Giáo trình điện tử công nghiệp part 9 pdf

Khối phát xung chủ đạo Khối phát xung chủ đạo có nhiệm vụ tạo các xung có tần số cố định hoặc thay đổi để làm nguồn tín hiệu chủ đạo trong mạch điều khiển thyristo.. So dé mach don giản

Khi i, = i, (tai thdi diém

1), tụ C lại được nạp từ

nguồn Upc và chu kì mới bắt

đầu Điện áp U, = Uc là điện

pha dùng tụ và tranzito Điện

áp thứ cấp Uạ„ đồng pha với

điện áp A - K trên thyristo

Hình 9.9: Mạch déng pha dang tu va tranzito

Mạch lắp sao cho U,, > 0, tranzito T thông bão hoà và điện áp ra đồng pha bằng sụt ấp trên tranzito AU;

(Ú, = uẹ =AU,) Ở nửa

chu kỳ âm cia Ug, thi

gian nạp lớn hơn nhiều

thời gian phóng Nhược

điểm của sơ đồ là có

241

©) Mạch đồng pha dùng tranzito một tiếp giáp UJT

Hình 9.10 là mạch đồng pha dùng tranzito một tiếp giáp (UIT) (xem mục 2.2.5đ) Tranzito một tiếp giáp là linh kiện có đặc tuyến điện trở âm Điện áp đồng pha Uạ„ được chỉnh lưu và ổn ấp ở mức Ú¡ Dòng nạp của tụ C do trị số R; quyết định Khi Uc > Uz„„, thì UƑT thông, tụ C phóng điện và đầu ra có xung áp

Thay đổi R; sẽ thay đổi được thời gian nạp tụ tới Uz„.„, nghĩa là thay đổi được œ Giới hạn œ = 10° + 1701,

Mạch có ứu điểm là đơn giản, vừa là nguồn đồng pha, vừa phát xung, vừa

0,5V tuỳ loại) Dinhisto cũng

tương tự điết nhưng có ngưỡng

thông cao hơn

Điện áp đồng pha Uy, được

chỉnh lưu qua điết D và được ổn

áp qua điốt D; Tụ C nạp điện qua

R; và khi Úc đạt ngưỡng thông

của dinhisto thì dinhisto thông và

có xung áp U, ở đầu ra +

Mach nay rất đơn giản, tin cậy

nhưng dải điều chỉnh không rộng

Sơ đỏ biến áp 3 pha có thể nối hình — mngyø;, Mach déng pha dang dinhisto

sao hay tam giác tuỳ theo yêu cầu

dịch pha Ba cuộn thứ cấp nối tiếp nhau, trong đó 2 pha R, T bị cắt nửa chư kì nhờ các điệt D,, Dạ Điện áp tổng 3 cuộn thứ cấp với cực tính như hình vẽ đặt lên tụ C

và khi Ue > Ug, thi mạch so sánh sẽ tạo ra xung U,

Ưu điểm của mạch là điện áp Tăng cưa có 2 nửa đối xứng nên dễ thực hiện đảo chiều, phạm vi điều chỉnh góc œ rộng (5” + 200°) va dé tao pha ban đầu để Khi Us = 0 thi a = 90° Nhuge diém cha mach Ia phức tạp, công kênh bởi sự

có mặt của biến áp 3 pha và điện áp răng cưa là tổng các hình sin nên không hoàn toàn tuyến tính

242

Hình 9.12 : Mạch đồng pha kiểu cộng điện áp 9.2.2 Khối phát xung chủ đạo

Khối phát xung chủ đạo có nhiệm vụ tạo các xung có tần số cố định hoặc

thay đổi để làm nguồn tín hiệu chủ đạo trong mạch điều khiển thyristo

Các mạch phát xung răng cưa, xung chữ nhật đã được xem xét kĩ ở chương 6

tính) hoặc mắc song song

Hình 9.13 : Mạch so sánh dùng khuếch đại thuật toán : a) Các điện áp so sánh đưa vào 2 đâu

vào ; b) Các điện áp so sánh đưa vào 1 đâu vào

243

Hình 9.13b là mạch so sánh dùng khuếch đại thuật toán có một đầu vào nối mát Các tín hiệu so sánh được đưa vào cùng đầu vào còn lại qua các điện trở Như trên hình 9.14, tín hiệu răng cưa (U,„) được đưa vào đầu vào đảo, tín hiệu điều khiển (U„) được đưa vào đầu vào không đảo nên khi U¿y > Ú„ thì đầu ra có xung

Khối sửa xung và khuếch đại xung có nhiệm vụ tạo ra xung có biên độ, độ đốc sườn trước và độ rộng cần thiết đề điêu khiển thông thyristo (xem mục 9.1) Đầu vào của khối này là tín hiệu ra của khối so sánh

