :
lsv = ki.
K;¡ - hệ số dự trữ dòng điện, chọn K¡ = 3,2
Đồ án điện tử công suất
lœv= ki.Iv= 3,2. 3,33 = 10,6 (A)
Từ các thông số Ủng vạn › lịpy ta chọn 12 tiristor loại
HT25/14O1I
Ký hiệu Ủng | lam | Tpg | ly | Uy | lá | Ty | AU | tạ | đưdt | T„ạ,
max | max | max | max | max | max | max | max | (s) | (V⁄5) | (°C)
(W)_|(A) | (A) | (A) | @W) | (A) | (A) |)
HT2514OJI| 1400 25 1400 |50m| 2,5 | 100 | 3m | 1,8 | 60ụ | 1000 125
Trong đó
Ủng- Điện áp ngắn mạch cực đại
lạm - Dòng điện làm việc cực đại
ly - Dòng điện đỉnh cực đại
Iy - Dòng điện xung điều khiển
Ủy - Điện áp xung điều khiển
In- Dòng điện tự giữ
ly - Dòng diện rò
AU mạx -Sụt áp trên tiristor ở trạng thái dẫn du/ dt - Tốc độ biến thiên điện áp
tem -Thời gian chuyển mạch ( mở và khoá).
Tmaạx - Nhiệt độ làm việc cực đại
1L.Tính toán MBA chỉnh lưu a. Tính các thông số cơ bản
Chọn MBA 3 pha, 3 trụ sơ đồ đấu dây A/Y làm mát bằng không khí tự nhiên
- Điện ấp pha sơ cấp MBA:U,= 380(V)
- Điện áp pha thứ cấp MIBA
Udo Uado 649,46
U¿z= = =
36m 2434 - 2.34
- Công suất tối đa của tải
Pamax=Uao.lạ = 649,46.10=4694,6(w) - Công suất biến áp nguồn được tính
=277,5