ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU HÌNH TIA PHA Chương 1: Thiết kế mạch động lực a Sơ đồ hình tia pha D0 b Mạch động lực sơ đò hình tia pha có thiết bị bảo vệ c Nguyên lý làm việc *ƒ Trường hợp phụ tải Rd -Ed: Với trường hợp phụ thuộc vào giá trị Ed, α mà xảy số trường hợp khác Ở ta xét trường cụ thể với giá trị α, U2m cho U2m.sinα >Ed Tại ωt=ν1=α ta truyền xung điều khiển đến mở T1, giả thiết trước (ωt=0 đến ωt0, có đủ điều kiện để T1 mở T1 mở, sụt điện áp T1 giảm không nên ta có điện áp chỉnh lưu tức thời u ωt iT1 π ωt iT ωt id ν2 d=u21 Lúc sơ đồ xuất dòng điện từ đầu pha thứ (điểm 1) qua T1, qua phụ tải quay pha thứ thứ cấp máy biến áp BA Van T2 lúc bị đặt điện áp ngược khoá lại, ta có: IT1=id=(ud-Ed)/Rd=(u21-Ed)/Rd ; IT2=0 ; uT1=0 ; uT2=2u22; Đến thời điểm ωt=ν1' u21 = Ed lúc dòng qua T1 phụ tải không có xu hướng muốn đổi chiều,nhưng tính dẫn dòng chiều van mà T1 khoá lại T2 chưa có điều kiện mở nên dòng tải không giai đoạn tiếp Trong giai đoạn van T1 T2 khoá: ud=Ed; iT1=0; iT2=0; uT1=u21-Ed; uT2=u22-Ed Tại ωt=ν2 =π +α, van T2 có tín hiệu điều khiển uT2 = u22-Ed>0, đủ hai điều kiện cho T2 mở VanT2 mở sụt áp giảm không nên ud = u22, van T1 bị đặt điện áp ngược khoá Trong giai đoạn ta có: IT1 = 0; iT2=id= (uT1-Ed)/Rd= (u22-Ed)/Rd; uT1 = 2u21; uT2= 0; Tại ωt=ν2' u22 = Ed lúc dòng qua T2 phụ tải không có xu hướng muốn đổi chiều, tính dẫn dòng chiều van mà T2 khoá lại T1 chưa có điều kiện mở nên dòng tải giai đoạn tiếp Trong giai đoạn van T1 T2 khoá (tương tự giai đoạn ωt=ν1'÷ ωt=ν2): ud = Ed; iT1=0; iT2 = 0; uT1= u21- Ed; u21 = u22 – Ed; Tại ωt=ν3 T1 lại có tín hiệu điều khiển uT1>0 nên T1 lại mở, sơ đồ lặp lại trạng thái làm việc từ ωt=ν1 Giai đoạn từ ωt= ÷ ωt = ν1 giống giai đoạn ωt=2π÷ωt=ν3 (do tính chất lặp lặp lại sơ đồ chỉnh lưu) Đồ thị điện áp chỉnh lưu, dòng van, dòng điện chỉnh lưu, điện áp T1 biểu diễn hình 2.17a ÷ 2.17e Điện áp chỉnh lưu trung bình trường hợp là: Chương : Thiết kế mạch điều khiển 1.Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển Sơ đồ khối mạch điều khiển Để thực ý đồ nêu phần nguyên lý điều khiển , mạch điều khiển bao gồm khâu Sơ đồ khối mạch điều khiển Nhiệm vụ khâu sơ đồ khối sau 2.1 Thiết kế khâu đồng pha Khâu đồng pha có chức - Đảm bảo quan hệ góc pha cố định với điện áp van lực nhằm xác định điểm gốc để tính góc điều khiển mạch có tên gọi mạch đồng pha Hình thành điện áp có dạng phù hợp làm xung nhịp cho hoạt động khâu tạo điện áp tựa phía sau nó, mạch mang tên mạch đồng mạch xung nhịp Mạch đồng pha Sơ đồ điện áp tựa dùng KĐTT Sơ đồ khâu đồng pha a Nguyên lý hoạt động Sơ đồ nguyên lý khâu đồng Trong khâu đồng pha có sử dụng máy biến áp đồng pha hạ áp, thứ cấp có điểm trung tính với điện áp - 12V – 0V – +12V Khi điện áp xoay chiều 220V đưa vào sơ cấp biến áp đồng pha, phía thứ cấp biến áp ta thu điện áp nhỏ điện áp lưới Điện áp đưa vào chinh lưu điốt pha hai nửa chu kỳ mắc K chung Giả sử nửa chu kỳ đầu = ÷ , u21 dương u22 nên D1 dẫn D2 khóa điện áp chỉnh lưu u1 = u21 Nửa chu kỳ sau = 2, u22 dương u21 nên D2 dẫn D1 khóa điện áp chỉnh lưu u1 = u22 Vậy điện áp điểm (1) (u1) điện áp chiều gồm nhiều nửa hình sin ghép lại với có tần số đập mạch hai lần tần số lưới Điện áp u1 đưa vào cửa không đảo khâu so sánh OA1, cửa đảo OA1 Ud = điện áp chiều phẳng có giá trị : E R VR + R Khi u1Ud điện áp sau OA1 u2 = +E u1=Ud u2 lật trạng thái Như OA1 có nhiệm vụ so sánh điện áp nửa hình sin u1 với Ud cửa đỏa điện áp u2 chuỗi xung hình chữ nhật âm – dương 2.2 Thiết kế khâu so sánh Khâu có chức so sánh điện áp điều khiển với điện áp tựa để định thời điểm phát xung điều khiển Nói cách khác, khâu xác định góc điều khiển Khâu thực phần tử transistor hay khuếch đại thuật toán OA Sử dụng nhiều OA cho phép đảm bảo độ xác cao, dùng OA chuyên dụng loại comparator Sơ đồ nguyên lý khâu so sánh Nguyên lý khâu so sánh: Đồ thị sơ đồ nguyên lý khâu so sánh Điện áp cưa u3 đưa vào cửa đảo OA3 để so sánh điện áp điều khiển (Udk) cửa không đảo OA3 Khi Khi Khi U RC > U dk U RC < U dk U RC = U dk điện áp đầu OA3 (u4) có dạng xung âm hình chữ nhật điện áp đầu OA3 (u4) có dạng xung dương hình chữ nhật điện áp đầu OA3 (u4) lật trạng thái Vậy điện áp đầu OA3 (u4) có chuỗi xung hình chữ nhật âm dương liên tiếp Phần tử khâu so sánh IC thuật toán OA3 2.3 Thiết kế khâu phát xung chùm Dạng xung chùm (DXC) dạng thông dụng cho phép mở tốt van lực trường hợp với dạng tải nhiều sơ đồ chỉnh lưu khác nhau… Xung chùm thực chất chùm xung có tần số gấp nhiều lần lưới điện (fxc = 12 kHz) Độ rộng chùm xung hạn chế khoảng (100 130) độ điện, nguyên tắc phải kết thúc điện áp van lực mà điều khiển đổi dấu sang âm - Nguyên tắc tạo DXC thường dùng coi tín hiệu so sánh đưa tín hiệu cho phép hay cấm khâu khuếch đại xung nhận xung tần số cao phát từ tạo dao động xung tới - Một nguyên tắc khác: Bộ tạo dao động đồng thời thực chức khuếch đại xung làm việc chế độ đợi kích, xong loại làm việc dễ bị tự kích nhiễu ngược lại khó kích thực tế không dùng Khâu tạo xung a Nguyên lí hoạt động khâu phát xung chùm Tại thời điểm mà điện áp tụ ta có điện áp khuếch đại thuật toán OP4 ,ta tiến hành nạp cho tụ điệ áp Khi tín hiệu OP4 đạt tới giá trị bão hoà nạp điện theo chiều ngược lại so với chiều mà ta nạp cho lúc đầu, phóng điện qua điện áp OP4 mức bão hoà Quá trình lặp lại làm cho đầu OP4 có xung điện áp dạng chữ nhật với tần số tuỳ thuộc vào giá trị 2.4 Thiết kế khâu khuếch đại Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý khuếch đại xung chùm qua máy biến áp Khuếch đại xung có nhiệm vụ tăng công suất khâu tạo dạng xung hình thành đến mức đủ mạnh để mở van lực Đa số thyristor mở chắn có xung điều khiển có UGK = (5 ÷ 10)V IG = (0,3 ÷ 1)A thời gian cỡ 10 Sơ đồ mạch tổng hợp [...].. .Đồ thị sơ đồ nguyên lý khâu so sánh Điện áp răng cưa u3 được đưa vào cửa đảo của OA3 để so sánh điện áp điều khiển (Udk) ở cửa không đảo của OA3 Khi Khi Khi U RC > U dk U RC < U dk U RC = U dk thì điện áp đầu ra của OA3 (u4) có dạng xung âm hình chữ nhật thì điện áp đầu ra của OA3 (u4) có dạng xung dương hình chữ nhật thì điện áp đầu ra của OA3 (u4) lật trạng thái Vậy điện áp đầu ra... phát xung chùm Tại thời điểm mà điện áp trên tụ ta có điện áp ra của khuếch đại thuật toán OP4 là ,ta tiến hành nạp cho tụ một điệ áp Khi đó tín hiệu ra của OP4 là đạt tới giá trị bão hoà và được nạp điện theo chiều ngược lại so với chiều mà ta nạp cho lúc đầu, do đó phóng điện qua về điện áp ra của OP4 ở mức bão hoà Quá trình lặp lại làm cho đầu ra của OP4 có xung điện áp dạng chữ nhật với tần số... Phần tử chính của khâu so sánh là IC thuật toán OA3 2.3 Thiết kế khâu phát xung chùm Dạng xung chùm (DXC) là dạng thông dụng nhất vì cho phép mở tốt van lực trong mọi trường hợp với mọi dạng tải và nhiều sơ đồ chỉnh lưu khác nhau… Xung chùm thực chất là một chùm các xung có tần số sao gấp nhiều lần lưới điện (fxc = 6 12 kHz) Độ rộng của một chùm xung có thể được hạn chế trong khoảng (100 130) độ điện, ... thuộc vào giá trị của và 2.4 Thiết kế khâu khuếch đại Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý khuếch đại xung chùm qua máy biến áp Khuếch đại xung có nhiệm vụ tăng công suất do khâu tạo dạng xung hình thành đến mức đủ mạnh để mở van lực Đa số thyristor mở chắc chắn khi có xung điều khiển có UGK = (5 ÷ 10)V và IG = (0,3 ÷ 1)A trong thời gian cỡ 10 Sơ đồ mạch tổng hợp ... khoảng (100 130) độ điện, về nguyên tắc nó phải kết thúc khi điện áp trên van lực mà nó điều khiển đổi dấu sang âm - Nguyên tắc tạo DXC thường dùng là coi tín hiệu do bộ so sánh đưa ra như một tín hiệu cho phép hay cấm khâu khuếch đại xung được nhận xung tần số cao phát từ một bộ tạo dao động xung tới nó - Một nguyên tắc khác: Bộ tạo dao động đồng thời thực hiện chức năng khuếch đại xung và do đó nó