Chương 2: MẠCH TR GIÚP ĐÓNG Ta có sơ đồ mạch như sau Hình I.4: Mạch trợ giúp đóng - Mạch trợ giúp đóng gồm L 1 , D 3 , R 2 có chức năng hạn chế sự tăng trưởng của dòng i C trong khoảng thời gian cần thiết để V CE giảm từ giá trò V xuống V CE bão hòa = 0 cho trong sổ tay tra cứu. - Thời gian tổng cộng của quá trình đóng là :t - Điện cảm L 1 được tính gần đúng bằng biểu thức 8)-(I . 1 I t V L   +Vn Vv T D2 D1R1 C L1 R2 D3 Rt * Khi Transistor từ trạng thái mở sang trạng thái đóng Trong thực tế người ta chọn L 1 sao cho: 2 tđ <t  <5tđ Điện trở R 2 có tác dụng hạn chế dòng điện do sức điện động tự cảm trong L 1 tạo ra trong mạch L 1 ,R 2 ,D 3 trong khoảng thời gian t 2 chuyển sang trạng thái mở T. Như vậy phải thỏa mãn điều kiện: Điện trở R 1 có nhiệm vụ hạn dòng điện phóng của tụ C Trong mạch CTR 1 trong khoảng thời gian đóng t  như vậy phải thỏa mãn điều kiện R 1 C>t  . I.2 ĐIỀU KHIỂN THYRISTOR: I.2.1: Các yêu cầu cơ bản về mạch điều khiển: Mạch điều khiển là khâu rất quan trọng trong bộ biến đổi Thyristor. Nó đóng vai trò chủ yếu trong việc quyết đònh chất lượng và độ tin cậy của bộ biến đổi. Yêu cầu đối với mạch điều khiển đa dạng gồm các bước chính sau:  Yêu cầu về độ lớn xung điều khiển. - Mỗi Thyristor đều có một đặc tính đầu vào đó là quan hệ giữa áp trên cực khiển và dòng điện chạy qua cực khiển V đk =f(i đk ). Do sai lệch về thông số chế tạo và điều kiện làm việc mà ngay cả các Thyristor cùng loại cũng có những đặc tính đầu vào khác nhau. Yêu cầu độ lớn điện áp và dòng điện điều khiển là: - Giá trò lớn nhất không vượt quá giá trò cho phép ở sổ tay tra cứu. -Giá trò nhỏ nhất phải đảm bảo mở được tất cả các Thyristor cùng ở mọi điều kiện làm việc. 9)-(I 2 2 1 t R L  -Tổn hao công suất trung bình trên cực điều khiển phải nhỏ hơn trò cho phép.  Yêu cầu về độ rộng xung: - Căn cứ vào đặc tuyến V-A của Thyristor ta thấy tồn tại xung điều khiển phải đảm bảo cho dòng qua Thyristor tăng từ 0 đến giá trò I C khi Thyristor mở bằng xung điều khiển quá trình mở có thể xem là quá trình tăng điện tích ở lớp bán dẫn P nối với cực điều khiển, khi các điện tử tự do ở lớp bán dẫn này tăng đến mức nhất đònh thì điện trở thuận của Thyristor giảm đột ngột Thyristor mở. Độ lớn điện tích tích lũy ở lớp bán dẫn P nối với cực điều khiển phụ thuộc vào độ rộng xung điều khiển. Thông thường độ rộng xung điều khiển không nhỏ hơn 5s và tăng độ rộng xung điều khiển cho phép giảm nhỏ biên độ xung điều khiển.  Yêu cầu về độ dốc sườn trước của xung: Độ dốc sườn trước của xung càng cao thì việc mở Thyristor càng tốt. Đặc biệt trong khi mạch có nhiều Thyristor mắc nối tiếp và song song. Thông thường yêu cầu về độ dốc xung điều khiển là:  Yêu cầu về sự đối xứng của xung trong các kênh điều khiển. Ở các bộ biến đổi nhiều pha, nhiều Thyristor độ đối xứng xung điều khiển giữa các kênh sẽ quyết đònh chất lượng đặc tính ra của hệ. Nếu không đối xứng, các xung điều khiển của Thyristor của bộ biến đổi nhiều pha sẽ gây ra sự mất cân bằng giá trò trung bình của dòng qua Thyristor. 