Tiristor là phần tử bỏn dẫn cấu tạo gồm 4 lớp p-n-p-n, tạo ra 3 tiếp giỏp p-n:
J1, J2, J3. Tiristor cú 3 cực: anot A, catot K và cực điều khiển G. Cú sơ đồ cấu tạo như hỡnh vẽ. p n n+ p n J3 J3 J3 Q1 Q2 A G K V a) Cấu trúc bán dẫn b) Kí hiệu Hỡnh 4.1. Thyristor 4.2.2. Tớn hiệu điều khiển thyristor
Quan hệ giữa điện ỏp trờn cực điều khiển và catụt với dũng điện đi vào cực điều khiển xỏc định cỏc yờu cầu đối với thyristor.Với cựng một loại thyristor nhà sản xuất sẽ cung cấp một họ đặc tớnh điều khiển,vớ dụ trờn hỡnh 4.1.2
Hỡnh 4.2.Yờu cầu đối với xung điều khiển Thyristor
Trờn đú cú thể thấy được cỏc đặc tớnh giới hạn về điện ỏp và dũng điện nhỏ nhất ứng với một nhiệt độ mụi trường nhất định mà tớn hiệu điều kiển phải đảm bảo để chắc chắn mở được một thyristor.Dũng điều khiển đi qua tiếp giỏp p-n giữa cực điều khiển cũng phải bị hạn chế về cụng suất.Cụng suất giới hạn của tớn hiệu điều khiển phụ thuộc độ rộng của xung điều khiển.Tớnh hiệu điều khiển là một xung cú độ rộng càng ngắn thỡ cụng suất cho phộp cú thể càng lớn.
4.2.3. Nguyờn tắc điờ̀u khiờ̉n
Có hai nguyờn tắc điờ̀u khiờ̉n :
4.2.3.1. Nguyờn tắc điờ̀u khiờ̉n ngang: Hình dưới là sơ đụ̀ cṍu trúc và đụ̀ thi ̣ minh ho ̣a.
Hỡnh 4.3. Nguyờn tắc điều khiển ngang
Khõu đụ̀ng bụ ̣ ( DB) tao ra điờ ̣n áp hình sin có góc lờ ̣ch pha cụ́ đi ̣nh so với điờ ̣n áp lực. Khõu di ̣ch pha (DP) có nhiờ ̣m vu ̣ thay đụ̉i góc pha của điờ ̣n áp ra theo tác đụ ̣ng của điờ ̣n áp điờ̀u khiờ̉n Uđk.Xung điờ̀u khiờ̉n đươ ̣c ta ̣o thành ở khõu ta ̣o xung vào thời điờ̉m khi điờ ̣n áp di ̣ch pha UDF qua điờ̉m 0. Xung này nhờ khõu khuyờ́ch đa ̣i xung (KDX) đươ ̣c tăng đủ cụng sṹt được gửi tới các cực điờ̀u khiờ̉n của van. Như võ ̣y góc điờ̀u khiờ̉n α hay thời điờ̉m phát xung mở van thay đụ̉i được nhờ sự tác
đụ ̣ng của Uđk làm điờ ̣n áp di chuyờ̉n theo chiờ̀u ngang của tru ̣c thời gian.
Hỡnh 4.4. Nguyờn tắc điều khiển dọc
Ở đõy khõu UT ta ̣o ra điờ ̣n áp tựa có da ̣ng cụ́ đi ̣nh ( thường có da ̣ng răng cưa, đụi khi hình sin ) theo chu kỳ nhi ̣p đụ̀ng bụ ̣ của UĐB. Khõu so sánh SS xác đi ̣nh thời điờ̉m cõn bằng của 2 điờ ̣n áp UT và UĐK đờ̉ phát đụ ̣ng khõu ta ̣o xung TX. Như võ ̣y trong nguyờn tắc này thời điờ̉m phát xung mở van hay góc điờ̀u khiờ̉n thay đụ̉i do sự thay đụ̉i tri ̣ sụ́ của UĐK trờn đụ̀ thi ̣ đó là sự di chuyờ̉n theo chiờ̀u do ̣c của tru ̣c biờn đụ ̣.Đa sụ́ ma ̣ch điờ̀u khiờ̉n thực tờ́ đờ̀u sử du ̣ng nguyờn tắc này.
Ở đõy trong đụ̀ án ta cũng dùng phương pháp điờ̀u khiờ̉n do ̣c.
4.2.4 Chức năng của mạch điờ̀u khiờ̉n.
- Đảm bảo phát xung với đõ̀y đủ các yờu cõ̀u đờ̉ mở van: + Đủ đụ ̣ rụ ̣ng.
