Thiết kế hệ thống ổn định tốc độ đông cơ một chiều sử dụng bộ biến đổi chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển

Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt, vì vậy máyđược dung nhiều trong những ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnhtốc độ như cán thép, hầm mỏ, giao thong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HÓA

ĐỒ ÁN THỰC TẬP CHUYÊN NGÀNH

Đề tài: Thiết kế hệ thống ổn định tốc độ đông cơ một chiều sử dụng bộ

biến đổi chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển

Sinh viên thực hiện : Trần Quốc Hùng

Giáo viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Thị Thu Hiền

Thái Nguyên, tháng năm 2020

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc đổi mới công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hiệnnay, vấn đề áp dụng khoa hoạ kỹ thuật vào các quy trình sản suất là vấn đềcấp bách hàng đầu Cùng với sự phát của một số ngành như điện tử, côngnghệ thông tin, nghành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã phát triểnvược bậc Tự động hoá các quy trình sản suất đang được phổ biến, có thểthay sức lao động con người, đem lại năng suất cao chất lượng sản phẩm tốt.Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học, đặc biệt làkhoa học công nghệ, điện tử tự động hóa đã cho phép con người thoả mãn vềnhững nhu cầu cần thiết Cùng với sự phát triển đó thì yêu cầu về trình độ cũngnhư kĩ năng đối với mỗi người kỹ sư Tự Động Hóa cũng ngày càng khắt khe

Để trang bị bổ sung thêm kiến thức , trong quá trình học tập môn Truyền

Động Điện, em có nhận được đề tài: “Thiết kế hệ thống ổn định tốc độ động

cơ điện một chiều sử dụng bộ biến đổi cầu một pha có điều khiển”.

Trong quá trình học hỏi và và làm đồ án em được sự giúp đỡ tận tình của

cô giáo Th.s Nguyễn Thị Thu Hiền cùng các thầy (cô) giáo trong khoa Tự

Động Hóa.Tuy nhiên do kiến thức và trình độ còn hạn hẹp nên trong quá trìnhlàm đồ án em không khỏi mắc phải những thiếu sót và hạn chế Vậy em rấtmong nhận được sự đóng góp ý kiến, nhận xét của các thầy (cô) giáo cùng toànthể các bạn để bài báo cáo của em có thể hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2020

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Trần Quốc Hùng

Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt, vì vậy máyđược dung nhiều trong những ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnhtốc độ như cán thép, hầm mỏ, giao thong vận tải … mà điều quan trọng là cácngành công nghiệp đòi hỏi dùng nguồn điện một chiều.

Bên cạnh đó, động cơ điện một chiều cũng có nhược điểm nhất định của nónhư so với máy điện xoay chiều thì giá thành đắt, sử dụng nhiều loại kim loạihơn, chế tạo và bảo quản cổ góp phức tạp…Nhưng do nhưng ưu điểm của nónên máy điện một chiều vẫn có tầm quan trọng nhất định trong sản xuất

Công suất lớn nhất của máy điện một chiều hiện nay vào khoảng 10.000 kW,điện áp vào khoảng vài trăm cho đến 1000 V Hướng phát triển hiện nay là cảitiến tính năng của vật liệu, nâng cao chỉ tiêu kinh tế của máy và chế tạo nhữngmáy công suất lớn hơn

1.2 Cấu tạo của động cơ điện một chiều.

1 2 3

4 5 6 7 8

9 10

Hình 1.1: Mặt cắt dọc động cơ điện

- Cực từ chính : là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cự từ và và

dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm bằng nhữnh láthép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0.5 đến 1mm ép lại và tán chặt Dâyquấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩmsơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ Các cuộn dây kích từ đặt trên cáccực từ này nối nối tiếp vói nhau

-Cực từ phụ : cực từ phụ đặt giữa các tự từ chính và dùng để cải thiện đổi

chiều Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từphụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính Cực từ phụdược gắn vào võ nhờ những bulông

-Gông từ : gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ , đôngf thời

làm võ máy Trong máy điện nhỏ và vừa thường dùng thép tấm dày uốn và hànlại Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc Có khi trong máy điện nhỏ dùnggang làm võ máy

-Các bộ phận khác: nó gồm có các bộ phận

+ Nắp máy : để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng

dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện Trong máy điện nhỏ vàvừa , nắp máy còn có tác dụng làm giá đở ổ bi Trong những trường hợp nàynắp thường làm bằng gang