Hình 9.15 là mạch khuếch đại xung nối tải trực tiếp (nối thẳng vào cực điều khiển thyristo)

Xung âm từ đầu ra khối so sánh được đưa vào bazơ của tranzito T, Khi có xung âm, T¡ khoá và một xung áp dương đảo pha được đưa vào bazơ của tranzito T; T; là mạch lặp để phối hợp trở kháng với điện trở vào của thyristo Khi không có xung vào âm thì T¡ thông và T; khoá Cực G không được cấp xung điều khiển

So dé mach don giản, phối hợp trở kháng tốt, biên độ xung ít biến đổi nên được dùng phổ biến trong điều khiển thyristo không dùng máy biến áp xung Nhược điểm của mạch là không điều chỉnh được độ rộng xung

Hình 9.16 là mạch khuếch đại xung nối tải qua biến áp xung Xung dương chữ nhật được sửa qua tụ vi phân C thành xung đương nhọn và được khuếch đại qua mạch khuếch đại Đác lìng ton (xem mục 5.8) Khi có xung vào thì T,, T, thông sẽ dẫn dong qua cuộn sơ cấp biến áp xung (BAX) và ở cuộn thứ cấp sẽ có xung ra BAX có thể có 1 hoặc 2 cuộn thứ cấp để điều khiển 1 hay 2 thyristo Khi không có xung vào thì Tạ, T; sẽ khoá và không có xung ra Lúc này,

sức điện động tự cảm xuất hiện khi ngắt mạch cuộn sơ cấp có thể gây quá áp

cho T,, Tạ Khép kín sức điện động này nhờ điốt D, Điện trở R; hạn chế dòng khép kín, tránh cho cuộn sơ cấp BAX quá nóng

` Mạch này có phối hợp trở kháng tốt và có cách lí an toàn giữa mạch điều khiển điện áp thấp và mạch động lực (mạch thyristo) điện áp cao nhờ cách li giữa các cuộn sơ cấp và thứ cấp BAX

Nhược điểm của mạch là không điều khiển được độ rộng xung ra

9.2.5 Khối đa hài

Với tải có điện cảm lớn, điêu khiển mở thyristo có thể gặp khó khăn Đề nâng cao độ tin cậy diéu khiển trong trường hợp này, các mạch điểu khiển thường có khối đa hài để phối hợp, biến đổi một xung điều khiển thành chùm xung (băm xung) Nhờ chùm xung mà xung thứ nhất chưa mở được thyristo thì đến xung thứ 2, thứ 3

Các mạch đa hài đã được trình bày ở chương 6

9.2.6 Biến áp xung

Biến áp xung (BAX) có chức năng :

- Làm phù hợp điện áp xung sau khuếch đại và điện áp xung cần đưa vào

cực điều khiển thyristo

- Đảm bảo cách li giữa mạch điều khiển và mạch lực

~ Tạo dạng xung theo yêu cầu

- Có thể có từ 1 + 3 cuộn đầu ra để từ 1 xung vào sẽ có vài xung điều khiển để mở vài thyristo

Điện áp đặt vào cuộn sơ cấp BAX là điện áp có dạng xung nên chế độ làm VIỆC

và tính toán BAX khác với biến áp thông thường Tân số làm việc của BAX có thể

cỡ (10? + 10”) Hz Các cuộn dây của BAX có số vòng dây ít nên điện trở thuần R

nhỏ Vật liệu chế tạo lõi BAX thường là ferit hoặc pecmalôi với hệ số win

9.3 MỘT SỐ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THYRISTO

Mạch điều khiến thyristo rất đa dạng tuỳ thuộc vào mục đích điều khiển

theo nhiệm vụ của thyristo trong mạch tải Tuy vậy, chức năng chung của mọi rnạch điểu khiển là tạo ra xung mở tin cậy thyristo với một góc mở œ nào đó

(không đổi hoặc thay đổi) Dưới đây là một số sơ đồ :

Sơ đồ 1 Điêu chỉnh điện áp xoay chiều u một pha cấp cho phụ tải PT (hình 9.17) qua điều khiển 2 thyristo mắc song song ngược

Nguồn cấp cho mạch sử dụng biến áp BA; Điện áp thứ cấp được chỉnh lưu qua cầu chỉnh lưu CL và đầu ra có tụ lọc Cụ Điện áp một chiêu là + a Các

khối của mạch là : khối tín hiệu đồng bộ (D;, Dạ, R., R;, Rạ), khối dich pha

(R¿, T,), khối tạo xung răng.cưa (Rs, Rạ, T;, CỤ), khối tạo điện áp điều khiển 246

