XÂY DỰNG HOẠT ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN VỚI TCU 1
3.1.2.2.Bộ điều khiển cụng suất.
Cú nhiều phương phỏp điều khiển cụng suất nhưng phương phỏp dựng 2 thyistor mắc xung đối được sử dụng nhiều.
Khi cú xung điều khiển thỡ hai thyristor sẽ lần lượt mở cho dũng đi qua. Ta cú thể điều khiển gúc mở của thyristor bảo đảm cho cụng suất lũ thay đổi từ 0 đến giỏ trị lớn nhất.
Phương phỏp này cho phộp điều chỉnh trong phạm vi rộng, đỏp ứng yờu cầu điều khiển, độ chớnh xỏc điều khiển tương đối cao, độ nhạy điều chỉnh tương đối lớn, cú khả năng điều chỉnh liờn tục và đều đặn.
Dựa vào yờu cầu về chất lượng điều khiển và cỏc trang thiết bị sẵn cú, trong đồ ỏn này chọn phương phỏp điều chỉnh cụng suất lũ dựng 2 thyristor mắc xung đối để điều khiển lũ điện trở. Phương phỏp điều khiển cú thể là điều biờn hoặc điều khiển khoảng thời gian đúng ngắt của thyristor. Ậ đõy ta chọn phương phỏp điều khiển biờn.
a. Cấu tạo và nguyờn lý hoạt động của thyristor.
Thyristor là thiết bị bỏn dẫn gồm 4lớp bỏn dẫn pnpn khỏc nhau về chiều dày và mật độ diện tớch. Giữa cỏc lớn bỏn dẫn này hỡnh thành cỏc chuyển tiếp lần lượt là J1, J2, J3 và được lấy ra ở cỏc cực anốt, catốt và cực điều khiển.
60 P1 N1 P2 N2 J1 J2 J 3 G - K + A
Hỡnh 1 - 4: Sơ đồ cấu tạo thyristor.
Khi đặt một điện ỏp một chiều giữa hai cực A và K (anốt nối vào cực dương, katốt nối vào cực õm) thỡ J1 và J3 được phõn cực thuận cũn J2 bị phõn cực ngược. Gần như toàn bộ điện ỏp nguồn đặt lờn mặt ghộp J2. Điện trường nội tại Ei của J2 cú chiều hướng từ N1 hướng về P2. Vựng chuyển tiếp cũng là vựng cỏch điện, khụng cú dũng điện chảy qua thyristor. Khi cú một xung điều khiển tỏc động vào cực G, cỏc điện tử từ N2 chảy sang P2. Cỏc điện tử chịu sức hỳt của điện trường tổng hợp của mặt ghộp J2 và ngày càng nhiều điện tử chảy ào ạt vào N1, qua P1 và đến cực dương của nguồn điện ngoài với tốc độ 1cm/100às
Điện trở khi ở trạng thỏi khoỏ RK = 10Ω
Điện trở khi ở trạng thỏi mở RM = 0.01Ω
b. Đặc tớnh Von - Ampe của thyristor.
Đặc tớnh Von - Ampe của thyristor gồm 4 đoạn.
Hỡnh 1 - 5: Đặc tớnh Von - Ampe của thyristor.
+ Đoạn 1: ứng với trạng thỏi khoỏ, chỉ cú dũng điện rũ chảy qua. Khi tăng U đến Uch (điện ỏp chuyển trạng thỏi), bắt đầu quỏ trỡnh tăng trưởng nhanh chúng của dũng điện, thyristor chuyển sang trạng thỏi mở.
U Uch 4 2 3 iH i U7
+ Đoạn 2: ứng với giai đoạn phõn cực thuận của J2. Trong giai đoạn này, mỗi lượng tăng nhỏ của dũng điện ứng với một lượng giảm lớn của điện ỏp đặt trờn thyristor. Đoạn này cũn được gọi là đoạn điện trở õm.
+ Đoạn 3: ứng với trạng thỏi mở của thyristor. Lỳc này cả ba mặt ghộp đó trở thành dẫn điện. Dũng điện chảy qua thyristor bị hạn chế bởi điện trở mạch ngoài. Điện ỏp rơi trờn thyristor rất nhỏ khoảng 1V. Thyristor giữ được ở trạng thỏi mở chừng nào i cũn lớn hơn iH, (dũng duy trỡ).
a. Lựa chọn thyristor dựng trong mạch.
Loại thyristor được dựng khi làm đồ ỏn này là loại thyristor cụng suất nhỏ KY - 202H do Nga chế tạo với cỏc thụng số kỹ thuật như sau:
+ Điện ỏp làm việc: 0,4 (kV) + Dũng điện cực đại cho phộp 10 (A) + Điện ỏp điều khiển 10 (V)
+ Dũng điện rũ: 0.3 - 0.5 (A)
b. Bộ điều khiển cụng suất lũ nung. Sơ đồ nguyờn lý tạo xung trờn hỡnh 1 - 6.
Hệ thống này được dựng để điều khiển cụng suất nguồn cung cấp cho sợi đốt của lũ tức là làm thay đổi nhiệt độ trong buồng lũ, tớn hiệu điều khiển được đưa vào đầu Y của hệ thống, cũn cụng suất đốt được điều khiển bằng van thyristor. Nguồn cung cấp cho lũ nung là nguồn điện xoay chiều vỡ vậy thyristor được sử dụng ở chế độ khoỏ tự nhiờn, nghĩa là nú tự khoỏ khi dũng điện đi qua nú bằng khụng, vỏc van thyristor được mắc song song ngược chiều.
