II. THIẾT KẾ MẠCH:
c) KHÂU TẠO XUNG:
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA SƠ ĐỒ:
Tín hiện vào của mạch khuếch đại xung (uv) là tín hiệu ra của mạch gửi xung đây là tín hiệu logic có 2 mức logic 0 và 1. Để phân tích nguyên lý hoạt động của sơ đồ ta gọi.
- txv: Thời gian tồn tại của một xung điện áp vào.
- tbh: Thời gian tính từ lúc có dòng điện một chiều qua cuộn sơ cấp máy BAX (khi Trk1 vảTrk2 mở bão hoà) đến lúc từ thông lõi thép của BAX đặt giá trị từ thông bão hoà.
- txr: Thời gian tồn tại 1 xung điện áp ra. * Xét trương hợp tbh > txv.
Trong khoảng t = 0 ÷ t1 lúc này chưa có xung vào (uv=0) không có dòng chảy qua cuộn sơ cấp BAX (w1) nên bên thứ cấp BAX không nhận được xung(UđkT = 0).
Khi t = t1 bắt đầu xuất hiện xung vào (uv > 0) làm cho Trk1 và Trk2 mở bão hoà, nên cuộn w1 đột ngột chịu điện áp ucc, suất hiện dòng qua cuộn w1 có giá trị tăng dần, do đó cảm ứng sang phía thứ cấp (w2) của BAX 1 xung điện áp. Với cực tính của hai cuộn dây như ở hình III - 8 thì xung xuất hiện bên w2 sẽ đặt cực thuận nên Dk3 và truyền qua Dk3 đến cực điều khiển (G) và katốt (K) của Tiristor. Khi t = t1+txv=t2 (lúc này mạch từ chưa bão hoà), mất xung vào (uv=0) làm cho hai Tranzitor Trk1và Trk2 đồng thời khoá lại, thông qua w1 giảm về không. Do có sự giảm dần của dòng điện sẽ xuất hiện xung có cực tính ngược lại (xung âm) xung này cảm ứng sang w2 điện áp đặt cực ngược lai(xung âm này cảm ứng sang w2 điện áp đặt cực ngược vào Dk3 nên không có xung tới các cực của Tiristor tức là UđkT= 0 ).
Khi đó xung này khép vòng qua Dk2 và Rk4, năng lượng của nó sẽ tiêu tán trên Rk4 và điện trở của w2 lúc này nếu như không có Dk1 và Dk4 thì dòng qua w1
iT5 iT4 iT3 iT2 t2 t t uv UĐKT Txv t1
giảm đột ngột gây đột biến từ thông BAX làm cho biên độ xung điện áp trên các cuộn dây rất lớn.
* Xét trương hợp tbh > txv.
Trong khoảng từ 0 ÷ t1: chưa có xung ở đầu vào (uv=0) nên Trk1 và Trk2 khóa do đó không có dòng điện qua w1 nên phía thứ cấp w2 không có xung cảm ứng sang, kết quả là không có xung điều khiển Tiristor (UđkT=0).
Khi t = t1 thì bắt đầu có xung áp vào (uv>0) làm cho Trk1và Trk2 mở (hai Tranzitor mở bão hoà), Trên cuộn sơ cấp BAX w1 đột ngột chia điện áp ucc và có dòng tăng dần đi qua. Với các cực tính cuộn dây như hình III-8 thì phía thứ cấp BAX w2 có xung đặt cực thuận nên đi ốt Dk3 và truyền qua đến cực điều khiển (G) và Katốt (K) của Tiristor.
Khi t =t1+tbh thì mạch từ BAX bị bão hoà, nên từ thông lõi thép không biến thiên dẫn đến xung cảm ững trên các cuộn dây mất, do đó mất xung đến các cực Tiristor (UđkT=0).
Khi t =t1+txv=t2 mất xung áp vào (uv=0) dẫn đến Trk1 và Trk2 cũng khoá kea theo dòng qua w1 giảm dần về không. Sợ giảm dần của dòng qua w1 làm từ thông trong lõi thép BAX biến thiên theo hướng ngược lại, do vậy xuát hiện xung điện áp âm trên cuộn w1 các xung điện áp âm này cũng bị khử dần nhờ Dk1 và Dk2 như đã trình bày ở trên.
Kết luộn: Thời gian làm việc của mạch từ máy BAX có ảnh hưởng rất lớn đến độ dài của xung ra điều khiển của Tiristor. Trong trương hợp tbh > txv thì độ dài của xung ra đúng bằng độ dài của xung vào (txr= txv). Còn trong trường hợp tbh < txv thì độ dài của xung ra đúng bằng thời gian để cho mạch từ của máy BAX bão hoà (txr=tbh).