+ Cơ cấu chổi than : Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài Cơ cấu

chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tì chặt kên

cổ góp Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chổ Saukhi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định chặt lại

1.2.2 Phần quay (roto): Đây là phần quay (động) của động cơ gồm có các bộ

phận sau:

- Lõi sắt phần ứng: Là lõi sắt dùng để dẫn từ Thường dùng những tấm

thép kỹ thuật điện (thép hợp kim silic) dày 0.5mm phủ cách điện mỏng ở hailớp mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên Trên láthép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào

+ Trong những máy cỡ trung bình trở lên,người ta còn dập những lỗthông gió để khi ép lại thành lõi sắt có thẻ tạo được những lỗ thông gió dọctrục

+ Trong những máy hơi lớn thì lõi sắt thường được chia thành từngđoạn nhỏ Giũa các đoạn ấy có đẻ một khe hở gọi là khe thông gió ngangtrục, khi máy làm việc, gió thổi qua các khe làm nguội dây quấn và lõi sắt.+ Trong máy điện nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục

- Dây quấn phần ứng: Là phần sinh ra suất điện động và có dòng điện

chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện.Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có thiết diện tròn Trong máy điện vừa

và lớn, thường dùng dây có tiết diện chử nhật dây quấn được cách điện cẩnthận vói rãnh của lõi thép

Để tránh khi bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đèchặt hoặc phải đai chặt dây quấn Nêm có thể làm bằng tre,gỗ hay bakelit

- Cổ góp: Cổ góp còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều,dùng để đổi

chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều

- Các bộ phận khác : Gồm có cánh quạt và trục máy

+ Cánh quạt : Dùng để quạt gió làm nguội máy Máy điện một chiều

thường chế theo kiểu bảo vệ Ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió Cánh quạt lắptrên trục máy ,khi máy quay cánh quạt hút gió từ ngoài vào máy Gió đi quavành góp , cực từ , lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội máy

+ Trục máy : Là phần trên đó đặt lõi sắt phần ứng , cổ góp , cánh quạt và ổ

bi Trục máy thường làm bằng thép cacbon tốt

1.3 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều.

- Động cơ điện một chiều là một máy điện biến đổi năng lượng điện củadòng một chiều thành cơ năng Trong quá trình biến đổi đó , một phần nănglượng của dòng xoay chiều bị tiêu tán do các tổn thất trong mạch phần ứng vàmạch kích từ , phần còn lại năng lượng được biến thành cơ năng trên trục động

cơ

- Khi có dòng điện một chiều chạy vào dây quấn kích thích và dây quấnphần ứng sẽ sinh ra từ trường ở phần tĩnh Từ trường này có tác dụng tương hổlên dòng điện trên dây quấn phần ứng tạo ra mômen tác dụng lên roto làm choroto quay Nhờ có vành đổi chiều nên dòng điện xoay chiều được chỉnh lưuthành dòng một chiều đưa vào dây quấn phần ứng Điều này làm cho lực từ tácdụng lên thanh dẫn dây quấn phần ứng không bị đổi chiều và làm động cơ quaytheo một hướng

- Công suất ứng vói mômen điện từ đưa ra đối với động cơ gọi là công suấtđiện từ và bằng :

Động cơ điện một chiều kích từ đọc lập.

- Phương trình đặc tính cơ điện : ω= U

Kφφ−R Kφφ I (1-2)

- Phương trình đặc tính cơ: ω= U

Kφφ−

R

(Kφφ2)M (1-3)

Sơ đồ nguyên lý , đồ thị đặc tính cơ và đặc tính cơ điện cho như hình 1-2 :

Hình 1.2 Đồ thị đặc tính cơ và đặc tính cơ điện

* Nhận xét :

- Đặc tính cơ có dạng đường thẳng và có độ cứng cao Khi động cơ làmviệc với tốc độ không đổi thì mômen điện từ bằng mômen cản trên trục động cơ Điểm làm việc tương ứng với điểm giao giữa đặc tính của động cơ và đặc tínhmômen cản của phụ tải

- Các phương pháp điều chỉnh tốc độ.

Từ phương trình đặc tính cơ ta đưa ra các phương pháp điều chỉnh tốc độ nhưsau :

o Phương pháp thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng động cơ

o Phương pháp thay đổi từ thông

o Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng

Chương 2.

CÁC PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ

ĐIỆN MỘT CHIỀU2.1 Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ Rf.

