Yêu cầu đối với mạch điều khiển - Mạch điều khiển là khâu quan trọng trong bộ biến đổi tiristor vì nó đóng vai trò chủ đạo trong việc quyết định chất l-ợng và độ tin cậy của bộ biến đổi.
Trang 1Chương 5: Thiết kế cuộn kháng
lọc
- Lấy công suất cuộn kháng lọc SL= 5%Pd =0,05.600.200
=6600VA
- Tiết diện cực từ chính của cuộn kháng lọc:
QL=kQ 48,74( )
50 2
6600
f
S L
Chọn QL = 48(cm2)
Trong đó kQ: hệ số phụ thuộc ph-ơng thức làm mát, chọn kQ = 6
Để đáp ứng yêu cầu công nghệ ng-ời ta th-ờng chọn sao cho
bL/aL=1,21,4
Do QL=bL.aL=48 cm2 nên ta chọn aL=6cm, bL= 8cm
- Chọn chiều cao hL = 2,5.aL = 2,5.6 = 15(cm)
- Chọn khoảng cách 2 trụ cL = 2aL = 2.6 = 12(cm)
- Tổng chiều dài mạch từ
L = 2.cL+2.aL = 2.12+2.6 = 36(cm)
- Tổng chiều cao trụ
H = h+a = 15+6 = 21 (cm)
a L /2
b L
c L
h
a L /2
Trang 2Ch-ơng IV Thiết kế và tính toán mạch điều khiển
I Yêu cầu đối với mạch điều khiển
- Mạch điều khiển là khâu quan trọng trong bộ biến đổi tiristor vì nó đóng vai trò chủ đạo trong việc quyết định chất l-ợng và độ tin cậy của bộ biến đổi Yêu cầu của mạch điều khiển có thể tóm tắt trong 6 điểm chính sau: + yêu cầu về độ rộng của xung
+ Yêu về độ lớn của xung
+ Yêu cầu về độ dốc s-ờn tr-ớc của xung
+ Yêu cầu về sự đối xứng của xung
+ Yêu cầu về độ tin cậy
- Điện trở kênh điều khiển phải nhỏ hơn để tiristor 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 đ-ợc nhiễu cảm ứng để tránh mở nhầm
+ Yêu cầu về lắp ráp vận hành
- Thiết bị thay thế dễ lắp ráp và điều chỉnh
Dễ lắp và mỗi khối có khả năng làm việc độc lập
II Nguyên lý chung của mạch điều khiển
1 Nhiệm vụ của mạch điều khiển:
Nhiệm vụ của mạch điều khiển là tạo ra các xung vào ở những thời điểm mong muốn để mở các Tiristor của bộ chỉnh l-u trong mạch động lực
Tiristor chỉ mở cho dòng điện chảy qua khi có điện áp d-ơng đặt trên Anod và có xung áp d-ơng đặt vào cực điều khiển Sau khi tiristor đã mở thì xung điều khiển không còn tác dụng gì nữa, dòng
điện chảy qua tiristor do thông số của mạch động lực quyết định
Mạch điều khiển có chức năng :
- Điều chỉnh vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ d-ơng của điện áp đặt trên Anod – Catod của Tiristor
Trang 3- Tạo ra đ-ợc các xung đủ điều kiện mở tiristor độ rộng xung tx > 10 s
Độ rộng xung đ-ợc xác định theo biểu thức:
tx=
dt di
I dt
/
Trong đó Idt: dòng duy trì của Tiristor
di/dt: tốc độ tăng tr-ởng của dòng tải
Đối t-ợng cần điều khiển đ-ợc đặc tr-ng bởi góc
2 Cấu trúc của mạch điều khiển Tiristor
Hiệu điện áp uđk-urc đ-ợc đ-a vào khâu so sánh 1, làm việc nh- một trigơ
Khi uđk-urc = 0 thì trigơ lật trạng thái, ở đầu ra của nó ta nhận đ-ợc một chuỗi xung dạng sinus chữ nhật ”
Khâu 2 là đa hài 1 trạng thái ổn định
Khâu 3 là khâu khuyếch đại xung
Khâu 4 là biến áp xung
Bằng cách tác động vào uđk có thể điều chỉnh đ-ợc vị trí xung điều khiển, tức là điều chỉnh góc
3 Nguyên tắc điều khiển
Trong thực tế ng-ời ta th-ờng dùng 2 nguyên tắc điều khiển: thẳng đứng tuyến tính và thẳng đứng “arccos” để thực hiện việc
điều chỉnh vị trí xung trong nửa chu kỳ d-ơng của điện áp đặt trên Tiristor
Uđ
T
Trang 4
a Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính
Theo nguyên tắc này, ng-ời ta th-ờng dùng 2 điện áp:
- Điện áp điều khiển Uđk là điện áp 1 chiều có thể điều chỉnh
đ-ợc biên độ
- Điện áp đồng bộ Urc có dạng răng c-a,đồng bộ với điện áp Anod-Catod
Tổng đại số của Urc + Uđk đ-a đến đầu vào của một khâu so sánh Bằng cách làm biến đổi Uđk ta có thể điều chỉnh đ-ợc thời điểm xuất hiện xung ra tức là điều chỉnh đ-ợc góc
Khi Uđk = 0 ta có = 0
Khi Uđk < 0 ta có > 0
Quan hệ giữa và Uđk nh- sau:
max
.
rc
dk
U
U
b Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arccos”
U AK
U rc
U đk + U rc
t
t 0
0
U đk
UAK
Uđk
Ur
Uđk
t 0
Urc
Trang 5Theo nguyên tắc này cũng có 2 điện áp:
- Điện áp đồng bộ Urc v-ợt tr-ớc điện áp Anod-Catod Tiristor một góc bằng /2 ( Nếu UAK = Asinwt thì Ur = Bcoswt)
- Điện áp điều khiển Uđk là điện áp 1 chiều có thể điều chỉnh
đ-ợc theo 2 h-ớng
Trên hình vẽ đ-ờng nét đứt là điện áp anốt – catốt tiristor, từ
điện áp này ng-ời ta tạo ra Urc Tổng đại số Urc + Uđk đ-ợc đ-a
đến đầu vào của khâu so sánh
Khi Urc + Uđk = 0 ta nhận đ-ợc một xung ở đầu ra của khâu so sánh :
Uđk + B.cos = 0
Do đó = arccos(-Uđk/B)
Th-ờng lấy B = Uđk max
Khi Uđk = 0 thì =/2
Khi Uđk = - Uđk max thì = 0
Nh- vậy khi cho Uđk biến thiên từ - Uđk max đến + Uđkmax thì biến thiên từ 0 đến
Nguyên tắc này đ-ợc sử dụng trong các thiết bị chỉnh l-u đòi hỏi chất l-ợng cao
Nhận xét: Theo yêu cầu thiết kế mạch điều khiển ta thấy nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính là phù hợp, ta chọn nguyên tắc điều khiển này