VI. Th it km chi u kh in cho lũ ếạ đề ể
2. Nguyờn tc iu khi n ắ đề ể
i u khi n Tiristor trong s ch nh l u hi n nay cú nhi u ph ng phỏp
Đề ể ơ đồ ỉ ư ệ ề ươ
khỏc nhau, th ng g p l i u khi n theo nguyờn t c th ng ng tuy n tớnh.ườ ặ àđ ề ể ắ ẳ đứ ế
N i dung c a nguyờn t c n y cú th mụ t theo gi n d i õy:ộ ủ ắ à ể ả ả đồ ướ đ
Khi i n ỏp xoay chi u hỡnh sin (Uđ ệ ề đf) t v o anod c a Tiristor. cú thđặ à ủ Để ể
i u khi n c gúc m
đ ề ể đượ ởα c a Tiristor trong vựng i n ỏp d ng anod, c n ủ đ ệ ươ ầ
t o m t i n ỏp t a d ng tam giỏc (th ng g i i n ỏp t a l i n ỏp r ng ạ ộ đ ệ ự ạ ườ ọ đ ệ ự à đ ệ ă
c a Uư rc). Dựng m t i n ỏp m t chi u Uộ đ ệ ộ ề đk so sỏnh v i i n ỏp t a. T i th i ớ đ ệ ự ạ ờ
i m (t
đ ể 1,t4) i n ỏp t a b ng i n ỏp i u khi n (Uđ ệ ự ằ đ ệ đ ề ể rc = Uđk), trong vựng i n đ ệ
ỏp d ng anod, thỡ phỏt xung i u khi n (Xươ đ ề ể đk) Tiristor được m t th i i mở ừ ờ đ ể
Uđf Urc Uđk Ud Xđk t1 t2 t3 t4 t5 t t t t
cú xung i u khi n (tđ ề ể 1,t4) cho t i cu i bỏn kỡ (ho c t i khi dũng i n b ng ớ ố ặ ớ đ ệ ằ
0).
3. M t s ph ng phỏp i u khi n gúc m Tiristor.ộ ố ươ đề ể ở
Nh ph n trờn ó trỡnh b y thỡ ph ng phỏp i u khi n nhi t c a lũ ầ đ à ươ đ ề ể ệ độ ủ ở
õy ta dựng m ch i u ỏp ba pha s d ng ba c p Tiristor n i song song
đ ạ đ ề ử ụ ặ ố
ng c. Nhi t c a lũ ượ ệ độ ủ đượ đ ềc i u ch nh b ng cỏch thay i dũng i n ch y ỉ ằ đổ đ ệ ạ
qua dõy t t trong lũ. Vi c thay i dũng i n đố đặ ệ đổ đ ệ được th c hi n b ng cỏch ự ệ ằ
i u ch nh gúc m c a cỏc van Tiristor.
đ ề ỉ ở ủ
i u ch nh gúc m c a cỏc van Tiristor thỡ ta cú th s d ng m t s
Để đ ề ỉ ở ủ ể ử ụ ộ ố
m ch i u khi n nhạ đ ề ể sau:
Dựng PLC: Ng y nay vi c i u khi n gúc m c a cỏc van Tiristor b ng PLC à ệ đ ề ể ở ủ ằ
l r t n gi n . H u h t cỏc hóng s n xu t PLC u a ra th tr ng cỏcà ấ đơ ả ầ ế ả ấ đề đư ị ườ
s n ph m m u cú s n u ra ch c n ng PWM dựng cho vi c i u ả ẩ àđề ẵ đầ ứ ă ệ đ ề
khi n cỏc van bỏn d n nhể ẫ Tiristor. Vi c s d ng ch c n ng n y c ng n ệ ử ụ ứ ă à ũ đơ
gi n v ph n c ng c ng nhả Ị ầ ứ ũ ph n m m. Tuy nhiờn kinh phớ ban u ầ ề đầ để
mua thi t b l r t t. H n n a õy ta ch i u khi n cho sỏu Tiristor ế ị à ấ đắ ơ ữ ởđ ỉ đ ề ể
m khụng dựng thờm ch c n ng n o n a nờn vi c dựng PLC l r t lóng à ứ ă à ữ ệ à ấ
phớ. Nú l m gi m tớnh kinh t c a ph ng ỏn thi t k . à ả ế ủ ươ ế ế
Dựng vi i u khi n: Cỏc b vi i u khi n nhđ ề ể ộ đ ề ể AVR, PIC ra i ó ỏp ng đờ đ đ ứ
c r t nhi u b i toỏn i u khi n ph c t p v i giỏ th nh th p h n r t
đượ ấ ề à đ ề ể ứ ạ ớ à ấ ơ ấ
nhi u so v i vi c s d ng PLC. Nú cung c p cho chỳng ta cỏc gi i phỏp ề ớ ệ ử ụ ấ ả