Giả thiết Uư = Udm = const và Φ = Φdm = const

Ta có phương trình đặc tính cơ tổng quát

Hình 2.1 : Sơ đồ điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng cách thay

đổi điện phụ của mạch phần ứng

Ta có : 0 < Rf1 < Rf2 < Rf3 < … thì ωdm > ω1 > ω2 > ω3 > ….nhưng nếu

ta tăng Rf đến một giá trị nào đó thì sẽ làm cho M ≤ Mc dẫn đến động cơ sẽquay không được và động cơ sẽ làm việc ở chế độ ngắn mạch ω = 0, đến bâygiờ ta có thay đổi Rf thì động cơ vẫn không không quay nữa Do đó phươngpháp này gọi là phương pháp điều chỉnh tốc độ không triệt để

Hình 2.2 : Đặc tính điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng cách thay đổi điện

(2-ω = (2-ω0 - ∆ω sẽ thay đổi theo Rfω;

Trong trường hợp này tốc độ không tải : ω 0 x = U ư

Hình :2.3 : Sơ đồ điều chỉnh tốc độ bằng cánh thay đổi từ thông Φ

Hình :2.4 : Đăc tính điều chỉnh tốc độ ĐM dl bằng cách thay đổi từ thông Φ.

2.3 Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng của động cơ.

Giả thiết từ thông Φ = Φdm = const, khi ta thay đổi điện áp phần ứngtheo hướng giảm so với Udm

Từ phương trình đặc tính cơ tổng quát:

Hình 2.5 :Sơ đồ điều chỉnh tốc độ ĐM dl bằng cách thay đổi U ư

Ta thấy rằng khi thay đổi Uư thì ω0 thay đổi còn ∆ω sẽ thay đổi theo Rfω = const, vì vậy ta

sẽ được họ các đường đặc tính điều chỉnh song song với nhau Nhưng muốnthay đổi Uư thì phải có bộ nguồn một chiều thay đổi đươc điện áp ra, thường

là dùng các bộ biến đổi

Các bộ biến đổi có thể là:

+ Bộ biến đổi máy điện: Dùng máy phát điện một chiều (F), máy điện

khếch đại (MĐKĐ)

+ Bộ biến đổi từ: Khếch đại từ ( KĐT ) một pha, ba pha

+ Bộ biến đổi điện từ - bán dẩn: Các bộ chỉnh lưu (CL), các bộ bămđiện áp ( BĐA ), dùng transistor và thuyistor

Hình 2.6 : Đặc tính điều chỉnh tốc độ ĐMdl bằng cách thay đổi điện áp phần ứng Uư.

Ta thấy rằng, khi thay đổi điện áp phần ứng (giảm áp) thì mômen ngắn mạch

Mnm , và dòng điện ngắn mạch Inm của động cơ giảm và tốc độ cũng giảm ứngvới một phụ tải nhất định Do đó phương pháp này cũng được sử dụng để điềuchỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động

 Ở đây em chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện

áp đặt lên phần ứng động cơ

Vì nó có những đặc điểm như sau :

Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ khi thay đổi điện áp phần ứng cho như hình vẽ :

®c ckt

Ux Kφφ dm−

- Phần tử điều khiển nằm ở mạch điều khiển bộ biến đổi nên độ tinh điềukhiển cao , thao tác nhẹ nhàng và khả năng tự động hoá cao

- Khi thay đổi U độ cứng đặc tính cơ không thay đổi nên giảm sai lệchtĩnh

- Đặc biệt phương pháp này rất thích hợp với loại tải mang tính chấtphản kháng và bằng hằng số ( Mc = const )

2.4 Phân tích, lựa chọn phương pháp hãm dừng động cơ.

- Hãm nhằm mục đích dừng hệ, giảm tốc hoặc giữ cho hệ thống đứngyên khi hệ thống đang chịu một lực có xu hướng gây chuyển động

Với động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập có 3 trạng thái hãm:

Khi hãm động năng kích từ độc lập,năng lượng chủ yếu được tạo ra dođộng năng của động cơ tích lũy được nên công suất tiêu tốn chỉ ở mạch kích từ

Đặc tính cơ của trạng thái hãm động năng kích từ độc lập:

