Yêu cầu và nguyên tắc điều khiển

1. Mục đích và yêu cầu:

_Mạch điều khiển là khâu rất quan trọng trong bộ biến đổi Tiristor có vai trò quyết định đến chất lợng, độ tin cậy của bộ biến đổi. Mạch điều khiển rất đa dạng, nhng với hệ thống mạch lực cụ thể của mạch nạp cần có một hệ điều khiển thích ứng. Với mạch này, hệ điều khiển sẽ phát xung mở 2 Tiristor T1 và T2. Các Tiristor sẽ mở khi thoả mãn đồng thời 2 điều kiện :

Một điện áp dơng đủ lớn đặt lên 2 cực của Tiristor theo hớng từ Anôt đến Katốt.

Xung điện áp dơng đa vào cực điều khiển phải đủ lớn (biên độ, độ rộng).

Để làm thay đổi điện áp ra tải chỉ cần thay đổi thời điểm phát xung điều khiển, tức là thay đổi góc mở của các van. Ưu điểm của Tiristor là chỉ cần dòng và áp điều khiển nhỏ nhng có thể chịu đợc dòng và áp rất lớn chảy qua.

_Hệ thống mạch điều khiển phải đáp ứng đợc các yêu cầu:

Các xung điều khiển phát ra phải đủ lớn về biên độ và độ rộng để mở các van.

Xung điều khiển phải có độ đối xứng cao và đảm bảo đợc phạm vi điều chỉnh góc mở.

Dạng xung đợc điều chỉnh thích hợp và tác động nhanh.

Đảm bảo hoạt động tốt, độ tin cậy cao khi điện áp nguồn thay đổi giá trị biên độ .

Ngoài ra hệ thống điều khiển phải có nhiệm vụ ổn định dòng điện ra tải và bảo vệ hệ thống khi xảy ra sự cố quá dòng hay ngắn mạch tải.

2. Nguyên tắc điều khiển:

Để điều chỉnh góc mở của các Tiristor trong nửa chu kì điện áp dơng ta thờng dùng hai nguyên tắc điều khiển : Thẳng đứng tuyến tính và thẳng đứng arccos.

2.1. Nguyên tắc điều chỉnh thẳng đứng tuyến tính:

Theo nguyên tắc này ta dùng hai điện áp :

Điện áp đồng bộ, có dạng răng ca, đồng bộ với điện áp đặt trên Anốt và Katốt của Tiristor, kí hiệu là Ur .

Điện áp điều khiển là điện áp một chiều , có thể điều chỉnh đợc biên độ, kí hiệu là Uc

Dạng đồ thị đợc biểu diễn nh hình sau :

Tổng đại số của Ur + Uc đợc đa đến đầu vào của một khâu so sánh. Bằng cách làm biến đổi Uc ta có thể điều chỉnh đợc thời điểm xuất hiện xung ra tức là thời điểm điều chỉnh góc α .

Khi Uc = 0 ta có α = 0 Uc < 0 ta có α > 0

Quan hệ giữa α và Uc đợc biểu diễn qua công thức sau :

Ur

Uc

max r c U U π = α

Ngời ta thờng chọn Ur max = Uc max

2.2. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng ARCCOS

Theo nguyên tắc này ngời ta cũng dùng cả hai điện áp để điều chỉnh góc mở α của Tiristor.

Điện áp điều khiển Uc là điện áp một chiều có thể điều chỉnh đợc biên độ theo hai hớng ( âm và dơng ).

Điện áp đồng bộ Ur vợt trớc điện áp UAK của Tiristor một góc bằng

2

π

Nếu UAK = A.sinωt thì Ur = B.cosωt Dạng đồ thị đợc biểu diễn nh hình sau:

Từ điện áp UAK ta tạo ra Ur . Tổng đại số Ur + Uc đợc đa đến đầu vào khâu so sánh.

Khi Ur + Uc = 0 ta nhận đợc một xung ở đầu ra của khâu so sánh: Uc + Bcosα = 0. Nên ) B U arccos(− ^c = α . Chọn B = Ucmax Khi đó Uc = 0 ta có α = π/2 Uc = Ucmax α = π Uc = -Ucmax α = 0

ii. sơ đồ khối và chức năng:

Dựa trên nguyên tắc điều khiển và yêu cầu của công nghệ ta thiết lập đ-

Uc0

0

Ur

Ur + Uc

Uc

ϖt

Ung

Uđk

Trong đó:

Ung : Điện áp nguồn Uđk : Điện áp điều khiển

_Khâu đồng pha ( ĐF ) có nhiệm vụ tạo điện áp trùng pha với điện áp anôt của Tiristor. Tín hiệu đồng pha thờng có các dạng sau:

Răng ca Chữ nhật Thang Cosin

_Khâu so sánh có nhiệm vụ giữa điện áp tựa với điện áp điều khiển Uđk

tìm thời điểm hai điện áp này bằng nhau ( Uđk = Urc ). Tại thời điểm hai điện áp này bằng nhau thì phát xung đầu ra để gửi sang tầng khuyếch đại và tạo xung

_Khối khuyếch đại và tạo xung có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở Tiristor. Xung mở Tiristor có yêu cầu : Sờn trớc đốc thẳng đứng để đảm yêu cầu mở tức thì khi có xung điều khiển ( Thờng là xung kim hoặc xung chữ nhật ) đủ độ rộng xung với độ rộng xung lớn hơn thời gian mở của Tiristor đủ công suất cách ly mạch điều khiển và mạch động lực ( vì điện áp mạch động lực quá lớn ).