11)-(Is}{A/1,0   dt di đk  Yêu cầu về độ tin cậy: Mạch điều khiển phải đảm bảo làm việc tin cậy trong mọi hoàn cảnh như t 0 thay đổi, nguồn tín hiệu nhiễu tăng. Do vậy yêu cầu: - Điện trở ra của kênh điều khiển phải nhỏ để Thyristor không tự mở khi dòng rò tăng. - Xung điều khiển ít phụ thuộc vào dao động nhiệt độ, dao động điện áp nguồn. - Cần khử được nhiễu cảm ứng (ở khâu so sánh, ở biến áp xung tần ra) để tránh mở nhầm.  Yêu cầu về lắp đặt: - Thiết bò dễ thay thế, dễ lắp ráp điều chỉnh. - Dễ lắp lẫn và mỗi khối có khả năng làm việc độc lập. I.2.2 Nguyên tắc xây dựng và phân loại mạch điều khiển Thyristor. Mạch điều khiển có nhiệm vụ gia công và biến đổi các tín hiệu điều khiển (điện áp DC) thành các chuỗi xung để đưa vào điều khiển Thyristor, được biểu diễn như hình I.5 Hình I.5 Sơ đồ khối mạch điều khiển Thyristor. ĐB CH T CB CĐ N e a b    Đối tượng cần điều khiển là bộ biến đổi Thyristor T và được đặc trưng bởi đại lượng được điều khiển ở a (có thể là dòng, áp, nhiệt độ, tốc độ). N là khối biểu thò nhiễu bên ngoài (do mô men tải, nhiệt độ môi trường). Bộ cảm biến CB sẽ đưa tín hiệu b được so sánh với tín hiệu chủ đạo CĐ. Sai lệch tín hiệu của tín hiệu  0 -b là x sẽ điều khiển thiết bò chấp hành CH, thiết bò CH có nhiệm vụ khử sai lệch X, hoặc cực tiểu nó bằng cách tạo ra góc điều khiển  để điều khiển bộ biến đổi Thyristor T. Hoạt động của thiết bò chấp hành CH được đồng bộ nhờ tín hiệu e phát ra từ nguồn đồng bộ ĐB. Mạch điều khiển Thyristor có thể phân loại theo nhiều cách. Các mạch điều khiển Thyristor đều dựa theo nguyên lý thay đổi góc pha và theo đó ta có nguyên lý khống chế ngang và khống chế đứng. Khống chế ngang là phương pháp tạo ra góc  thay đổi bằng cách dòch chuyển điện áp ra hình sin theo phương pháp ngang so với điện áp ban đầu hình (I-6). Hình I-6: Sơ đồ nguyên lý và độ thò điện áp mạch khống chế ngang. Vr Vc a c a b c  Vc VR b C VR BA Khống chế đứng là tạo ra góc  thay đổi bằng cách dòch chuyển điện áp của chủ đạo theo phương thẳng đứng so với điện áp răng cưa, phương pháp này lại chia ra: Phương pháp khống chế không đồng bộ và phương pháp khống chế đồng bộ. Khống chế đồng bộ là khống chế để tạo ra xung điều khiển Thyristor đồng bộ với nhau nhờ nguồn pha phát tín hiệu đồng bộ, còn khống chế không đồng bộ là việc tạo ra các xung điều khiển Thyristor độc lập với nhau. phương pháp khống chế đứng hiện đang được dùng phổ biến vì độ chính xác cao và khoảng điểu khiển rộng (từ 0 0 – 180 0 ). Phương pháp khống chế đứng được biểu diễn như hình I-7. V 3 V V V 0 0 0 t t t  V 6 V 4 ĐB So sánh Tạo hình Khuếch đại Biến áp ra V4 V5 V6 V3 V2 V V1 Tạo xung Hình I-7: Sơ đồ khối mạch khống chế đứng và dạng điện áp ra của nó. . thái đóng Trong thực tế người ta chọn L 1 sao cho: 2 tđ <t  <5tđ Điện trở R 2 có tác dụng hạn chế dòng điện do sức điện động tự cảm trong L 1 tạo ra trong mạch L 1 ,R 2 ,D 3 trong khoảng. Thông thường yêu cầu về độ dốc xung điều khiển là:  Yêu cầu về sự đối xứng của xung trong các kênh điều khiển. Ở các bộ biến đổi nhiều pha, nhiều Thyristor độ đối xứng xung điều khiển giữa các. tăng độ rộng xung điều khiển cho phép giảm nhỏ biên độ xung điều khiển.  Yêu cầu về độ dốc sườn trước của xung: Độ dốc sườn trước của xung càng cao thì việc mở Thyristor càng tốt. Đặc biệt trong