Hình 2-8 : Sơ đồ biểu diễn đặc tính cơ hãm động năng kích từ độc lập

Hình 3-1 :Sơ đồ mạch động lực hệ chỉnh lưu cầu 1 pha thyristor

3.1.2 Giản đồ điện áp

Hình 3-2 : Giản đồ điện áp

2.1.3 Nguyên lý làm việc của sơ đồ

Ta xét nguyên lý làm việc của sơ đồ trong trường hợp giả thiết phụ tải cóLd=, và xem rằng sơ đồ đã làm việc xác lập trước thời điểm ta bắt đầu xét.Với đồ thị điện áp nguồn và giá trị góc điều khiển  như trên hình 1-28a, ta cónguyên lý làm việc của sơ đồ như sau:

Giả thiết là trong khoảng lân cận phía trước thời điểm t=1= thì trong sơ

đồ hai van T3 và T4 đang dẫn dòng Tại t=1= thì 2 van T1 và T2 đồng thời

có tín hiệu điều khiển, lúc đó điện áp trên 2 van này đều thuận(uT1=uT2=u2) dovậycả 2 van cùng mở Hai van T1,T2 mở nên sụt điện áp trên chúng giảm vềbằng không và ta có: ud=u2; uT3=uT4=-u2 và tại t=1= thì u2>0 ,tức làT3,T4 bị đặt điện áp ngược và khoá lại Từ thời điểm này (t=1) trong sơ đồchỉ có 2 van T1 , T2 dẫn dòng Khi 2 van T1, T2 làm việc thì:

ud = u2 ; uT1 = uT2 = 0 ; uT3 = uT4 = -u2 ;

iT1 = iT2 = id = Id ; iT3 = iT4 =0 ;

Đến t= thì u2=0 và bắt đầu chuyển sang nửa chu kỳ âm nên nó tác độngngược với chiều dòng qua T1 và T2, đồng thời trên T3 và T4 lúc này có điện ápthuận nhưng T3 và T4 chưa mở vì chưa có tín hiệu điều khiển , vì vậy mà T1 vàT2 tiếp tục dẫn dòng bởi s.đ.đ tự cảm sinh ra trong Ld do dòng tải có xu hướnggiảm Do T1 và T2 vẫn mở nên các biểu thức áp và dòng trên các phần tử của sơ

đồ vẫn giữ nguyên như trên

Tại t=2=+ thì T3 và T4 đồng thời có tín hiệu điều khiển,trên 2 vanđang có điện áp thuận nên T3 và T4 cùng mở Hai van T3, T4 mở nên sụt điện

áp trên chúng giảm về bằng không và ta có: ud= -u2 ; uT1=uT2=u2 và tại

t=2=+ thì u2 < 0 , tức là T1, T2 bị đặt điện áp ngược và khoá lại Từ thờiđiểm này (t=2) trong sơ đồ chỉ có 2 van T3, T4 dẫn dòng Khi 2 van T3, T4cùng làm việc thì:

ud= -u2; uT1= uT2= u2 ;uT3=uT4=0 ;

iT1=iT2=0;iT3=iT4= id=Id ;

Đến t=2 thì u2=0 và bắt đầu chuyển sang nửa chu kỳ dương và nó tácđộng ngược với chiều dòng qua T3 và T4 , đồng thời trên T1 và T2 lúc này cóđiện áp thuận nhưng T1 và T2 chưa mở vì chưa có tín hiệu điều khiển, nêns.đ.đ tự cảm sinh ra trong Ld vẫn làm cho T3 và T4 tiếp tục dẫn dòng

Đến t=3=2+ thì T1 và T2 lại đồng thời có tín hiệu điều khiển và T1 vàT2 lại cùng làm , T3 và T4 bị đặt điện áp ngược và khoá lại Từ thời điểm này

sơ đồ lặp lại trạng thái làm việc như từ t=1=

Giai đoạn t=0  1 có thể suy ra từ giai đoạn t=2  3 do tính chất lặp

đi lặp lại khi sơ đồ làm việc, ta thấy rằng nó hoàn toàn phù hợp với giả thiết banđầu là T3 và T4 dẫn dòng

Tóm tắt sự làm việc của sơ đồ trong hơn 1 chu kỳ như sau:

+ Từ t=0  t=1 và từ t=2t=3 thì 2 van T3 và T4 dẫn dòng: ud= -u2; uT1= uT2= u2 ; uT3=uT4=0 ;

iT1=iT2=0; iT3=iT4= id=Id ;