i u khi n r t linh ho t v c bi t l cỏc thi t b ph ki n c a nú hi n
đ ề ể ấ ạ à đặ ệ à ế ị ụ ệ ủ ệ
ang r t cú s n trờn th tr ng v giỏ th nh c ng r t h p lý . Tuy nhiờn
đ ấ ẵ ị ườ à à ũ ấ ợ
nh c i m c a nú l yờu c u ng i thi t k ph i cú ki n th c chuyờn ượ đ ể ủ à ầ ườ ế ế ả ế ứ
sõu v nhi u l nh v c nhề ề ĩ ự l i n t , l p trỡnh, ph n c ng. à đ ệ ử ậ ầ ứ
Dựng m ch i u khi n kinh i n: Nguyờn lý ho t ng c a m ch kinh i n ạ đ ề ể đ ể ạ độ ủ ạ đ ể
thỡ ó đ đượ đưc a ra v s d ng t r t lõu. Nú m b o cho ph ng ỏn i uà ử ụ ừ ấ đả ả ươ đ ề
khi n m ta ó tớnh ch n trờn ể à đ ọ ở được chớnh xỏc. Giỏ th nh c a ph ng à ủ ươ
ỏn n y c ng th p h n so v i vi c dựng PLC.à ũ ấ ơ ớ ệ
T nh ng phõn tớch v ỏnh giỏ trờn v cỏc ph ng ỏn i u khi n thỡ emừ ữ à đ ề ươ đ ề ể
ch n ph ng ỏn i u khi n cho lũ i n l dựng m ch i u khi n kinh i n.ọ ươ đ ề ể đ ệ à ạ đ ề ể đ ể
D i õy l s kh i c a m ch i u khi n.ướ đ à ơ đồ ố ủ ạ đ ề ể
ng pha
Đồ So sỏnh KĐ
Tạo xung Uđk
Khõu ng pha:đồ
Cú nhi m v t o i n ỏp t a Uệ ụ ạ đ ệ ự rc (th ng g p l i n ỏp d ng r ng c a ườ ặ à đ ệ ạ ă ư
tuy n tớnh) trựng pha v i i n ỏp anod c a Tiristor.ế ớ đ ệ ủ
Khõu so sỏnh :
Nh n tớn hi u i n ỏp r ng c a v i n ỏp i u khi n, cú nhi m v so ậ ệ đ ệ ă ư à đ ệ đ ề ể ệ ụ
sỏnh gi a i n ỏp t a v i i n ỏp i u khi n Uữ đ ệ ự ớ đ ệ đ ề ể đk, tỡm th i i m hai i n ỏp ờ đ ể đ ệ
n y b ng nhau (Uà ằ đk = Urc). T i th i i m hai i n ỏp b ng nhau, thỡ phỏt ạ ờ đ ể đ ệ ằ
xung u ra g i sang t ng khu ch i.ở đầ để ử ầ ế đạ
Khuyếch i t o xung :đạ ạ
Cú nhi m v t o xung phự h p m Tiristor. Xung m Tiristor cú yờu ệ ụ ạ ợ để ở để ở
c u: s n tr c d c th ng ng (hỡnh 3-17) m b o yờu c u Tiristor m ầ ườ ướ ố ẳ đứ đểđả ả ầ ở
t c th i khi cú xung i u khi n (th ng g p lo i xung n y l xung kim ho c ứ ờ đ ề ể ườ ặ ạ à à ặ
xung ch nh t); r ng (v i r ng xung l n h n th i gian m c a ữ ậ đủ độ ộ ớ độ ộ ớ ơ ờ ở ủ
Tiristor); cụng su t; cỏch ly gi a m ch i u khi n v i m ch ng l c đủ ấ ữ ạ đ ề ể ớ ạ độ ự
(n u i n ỏp ng l c quỏ l n).ế đ ệ độ ự ớ
m b o ch c n ng ho t ng c a mỡnh thỡ trong t ng kh i ú s cú
Để đả ả ứ ă ạ độ ủ ừ ố đ ẽ
r t nhi u linh ki n th c thi nhi m v c a mỡnh. S l ng v ch ng lo i ấ ề ệ để ự ệ ụ ủ ố ượ à ủ ạ
cỏc linh ki n trong t ng kh i c ng r t khỏc nhau v tựy thu c v o ng i ệ ừ ố ũ ấ à ộ à ườ
thi t k . i u n y l m cho m ch i u khi n s m t tớnh chớnh xỏc, kh ế ế Đề à à ạ đ ề ể ẽ ấ ả
n ng kh nhi u l kộm, n nh khụng cao. Ngo i ra nguy c m t i u ă ư ễ à độ ổ đị à ơ ấ đ ề
