Để cỏc van của bộ chỉnh lưu cú thể mở tại cỏc thời điểm mong muốn thỡ ngoài điều kiện tại thời điểm đú trờn van phải cú điện ỏp thuận thỡ trờn điện cực điều khiển và katụt của van phải cú một điện ỏp điều khiển ( mà ta thường gọi là tớn hiệu điều khiển ). Để cú hệ thụng cỏc tớnh hiệu điều khiển xuất hiện đỳng theo yờu cầu mở van đó nờu người ta phải sử dụng một mạch tạo ra cỏc tớn hiệu đú. Mạch điện dựng để tạo ra cỏc tớn hiệu điều khiển gọi là mạch điều khiển hay cũn gọi là hệ thống điều khiển bộ chỉnh lưu. Điện ỏp điều khiển cỏc tiristo phải đỏp ứng được cỏc yờu cầu cần thiết về cụng suất, biờn độ cũng như thời gian tồn tại. Cỏc thụng số cần thiết của tớn hiệu điều khiển được cho sẵn trong cỏc tài liệu tra cứu về van. Do đặc điểm của tiristo là khi van đó mở thỡ việc cũn tớn hiệu điều khiển nữa hay khụng khụng ảnh hưởng đến dũng qua van, vỡ vậy để hạn chế cụng suất của mạch phỏt tớn hiệu điều khiển và giảm tổn thất trờn vựng điều khiển người ta thường tạo ra cỏc tớn hiệu điều khiển tiristo cú dạng cỏc xung, do đú mạch điều khiển cũn được gọi là mạch phỏt xung điều khiển. Cỏc xung điều khiển được tớnh toỏn về độ dài xung sao cho đủ thời gian cần thiết (với một độ dự trữ nhất định ) để mở van với mọi loại phụ tải cú thể cú khi sơ đồ làm việc. Thụng thường độ dài xung nằm trong giới hạn từ 200às ữ 600às.
Cỏc hệ thống phỏt xung điều khiển bộ chỉnh lưu hiện nay đang sử dụng cú thể phõn làm 2 nhúm:
- Nhúm cỏc hệ thống điều khiển đồng bộ: Đõy là húm cỏc hệ thống điều khiển mà cỏc xung điều khiển xuất hiện trờn điện cực điều khiển cỏc tiristo đỳng thời điểm cần mở van và lặp đi lặp lại mang tớnh chu kỳ với chu kỳ thường bằng chu kỳ nguồn xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu ( trong một vài trường hợp
chu kỳ của xung cú thể bằng ẵ chu kỳ điện ỏp nguồn ). Nhúm hệ thống điều khiển này đang được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.
- Nhúm cỏc hệ thống điều khiển khụng đồng bộ: cỏc hệ thống điều khiển thuộc nhúm này tạo ra cỏc xung điều khiển khụng tuõn theo giỏ trị gúc điều khiển như đó nờu ở phần trước. Cỏc hệ thống điều khiển này phỏt ra chuỗi xung điều khiển với tần số thường cao hơn rất nhiều tần số nguồn xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh leu và trong quỏ trỡnh làm việc tần số xung được tự động thay đổi để dảm boả cho một đại lượng đầu ra nào đú, vớ dụ như Ud, Id …khụng thay đổi. Để đạt được điều này thỡ người ta thực hiện khụng chế tần số xung điều khiển theo sai lệch giữa tớn hiệu đặt và tớn hiệu ra thực tế của đại lượng cần ổn định. Như vậy cỏc hệ thụng phỏt xung loại này buộc phải thực hiện ở dạng hệ thống cú phản hồi, tức là hệ thống kớn. Cỏc hệ thống điều khiển này tương đối phức tạp.
Cỏc hệ thống điều khiển đồng bộ thường sử dụng hiện nay bao gồm: + Hệ thống điều khiển chỉnh lưu theo nguyờn tắc khụng chế pha đứng. + Hệ thống điều khiển chỉnh lưu theo nguyờn tắc khụng chế pha ngang.
+ Hệ thống điều khiển chỉnh lưu dựng điụt hai cực gốc ( transitor một tiếp giỏp). ⇒ Ta lựa chọn hệ thống điều khiển đồng bộ theo nguyờn tắc khụng chế pha đứng. Hai BBĐ được điều khiển theo phương phỏp phối hợp tuyến tớnh, ta sẽ thiết kế 6 kờnh điều khiển để điều khiển 6 tiristo.