(VR,, Ri» Riz), khối so sánh (khuếch đại thuật toán), khối sửa xung (C;, C;), khối khuếch đại xung (T;, Tạ, T;, Tạ), BAX,, BAX:

So đồ không có mạch phản hồi

Hoạt động của sơ đồ như sau :

Trong mỗi nửa chu kì của nguồn u, (hình 9.18a) có một xung áp đặt vào bazo tranzito T, Tần số xung áp gấp đôi tần số lưới - 100Hz (hình 9.18b) Tranzito T, thông khi trị số xung áp u, > 0,5V, còn khi u, < 0,5V thì T¡ khoá, Lúc T; khoá thì côlectơ T¡ xuất hiện một xung hẹp chữ nhật (hình 9.18c) với

từ nguồn + a qua Rg, Rạ nên khi T; thông thì C, phóng điện qua Tạ Tại điểm 3

đưa vào cực không đảo khuếch đại thuật toán qua R; để so sánh với tín hiệu đưa vào cực không đảo

khuếh đại cia ©

khuếch đại thuật ® 0 +>

cho 2 nhánh điểu = “et „

Cy dé dua tới 2

mach khuéch dai

Ở nhánh điều khiển thyristo Thị, xung nhọn xuất hiện ở điểm (5) trong nửa chu kỳ âm của nguồn (~u) (nửa chu kỳ Th, bị phân áp ngược) sẽ bị triệt

tiêu bởi điệt D, đo thế điểm b âm Điều này đảm bảo nhờ chiều quấn thứ cấp biến 4p BAL Khi T,, T, khoá, xung âm xuất hiện ở thứ cấp biến áp xung BAX,

sẽ bị triệt tiêu bởi điôt D; (hình 9.18e)

Ở nhánh điều khiển thyristo Th;, xung nhọn xuất hiện ở điểm (6) trong nửa chu kỳ đương của nguồn (>u) (nửa chu kỳ Th; bị phân áp ngược) sẽ bị triệt tiêu bởi điệt D, do thế điểm c âm Khi Tụ, T, khoá, xung 4m xuất hiện ở thứ cấp biến áp BAX; sẽ bị triệt tiêu bởi diat D¿ (hình 9.18e)

Điôt D, dùng khép kín sức điện động tự cảm của sơ cấp BAX, khi Tị, T, khoá nhằm bảo vệ các tranzito này khỏi quá áp D; có chức năng tương tự đối với các tranzito Tạ, Tạ

pha hình tia có điểu khiến Điện áp

chỉnh lưu được san bằng bởi cuộn

kháng CK Hình 9.20 : Sơ đô khối mạch phần hồi

- Khối phản hồi âm tốc độ (nhằm ổn định tốc độ đặt) gồm máy phát tốc

FT nối cứng trục với động cơ Ð làm nhiệm vụ cảm biến tốc độ động cơ Ð qua điện áp u,„ phát ra tỷ lệ với tốc độ động cơ Tín hiệu phản hồi được chỉnh lưu qua CL; nhằm giữ đặc tính phản hồi âm trong trường hợp động cơ quay

ngược

250

- Khối so sánh : là khuếch đại thuật toán để so sánh tín hiệu đặt (tốc độ) nhờ VR, với tín hiệu phản hồi âm tốc độ Tín hiệu ra là tín hiệu điều khiển đưa vào khối ĐK để tạo xung mở tương ứng với góc mở œ

Giả sử ban đầu cho Ð làm việc ở tốc độ œ, (thông qua điện áp chủ đạo lấy trên VR,) mạch tạo xung sẽ tạO ra xung mở œ, Do nguyên nhân nào đó, tốc

độ của động cơ Ð thay đổi Sự thay đổi này phân ánh qua điện áp máy phát tốc

FT, qua CL, Điện áp này đưa tới khuếch đại thuật toán so sánh với điện áp

CP Sự sai lệch này được khuếch đại lên và đưa về đầu ĐK của mạch tạo xung làm thay đổi góc mở œ, tức là thay đổi điện áp chỉnh lưu đặt vào động cơ Ð,

giữ cho động cơ có tốc độ ổn định như tốc độ đã đặt

Sơ đô 3 Mạch điều chỉnh điện áp xoay chiều để điều khiển nhiệt độ lò điện trở 3 pha (hình 9.21)

Sơ đồ dùng vi mạch TCA 780 Day là loại vì mạch phức hợp thực hiện 4 chức năng : tạo điện áp đồng bộ, điện áp Tăng cưa, so sánh và tạo xung ra Góc

