* Yêu cầu chung của mạch điều khiển
Mạch điều khiển điều khiển băm xung áp một chiều cần được xây dựng theo các nguyên tắc và yêu cầu sau:
- Tạo được xung mở IGBT có biên độ điện áp là +15V, độ rộng theo yêu cầu điều khiển.
- Tạo được xung khóa IGBT có biên độ điện áp là -5V, độ rộng theo yêu cầu.
- Tạo được 2 kênh điều khiển 2 nhóm van IGBT theo luật điều khiển đối xứng.
- Có khả năng chống nhiễu công nghiệp tốt.
- Đảm bảo các van đóng, mở an toàn tức là nhóm van này khóa chắc chắn thì nhóm van còn lại mới được mở.
* Khâu tạo điện áp tam giác
Để mạch điều khiển hoạt động tốt với luật điều khiển đối xứng ta chọn phương pháp tạo điện áp tựa là điện áp tam giác bằng tích phân sóng vuông.
Sơ đồ:
Giải thích nguyên tắc hoạt động:
Khuếch thuật toán U1 có hồi tiếp dương bằng điện trở R1, đầu ra có trị số điện áp bão hòa và dấu phụ thuộc hiệu điện áp hai cổng (+) và (-) . Đầu vào (+) có 2 tín hiệu, một tín hiệu không đổi lấy từ đầu ra của U1, một tín hiệu biến thiên lấy từ đầu ra của khuếch thuật toán U2. Điện áp
chuẩn so sánh để quyết định đổi dấu điện áp ra của U1 là trung tính vào (-). Giả sử đầu ra của U1 âm, khuếch thuật toán U2 tích phân đảo dấu cho điện áp có sườn đi lên của điện áp tựa. Điện áp vào của (+) lấy từ R1 và R2, hai điện áp này trái dấu nhau. Điện áp vào qua R2 biến thiên theo đường nạp của tụ, còn điện áp vào qua R1 không đổi, tới khi nào U(+) = 0 thì đầu ra của U1 đổi dấu thành dương. Chu kỳ điện áp của U1 cứ luân phiên đổi dấu như vậy cho ta điện áp tựa như có dạng tam giác như hình vẽ.
Tần số của điện áp tựa được tính dựa vào công thức sau:
23 1 3 1 1 1 4. . . f R R C R =
Do tần số làm việc yêu cầu của mạch điều khiển là 2kHz nên tần số làm việc của mạch tạo xung tam giác cũng phải là 2 kHz. Điều đó làm nảy sinh vấn đề là khuếch thuật toán không thể chọn loại bình thường mà ta phải chọn loại có tốc độ làm việc nhanh.
Tính toán:
- Chọn khuếch thuật toán là loại IC LM318 của hãng Texas Instrument có tốc độ làm việc nhanh.
Thông số chính
Điện áp nguồn cấp(VCC) 20V đx
Dải thông 15MHz
Slew rate 70V/us
- Để tần số làm việc là 2 kHz ta chọn: R1=R2=0.47kΩ
R2=4.7kΩ
→ C1=0.0266μF
* Khâu tạo điện áp điều khiển
Sơ đồ
Việc thay đổi giá trị điện áp điều khiển quyết định hệ số γ của mạch điều khiển xung áp.