Sơ đồ nguyờn lý một kờnh điều khiển theo nguyờn tắc pha đứng:
uđk SS ĐBH FSRC ul KĐ uđkT TX urc SX
- ĐBH-FSRC : khối đồng bộ hoỏ và phỏt điện ỏp răng cưa. - SS : khối so sỏnh.
- SX : khối sửa xung.
- urc : là điện ỏp tựa thường cú dạng hỡnh răng cưa lấy từ đầu ra khối ĐBH- FSRC.
- uđk, urc, uđkT : điện ỏp điều khiển để tạo ra gúc điều khiển α, điện ỏp tựa răng cưa, điện ỏp điều khiển mở tiristo.
Sơ đồ nguyờn lý một kờnh điều khiển ta thiết kế:
* Uđk Uđk IC2 c2 Tr4 Tr2 IC1 c1 Tr1 D1 UđkT R8 R10 R9 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 -Ucc +Ucc +Ucc +Ucc -Ucc -Ucc u l - + * + + - * * WR1 WR2 BAĐB BAX Tr3 D2 D3 D4 D5 D6 Trong đú:
-BAĐB: là biến ỏp đồng bộ ba pha.
-BAX: là biến ỏp xung, làm 2 nhiệm vụ; tạo ra được xung điều khiển phự hợp để mở tiristo và cỏch ly về điện giữa mạch điều khiển.
- Uđk : điện ỏp điều khiển để tạo ra gúc điều khiển theo yờu cầu. - +Ucc, -Ucc : được lấy từ khối nguồn nuụi.
- R1,…,R10: cỏc điện trở. - D1,…,D6 : cỏc điốt. -WR1, WR2 : cỏc biến trở.
- IC1, IC2 : cỏc khuếch đại thuật toỏn. - C1, C2 : cỏc tụ điện.
- Tr1, Tr2, Tr3, Tr4: cỏc tranzito.
Nguyờn lý làm việc của mạch điều khiển :
Mạch đồng bộ hoỏ làm nhiệm vụ đồng bộ hoỏ giữa mạch lực và mạch điều khiển. Cú nhiều cỏch để thực hiện, nhưng ở đõy ta sử dụng BAĐ vỡ nú cú nhiều ưu điểm là thực hiện được cho cả 3 pha và cỏch ly về điện giữa mạch lực và mạch điều khiển. Ta sử dụng BAĐ 3 pha cú tổ đấu dõy ∆/Y_11. Mục đớch là tạo ra gúc lệch pha giữa sơ cấp và thứ cấp một gúc 300 nhằm đồng nhất trị số gúc điều khiển của tiristo 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 tiristo với gúc điều
khiển nhỏ. Ta biết rằng gúc mở tự nhiờn của tiristo trong sơ đồ được tớnh từ vị trớ giao nhau của hai điện ỏp kề nhau và gúc điều khiển được tớnh từ thời điểm đú trở đi. Mặt khỏc gúc điều khiển α 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 hoỏ ) đến vị trớ Urc + Uđk = 0. Do đú việc dịnh pha điện ỏp đồng bộ hoỏ chậm đi một gúc 300 sẽ làm thoả món khi gúc điều khiển α = 0 cũng ứng với gúc mở tự nhiờn của cỏc tiristo.
Trong nửa chu kỳ đầu điện ỏp đồng bộ cú giỏ trị dương Tr1 khoỏ, điện ỏp -Ucc qua WR1 ,R3 đặt vào đầu vào đảo của IC1. tụ C1 được nạp bởi dũng đầu ra của khuếch đại thuật toỏn IC1 cú giỏ trị khụng đổi và được xỏc định bằng biểu thức.
ic = Ucc/(WR1 + R3 ) = const
Tụ được nạp từ ωt = 0 ữ π điện ỏp trờn tụ tăng dần theo quy luật tuyến tớnh.
Khi ωt = π điện ỏp đồng bộ chuyển sang õm. Tr1 mở bóo hoà tụ C1 phúng điện
nhanh qua Tr1 về giỏ trị bằng khụng và giữ nguyờn giỏ trị bằng khụng cho đến
ωt = 2π. Tại ωt = 2π điện ỏp đồng bộ lại bắt đầu dương quỏ trỡnh lại diễn ra giống như thời điểm ωt = 0.