Giản đồ xung của TCA 780 như ở hình 9.22

Nửa chu kì dương của nguồn, chân !5 xuất hiện xung đương; nửa chu kì

âm của nguồn, chân 14 xuất hiện xung đương Các xưng này được đưa tới điều

khiển mở các thyristo tương ứng của 1 pha

Sơ đồ 4

Hình 9.32 : Gián đồ xung của TCA 780

Mạch số điều khiển thyristo điều chỉnh điện áp xoay chiều cấp cho phụ tải

3 pha (hình 9.23)

252

trung hoà (As)và được điêu chỉnh điện áp nhờ 3 cặp thyristo mắc song song

ngược Ba khối điêu khiển cho 3 pha giống hệt nhau.Tại cực bazơ của T; (điểm

253

1), trong mỗi nửa chu kì của nguồn thứ cấp biến áp (BA) có một xung áp đương hình sin (hình 9.24a) Tân số xung là 100Hz Tranzito T; thông khi điện ấp xung hình sin lớn hơn điện áp ngưỡng BE của nó (> 0,5V) và T, khoá khi xung áp gần v0 Lúc T khoá, trên côlectơ T¡ xuất hiện xung hẹp với biên độ xấp xỉ điện áp nguồn + a (điểm 2) Xung fp này đặt vào đầu vào R của bộ đếm CT để bộ đếm bắt đầu đếm xung cao tân (XCT) cấp bởi khối phát xung cao tần (hình 9.23b)

hang MHz Khi đầu

bộ nhớ NOR, cũng

1 tote i i L.,

xung cao tân, đầu ra 2” có mức logic 1 và mức này đặt vào cổng NOR; của bộ

nhớ Đầu ra bộ nhớ chuyển lên mức lôgic 1 và tới bộ đa hài 6kHz, cho phép bộ

đa hài này phát xung (điểm 5) Lúc này, bộ đếm CT ngừng đếm XCT Chùm

xung từ bộ đa hài 6kHz phát ra được phân thành 2 kênh điều khiển cap thyristo mắc song song ngược Trước khi khuếch đại, xung được sửa nhờ các

tụ C, và Cs Xung không đồng bộ được khử bởi D, và Dạ

số XCT Do vậy, thay đổi tần số XCT ở bộ đa hài XCT nhờ biến trở VR sẽ

thay đổi được góc mở œ

Mạch có bảo vệ quá dòng điện nhờ các rơle dòng điện cực đại ở các pha Khi bị quá dòng, tiếp điểm RD (hình 9.23b) sẽ đóng lại Trigo R - S tao bởi NOR; và NOR, có mức lôgic 1 ở đầu vào⁄S và đầu ra nối với LED sẽ có mức

lôgic 1 và LED sáng, báo sự cố, đồng thời đầu ra đảo nối với NAND; có mức mức lôgic 0 NAND; là khoá điện tử sẽ cắt XCT tới bộ đếm CT, ngừng mở các thyristo

254

Sau khi sự cố được giải quyết, hệ được khởi động lại nhờ ấn nút M để tạo xung mở khoá điện tử NAND; và duy trì mức logic 1 nay nhd trigo R - S (NOR, va NOR,)

Khi hệ có phản hồi (âm) thi tín hiệu phản hồi U„, đưa về điều khiển tranzito trường FET để điều chỉnh điện trở mạch VR - R,;, cũng là điểu chỉnh

tần số phát XCT Nếu hệ không có phản hồi thì các điểm S - D được nối tất

Mach này cho phép điều khiến các thyristo có đồng tới vài trăm ampe

CAU HOI CHƯƠNG 9

1 Xung điều khiển thyristo phải đáp ứng những yêu cầu gì ? Yêu cầu nào

là quan trọng nhất ?

2 Mạch điều khiển thyristo thông thường bao gồm các khối gì ? Nêu chức nang của từng khối

3 Giải thích nguyên lí điều khiển thyristo của các sơ đô 1, 2, 3, 4

4 Hãy nêu nhận xét những điểm khác nhau và giống nhau của sơ đồ 3 và 4 ?

255

10.1 KHÁI QUÁT VỀ CÁC BỘ BIẾN TAN

Các bộ biến tần là thiết bị biến đổi dòn,

Chương 10

CAC BO BIEN TAN

thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác

Điện áp ra của các bộ biến tần cũng có thể thay đổi khác

lưới cấp vào bộ biến tần, tuỳ theo tần số Cấp ra

Các bộ biến tần được sử dụn,

động co,

Các bộ biến tần chia thành 2 loại chính :

g điện xoay chiều ở tần số này

với điện áp

g rất rộng rãi để điều chỉnh trơn tốc độ

1 Bộ biến tần gián tiếp (bộ biến tần độc lập - autonom inverter)

Trong bộ biến tần

này, dòng điện xoay

chiểu đầu vào tần số

điêu khiển Bộ biến

tần gián tiếp còn gọi là bộ biến tần có khâu trung gian một chiều