V. TÍNH TỐN THIẾT BỊ BẢO VỆ 1 Thiết bị đĩng cắt từ xa.
4. Bảo vệ quá điện áp cho các van:
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TIRISTOR i KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KHIỂN TIRISTOR:
i. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KHIỂN TIRISTOR:
Tiristor chỉ cho dịng chạy qua khi cĩ điện áp dương đặt trên cực Anơd và cĩ xung điều khiển đặt vào cực điều khiển. Sau khi tiristor mở thì xung điều khiển khơng cịn tác dụng nữa. Khi đĩ dịng chạy qua Tiristror do thơng số của mạch động lực quyết định và Tiristor sẽ khố lại khi dịng điện qua nĩ bằng khơng (điện áp đặt vào cực Anơd đổi dấu). Muốn mở lại Tiristor ta phải cung cấp xung điều khiển. Do đĩ với điện áp lưới hình sin, tuỳ thuộc vào thời điểm cấp xung điều khiển mà ta cĩ thể khống chế dịng điện qua Tiristor, hay nĩi cách khác là ta cĩ thể điều chỉnh gĩc mở α của Tiristor trong vùng điện áp dương Anơd bằng cách tạo ra điện áp tựa răng cưa Urc. Dùng một điện áp điều khiển một chiều Uđk so sánh với điện áp tựa răng cưa Urc, tại thời điểm Uđk = Urc, trong vùng điện áp dương Anơd phát xung điều khiển Xđk, lúc này Tiristor được mở. Để thực hiện được những cơng việc trên ta cĩ thể dùng các nguyên tắc điều khiển sau:
- Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính. - Nguyên tắc điều khiển theo phương nằm ngang. - Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng Arcos.
Ngày nay, điều khiển Tiristor trong sơ đồ chỉnh lưu người ta thường dùng nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính để thiết kế mạch điều khiển.
Mạch điều khiển là một bộ phận quan trọng của bộ chỉnh lưu Tiristor, dùng mạch điều khiển để tạo ra các xung điều khiển cĩ độ rộng thích hợp, thay đổi thời điểm phát xung điều khiển Tiristor của mạch chỉnh lưu. Do vậy Mạch điều khiển đĩng vai trị chủ yếu quyết định chất lượng và độ tin cậy của bộ chỉnh lưu.
ii. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN:
Mạch điều khiển gồm các khối cơ bản sau:
Trong đĩ:
- Nguồn nuơi: Cĩ nhiệm vụ tạo ra điện áp thích hợp cho các phần tử tích cực của mạch điều khiển (IC,...) và tạo ra điện áp xoay chiều đồng pha với điện áp lưới để đưa vào khâu đồng pha.
- Khâu đồng pha: Tạo ra tín hiệu tựa răng cưa, cĩ pha trùng với pha của điện áp đưa vào cực Anơd của Tiristor.
- Khâu so sánh: Cĩ nhiệm vụ so sánh điện áp tựa rang cưa Urc với điện áp điều khiển Uđk. tại thời điểm hai điện áp này bằng nhau Urc = Uđk, thì phát xung điều khiển ở đầu ra để gửi sang tầng khuếch đại. Như vậy muốn thay đổi thời điểm phát xung mở van thì ta cĩ thể thay đổi điện áp điều khiển.
- Khâu phát xung: Cĩ nhiệm vụ tạo ra những xung điều khiển cĩ điện áp và cơng suất đủ lớn để cĩ thể mở các van bán dẫn vào thời điểm cần thiết.
Xung mở Tiristor cĩ yêu cầu sườn trước dốc, thẳng đứng. Để đảm bảo yêu cầu Tiristor mở tức thời khi cĩ xung điều khiển (thường gặp loại xung này là xung kim hay xung chữ nhật) đủ độ rộng với độ rộng xung lớn hơn thời gian mở Tiristor, cách ly mạch điều khiển với mạch động lực, đủ cơng suất.
iii. ĐIỀU KHIỂN THEO NGUYÊN TẮC THẲNG ĐỨNG TUYẾN TÍNH.
Theo nguyên tắc này cần dùng hai điện áp:
- Điện áp đồng bộ Urc, cĩ dạng răng cưa, đồng bộ với điện áp đặt trên Anod-Catod Tiristor.
- Điện áp điều khiển Uđk, là điện áp một chiều, cĩ thể điều chỉnh được
H.3.1 - Sơ đồ các khâu mạch điều khiển
Khâu đồng pha Khâu so sánh Khâu phát xung Ung Uđk Urc
Tổng đại số của urc+uđk được đưa đến đầu vào của một khâu so sánh. Như vậy, bằng cách làm biến đổi Uđk người ta cĩ thể điều chỉnh được thời điểm xuất hiện xung ra, tức là điều khiển được gĩc α .
Khi Uđk= 0 ta cĩ α =0. Khi Uđk < 0 ta cĩ α〉0.
Giữa α và uđk cĩ quan hệ như sau:
rc dk U U π α =
Người ta lấy Uđk = Urc
Nhận xét: Đây là sơ đồ tạo điện áp tựa đơn giản dùng mạch R-C, quan hệ giữa gĩc mở α và điện áp điều khiển là tuyến tính.
§ç thÞ L¬ng L¬p: S ph¹m kü thuËt ®iƯn - K46 t t t Uđf t 0 0 Urc Uđk Xđk Ud
H.3.2- Dạng điện áp của nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính
iv. NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN THẲNG ĐỨNG “ARCCOS”.
Theo nguyên tắc này người ta cũng dùng hai điện áp:
Điện áp đồng bộ uđb vượt trước điện áp anod-catod Tiristor một gĩc bằng
2/ /
π (nếu uAK=Asinωtthì uđf = Bcosωt).
Điện áp điều khiển uđk là điện áp một chiều, cĩ thể điều chỉnh được biên độ theo hai hướng (dương và âm).
Tổng đại số Uđf + Uđk được đưa đến đầu vào của khâu so sánh. Khi Uđf + Uđk = 0 ta nhận được một xung ở đầu ra của khâu so sánh. Uđk + B.cosα = 0 Do đĩ − = B Uc arccos α
Người ta lấy B = Uđk.
Khi Uđf = 0 thì α =π /2. Khi Uđf = Uđk thì α =0.
H.3.3- Dạng điện áp của nguyên tắc điều khiển arccos.
t t t Uđf t 0 0 Uacos Uđk Xđk Ud
Khi Uđf = -Uđk thì α =π .
Nhận xét: Khi cho uđk biến thiên từ -Uđk tới +Uđk thì α biến thiên từ 0 ÷ π.
Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “ arccos” phức tạp hơn nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính do phải dùng khâu tạo hàm cosωt, nhưng phương pháp này lại
cho chất lượng điện áp tựa tốt, phủ kín hồn tồn 1800, do đĩ được sử dụng trong các thiết bị chỉnh lưu địi hỏi chất lượng cao.
Thực tế điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính được dùng phổ biến hơn, vì cấu tạo mạch đơn giản. Đây cũng là phương án được lựa chọn trong bản đồ án này.