Tại đầu vào khối so sỏnh ta cú : 3 tớn hiệu vào là Urc, Uđk, Ucd. Lý do phải đưa Ucd vào là do ta đó lựa chọn phương phỏp điều khiển 2 BBĐ là phương phỏp điều khiển phụ thuộc tuyến tớnh. Trong một nửa chu kỳ của điện ỏp đồng bộ luụn tạo ra hai xung: một xung khụng chế bộ làm việc chỉnh lưu và một xung khống chế bộ cũn lại làm việc ở chế độ nghịch lưu. Gọi gúc điều khiển của bộ một là α 1, gúc điều khiển của bộ hai là α 2 ta cú: α1 + α 2 = 1800, giỏ trị của Ucd = Urcmax/2 và cú cực tớnh õm để khi Uđk = 0 thỡ α 1 = α 2 = 900 → Ud1 = Ud2 = 0. Điện đầu vào của khối so sỏnh UvSS = Urc + Ucd + Uđk nguyờn lý làm việc của mạch so sỏnh giống như một mạch lật trạng thỏi. Tại những thời điểm khi Uđk = Urc +Ud mạch sẽ lật trạng thỏi. Việc thay đổi giỏ trị của Uđk sẽ thay đổi thời điểm lật của IC. Đầu ra của mạch so sỏnh cú dạng xung vuụng nhưng cú độ dài và biờn độ chưa thớch hợp để điều khiển tiristo. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đầu ra của mạch so sỏnh là đầu vào của khõu sửa xung, mạch sửa xung làm việc theo nguyờn tắc: khi cú cỏc xung vào với độ dài khỏc nhau mạch vẫn cho cỏc xung ra cú độ dài giống nhau theo yờu cầu và giữ nguyờn thời điểm bắt đầu xuất hiện của mỗi xung. Khi đầu ra khối so sỏnh chuyển từ trạng thỏi xung õm sang dương tụ C2 được nạp theo đường từ đầu ra khối so sỏnh qua +C2 → -C2 →
qua R8 → qua Tr3→ mass. Tr3 được mở bóo hoà do điện trở phõn ỏp R3 → đầu ra của biến ỏp xung khụng cú xung điều khiển. Khi đầu ra của khối so sỏnh chuyển
õm lờn cực điều khiển của Tr3 làm khoỏ Tr3. Qua điện trở phõn ỏp R10 mạch khuếch đại Darlington (Tr2, Tr4) mở làm xuất hiện xung ở đầu ra của BAX. Thời gian tồn tại của xung được xỏc định theo biểu thức:
txr = C2.R8.ln2
Như vậy độ dài xung ra chỉ phụ thuộc vào giỏ trị của R8 và C2 mà hoàn toàn khụng phụ thuộc vào độ dài xung vào. Bằng cỏch chọn C2, R8 ta sẽ thay đổi được độ rộng của xung phự hợp.
Giản đồ điện ỏp mạch điều khiển :
0 đba uc2 uss usx urc uvss ω t ω t ω t ω t ω t ω t -uđkT 0 0 0 0 0 uđkt α1 ω t 0 30 π 2π θ 1 θ 2 θ3 θ 4 θ 5 θ 6 E: Lựa chọn phương phỏp hóm:
Do tải của ta là tải thế năng do đú trong quỏ trỡnh làm việc cần phải đảo chiều và hạ tải. Vỡ vậy vấn đề hóm dừng nhanh và chớnh xỏc cú vai trũ hết sức quan trọng: nú sẽ làm giảm thời gian đảo chiều tăng năng suất của hệ, đảm bảo an toàn cho phụ tải khi hạ.
Hóm là trạng thỏi mà động cơ sinh ra mụmmen quay ngược chiều tốc độ quay. Trong tất cả cỏc trạng thỏi hóm, động cơ đều làm việc ở chế độ mỏy phỏt. Động cơ điện một chiều kớch từ độc lập cú ba trạng thỏi hóm:
- Hóm tỏi sinh. - Hóm ngược. - Hóm động năng. a. Hóm ngược.
Trạng thỏi hóm ngược của động cơ xảy ra khi phần ứng dưới tỏc dụng của động năng tớch luỹ trong cỏc bộ phận chuyển động hoặc do mụmen thế năng quay ngược chiều với mụmen điện từ của động cơ. Mụmen sinh ra bởi động cơ, khi đú chống lại sự chuyển động của cơ cấu sản xuất.
- Ưu điểm của phương phỏp hóm ngược là: khả năng hóm dừng nhanh.
