Để đảm bảo các yêu cầu về độ chính xác của thời điểm xuất hiện xung, sự đối xứng của các xung ở các kênh khác nhau, người ta thường thiết kế các khâu so sánh làm việc với công suất nhỏ, do đó xung ra chưa đủ các thông số yêu cầu của điện cực điều khiển . Để có xung có đủ các thông số yêu cầu cần thiết ta phải thực hiện việc khuyếch đại xung, thay đổi lại độ dài xung, trong một số trường hợp phải phân chia lại xung và cuối cùng là truyền xung từ đầu ra của mạch phát xung đến cực điều khiển của thyristor. Vì vậy ta phải sử dụng một số mạch điện để thực hiện các công việc đã nêu. Các mạch điện này là: Mạch sửa xung, mạch khuyếch đại xung, mạch phân chia xung, mạch truyền xung đến thyristor. Toàn bộ các mạch này hợp thành mạch tạo xung.
Tuỳ từng trường hợp cụ thể mà có thể có tất cả các mạch đã nêu hoặc chỉ có một hoặc một số mạch nào đó.
Mạch sửa xung:
Xuất phát từ nguyên lý hoạt động của khâu so sánh ta thấy: Khi thay đổi trị số điện áp điều khiển Uđk để thay đổi góc điều khiển α thì độ dài của các xung ra của khâu so sánh
thay đổi. Hình 2-25 Sơ đồ nguyên lý mạch sửa
xung
2π
Hình 2-24: Giản đồ điện áp đầu ra của khâu so sánh dùng transistor.
π 2π
Uđk URC
Ura α
Như vậy sẽ xuất hiện tình trạng một số trường hợp độ dài xung quá ngắn không đủ để mở các Tiristor hoặc độ dài xung quá lớn, gây tổn thất lớn trong mạch phát xung.
Mạch sửa xung nhằm khắc phục các vấn đề nêu trên. Mạch làm việctheo nguyên tắc khi có xung vào với độ dài khác nhau nhưng mạch vẫn cho xung ra có độ dài bằng nhau theo yêu cầu và giữ nguyên thời điểm xuất hiện của mỗi xung. Sơ đồ nguyên lý của một mạch sửa xung như hình vẽ.
Trong sơ đồ: Uv là điện áp vào của mạch, đó chính là điện áp ra của khâu so sánh (điểm E) có mức bão hoà dương và âm. Các phần tử R11 và C2 sẽ quyết định độ dài của xung ra.
Nguyên lý làm việc của mạch sửa xung như sau:
• Khi điện áp vào Uv ở mức bão hoà dương cùngvới điện trở định thiên R12, Tr6 mở bão hoà, tụ C2 được nạp với cực tính như phía trên (qua C2 –R11-Tr6). Tr6 mở bão hoà làm điểm F có mức lôgíc “0”. Mức lôgíc này tồn tại trong suốt quá trình Uv bão hoà dương.
• Khi điện áp Uv ở mức bão hoà âm, tụ C2 phóng điện (qua D1...)đặt thế âm lên mạch phát – gốc của Tr6 làm Tr6 khoá dẫn đến điểm F có mức lôgíc “1”, nghĩa là đầu ra nhận được xung ra. Do điện trở ngược của Tr6 rất lớn nên Ura ≈ Ucc. Khi C2 phóng hết điện tích, nó sẽ được nạp theo chiều ngược lại. Nhờ có R12 mà thế (+) lại đặt lên mạch phát – gốc
của Tr6 làm đầu ra lại có mức lôgíc “0”. Mặc dù còn xung âm ở đầu vào nhưng nhờ có R12 mà Tr6 mở bão hoà. Thời gian tồn tại xung được xác định theo biểu thức:
(2-15) Độ dài của xung chỉ phụ thuộc vào gía trị của R11 và C2 do đó các xung ra luôn có giá trị không đổi.
Thiết bị đầu ra (Mạch truyền xung): Thông thường có 2 cách truyền xung từ đầu ra hệ thống điều khiển mạch G - K của Tiristor là truyền xung trực tiếp và truyền xung qua máy biến áp xung.
Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 Đại học CNKTĐ68 tx = R11.C1.ln2
Hình 2-22: Giản đồ điện áp khâu sửa xung.
Truyền xung trực tiếp là biện pháp truyền xung đơn giản nhất, dùng dây dẫn điệnnối từ đầu ra của mạch phát xung đến các điện cực điều khiển và katốt của van. Biện pháp này ít được sử dụng vì có một số nhược điểm sau:
• Có sự liên hệ trực tiếp về điện giữa mạch động lực và mạch điều khiển của bộ chỉnh lưu.
• Khó thực hiện truyền xung đồng thời đến một số thyristor mắc nối tiếp hoặc song song.
• Khó phối hợp tốt giữa nguồn một chiều cung cấp cho mạch khuyếch đại xung với biện độ xung cần thiết trên thyristor.
Truyền xung qua BAX có ưu điểm là:
• Đảm bảo sự cách ly tốt về điện giữa mạch động lực và mạch điều khiển bộ chỉnh lưu. • Dễ dàng thực hiện việc truyền đồng thời các xung đến các Tiristor mắc nối tiếp nhau
hoặc song song bằng cách dùng BAX nhiều cuộn thứ cấp.
