Trong việc điều khiển chỉnh lu thì việc tạo thời điểm để phát xung mở Tiristor là một khâu rất quan trọng. Việc điều khiển chỉnh lu thờng sử dụng hai nguyên tắc đó là nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính và nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos để điều chỉnh vị trí xung trong nửa chu kỳ dơng của điện áp đặt lên Tiristor.
Sau đây ta sẽ mô tả về hai nguyên tắc điều khiển. Sơ đồ trình bày hình trên là nguyên tắc điều khiển kiểu arccos. Ngời ta sử dụng hai điện áp :
• Điện áp đồng bộ US vợt trớc điện áp UAK=Umsinωt của Tiristor một góc bằng π/2 vậy Us =Usm cos ωt
• Điện áp điều khiển là điện áp một chiều có thể điều chỉnh đợc biên độ theo hai chiều ( dơng và âm ). Nếu đặt US vào cổng đảo và Ucm vào cổng không đảo của một khâu so sánh thì ta sẽ nhận đợc một xung rất mảnh ở đầu ra của khâu so sánh khi khâu này lật trạng thái :
Usm.cosα= Ucm Vậy khi Ucm= Usm thì α=0
Ucm =0 thì α =π/2 Ucm = -Usm thì α=π
Nh vậy khi điều chỉnh Ucm từ giá trị +Usm đến -Usm thì ta có thể điều chỉnh đợc góc α từ 0ữπ.
Đối với nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính thì tại thời điểm xuất hiện sự cân bằng giữa điện áp điều khiển Ucm và điện áp tựa (cũng chính là điện áp
so sánh. Thông thờng điện áp tựa thờng có dạng răng ca. Nh vậy bằng cách biến đổi Ucm ngời ta có thể điều chỉnh đợc thời điểm xuất hiện xung ra theo đồ thị nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính nh sau:
Ta xác định góc điều khiển α theo phơng trình: Với α: góc mở của Tiristor
Uđk: điện áp điều khiển Usm: điện áp đồng bộ cực đại
Thông thờng ngời ta thờng lấy Ucmmax =Usm. Nhận thấy rằng góc α là một hàm tuyến tính của điện áp điều khiển Ucm.Vậy ta có thể điều khiển góc α thông qua điều khiển điện áp một chiều
Nguyên tắc điều khiển một hệ thống chỉnh lu điều khiển ba pha đối xứng:
Nguyên tắc điều khiển chỉnh lu cầu 3 pha đối xứng gồm 6 kênh. Một máy biến áp đồng bộ 6 pha và một nguồn điện áp điều khiển Ucm chung cho cả 6 kênh. Cấu trúc của mỗi kênh gần giống nh cấu trúc điều khiển một Tiristor . Yêu cầu đối với sơ đồ là phải đảm bảo luôn luôn có thể mở hai thyristor, một ở nhóm catot chung và một ở nhóm Anot chung. Có nh thế mới khởi động đợc thiết bị chỉnh lu và đảm bảo hoạt động của thiết bị khi làm việc ở chế độ dòng tải gián đoạn. Chính vì vậy mà sơ đồ có sử dụng 6 cổng “OR” và sự tổ hợp của các tín hiệu logic
Vi mạch TCA780:Vi mạch TCA780 là một vi mạch phức hợp thực hiện đ- ợc 4 chức năng của một mạch điều khiển : “tề đầu” điện áp đồng bộ, tạo điện áp
Hình : Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng
răng ca đồng bộ, so sánh và tạo xung ra. TCA780 do hãng Siemens chế tạo có thể điều chỉnh đợc góc α từ ữ 1800 . Thông số chủ yếu của TCA780 là :
• Điện áp nguồn nuôi : US = 18 v. • Dòng điện tiêu thụ : IS = 10mA. • Dòng điện ra : I = 50mA.
• Điện áp răng ca : Ur.max = ( US – 2 ) v.
• Điện trở trong mạch tạo điện áp răng ca : R9 = ( 20 ữ 500 ) kΩ
• Điện áp điều khiển : U11 = - 0,5 ữ ( US – 2 ) v. • Dòng điện đồng bộ : IS = 200àA.
• Tụ điện : C10 = 0,5àF.
• Tần số xung ra : f = ( 10 ữ 500 ) Hz.
Theo hình vẽ thì điều chỉnh điện áp tại chân 11 sẽ thay đổi đợc thời điểm phát xung ra tại chân 14 và chân 15 . Mặt khác chỉ cần một dạng sóng hình sin đặt
vào chân 5 thì ta có thể phát ra xung tại hai thời điểm α và π + α . Do đó khi chỉ cần một vi mạch thì ta có thể mở đợc hai van. Hơn thế nữa, biến áp đầu vào sẽ không cần tới 6 pha mà biến áp đồng bộ chỉ cần 3 pha đồng bộ với 3 pha của điện áp nguồn.
Bộ phát xung chùm :
Để tạo điều kiện mở chắc chắn cho các Tiristo ngời ta sử dụng bộ phát xung chùm. Bộ phát xung chùm đợc đa vào kết hợp phát xung phối hợp với xung điều khiển mở Tiristo. Khi đó xung đa vào cực điều khiển Tiristo là xung chùm. Bộ phát xung chùm đợc thực hiện thông qua 2 cổng “NOT” và bộ dao động RC đợc đấu nh hình vẽ dới. Tần số bộ phát xung chùm đợc tính theo công thức :
1 1,4
f
RC
=
Khi thay đổi giá trị của điện trở R thì ta có thể thay đổi tần số f của xung đầu ra. Để lắp ráp ta dùng hai cổng “NOT” của vi mạch Cmos4069, nguồn cấp 3ữ15 (v)
Mạch điều khiển cho một chiều chuyển động của thang máy và tín hiệu điều khiển cho các van nh hình vẽ: ( ở đây chỉ dùng cho một hớng chuyển động của thang máy là lên hoặc xuống, để đợc cả một chu trình lên xuống thì cần hai bộ chỉnh lu điều khiển giống nhau nh thế ).
θ θ
Chơng 6 Kết quả mô phỏng trên phần mềm Matlab
Sơ đồ khối khi thực hiện mô phỏng bằng Simulink nh sau: .012s+1 .075s T ransfer Fcn5 .07 .004s+1 Transfer Fcn4 .066 .002s+1 Transfer Fcn3 5.15 .012s+1 Transfer Fcn2 22 .003s+1 T ransfer Fcn1 1 .3s Transfer Fcn Toc do Saturation -K- Gain1 -K- Gain Dong dien 10 Constant
Kết quả ta nhận đợc mạch vòng tốc độ:
Tài liệu tham khảo
1. Điều chỉnh tự động truyền động điện. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dơng Văn Nghi. Hà nội – 2004.
2. Trang bị điện cho các máy công nghiệp dùng chung. Vũ Quang Hồi, Nguyễn Văn Chất, Nguyễn Thị Liên Anh. 2004.
3. Địên tử công suất. Nguyễn Bính. 2000.
4. Truyền động điện. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dơng Văn Nghi. Hà nội – 2000.
5. Thang máy: Cấu tạo, lựa chọn, lắp đặt và sử dụng. Vũ Liêm Chính. 2000.
6. Hớng dẫn thiết kế đồ án môn học Điện tử công suất. Nguyễn Văn Thịnh.