Mạch đồng bộ húa:

1. Khối đồng bộ húa và phỏt xung răng cưa (ĐBH FXRC):

1.1. Mạch đồng bộ húa:

Mạch đồng bộ húa (mạch điều khiển ở trờn sử dụng Mạch đồng bộ húa dựng cho mỏy biến ỏp đồng bộ (BAĐ) để tạo ra 3 điện ỏp đồng bộ pha với 3 pha

nguồn xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu)

Với việc sử dụng biến ỏp đồng bộ (BAĐ) cú tổ nối dõy Y/Y như trờn mà mỏy biến ỏp động lực (BA) cú tổ nối dõy Y/Y nờn điện ỏp đồng bộ (uđb) lấy ra ở phớa thứ cấp của BAĐ hoàn toàn trựng pha với cỏc pha điện ỏp của nguồn điện xoay chiều cung cấp cho bộ chỉnh lưu. Điện ỏp đồng bộ (uđb) được dịch chậm pha đi một gúc 300 điện bởi mạch tụ điện và điện trở R - C gọi là mạch dịch pha.

Hỡnh 3.2: mạch đồng bộ hoỏ và giản đồ điện ỏp

Mục đớch của việc dịch pha tớn hiệu đồng bộ chậm đi một gúc π/6 (300

điện) là nhằm thống nhất trị số điều khiển của Tiristor ứng với điện ỏp nguồn trờn mạch động lực và gúc điều khiển α ở mạch phỏt xung và như vậy cú thể điều khiển cỏc Tiristor với trị số gúc điều khiển nhỏ. Ta biết rằng gúc mở tự nhiờn của cỏc Tiristor được tớnh lại vị trớ giao nhau của hai điện ỏp pha kề nhau và gúc điều khiển được tớnh từ thời điểm đú trở đi. Giao điểm núi trờn (điểm ứng với gúc mở tự nhiờn ở vị trớ chậm sau điểm bắt đầu của cỏc nửa chu kỳ điện ỏp pha 300 điện). Mặt khỏc gúc điều khiển λ ở mạch phỏt xung được tớnh từ điểm bắt đầu của điện ỏp tựa răng cưa (cũng là điểm

bắt đầu của cỏc nửa chu kỳ điện ỏp đồng bộ húa) đến vị trớ mà Ur + Uđk = 0. Do đú việc dịch điện ỏp đồng bộ(uđb) chậm đi gúc 300 điện sẽ làm thỏa món khi gúc điều khiển α = 0 cũng tương ứng với gúc m

1.2.Mạch tạo xung răng cưa:

Hỡnh 3.3: mạch tạo xung răng cưa * Mạch tạo xung răng cưa của đề tài như sau:

Mạch tạo xung răng cưa được sử dụng đú là mạch gồm: Vi mạch KĐTT IC1 mắc kết hợp với cỏc phần tử chức năng (tụ điện, điện trở) theo sơ đồ của mạch tớch phõn. Mạch tớch phõn cú sử dụng khúa khống chế là Tranzitor. Nghiờn cứu cho thấy với một mạch tớch phõn như trờn nếu tớn hiệu đầu vào là cỏc xung hỡnh chữ nhật thỡ tớn hiệu đầu ra nhận được cỏc xung cú dạng hỡnh răng cưa với cỏc sườn rất tuyến tớnh. Để tạo ra cỏc xung hỡnh chữ nhật. Mạch phỏt xung cú sử dụng cỏc Tranzitor Tr1 ữ Tr4 mắc với nhau thành một mạch liờn hợp, kết hợp với cỏc phần tử logic (hoặc - đảo) hay NOR để biến điện ỏp đồng bộ dạng súng hỡnh sin thành cỏc xung hỡnh chữ nhật. Sơ đồ

nguyờn lý của mạch tạo xung hỡnh chữ nhật và phỏt xung răng cưa như hỡnh 3.2.

*) Nguyờn lý hoạt động của mạch tạo xung chữ nhật:

Mạch tạo xung chữ nhật bao gồm cỏc Trazitor Tr1 ữ Tr4, phần tử logic "hoặc - đảo" G1 và cỏc điện trở R3ữ R5 . Tớn hiệu điện ỏp đồng bộ húa

(đó dịch pha) uđbd được nối và cực gốc và cực phỏt của 2 Tranzitor Tr3 và Tr4

tạo thành mạch liờn hợp như hỡnh trờn.

Hỡnh 3.4 mạch phỏt xung chử nhật

Để phõn tớch nguyờn lý hoạt động của mạch ta cú khỏi niệm điện ỏp ngưỡng đú là trị số điện ỏp dỏng trờn nội trở của cỏc linh kiện bỏn dẫn (kớ hiệu ung). Đối với cỏc Tranzitor thỡ ung = 0,4 ữ 0,7 (V). Khi điện ỏp điều khiển (ube) cú trị sốube< ung thỡ Tranzitor khúa, cũn khiube > ung thỡ Tranzitor mở nhanh chúng đến mức bóo hũa. Căn cứ vào cỏc khỏi niệm trờn, nguyờn lý làm việc của mạch tạo xung chữ nhật được phõn tớch như sau: Xột trong một chu kỳ của điện ỏp đồng bộ (uđbd).