khi n l r t l n . i u n y s r t nguy hi m khi m thi t b ang ho t ng.ể à ấ ớ Đề à ẽ ấ ể à ế ị đ ạ độ
Trong th c t hi n nay thỡ t t c cỏc kh i ch c n ng nhự ế ệ ấ ả ố ứ ă trờn u đề được tớch h p trờn m t chip m th ng g i l cỏc IC chuyờn d ng. õy em dựngợ ộ à ườ ọ à ụ ở đ
lo i IC chuyờn dựng cho vi c i u khi n cỏc t i i n tr l TCA785 thu c ạ ệ đ ề ể ả đ ệ ở à ộ
h TCA78x do hóng siemens cung c p.ọ ấ
M t s u i m khi s d ng TCA785:ộ ố ư đ ể ử ụ tx Xđk t tx Xđk t
D ng xung chu n, i x ng, cụng su t ra cú th i u ch nh linh ho t ạ ẩ đố ứ ấ ể đ ề ỉ ạ
thụng qua m ch cụng su t u raạ ấ đầ
Thi t k v l p rỏp m ch nhanh chúng, d d ng. Hi u ch nh n gi n v ế ế à ắ ạ ễ à ệ ỉ đơ ả à
hi u qu .ệ ả
ph bi n cao, linh ki n d tỡm, n nh c a linh ki n m b o.
Độ ổ ế ệ ễ độ ổ đị ủ ệ đả ả
Ti t ki m th i gian v kinh t .ế ệ ờ à ế
4. Gi i thi u v IC chuyờn d ng TCA785.ớ ệ ề ụ 4.1 Ch c n ng.ứ ă
TCA785 l vi m ch t ng i y c a h TCA78x dựng i u khi n à ạ ươ đố đầ đủ ủ ọ để đ ề ể
pha s m t pha nhơ đồ ộ i u khi n Tiristor, triac, transistor. Vi m ch s d ng đ ề ể ạ ử ụ
ngu n n, dựng r t ớt linh ki n ph . ồ đơ ấ ệ ụ
TCA785 cú hai ngừ ra Q1 v Qà 2 riờng bi t t i max 250 mA dựng cho i u ệ ả đ ề
khi n hai bỏn k d ng v õm, cú th kớch xung h p (ch nh l u) v r ng ể ỳ ươ à ể ẹ ỉ ư à ộ
( i u khi n ỏp AC). Vi m ch cú ngu n chu n 3.1V v ngừ v o c m ph i đ ề ể ạ ồ ẩ à à ấ để ố
h p v i cỏc m ch i u khi n khỏc. Ngừ ra b so sỏnh Z c ng ợ ớ ạ đ ề ể ộ ũ đượ ốc n i ra.
4.2 S chõn c a TCA785ơđồ ủ
1.3 Nguyờn lý ho t ng c a TCA785ạ độ ủ
Tớn hi u ng b ệ đồ ộ đượ đư àc a v o chõn ng pha đồ
(chõn 5) t i n ỏp ngu n qua m t i n tr cú giỏ tr l n. M t khõu dũ i n ừ đ ệ ồ ộ đ ệ ở ị ớ ộ đ ệ
ỏp zero xỏc nh v trớ qua zero v chuy n v o thanh ghi ng b .đị ị à ể à đồ ộ
Thanh ghi ng b s i u khi n b phỏt xung r ng c a. T i n Cđồ ộ ẽđ ề ể ộ ă ư ụđ ệ 10được n p b ng dũng i n khụng i, dũng i n n y ạ ằ đ ệ đổ đ ệ à được xỏc nh qua Rđị 9. . D a ự
Pin Symbol Funtion
1 GND Chõn n i tố đấ 2 Q2 Đầu ra 2 ođả 3 QU Đầu ra U 4 Q1 Đầu ra 1 ođả 5 VSYNC Đ ệi n ỏp ng bđồ ộ 6 I Chõn h n ch (inhibit)ạ ế 7 QZ Đầu ra Z (Q1 NOR Q2 ) 8 Vref Đệi n ỏp chu nẩ 9 R9 Đ ệi n tr xung r ng c aở ă ư 10 C10 T i n xung r ng c aụ đ ệ ă ư 11 V11 Đệi n ỏp i u khi nđ ề ể 12 C12 T i n kộo d i xungụ đ ệ à
13 L Tụ kộo d i xung cho tớn hi u oà ệ đả
14 Q1 Đầu ra 1
15 Q2 Đầu ra 2
v o l n c a i n ỏp i u khi n Và độ ớ ủ đ ệ đ ề ể 11, gúc phỏt xung ϕcú th thay i ể đổ trong kho ng gúc pha t 0ả ừ 0 n 180đế 0 . v i m i n a chu k m t xung d ng ớ ỗ ư ỳ ộ ươ độ
d i kho ng à ả 30às xu t hi n trờn u ra Qấ ệ đầ 1 v Qà 2 .