+ Đủ biờn đụ ̣.
+ Sườn xung ngắn tS = 0,5 ữ1 às
- Đảm bảo tính đụ́i xứng đụ́i với các kờnh điờ̀u khiờ̉n, khụng vượt quỏ 1o – 3o điện, tức là gúc điều khiển với mọi van khụng được lệch quỏ giỏ trị trờn.
- Đảm bảo cách ly giữa ma ̣ch lực và ma ̣ch điờ̀u khiờ̉n. Ví du ̣ đụ́i với MBAX thường được sử du ̣ng như mụ ̣t khõu truyờ̀n xung cuụ́i cùng ở tõ̀ng khuyờ́ch đai xung - Phỏt xung điều khiển ( xung để mở van ) đến cỏc van lực theo đỳng pha và với gúc điều khiển α cần thiết.
- Đảm bảo đúng quy lũ ̣t vờ̀ pha điờ̀u khiờ̉n túc là phạm vi điều chỉnh gúc điều khiển αmin −αmaxtương ứng với phạm vi điều chỉnh thay đổi điện ỏp ra tải của mạch lực.
- Cho phộp bộ chỉnh lưu làm việc bỡnh thường với cỏc chế độ khỏc nhau do tải yờu cầu như chế độ khởi động, chế độ nghịch lưu, cỏc chế độ dũng điện liờn tục hay giỏn đoạn, chế độ hĩm hay đảo chiều điện ỏp v..vv
- Có thờ̉ ha ̣n chờ́ pha ̣m vi góc điờ̀u khiờ̉n α khụng phu ̣ thuụ ̣c vào sự thay đụ̉i điờ ̣n
áp lưới.
- Đảm bảo mạch hoạt động ổn định và tin cậy khi lưới điện xoay chiều dao động cả về giỏ trị điện ỏp và tần số.
- Cú khả năng chống nhiễu cụng nghiệp tốt khụng gõy nhiờ̃u đụ́i với các hờ ̣ thụ́ng điờ̀u điờ ̣n tử khác ở xung quanh.
- Độ tỏc động của mạch điều khiển nhanh dưới 1 ms.
- Thực hiện cỏc yờu cầu về bảo vệ bộ chỉnh lưu từ phớa điều khiển nếu cần như là ngắt xung điều khiển khi sự cố, thụng bỏo cỏc hiện tượng khụng bỡnh thường của lưới và bản thõn bộ chỉnh lưu, bảo vờ ̣ quá áp quá dòng, mṍt pha v..vvv
4.3. Khảo sỏt bảng điều khiển lũ trung tần nấu thộp KGPS dựng vi mạch điều khiển kĩ thuật số.
Bảng khống chế nguồn điện trung tần cụng suất khụng đổi HLSB-II là một thiết bị kiểu mới do cụng ty Hữu hạn kỹ thuật trung tần Khỏnh Phỏt Thẩm Dương nghiờn cứu chế tạo. Cấu tạo chủ yếu gồm nguồn điện,chiết ỏp điều chỉnh, khống chế dịch pha, mạch bảo vệ, mạch khởi động ,bộ biờ́n đổi tần số, bộ đổi chiều xung, bộ khuếch đại xung v.v….trong đú cỏc bộ phận quan trọng sử dụng kiểu mạch điện tập trung QF2010-01RP do Mỹ sản xuất cú tớnh năng cao, độ tinh tế cao,chuyờn dụng quy mụ lớn,ngồi cỏc chiết ỏp điều chỉnh ra, cỏc mạch bờn trong đều thực hiện số húa.Bộ chỉnh lưu khụng cần bất cứ sự điều chỉnh nào mà cũn cú cỏc đặc điểm như độ tin cậy cao, tớnh đối xứng cao,chống nhiễu khỏe, tốc độ phản ứng nhanh,chỉ cần đấu dõy của bộ biến ỏp xung chỉnh lưu 6 đường vào cỏc điểm tương ứng của bảng khống chế là bộ chỉnh lưu sẽ vận hành bỡnh thường.