- Nhược điểm của phương phỏp này là: dũng hóm lớn do đú phải đưa thờm điện trở phụ vào mạch phần ứng gõy tổn thất năng lượng.
b. Hóm động năng.
Hóm động năng là trạng thỏi động cơ làm việc như một mỏy phỏt mà năng lượng cơ học của động cơ đó tớhc luỹ được trong quỏ trỡnh làm việc trước đú biến thành điện năng tiờu tỏn trog mạch hóm dưới dạng nhiệt.
- Ưu điểm của phương phỏp hóm động năng là khi hóm thỡ phần ứng khụng tiờu thụ cụng suất của nguồn.
c. Hóm tỏi sinh( hóm trả năng lượng về lưới).
Hóm tỏi sinh xảy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ khụng tải lý tưởng. Khi hóm tỏi sinh Eư > Uư , động cơ là việc như một mỏy phỏt điện song song với lưới. So với chế độ động cơ, dũng điện và mụmen hóm đó đổi chiều và được xỏc định theo biểu thức:
0 R K K R E U I u u 0 h = − = φω − φω< −ω0 ω0 M HTS Mc ωôđ −ωôđ Mkđ A ω M Mc Mc M ω nâng tải hạ tải
H4.20: Đặc tớnh cơ hóm tỏi sinh của động cơ một chiều kớch từ độc lập. Vỡ sơ đồ đấu dõy của mạch động cơ vẫn khụng thay đổi nờn phương trỡnh đặc tớnh cơ cũng khụng thay đổi nhưng mụmen cú giỏ trị õm.
Đường đặc tớnh cơ ở trạng thỏi hóm tỏi sinh nằm trong gúc phần tư thứ hai và thứ tư của mặt phẳng toạ độ.
Trong trạng thỏi hóm tỏi sinh, dũng điện hóm đổi chiều và cụng suất được dưa trả về lưới điện cú giỏ trị P = ( E – U )I. Đõy là phương phỏp hóm kinh tế nhất vỡ động cơ sinh ra điện năng hữu ớch.
Trong thực tế, cơ cấu nõng hạ của cần trục, khi nõng tải động cơ được đấu vào nguồn theo cực tớnh thuận và làm việc trờn đặc tớnh cơ nằ trong gúc phần tư thứ I. Khi muốn hạ tải ta phải đảo chiều điện ỏp đặt vào phần ứng động cơ. Lỳc này nếu mụmen do trọng tải gõy ra lớn hơn mụmen ma sỏt trong cỏc bộ phận chuyển độngcủa cơ cấu, động cơ điện sẽ làm việc ở trạng thỏi hóm tỏi sinh. Trờn h4.20: khi hạ tải, để hạn chế dũng điện khởi động ta đúng thờm điện trở phụ vào mạch phần ứng. Tốc độ động cơ tang dần lờn, khi tốc độ gần đạt tới giỏ trị ω0 ta cắt điện trở phụ, động cơ tăng tốc độ trờn đường đặc tớnh tự nhiện. Khi tốc độ vượt quỏ ω >ω0, mụmen điện từ của động cơ đổi dấu trở thành mụmen hóm đến điểm A mụmen Mh = Mc, tải trọng được hạ với tốc độ ổn định ω0đ, trong trạng thỏi hóm tỏi sinh.
F.
Một số mạch khác:
+ Mạch tạo nguồn nuôi
Do trong mạch có sử dụng các vi mạch khuyếch đại thuật toán, ta cần phải sử dụng hai nguồn nuôi ngợc đấu nối tiếp nhau và có điểm chung là điểm nối mát. Ta thiết kế mạch này nh sau:
+Ucc -Ucc 7815 7915 d6 d5 d4 d1 d2 d3 * * * c c c c c c c c
Điện áp xoay chiều đợc chỉnh lu nhờ hai sơ đồ chỉnh lu hình tia, điện áp ra đợc ổn định nhờ các vi mạch ổn áp và đợc lọc bởi các tụ đa ra hai nguồn +15V và -15V có điểm chung là điểm o của biến áp. Hai nguồn này sẽ nuôi cho các vi mạch và làm nguồn điện áp ngỡng.
Khối tạo điện áp chủ đạo chỉ yêu cầu công suất nhỏ nên ta lấy trực tiếp từ nguồn +15V và -15V . "Đảo chiều điện áp chủ đạo nhờ cặp tiếp điểm T - N " . (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+15V - 15V T N R1 R2 Ucđ