d i c a xung cú th kộo d i n 180
Độ à ủ ể à đế 0 thụng qua i u ch nh tụ Cđ ề ỉ 12 .
N u chõn s 12 ế ố đượ ố ớ đấc n i v i t thỡ xung s kộo d i t gúc m ẽ à ừ ởϕđến 1800. u ra
Đầ Q1v à Q2c p cỏc tớn hi u o c a Qấ ệ đả ủ 1 v Qà 2
H n ch u v o cú th ạ ế đầ à ể đượ ử ụ để ắc s d ng ng t cỏc tớn hi u u ra Qệ đầ 1, Q2 v àQ1,Q2
Chõn s 13 cú th s d ng kộo d i xung u ra ố ể ử ụ để à đầ Q1v àQ2t i 180ớ 0.
Ho t ng c a IC ạ độ ủ được minh h a qua gi n i n ỏp, xung trờn cỏc chõn ọ ả đồ đ ệ
ch c n ng c a nú, cho th y nguyờn t c i u khi n c ng l nguyờn t c i u ứ ă ủ ấ ắ đ ề ể ũ à ắ đ ề
D i õy l gi n xung trờn cỏc chõn ch c n ng c a TCA785ướ đ à ả đồ ứ ă ủ
5. Tớnh toỏn m ch i u khi n s d ng TCA785.ạ đề ể ử ụ
5.1 S nguyờn lý v thuy t minh ho t ng c a m ch i u khi n nhi tơđồ à ế ạ độ ủ ạ đề ể ệ lũ b ng TCA785.
độ ă
Thuy t minh ho t ng c a s nguyờn lý:ế ạ độ ủ ơđồ
M ch l c c a ta thi t k g m 3 b i u ỏp m t pha ghộp l i cú dõy trung ạ ự ủ ế ế ồ ộ đ ề ộ ạ
tớnh do ú m nguyờn lý ho t ng c a m ch trờn m t pha la ho n to n đ à ạ độ ủ ạ ộ à à
gi ng nhau. Sau õy em ch trỡnh b y nguyờn lý ho t ng c a m ch trờn ố đ ỉ à ạ độ ủ ạ
m t pha, c th l pha A.ộ ụ ể à
i n ỏp ng pha l y t l i i n (pha A) c a v o chõn i n ỏp
Đ ệ đồ ấ ừ ướ đ ệ đượ đư à đ ệ
ng pha V
đồ 5 thụng qua m t i n tr Rộ đ ệ ở 5 =220 kΩ h n ch dũng v ỏp để ạ ế à
n i song song ng c h n ch i n ỏp. Nhố ượ để ạ ế đ ệ v y i n ỏp r i trờn chõn s 5 ậ đ ệ ơ ố
n y ch v o kho ng 0.7V (s t ỏp trờn diot BAY). Khi ú trờn chõn s s cú à ỉ à ả ụ đ ố ẽ
m t i n ỏp r ng c a ng pha v i i n ỏp ng pha v o chõn s 5. Biờn ộ đ ệ ă ư đồ ớ đ ệ đồ à ố độ
c a xung r ng c a ủ ă ư đượ đ ềc i u ch nh b ng bi n tr Rỉ ằ ế ở 9 chõn s 9. i n ỏp ở ố Đ ệ
i u khi n v o chõn 11 c a t bờn ngo i v o bao g m i n ỏp t v
đ ề ể à đượ đư ừ à à ồ đ ệ đặ à
i n ỏp ph n h i t c m bi n.
