Khâu đồ ng bộ hóa và phát só ng răng cưa

3.2.1.1 Khâu đồng bộ hóa

Theo cấu trúc khâu này có 2 chức năng:

1. Đảm bảo quan hệ về góc pha cố định với điện áp của van lực nhằm xác định điểm gốc để tính góc điều khiển α, và mạch có tên g i là mọ ạch đồng pha.

2. Hình thành điện áp có dạng phù hợp làm xung nhịp cho hoạt động của khâu tạo điện áp tựa phía sau nó, mạch này mang tên mạch đồng b , ho c m ch xung nh p. ộ ặ ạ ị

50

* Mạch đồng b ộ

R0

R1 OA

R2 Ung P1

D1

D2 Ucl

Udb

+E Ulực

BADP

Udp

Hình 1.25Sơ đồ mạch đồng b ộ

Mạch đồng b nhộ ằm tạo ra điện áp có hình d ng và t n s phù h p theo yêu c u hoạ ầ ố ợ ầ ạt động c a khâu tủ ạo điện áp tựa. Thường chia thành đồng b m t nửa chu k ộ ộ ỳvà đồng bộ hai nửa chu kỳ ới các hình thông dụng như hình 1. v 25.

Hình 1.26 Các dạng xung đồng b ộ a) Đồng b n a chu k ộ ử ỳ ; b) Đồng b hai n a chu k ộ ử ỳ

51

➢Đồng b mộ ột nửa chu k ỳ

- Kiểu đơn giản nh t là d ng hình sin (Ura1) mà thấ ạ ực chất chính là điện áp đồng pha l y trấ ực tiếp v i góc pha phù h p (ớ ợ ở đây lệch pha 180 độ ớ v i pha của điện áp lực). Thường được s ử d ng cho m ch tụ ạ ạo răng cưa dùng transistor, đặc điểm là độ chính xác không cao và bị ảnh hưởng khi điện áp lưới biến động.

- Để ạ t o nh p không b phị ị ụ thuộc vào điện áp lướ ần xác định chính xác điểi c m qua 0 của lưới điện, đấy là dạng xung chữ nhật (Ura2 và Ura3) nhờ sử dụng khuếch đại thuật toán làm khâu phát hiện điểm chuyển đổi dấu của điện áp ngu n. ồ

➢Đồng b hai n a chu k ộ ử ỳ

- Dạng đơn giản là Ura4, th c ch t là dự ấ ạng điện áp chỉnh lưu, do vậy tùy thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu mà biến áp đồng pha phải thích hợp, thí dụ nếu dùng chỉnh lưu tia hai pha cần có cuộn dây đồng pha và điểm giữa. Dạng này cũng sẽ bị ảnh hưởng bởi sự biến động của điện áp lưới điện.

- D ng xung nh p ng n xu t hi n vào kho ng qua 0 cạ ị ắ ấ ệ ả ủa điện áp ngu n (Ura5 và Ura6). Tùy ồ thuộc vào cách tạo xung mà có thể b ảnh hưởị ng của lưới hay không. Trong các dạng kể trên, để thực hiện mạch đồng bộ khá là đơn giản. Mặt khác, do hoạt động của các dạng này g n ch t vắ ặ ới khâu điện áp t a phía sau, nên sự ẽ được phân tích để tính toán đồng th i khi ờ xem xét khâu tạo điện áp tựa. Dưới đây chỉ trình bày m ch xung nhạ ịp đồng b hai n a chu ộ ử k xung nh p ngỳ ị ắn.

Tính khâu đồng bộ hai nửa chu kỳ để đảm b o phả ạm vi điều chỉnh góc điều khiển bằng 170độ , biết điện áp đồng pha Uđp=10V, tần số f=50Hz, E=±15V

Giải:

Nhóm chỉnh lưu tia hai pha ới hai diode D1, D2 có điện áp vào là điện áp đồv ng pha với s hi u dố ệ ụng 10V, nên điện áp ngượ ớc l n nhất đặt lên van là:

Chọn diode cầu loại 1N4002 với tham s : Iố tb=1A, Ungmax=100V. Điện tr t i cho chở ả ỉnh lưu chọn R0=1 kΩ

52 Mạch so sánh tạo xung đồng b . Ch n OA loộ ọ ại TL084 (tích hợp 4OA trong IC). Chọn điện trở R1=15KΩ.

Đểcó phạm vi điều chỉnh góc điều khiển 1700 , có nghĩa góc điều khiển nh nhất phải là: ỏ min = 0,5.(180độ- 170độ) = 5 độ ; thì điện áp ngưỡng s b ng: ẽ ằ