Thyristor mở khi cú đỏp ứng thuận, cú nghĩa là khi đặt điện ỏp dương lờn Anốt, điệp ỏp õm lờn Katốt đồng thời cú tớn hiệu điều khiển vào cực điều khiển G của nú và cú dũng.
Ig > Igst
Ig: Dũng điều khiển
Igst: Giới hạn giỏ trị dũng điều khiển
Ở đõy ta mắc hai thyristor xung đối nhau nờn ở mỗi thời điểm chỉ cú một trong hai thyristor được mở cho dũng điện đi qua sợi đốt của lũ.
α là gúc mở của thyristor, tức là gúc lệch kể từ thời điểm ban đầu của nửa chu kỳ dũng xoay chiều cho đến thời điểm mở thyristor, thời điểm phỏt xung điều khiển làm thay đổi gúc mở α tức là thay đổi cụng suất cung cấp cho dõy nung của lũ. Việc điều khiển thời điểm phỏt xung cho thyristor được thực hiện bằng bộ tạo xung răng cưa, bộ so sỏnh và bộ phỏt xung mở thyristor.
+ Mạch phỏt xung: Tớn hiệu xung răng cưa được so sỏnh với tớn hiệu điều khiển nhờ bộ khuếch đại thuật toỏn à A742. Xung răng cưa được đưa vào đầu đảo cũn tớn hiệu điều khiển được đưa vào đầu khụng đảo. Khuếch đại thuật toỏn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
à A742 được sử dụng ở chế độ khuếch đại khụng cú phản hồi, vỡ vậy khi điện ỏp của xung răng cưa lớn hơn điện ỏp điều khiển thỡ điện ỏp ra của à A742 sẽ bóo hoà õm cũn khi điện ỏp của xung răng cưa nhỏ hơn điện ỏp điều khiển thỡ điện ỏp ra của à A742 sẽ bóo hoà dương. Đầu ra của à A742 là xung vuụng với tần số 100Hz.
Tụ C2 và điện trở R11 là mạch vi phõn, tạo ra cỏc xung nhọn khi cỏc xung vuụng đảo dấu, kớch thước của cỏc xung này được quyết định bởi điện dung của tụ C2 và giỏ trị của điện trở R11. Diod D6 sẽ dựng để chặn cỏc xung õm tỏc động lờn cực Bazơ của transistor T3, như vậy Baxơ của transistor T3 chỉ chịu tỏc dụng của cỏc xung nhọn dương với tần số 100Hz, thời điểm cú cỏc xung nhọn này là thời điểm giao nhau của sườn sau xung răng cưa với điện ỏp điều khiển.
Nếu điện ỏp điều khiển tăng thỡ thời điểm giao nhau của nú với xung răng cưa càng dịch đến đỉnh xung, tức là gúc lệch của nú sẽ so với thời điểm đầu của nửa chu kỳ tần số xoay chiều càng nhỏ.
Trong trường hợp điện ỏp điều khiển giảm thỡ thời điểm giao nhau của nú với xung răng cưa càng dịch xa đỉnh xung, tức là gúc lệch của nú so với điểm đầu của nửa chu kỳ tần số xoay chiều càng lớn. Như vậy khi điện ỏp điều khiển càng lớn thỡ gúc lệch α sẽ nhỏ nờn cụng suất cung cấp cho tải sẽ lớn và ngược lại.
Khi cú một xung dương đặt bào bazơ của transitor T3 thỡ nú sẽ mở và phỏt ra một xung qua cuộn sơ cấp của biến ỏp xung BX dẫn đến ở hai cuộn thứ cấp của biến ỏp xuất hiện hai xung dựng để mở cỏc thyritor.
Cỏc điện trở R10 và R12 dựng để hạn chế dũng điều khiển đặt vào cỏc thyritor, điện trở R13 dựng để giới hạn giỏ trị xung ở mạch sơ cấp, cũn diod D9 dựng để xoỏ cỏc xung õm sinh ra trong mạch sơ cấp của biến ỏp xung BX, đảm bảo transitor T3 khỏi chịu tỏc động của cỏc xung điện ỏp cú giỏ trị lớn. Cỏc diod D7 và D8 dựng để ngăn khụng cho cỏc xung õm tỏc động lờn cực điều khiển của cỏc thyritor, như vậy trong một nửa chu kỳ điện ỏp xoay chiều chỉ cú một thyritor thụng, tức là chỉ cú thyritor nào cú điện ỏp thuận mới được phộp mở.
Theo tớnh toỏn sơ bộ và theo kinh nghiệm ta đó chọn cỏc thụng số kỹ thuật như sau: T1: A 564 E0 = 12V R1 = 1,33 kΩ U = 6V R3 = 100 Ω T2 = C 828 R0 = 1kΩ C1 = 1àF R4 = 3 kΩ C2 = 0.22 àF R5 = 10 kΩ R6 = 5000 Ω R7 = 5 kΩ R10 = 30 Ω R11 = 2 kΩ D2 : 306 T3:C 2383 R2 = 12 kΩ 64
Hỡnh 1 - 7: Giản đồ xung theo thời gian t t t t t t u(t) u u
CHƯƠNG 4