đ ệ ả ồ ừ ả ế
Chõn s 15 v chõn 14 chớnh l 2 chõn n i n c c i u khi n c a ố à à ố đế ự đ ề ể ủ
Tiristor. Khi cú ngu n ng pha chõn 5 v ngu n i u khi n chõn 11 thỡ trờnồ đồ à ồ đ ề ể
c 2 chõn 15 v 14 u xu t hi n i n ỏp cú d ng xung hỡnh ch nh t. ả à đề ấ ệ đ ệ ạ ữ ậ Độ
d i xung trờn cỏc chõn n y u à à đề đượ đ ềc i u khi n b ng t Cể ằ ơ 12 chõn s 12. ở ố
Khi t ng giỏ tr c a tụ Că ị ủ 12 thỡ d i xung t ng. N u chõn 12 n i t thỡ độ à ă ế ố đấ
xung s kộo d i n 180ẽ à đế 0.
Xung ch nh t trờn chõn 15 ữ ậ đượ đư à ầc a v o t ng khu ch i thụng qua ế đạ
diode D1 v i n tr Rà đ ệ ở 1 h n ch dũng v o Tđể ạ ế à 1. Khi cú xung trờn c c bazo ự
(B) c a transistor Trủ 1 m thụng, xu t hi n dũng i n ch y qua cu n dõy s ở ấ ệ đ ệ ạ ộ ơ
c p c a bi n ỏp xung, t o ra bờn th c p m t xung kim, cú s n tr c th ng ấ ủ ế ạ ứ ấ ộ ườ ướ ẳ
ng, s n sau tho i t t d n. r ng v cụng xu t c a xung ph thu c v o
đứ ườ ả ắ ầ Độ ộ à ấ ủ ụ ộ à
tớnh ch t c a bi n ỏp xung. Xung n y i qua diode Dấ ủ ế à đ 2 c t b ph n xung để ắ ỏ ầ
õm , ch a xung d ng v o c c i u khi n c a Tiristor. ỉ đư ươ à ự đ ề ể ủ
Uđf Urc Uđ k Utải Xđk1 t1 t2 t3 t4 t5 t t t t t t V15 V14 Xdk2 t Ung t1 t2 t3 t4 t5 t
5.2 Tớnh toỏn cỏc thụng s linh kiờn s d ng trong m ch.ố ử ụ ạ
Cỏc thụng s c a m ch i u khi n.ố ủ ạ đ ề ể
Ig-dũng i n xung i u khi n Iđ ệ đ ề ể g=100 (mA) Ug- i n ỏp xung i u khi n: Uđ ệ đ ề ể g= 3 V Ir- Dũng i n rũ: Iđ ệ r=10 mA Ih – Dũng i n t gi : Iđ ệ ự ữ h=400 mA Tcm- Th i gian chuy n m ch: Tờ ể ạ cm=12 às => r ng xung i u khi n l t Độ ộ đ ề ể à x=2tcm=2.12=24 à s 5.2.1 Tớnh toỏn bi n ỏp xungế
Ch n v t li u l m lừi l s t Ferit HM. Lừi cú d ng hỡnh xuy n, l m vi c ọ ậ ệ à à ắ ạ ế à ệ
trờn m t ph n c a c tớnh t hoỏ cú: ộ ầ ủ đặ ừ ∆B = 0,3 T, ∆H = 30 A/m [1], khụng cú khe h khụng khớ.ở Tỷ s bi n ỏp xung: th ng m = 2ố ế ườ ữ3, ch n m= 3 ọ i n ỏp cu n th c p mỏy bi n ỏp xung: U Đ ệ ộ ứ ấ ế 2 = Udk =3,0 V i n ỏp t lờn cu n s c p mỏy bi n ỏp xung: Đ ệ đặ ộ ơ ấ ế
U1 = m. U2 = 3.3 = 9 V Dũng i n th c p bi n ỏp xung: Iđ ệ ứ ấ ế 2 = Idk =0,1 A Dũng i n s c p bi n ỏp xung: Iđ ệ ơ ấ ế 1 = I2 /m =0,1/3=0,033A t th m trung bỡnh t ng i c a lừi s t: Độ ừ ẩ ươ đố ủ ắ àtb =∆B/à0 . ∆H = 8.103 Trong ú: đ à0=1,25.10-6 (H/ m) l t th m c a khụng khớ à độ ừ ẩ ủ Th tớch c a lừi thộp c n cú:ể ủ ầ V= Q.L = (àtb . à0 . tx . sx . Ul . I1 )/ ∆B2