Ung = √2Udpsinmin =1, 414.10.sin5độ=1,23V. Tuy nhiên nếu tính đến sụt áp trên diode chỉnh lưu thì ngưỡng này phải giảm đi cỡ 0,5V do đó Ung sẽ có giá tr xị ấp x 0,7V. ỉ Chọn dòng qua phân áp (R2+P1) là 1 mA, vậy t ng trở c a cả b phân áp: ổ ủ ộ R∑=iE=1012−3= 12kΩ

Từ đây chọn phân áp gồm điện tr ở R2=10KΩ và biến tr ở P1=2KΩ (cho phép điều ch nh ỉ ngưỡng từ 0 đến 2V).

3.2.1.1 Khâu tựa răng cưa a) Phân loại

- Răng cưa phi tuyến ( không thẳng).

- Răng cửa tuyến tính ( răng cưa thẳng).

b) Các cách tạo điện áp răng cưa .

- Dùng diot kết hợp với nhiều cuộn dây biến áp lệch pha nhau.

- Dùng diot và tụ điện.

- Dùng transistor và tụ điện.

- Dùng khuếch đại thuật toán và tụ điện.

-> Hiện nay chỉ còn dùng 2 phương pháp cuối.

c) Đặc điểm

- Nếu là răng cưa sườn lên thì giữa điện áp răng cưa và góc điều khiển ∝tỉ lệ thuận với nhau, điện áp lớn thì góc cũng lớn.∝

- Mặt khác ta biết rằng quan hệ giữa điều khiển ∝và điện áp chỉnh lưu nhận được trên tải lại tuân theo quy luật tỉ lệ nghịch ( ví dụ: Ud=Ud0cosα) dẫn đến αtăng thì Ud giảm.

- Như vậy tương ứng việc tăng điện áp điều khiển sẽ dẫn đến giảm điện áp chỉnh lưu, nhiều khi không thuận lợi cho mạch điều chỉnh tự động. Để quan hệ này thuận, nghĩa là

53 tương ứng với giá trị điện áp điều khiển lớn thì điện áp cũng lớn cần phải tạo răng cưa có dạng đi xuống.

d) Mạch tạo răng cưa tuyến tính hai nửa chu kì sử dụng khuếch đại thuật toán:

- Hiện nay mạch tạo răng cưa sử dụng OA ngày càng được ứng dụng nhiều hơn vì khắc phục được nhược điểm chung của mạch tạo răng cưa dùng transistor là sự phụ thuộc khá rõ thời điểm mở và khóa các bóng vào điện áp đồng pha, do vậy điện áp răng cưa cũng ít nhiều bị biến động theo điện áp lưới điện xoay chiều. Điều này làm ảnh hưởng tới góc điều khiển α cũng như phạm vi điều chỉnh. Mặt khác độ tuyến tính của răng cưa cũng không thật cao.

Dz

R0

R1 OA

R2 Ung P1

D1

D2 Ucl

Udb

+E Ulực

BADP

Udp

D2 R1

R1 OA

C

Urc

54 Hình 1.27Tạo răng cưa tuyến tính hai n a chu k dùng OA ử ỳ

Tính toán giá tr mị ạch răng cưa hai nửa chu k , biỳ ết Urcmax=10V, E = ±12V, điện áp đồng pha Uđp=10V, tần số f=50Hz, phạm vi điều chỉnh góc điều khiển khoảng 168 độ .

Gi i:ả

Chọn OA loại TL082 ch a hai OA trong m t v IC Th i gian t C phóng chính là ứ ộ ỏ ờ ụ kho ng thả ời gian tương ứng phạm vi điều chỉnh góc điều khiển α, nên 168 độ quy đổi sang thời gian là:

Tp=168°.10ms180° =9,33ms

Chọn diode n áp BZX79 có U vổ Dz ới điện áp U =10V. Dz

Chọ ụn t C=220 nF.

Tính R3:

R3=U .CE.tp

Dz =12 33 1010 22 10.9, ..0, . −3−6=50 10,9. −3Ω

55 Chọn một điện trở 39KΩ nối tiếp v i m t biớ ộ ến tr ở 20KΩ

Tính R2: Ta có thời gian t ụC nạp: t =10ms-9,33ms=0,67ms n

Điện áp bão hòa c a OA ủ là: Ubh=E-1,5=12-1,5=10,5V R2≤C.UDzUbh−0,7

tn +R3E =0, .22 10−6 1010,5−0,7.

0, .67 10−3 + 12 51 10. 3

=2,79 10. 3Ω