Sự đổi chiều ỏp dụng phương thức khởi động mềm quột tấn số điện ỏp khụng tớnh năng khởi động ưu điểm hơn cỏch khởi động mềm điện ỏp khụng thụng thường.Cú lắp đặt mạch khởi động tự động cú thể trỏnh được sự thất bại trong khi khởi động nguồn điện trung tần làm cho khởi động thành cụng đạt 100%.Mạch tần số ỏp dụng phương ỏn trị số bỡnh qũn, nõng cao khả năng chống nhiễu đổi chiều,vả lại chỉ cần ỏp dụng phương ỏn trị số bỡnh qũn, nõng cao khả năng chống nhiễu đổi chiều,vả lại chỉ cần tớn hiệu điện ỏp trung tần mà khụng cần tớn hiệu dũng của mạch tụ điện song song, khỏi phải dựng bộ hỗ cảm dũng trung tần đấu bờn ngồi trỏnh được sự rắc rối trong việc xỏc định pha dũng điện. Do đú tại mụi trường điều chỉnh và sử dụng cũng khụng thể xảy ra vấn đề khụng thể khởi động nguồn trung tần do đấu ngược dõy ra trung tần hoặc đấu ngược pha bộ hỗ cảm dũng.
Trong mạch đổi chiều cú mạch điều chỉnh gúc đổi chiều,cú thể tự động điều chỉnh phối hợp trở khỏng tải,đạt cụng suất ra khụng đổi, cú thể chế tạo thành bộ nguồn trung tần “luyện tốc độ nhanh ” đạt tới mục đớch tiết kiệm thời gian, tiết kiệm điện nõng cao hiệu suất, cụng suất mạng. Cỏc mạch chủ yếu của bộ phận đảo chiều đều bố trớ ở bờn trong của mạch tập trung quy mụ lớn QF2010-01RP
Bảng khống chế HLSB-II gồm cú 7 mạch tập trung, 6 đốn tinh thể, 6 chiết ỏp vi điều chỉnh, 33 đầu ra, việc lắp rỏp rất thuận tiện.Thớch dụng với nguồn điện trung tần mạch cộng hưởng song song dựng thyristor.
Bảng khống chế HLSB-II khi thiết kế đĩ trưng cầu ý kiến nhiều mặt,ỏp dụng kĩ thuật hiện đại,việc điều chỉnh cực kỡ thuận tiện, đại đa số tham số đều được xỏc
định tự động bờn trong mạch điện, chỉ cần người sử dụng xỏc định cỏc tham số qua sự điều chỉnh điện ỏp, do đú tớnh thụng dụng và tớnh trao đổi rất rừ.
4.3.2. Tờn gọi sản phẩm :
Tờn gọi : bảng điều khiển lũ trung tần cụng suất khụng đổi
Hỡnh 4.5. Bảng điều khiển lũ trung tần Cụng suất khụng đổi 4.3.3. Lắp đặt lũ trung tần nấu thộp :
Thớch dụng với nguồn điện trung tần cộng hưởng song song dựng cỏc loại Thiristor 300Hz-10kHz
4.3.4. Điều kiện sử dụng bỡnh thường :
- Độ cao khụng quỏ 2000m so với mặt nước biển
- Nhiệt độ mụi trường khụng thấp dưới -100C khụng cao hơn - 400C - Độ ẩm khụng khớ tương đối khụng quỏ 90% (200C ± 50C)
- Địa điểm vận hành khụng cú bụi dẫn điện và gõy nổ, khụng cú khớ ăn mũn kim loại và phỏ hoại sự cỏch điện
- Khụng cú sự chấn động và va chạm mạnh.
4.3.5. Cỏc thụng số kĩ thuật chủ yếu của lũ
Cỏc tham số kỹ thuật chủ yếu:
- Điện ỏp định mức dõy vào mạch chủ: 100V~950V(50Hz) - Nguồn điện khống chế : một pha 18V/2A
- Tớn hiệu phản hồi điện ỏp trung tần: AC 12V/15 mA - Tớn hiệu phản hồi dũng điện: AC12V/5mA ba pha vào - Phạm vi dịch pha xung khởi động chỉnh lưu: a = 0~1300
- Độ đối xứng xung khởi động chỉnh lưu:nhỏ hơn 10
- Độ rộng tớn hiệu xung khởi động chỉnh lưu ≥ 600μS cỏch nhau 600 - Đặc tớnh xung khởi động chỉnh lưu:
Điện ỏp đỉnh xung khởi động ≥ 12V Dũng đỉnh xung khởi động ≥ 1A
Độ dốc sườn trước xung khởi động ≥ 5A/μS - Tần số đổi chiều 300Hz-10KHz
- Đặc tớnh xung khởi động nghịch lưu: Điện ỏp đỉnh xung khởi động ≥22V Dũng đỉnh xung khởi động ≥3A
Độ dốc sườn trước xung khởi động ≥2A/μS - Kớch thước ngoại hỡnh lớn nhất : 255x175mm
4.3.6. Nguyờn lý mạch điện của bảng điều khiển
Bảng điờ̀u khiờ̉n ngồi cỏc bộ điờ̀u khiờ̉n chỉnh lưu và bộ điờ̀u khiờ̉n nghịch lưu ra, phần cũn lại được cấu trỳc thành một bảng mạch in,bao gồm nguồn điện,bộ khởi động chỉnh lưu,cỏc chiết ỏp điều chỉnh,bộ khởi động nghịc lưu v.v..ngồi cỏc chiết ỏp ra cỏc phần khỏc đều là mạch số. Mạch trung tõm của bảng điờ̀u khiờ̉n là IC6 cú mĩ hiệu QF2010-01RP, đõy là một mạch điện số quy mụ lớn chuyờn dụng, cú 3 đường vào bỏn thời gian, 31 đường vào ra, bao gồm bộ khởi động chỉnh lưu, thứ tự pha thớch ứng, bộ khởi động đảo chiờ̀u, bộ khoỏ gúc dẫn trước đảo chiều,bảo vệ quỏ dũng, bảo vệ qỳa ỏp, bảo vệ thiếu pha, bảo vệ khi ỏp lực nước thấp, bảo vệ khi bảng điều khiển thiếu điện ỏp,ngồi ra cũn cú bộ định giờ 0,2 giõy. IC6 do hĩng Lattice semiconductor Corporation sản xuất.
4.3.7. Nguyờn lớ chung của mạch điều khiển.
Cỏc hệ điều khiển :
4.3.7.1. Hệ đồng bộ : Trong hệ này gúc điều khiển mở van α luụn được xỏc định xuất phỏt từ một thời điểm cố định của điện ỏp mạch lực. Vớ dụ trong mạch chỉnh lưu một pha mốc này thường lấy điểm qua khụng của điện ỏp lực.Vỡ vậy trong mạch điều khiển phải cú một khõu thực hiện nhiệm vụ này gọi là khõu đồng pha để đảm bảo mạch điều khiển hoạt động theo nhịp của điện ỏp lực.
4.3.7.2. Hệ khụng đồng bộ :
Trong hệ này gúc α khụng xỏc định theo điện ỏp lực mà được tớnh dựa vào trạng thỏi của tải ở mạch chỉnh lưu và vào gúc điều khiển của lần phỏt xung ngay trước
đấy. Do đú mạch điều khiển loại này khụng cần khõu đồng bộ. Tuy nhiờn để bộ chỉnh lưu hoạt động bỡnh thường bắt buộc phải thực hiện theo mạch vũng kớn, khụng thể thực hiện với mạch hở.
Hệ đồng bộ cú nhược điểm nhạy nhiễu lưới điện vỡ cú khõu đồng bộ liờn quan đến điện ỏp lưc nhưng cú ưu điểm ổn định và dễ thực hiện. Ngược lại hệ khụng đồng bộ chống nhiểu tốt hơn nhưng kộm ổn định. Hiện này đa số cỏc mạch điều khiển theo phương phỏp đồng bộ.
4.4. Nguyờn lý làm việc của bộ chỉnh lưu
Sơ đồ mạch chỉnh lưu này gồm cỏc mạch: Đồng bộ 3 pha,tự thớch ứng thứ tự pha, đồng hồ bỏo giờ khống chế điện ỏp,khởi động số,khởi động cấp cuối.
Tớn hiệu đồng bộ 3 pha trực tiếp lấy ra trờn dõy vào 3 pha của mạch chủ, được lọc bởi R3,C1,R7,C2,R11,C3 lại qua bộ ngẫu hợp quang điện để cỏch ly điện,lấy ra được 6 tớn hiệu đồng bộ hỡnh chữ nhật lệch pha nhau 600(mức điện thấp hữu hiệu) dẫn vào 5P~10P của IC6 tương ứng với cỏc chõn C,CF,B,BF,AF.
Bờn trong của IC6 cú mạch tự thớch ứng thứ tự pha, đảm bảo cho điện vào 3 pha xoay chiều của nguồn trung tần cú thể khụng phõn thứ tự pha (nhưng tớn hiệu đồng bộ cần phải nhất trớ với thứ tự pha của mạch chủ).