Vậy cần phải cho BAX có thời gian bão hoà của mạch từ đủ lớn. e) THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỀU KHIỂN:
Qua các phân tích với nguyên lý làm việc của từng khâu trong mạch điều khiển, từ đó rút ra nguyên lý làm việc của mạch. Tín hiệu đầu và của mạch điều khiển là các điện áp đồng bộ hoá và các nguồn điện một chiều
cung cấp. Tín hiệu điện áp đồng bộ lấy ra ở thứ cấp của mách biến áp đồng bộ (BAĐ) có tổ nối dây Y/ Y sơ đồ nối vào nguồn điện áp xoay chiều 380 v phía thứ cấp máy BAĐ là 3 pha điện áp hoàn toàn trung pha với các pha điện áp
iT1 id
iT6
nguồn xoay chiều cung cấp cho bộ chỉnh lưu. 3 pha điện áp động bộ đưa đến 3 kênh phát xung của mạch điều khiển (mỗi kênh ứng với 1 pha). Điện áp đồng bộ pha a uđba hình III -9 các kên còn lại uđπ, uđbcđược biểu diễn tương tự. diện áp uđba được dịch chậm pha đi 1 góc 300 điện đưa đến đầu vào mạch tạo xung chữ nhật gồm các Tranzitor Tr1÷ Tr4. Tín hiệu điện tại các điểm A và B (lấy trên colectơr của Tr4 và Tr3) là các tín hiệu logic có các mức logic 0 và 1. Trong nửa chu kỳ dương của uđba thì điểm nhận mức logic 0 ở đàu và cuối nửa chu kỳ, có mức logic 1 ở các thời điểm còn lại còn điểm B luôn nhận mức logic 0. Tương tự trong nửa chu kỳ âm thì điểm A luôn có mức logic 0, còn điểm B có mức logic 0 và 1 các mức logic ở điểm A và B là tín hiệu vào của phẩn tử NOR (G1), như vậy tín hiệu ra của G1 (điểm C) sẽ nhận các mức logic, mức logic 1 ở đầu và cuối các nửa chu kỳ điện áp đồng bộ và mức logic 0 ở các thời diểm khác nhau. Mức logic tại thời điểm C là tín hiệu đầu vào khống chế của mạch tích phân tạo điện áp răng cưa gồm IC1 và IC2 và các điện trở chức năng. Khi điểm C có mức logic 0 thì Tranzitor khống chế (Tr5) khoá, mạch tích phân làm việc và tụ C2 nạp điện tạo thành sườn trước tăng dần tuyến tính của điện áp răng cưa (tại điểm D) kết hợp với nguồn hỗ trợ (-ucd) và so sánh với điện áp điều khiển lấy ở đầu ra mạch khuếch đại trung gian (uddk) làm tín hiệu đầu vào của mạch so sánh (dùng khuếch đại thuật toán IC2). IC2 làm việc ở chế độ bão hoà nên đầu ra điểm E nhận 2 mức bão hoà âm và dương, tín hiệu điểm E là điẹn áp vào của mạch sửa xung và tách xung điều khiển.
Khi uđk < ur+ucdthì điểm E có mức bão hoà dương, Tr6 thông nhờ có định thiên R14, tụ C3 được nạp điện theo đường E → C3→ R13→ Tr6. Do Tr6 mở bão hoà nên điểm F (lấy trên colector Tr6) có mức logic không, do đó không có xung ở đầu ra của G2a và G3a (xp1 và xp2 có mức logic 0). Khi tổng đại sỗ ur+ucđ giảm đến ur+ucd=uđk và sau đó ur+ucd< uđk thì điểm E có mức bão hoà âm, lúc đó tụ C3 phong điện làm cho phát gốc Tr6 bị phân cực ngược nên Tr6 khoá và điểm F có mức logic 1. Theo các phan tich ở phần trước thì trong 1 chu kỳ của uđba, điểm F có 2 lần đặt mức logic 1 xuất hiện lệch nhau góc 1800 điện (ứng với hai nửa chu kỳ). vậy trong nửa chu kỳ dương, sau tri số góc mở α thì xp1a có mức logic 1 (nhân được xung xp1ara) trong nửa chu kỳ âm, sau góc α thì nhận
được xung xp2a ra. Hai xung xpa và xp2a xuất hiện lệch nhau góc 1800 điện (có độ rộng đủ để mở Tirisror).
Từ nguyên lý làm việc của một kênh điều khiển ta có thể suy ra lả zf tín hiệu đầu ra của hai kênh điều khiển ứng với điện áp uđπ và uđbc là xp1b và xp2b và xp1c, xp2c từng cặp một cùng xuất hiện lệch nhau những góc 1800 điện và có tính chất giống hệt nhau.
Căn cứ vào tính chất của nguồn điện xoay chiều 3 pha đối xứng, ta có thể dễ dàng kết luộn rằng: Với 3 kênh phát xung giống hệt nhau, trị số góc α bằng nhau thì các xung ra theo thứ tự xp1a, xp2c, xp1b, xp2a,xp1c, xp2b, xung đứng sau xuất hiện lệch sau xung đứng trước (đứng kề trước) những góc độ điện bằng 2π/6=π/3. Như vậy 6 xung này đảm bảo thoả mãn để điều khiển 6 Tiris tor trong sơ đồ chỉng lưu cầu 3 pha đối xứng, hoạt động theo đúng quy luật yêu cầu. Các xung này được truyền đến các mạch khuếch đại xung và mạch đầu ra truyền xung đến các Tirisror.