4.1 CÁC YÊU CẦU CHUNG CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHỈNH LƯU
Mạch điều khiển ( MĐK ) chỉnh lưu cần thực hiện các nhiệm vụ chính sau:
1. Phát xung điều khiển đến các van lực theo đúng pha và với góc điều khiển cần thiết
2. Đảm bảo phạm vị điều chỉnh góc điều khiển αmin÷ αmax tương ứng với phạm vi thay đổi điện áp ra tải của mạch lực.
3. Cho phép bộ chỉnh lưu làm việc bình thường với các chế độ khác nhau do tải yêu cầu như chế độ khởi động, chế độ nghịch lưu, các chế độ dòng điện liên tục hay gián đọan, chế độ hãm hay đảo chiều điện áp
4. Có độ đối xứng xung điều khiển tốt, không vượt quá 10÷ 30 điện, tức là góc điều khiển với mọi van không được lệch quá giá trị trên
5. Đảm bảo mạch hoạt động ổn định và tin cậy khi lưới điện xoay chiều dao động cả về giá trị điện áp và tần số
7. Độ tác động của mạch điều khiển nhanh, dưới 1ms
8. Thực hiện các yêu cầu về bảo vệ bộ chỉnh lưu từ phía điều khiển nếu cần như ngắt xung điều khiển khi sự cố, thông báo các hiện tượng không bình thường của lưới và bản thân bộ chỉnh lưu
9. Đảm bảo xung điều khiển phát tới các van lực phù hợp để mở chắc chắn các van, có nghĩa là thoả mãn các yêu cầu
- Đủ công suất (về điện áp và dòng điện điều khiển)
- Có sườn xung dốc đứng để mở van chính xác vào thời điểm quy định, thường tốc độ tăng áp điều khiển phải đạt 10V/µs, tốc độ tăng điều khiển 0.1A/µs
- Độ rộng xung điều khiển đủ cho dòng qua van kịp vượt trị số dòng điện duy trì Idt của nó, để khi ngắt xung van vẫn giữ trạng thái dẫn - Có dạng phù hợp với sơ đồ chỉnh lưu va tính chất tải. Có ba dạng
xung điều khiển phổ biến là xung đơn, xung rộng, xung chùm
4.2 ĐẶC TÍNH ĐIỀU KHIỂN CỦA TIRISTO
4.2.1 Đặc điểm vùng điều khiển GK của tiristor
Vùng giữa cực điều khiển G và K là miền điều khiển để mở tiristo và có đặc tính trên hình 4.1. Tuy nhiên các quá trình trong nó có thể chia thành ba giai đoạn
a. Đặc điểm khi tiristo đang khoá
Khi tiristo chưa dẫn dòng điện Ia =0, miền điều khiển GK có thể dùng sơ đồ thay thế hình 4.2. Trong đó RG đặc trưng cho điện trở dọc theo lớp bán dẫn p2; Rs đặc trưng cho các điện trở xuyên ngẫu nhiên giữa GK; trị số RG, Rs phụ thuộc cụ thể vào từng loại tiristo. Miền quá độ p2 – n2 đặc trưng bằng điôt ổn áp chứ không phải đơn thuần bằng điôt vì tiristo chịu điện áp ngược thì nó sẽ thông ở mức điện áp 5 đến 20 V Hình 4.1 UGK A K iG Rs A K Rg Ig UGK Hình 4.2
b. Đặc điểm khi tiristo vừa mới mở (chưa dẫn hẳn)
Khi đặt điện áp thuận lên tiristo (UAK > 0) và cho dòng điều khiển xuất hiện sẽ làm cho tiristo mở ra, tuy nhiên lúc đầu dòng quá độ điều khiển sẽ khác đặc tính tĩnh vì qua quá độ còn có dòng van Ia đi qua. Đặc tính có dạng trên hình 4.1. Càng tăng UGK thì dòng qua van càng lớn càng làm cho điện trở động của miền quá độ giảm dần, rồi giảm tới không và thậm chí còn âm nữa. Điểm M sẽ là điểm mà tiristo chuyển từ khoá sang dẫn.
c. Đặc điểm khi tiristo đã dẫn:
Khi van đã dẫn hoàn toàn và trị số dòng điện qua van lớn hơn giá trị duy trì để van tự giữ trạng thái mở của nó(Ia > Idt) thì điện áp rơi trên quá độ GK sẽ xấp xỉ điện áp rơi trên cả van: UGK ≈ UAK; điện trở vùng GK còn lại bằng RG.
4.2.2 Ảnh hưởng của các phần tử nối song song với cực điều khiển
Ảnh hưởng của điện trở nối song song với cực điều khiển. Điện trở này ảnh hưởng rất lớn đến tiristo:
- Làm tăng giá trị dòng qua van Ia cần thiết để mở được và duy trì cho van dẫn vì điện trở này rẽ nhánh dòng qua van qua nó
- Hạn chế ảnh hưởng của tốc độ tăng áp đu/ dt, nó sẽ dẫn bớt dòng ký sinh có hại này qua nó, giảm bớt tác động này đến cực điều khiển
- Các tiristo có độ nhạy cao thường bắt buộc phải có điện trở này để dẫn dòng nhiệt(dòng điện rò) qua nó để tránh tiristo bị mở vì dòng này làm giảm hệ số khuếch đại dẫn đến làm tăng điện áp chuyển mạch của van
- Làm giảm được thời gian phục hồi tính chất khoá cho tiristo vì nó tạo thành mạch thoát cho điện tích dư tích tụ trong vùng p2 và n2.
ảnh hưởng của tụ điện nối song song với cực điều khiển
- Làm giảm ảnh hưởng của tốc độ tăng hợp du/ dt gần như của điện trở, tuy nhiên chỉ có tác dụng ở tần số cao do đó khác với điện trở, tụ điện rất có ích để chống nhiễu cao tần ảnh hưởng từ mạng điện lực tới mà không gây hậu quả ở khu vực tần số thấp, nhất là dòng ổn định một chiều
Ảnh hưởng của điện áp dương trên cực điều khiển khi điện áp trên van lại âm, điều này có thể dẫn đến sự phát nhiệt quá mức ở cực điều khiển làm hỏng van
4.2.3 Đặc tính vào của tiristo