Khi uđbd< ung thỡ Tr1 khúa, Tr2 cũng khoỏ do chịu điện ỏp điện ỏp ngược đặt vào mạch phỏt - gốc. Dưới tỏc dụng của Ucc qua điện trở định thiờn R2 và Tr3 mở, dẫn dũng qua R3 làm Tr4 mở . Do Tr3 và Tr4 mở bóo hoà làm thế tại điểm A và điểm B ≈ 0 . Hay núi tại A, B cú mức lụgic “0” . Khi uđbd> unv thỡ Tr1 mở (Tr2 vẫn khúa do chịu điện ỏp ngược). Tr1 mở dẫn dũng qua Tr4 về (–)Ucc làm Tr3 khoỏ (thế B-E của Tr3 ≈ 0) nờn điểm A cú mức lụgớc “1” , Tr4 mở nờn điểm B cú mức lụgớc “0”.

ở cuối nửa chu kỳ khi uđbd giảm đếnuđbd< ung, Tr1 khoỏ nờn điểm A lại cú mức lụgớc “0” thỡ hiện tượng xảy ra tương tự ở đầu nửa chu kỳ này (uđbd< ung).

*Kết luận:Điểm A luụn cú mức logic “1” khiuđbd> ung

Điểm A luụn cú mức logic “0” khiuđbd< ung

Điểm B luụn cú mức logic ‘0”.

+ Trong nửa chu kỳ õm: (ωt = π ữ 2π)

ở nửa chu kỳ õm này Tr1 chịu điện ỏp ngược đặt vào mạch phỏt gốc nờn Tr1 khúa dẫn đếnTr3 mở nhờ định thiờn R2 nờn điểm A luụn cú mức lụgớc “0”. Đối với Tr2 cũng

xột tương tự như trường hợp trờn. Đầu và cuối của nửa chu kỳ õm này (Uđbd< Ung) thỡ Tr2 khúa Tr3 mở bóo hũa nờn điểm B cú mức logic “0”. Khi uđbd> ung thỡ Tr2 mở, Tr3 khúa làm cho điểm B cú mức logic 1.

*Kết luận: Điểm A luụn cú mức logic “0”.

Điểm B cú mức logic “0” khi Uđbd> Ung

Điểm B cú mức logic “1” khi Uđbd< Ung

*Kết luận : Trong một chu kỳ quỏ trỡnh tạo cỏc xung chữ nhật (ứng với 2 mức lụgớc”0” và “1” ) lặp đi lặp lại theo chu kỳ của điện ỏp đồng bộ hoỏ. Cỏc tớn hiệu lấy từ điểm A và B được đưa tới 2 đầu vào của phần tử lụgớc NOR (phần tử hoặc – khụng). Đầu ra của NOR (điểmC) nhận cỏc mức lụgớc theo phương trỡnh trạng thỏi của phần tử.

Căn cứ vào kết quả khảo sỏt trờn xỏc định được mức lụgớc tại đầu ra C của phần tử

A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 B 0 1 0 1 C 1 0 0 0

C = A + B

Thời gian tồn tại mức lụgớc “1” ở đầu ra rất ngắn (ở thời điểm đầu và cuối của cỏc nửa chu kỳ điện ỏp đồng bộ khiUđb< Ung), giản đồ điện ỏp như: hỡnh vẽ 3.5

*Sơ đồ dựng IC khuếch đại thuật toỏn tạo xung răng cưa

Hỡnh 3.5. Sơ đồ dựng IC khuếch đại thuật toỏn Nguyờn lý hoạt động:

Ở nữa chu kỳ dương Tr khoỏ, điện ỏp õm qua R3,R4 dẫn tới đầu vào đảo của IC khiến điện ỏp ra của IC cú giỏ trị dương và tụ C được nạp bởi điện ỏp đầu ra này. Dũng nạp cho tụ được xỏc định là: ic = iv - iI nếu IC là lý tưởng thỡ iv = 0 nờn ic = - iI const R R u i cc I = + − = 4 3

Nờn ic = const và điện ỏp trờn tụ tuyến tớnh.

ở nữa chu kỳ õm, D khoỏ. Tr mở nhờ cặp điện trở định thiờn R1, R2 ; tụ C phúng điện qua Tr. Điện ỏp trờn tụ giảm về 0V.

Giản đồ điện ỏp như hỡnh vẽ:

*Nhận xột: Sơ đồ này cú ưu điểm là dạng điện ỏp tựa rất chớnh xỏc, dung

lượng của tụ C cần rất nhỏ nờn khụng cần điện trở bảo vệ Tr. Mặt khỏc, do điện trở đầu ra của IC nhỏ nờn dạng điện ỏp ra hầu như khụng phụ thuộc vào điện trở tải mắc ở đầu ra của IC. Điện ỏp ra cú dạng gần lý tưởng.

Với việc sử dụng mạch phỏt súng răng cưa như trờn thỡ ở đầu ra của mạch nhận được cỏc điện ỏp răng cưa gần với dạng lý tưởng, sườn trước tăng tuyến tớnh, sườn sau gần dốc đứng.

Hỡnh3.6 đồ thị phỏt xung răng cưa