CHƯƠNG 3 - TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Muốn Tiristor mở cho dòng chạy qua thì phải có điện áp dương đặt trên anotvà phải có xung áp dương đặt nên cực điều khiển. Sau khi Tiristir mở yhifxung điều khiển không còn tác dụng, lúc này dòng điện chạy qua Tiristor dothông số mạch động lực quyết định.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CHƯƠNG 3 - TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂNCHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN3.1.Yêu cầu và nguyên tắc điều khiển3.1.1.Mục đích và yêu cầu-Muốn Tiristor mở cho dòng chạy qua thì phải có điện áp dương đặt trên anotvà phải có xung áp dương đặt nên cực điều khiển. Sau khi Tiristir mở yhifxung điều khiển không còn tác dụng, lúc này dòng điện chạy qua Tiristor dothông số mạch động lực quyết định.Chức năng của mạch điều khiển:-Điều khiển được vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ dương củađiện áp đặt nên anot-catot của Tiristor.-Tạo được các xung có đủ điều kiện mở được Tiristor, xung điều khiểnthường có biên độ từ 2V đến 10V, độ rộng xung tx=20÷100µs đối với thiết bịchỉnh lưu.Độ rộng xung xác định theo biều thức: tx=Trong đó: Idt : Dòng duy trì của Tiristor. : Tốc độ tăng trưởng của dòng tải.Mối quan hệ giữa điện áp chỉnh lưu với việc thay đổi góc mở αUc l=UocosαTrong đó: -Uc l : Điện áp sau chỉnh lưu. -Uo : Điện áp chỉnh lưu lớn nhất khi góc mở α=0Các yêu cầu đối với xung điều khiển :-Phát xung điều khiển chính xác đúng thời điểm do người thiết kế tính toán.-Các xung điều khiền phải đủ lớn về biên độ và độ rộng để có thể mở đượccác van 1-Các xung điều khiển phải có tính đối xứng cao, đảm bảo được phạm vi điềuchỉnh góc mở.-Có khả năng chống nhiễu, tác động nhanh.-Đảm bảo mạch hoạt động ổn định và tin cậy khi lưới điện dao động cả vềbiên độ và tần số.Ngoài ra hệ thống điều khiển phải có nhiệm vụ ổn định dòng điện tải và bảovệ hệ thống khi xảy ra sự cố quá tải hay ngắn mạch.3.1.2.Nguyên tắc điều khiểnNgười ta thường dùng hai nguyên tắc điều khiển để thay đổi góc mở α củacác Tiristor là: Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính và nguyên tắcđiều khiển thẳng đứng arccos.a.Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính.Theo nguyên tắc này người ta dùng hai điện áp:-Điện áp đồng bộ, kí hiệu là Ur có dạng răng cưa, đồng bộ với diện áp đặtyteen anot-catot của Tiristor.-Điện áp điều khiển, kí hiệu là Uc , là điện áp một chiều, có thể điều chỉnhđược biên độ. Hình 3.1: Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính 2Tổng đại số Ur + Uc được đưa đến đầu vào của một khâu so sánh. Bằng cáchlàm biến đổi Uc ta có thể điều chỉnh được thời điểm xuất hiện xung ra, tức làthời điểm điều chình góc mở α.Khi: Uc = 0 ta có α = 0 Uc < 0 ta có α > 0Quan hệ giữa α và Uc được biểu diễn qua công thức sau:α=πNgười ta thường lấy Urmax = Ucmax .b.Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos.Theo nguyên tắc này người ta cũng dùng hai điện áp:-Điện áp điều khiển Uc là điện áp một chiều có thể điều chỉnh được biên độtheo cả hai hướng ( âm và dương).-Điện áp đồng bộ Ur vượt trước điện áp anot-catot của Tiristor một gó bằngπ/2 (nếu uAK=Asinωt thì ur=Bsinωt). Hình 3.2: Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng ARCCOSTrên hình vẽ đường nét đứt là điện áp anot-catot của Tiristor. Từ điện áp nàyngười ta tạo ra ur . 3Tổng đại số ur+uc được đưa tới đầu vào của khâu so sánh. Khi ur+uc=0 thì tanhận được được một xung đầu ra của khâu so sánh.uc+Bcosα=0Do α=arccosNgười ta lấy B = Ucmax Khi uc = 0 thì α = π/2 Khi uc = UCmax thì α = π Khi uc = -UCmax thì α = 0Như vậy khi α biến thiên từ -UCmax đến +UCmax thì α biến thiên từ 0 đến π.Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arccos” được sử dụng trong các thiết bịbiến đổi đòi hỏi chất lượng cao.3.2.Các linh kiện điện tử sử dụng trong mạch.- Toàn bộ mạch điện phải dùng 2 cổng AND nên ta chọn một con IC 7415.Mỗi con IC7415 có 3 cổng AND. Hình 3.3: Sơ đồ chân IC7415.-Ta dùng một con HCF4066 phục vụ cho việc chuyển mạch nạp: Vcc 4 Gnd Hinh 3.4: Sơ đồ chân IC HCF4066*Thông số của HCF4066:Điện áp nguồn nuôi : VDD = -0,5÷18 (V) chọn VDD = +12 (V)Điện áp đầu vào: VIN = -0,5÷VDD+0,5(V)Nhiệt độ làm việc : T = -40÷ 850 CCông suất tiêu thụ: P = 200 (mW) = 0,2 (W)-Ta sử dụng một con IC 7404 có sơ đồ chân như sau: Hình 3.5: Sơ đồ chân IC7404- Mạch sử dụng 11 khuyếch đại thuật toán (OA1→OA11) do vậy chúng tacần 3 con IC TL084. mỗi con có sơ đồ bố trí chân như hình bên dưới: 5 Hình 3.6: Sơ đồchân ICTL084.*Thông số của TL084 :Điện áp nguồn nuôi : Vcc = ± 18 (V) chọn Vcc = ± 12 (V)Hiệu điện thế giữa hai đầu vào: ± 30 (V)Nhiệt độ làm việc : T = -25÷ 850 CCông suất tiêu thụ: P = 680 (mW) = 0,68 (W)Tổng trở đầu vào : Rin= 106 ( MΩ)Dòng điện đầu ra : Ira = 30 ( pA).Tốc độ biến thiên điện áp cho phép : du/dt = 13 (V/µs).3.3.Sơ đồ khối và chức năng3.3.1.Khâu đồng pha. D2 1 R2 U ng D3 Hình 3.7: Sơ đồ khối đồng pha. 6Tín hiệu đồng bộ có thể lấy từ biến áp lực cũng có thể lấy từ một biến ápkhác. Do trong mạch điều khiển có nhiều khâu sử dụng nguồn điện áp thấpnên chúng ta dùng một biến áp có quấn nhiều cuộn dây thứ cấp, mỗi cuộn cómột chức năng riêng biệt, trong đó sử dụng cuộn có điện áp 0V-12V-24Vdùng cho khâu đồng bộ. Mạch tạo xung đồng bộ được lấy từ điện áp lưới U= 220V, f=50Hz, trùng pha với điện áp đặt nên cuộn sơ cấp của biến áp độnglực. ...