IC1D cựng với mạch chung quanh tạo thành bộ bỏo giờ khống chế điện ỏp chu kỳ tớn hiệu ra của nú biến hoỏ tuyến tớnh với điện ỏp ra Vk của chiết ỏp điều chỉnh.Tớn hiệu bỏo giờ khống chế điện ỏp được dẫn đến 11P của IC6, làm nhiệm vụ đồng hồ bỏo giờ khởi động số CLOCK0. Đặc trưng của khởi động số là dựng phương phỏp đếm số(xung đồng hồ bỏo giờ) để thực hiện dịch pha.6 đường chỉnh xung khởi đọng dịch pha đều do IC6 phỏt ra.IC2C,IC2D cựng cỏc mạch chung quanh tạo thành mạch xung rộng cú tớn hiệu ra cố định. đường xung khởi động dịch pha chỉnh lưu sau khi được khuyếch đại nhờ đốn tinh thể IC5 khởi động bộ biến ỏp xung chỉnh lưu ở ngồi. Ở đõy bộ biến ỏp xung ỏp dụng phương phỏp thực cụng tỏc phản kớch.
Hinh 4.6. Hình dạng IC6
- IC5 là phần tử UNL2003A/SO cú chức năng khuyếch đại dũng.UNL2003 cú 7 chõn đầu vào va 7 chõn đầu ra
1 2 3 4 5 6 7 8 16 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 1 9
Hỡnh 4.7. Cṍu tạo của IC UNL2003
Cỏc thụng số của UNL2003: -Điện ỏp đầu vào: 30V -Dũng ra: 25mA -Cụng suất tiờu tỏn :1W
- Hoạt động ở nhiệt độ mụi trường: -200C-850C
- IC1,IC2 là LM339N là một phần tử gồm 4 khuyếch đại thuật toỏn cú cấu trỳc như sau:
Hinh 4.8. Cṍu tạo của IC LM339N
Khuyờ́ch đa ̣i thũ ̣t toán là phõ̀n tử cơ bản được sử du ̣ng rụ ̣ng rãi trong các ma ̣ch điờ ̣n tử với chức năng sử lý các tín hiờ ̣u tương tự. Hiờ ̣n nay các bụ ̣ khyờ́ch đa ̣i thũ ̣t toán đóng vai trò quan tro ̣ng và được ứng du ̣ng rụ̃ng rãi trong kỹ thũ ̣t khuyờ́ch đa ̣i, ta ̣o tín hiờ ̣u hình sin và xung, trong bụ ̣ ụ̉n áp và bụ ̣ lo ̣c tích cực..
Khuyờ́ch đa ̣i thũ ̣t toán có ký hiờ ̣u như sau:
Hỡnh 4.8. Ký hiờ ̣u KĐTT
Cỏc thụng số cựa LM339:
- Điện ỏp vào Vcc=+36V hoặc ±18 V -Cụng suất tiờu tỏn :PD=1W
IC6
Hỡnh 4.9. Sơ đụ̀ khụ́i phõ̀n chỉnh lưu 4.4.1. Khõu đụ̀ng pha chỉnh lưu
Khõu này ta ̣o ra mụ ̣t điờ ̣n áp có góc lờ ̣ch pha cụ́ đi ̣nh với điờ ̣n áp đă ̣t lờn lực, trong sơ đụ̀ là sáu van chỉnh lưu, phù hợp nhṍt cho mu ̣c đích nay là dùng may biờ́n áp. Dùng máy biờ́n áp khụng những thỏa mãn được yờu cõ̀u trờn mà còn đa ̣t thờm đươ ̣c hai mu ̣c tiờu quan tro ̣ng sau:
- Chuyờ̉n đụ̉i đươ ̣c điờ ̣n áp lực thường có giá tri ̣ cao sang giá tri ̣ phù hợp với ma ̣ch điờ̀u khiờ̉n thường là điờ ̣n áp thṍp.
- Cách ly hoàn toàn vờ̀ điờ ̣n giữa ma ̣ch điờ̀u khiờ̉n với ma ̣ch lực.Đảm bảo an toàn cho người sử du ̣ng cũng như các linh kiờ ̣n điờ̀u khiờ̉n.
Hinh 4.10. Sơ đụ̀ khõu đụ̀ng pha chỉnh lưu 4.4.2. Khõu tạo xung chỉnh lưu
Ma ̣ch ta ̣o dao đụ ̣ng dùng khuyờ́ch đa ̣i thũ ̣t toán là ma ̣ch rṍt thụng du ̣ng hiờ ̣n nay. Khuyờ́ch đa ̣i thũ ̣t toán được sử du ̣ng như bụ ̣ so sánh hai cửa. Tu ̣ C liờn tu ̣c đươ ̣c phóng na ̣p làm cho khuyờ́ch đa ̣i thũ ̣t toán đảo tra ̣ng thái mụ̃i lõ̀n điờ ̣n áp trờn