• Dễ dàng phối hợp giữa điện áp nguồn cung cấp cho tầng khuyếch đại công suất xung và biên độ xung cần thiết trên cực điều khiển của Ti nhờ việc chọn tỷ số BAX hợp lý. • BAX về cơ bản kết cấu giống như biến áp bình thường công suất nhỏ. Hoạt động của
BAX tương tự biến áp thường với dòng điện không sin hoặc có thể xác định như là phi tuyến và sẽ bằng không khi mạch từ bão hoà. BAX coa mạch từ rất chóng bão hoà, nó chỉ hoạt động trong thời gian ngắn.
Mạch khuyếch đại xung: Để khuyếch đại công suất của xung điều khiển, hiện nay phổ biến nhất là các sơ đồ khuyếch đại bằng Ti và Tr. Hình 2-23 là sơ đồ mạch khuếch đại xung dùng Transistor khá phổ biến hiện nay.
Tín hiệu đầu vào Uv của mạch khuyếch đại xung sử dụng 2 Tr ghép nối tiếp (còn gọi là ghép kiểu Darlinhtơn). Tr7 và Tr8 mắc nối tiếp tương đương một Transisto có hệ số khuyếch đại dòng điện:
β = β1.β2. (2-16) Chức năng của các phần tử trong sơ đồ:
Hình 2-26: Sơ đồ nguyên lý mạch khuyếch đại và truyền xung
D2 là điôt có tác dụng giảm dòng điện qua cuộn dây sơ cấp của BAX khi các Tran khoá,đồng thời hạn chế quá điện áp trên Tr.
D3 để bảo vệ cuộn dây thứ cấp của BAX như đối với D2 của mạch sơ cấp. D4 để ngăn xung âm có thể tới cực điều khiển của Tiristor như các Transistor khác.
Các điện trở để hạn chế xung áp đầu vào và dòng điện cực góp của Transistor. Nguyên lý làm việc của sơ đồ:
Tín hiệu vào của mạch là là tín hiệu ra của mạch gửi xung là tín hiệu lôgíc. Gọi txv là thời gian tồn tại của một xung điện áp vào
tbh là thời gian tính từ lúc có dòng điện một chiều qua cuộn dây sơ cấp của BAX (khi Tr7 và Tr8 mở bão hoà) đến lúc lõi thép bão hoà từ.
txr là thời gian tồn tại của xung ra.
• Xét trường hợp tbh > txv:
Trong khoảng thời gian t = 0 – t1, chưa có xung vào, không có dòng qua BAX nên thứ cấp của máy không có tín hiệu.
Khi t = t1, xuất hiện xung vào, Tr7,Tr8 mở bão hoà nên cuộn W1 có dòng điện chạy qua, làm cảm ứng sang phía thứ cấp xung điện áp, tạo dòng điện qua D4 đến mạch G-K của Thyristor.
• Xét trường hợp tbh > txv:
- Trong khoảng thời gian t = 0 – t1, chưa có xung vào, không có dòng qua BAX nên thứ cấp của máy không có tín hiệu.
- Khi t = t1, xuất hiện xung vào, Tr7,Tr8 mở bão hoà nên cuộn W1 có dòng điện chạy qua, làm cảm ứng sang phía thứ cấp xung điện áp, tạo dòng điện qua D4 đến mạch G-K của Ti.
- Khi t = t2 ( lúc này mạch từ chưa bão hoà) mất xung vào. Tr7,8 đóng dòng điện sơ cấp giảm về không qua D2. Bên thứ cấp có s.đ.đ cảm ứng (ngược chiều với ban đầu do tự cảm) nhưng nhờ D4 mà xung âm không truyền tới Ti. Xung dòng âm khép mạch qua R17 và D3 thiêu tán trên điện trở.
Nhờ có D2 và D3 mà không xuất hiện điện áp tự cảm rất lớn trên dây quấn sơ thứ của BAX.
• Khi tbh < txv:
- Khi t < t1 chưa có xung đầu vào, Tr7,8 khoá, không có xung điều khiển
Đề cương bài giảng Trang bị điện 1 Đại học CNKTĐ70
Hình 2-27: Giản đồ điện áp đầu ra của biến áp xung.
- Khi t = t1: Xuất hiện xung vào làm Tr7,8 mở bão hoà làm xuất hiện xung điều khiển. - Khi t = t1 + tbh mạch từ BAX bị bão hoà, từ thông lõi thép bằng const nên mất xung cảm ứng trên W2.
- Khi t = t2 dòng điện sơ cấp về không làm xuất hiện xung âm trên dây quấn thứ cấp nhưng không đưa đến mạch G-K như đã nói trên.
Như vậy thời gian làm việc của mạch từ BAX có ảnh hưởng rất lớn đến độ dài của xung điều khiển. Khi tbh > txv thì độ dài xung điều khiển bằng độ dài xung vào. Còn trong trường hợp ngược lại, độ dài xung điều khiển chính bằng thời gian bão hoà mạch từ của BAX.
Do đó cần cho BAX có thời gian bão hoà từ đủ lớn.