+ Từ t=1t=2 thì 2 van T1 và T2 dẫn dòng:

ud=u2; uT1=uT2=0 ; uT3=uT4=-u2 ;

iT1=iT2=id=Id ; iT3=iT4=0 ;

Dòng điện cuộn dây thứ cấp và sơ cấp được xác định như sau:

i2=iT1-iT4=iT2-iT3 ; i1 = i2/ kba

Đồ thị dòng và áp một số phần tử trong sơ đồ được biểu diễn trênhình 3-3

Hình 3-3 : Đồ thị dòng và áp một số phân tử trong sơ đồ

- Sơ đồ khối :

Hình 3-5: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển

+Khối đồng bộ hoá ( ĐBH ) : Thông thường sử dụng biến áp và điện áp nàyđược gọi là điện áp đồng bộ hoá

Ưu điểm của BAĐBH là cách ly điện áp cao của mạch động lực với mạch tạo

xung điều khiển Cực tính , pha , cuộn dây thay đổi dễ dàng

+ Khối tạo sóng răng cưa ( SRC ) : Tạo ra điện áp tựa để làm chuẩn để so sánhvới điện áp điều khiển Việc so sánh ấy được gửi tới khối 3 Điện áp thườngđược tạo ra dưới dạng sóng

+ Khối so sánh ( SS) : So sánh điện áp tựa ( điện áp răng cưa ) với uđk , giaođiểm hai điện áp này xác định góc mở a Như vậy đầu ra của khối so sánh nàyxác định góc điều khiển

+ Khối tạo xung ( TX ) : Xác đinh độ rộng , độ dốc , công suất xung ( biên độ )thoả mãn để mở T

Khối phân chia xung ( PCX ) : Dẫn xung đến các T Thông thường dùng BAXcuộn sơ bên TX và cuộn thứ bên T

Tuy nhiên khi thiết kế ta thường ghép lại thành 3 khối

- Khối 1: Khối đồng bộ hóa và phát sóng răng cưa

- Khối 1: Khối so sánh

- Khối 3: Khối tạo xung (TX)

- U1 : Là điện áp lưới (nguồn) xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu

- Urc: Là điện áp tựa thường có hình răng cưa

- Uđk: Là điện áp một chiều được đưa từ ngoài vào dùng để điều khiển giá trịgóc mở α

- UđkT : Điện áp điều khiển Thiristor là chuỗi các xung điều khiển được lấy từđầu ra hệ thống điều khiển và được truyền đến cực điều khiển (G) và Katot (k)của Thiristor

* Nguyên lý cơ bản của hệ thống điều khiển theo nguyên tắc pha đứng, có thểđược tóm tắt như sau: Tín hiệu điện áp cung cấp cho mạch động lực bộ chỉnhlưu được đưa đến mạch đồng bộ hoá của khối 1 và trên đầu ra của mạch đồng

bộ ta có điện áp thường có dạng hình sin với tần số bằng tần số nguồn cung cấpcho sơ đồ chỉnh lưu và trùng pha hoặc lệch pha 1 góc xác định so với điện ápnguồn, điện áp này được gọi là điện áp đồng bộ và ký hiệu Uđb Các điện ápđồng bộ được đưa vào mạch phát điện áp răng cưa để khống chế sự làm việccủa mạch này, kết quả là đầu ra của mạch phát điện áp răng cưa ta có hệ thốngđiện áp dạng hình răng cưa đồng bộ về tần số và góc pha với các điện áp đồng

bộ Các điện áp này gọi là điện áp răng cưa Urc Các điện áp răng cưa được đưavào đầu vào khối so sánh và ở đó còn có một tín hiệu điện áp khác nữa là điện

áp điều khiển chiều điều chỉnh được và đưa từ ngoài vào, hai tín hiệu này đượcmắc vào cực tính sao cho tác động của chúng nên mạch và khối so sánh làngược chiều nhau Khối so sánh làm nhiệm vụ so sánh hai tín hiệu này và tạinhững thời điểm hai tín hiệu này có giá trị tuyệt đối bằng nhau thì đầu ra khối sosánh sẽ thay đổi trạng thái Như vậy, khối so sánh là một mạch điện hoạt độngtheo nguyên tắc biến đổi tương tự số do tín hiệu ra của mạch so sánh là dạng tínhiệu số nên chỉ có hai giá trị có hoặc không Tín hiệu trên đầu ra khối so sánh làcác xung xuất hiện với chu kỳ bằng chu kỳ của Urc Nếu thời điểm bắt đầu xuấthiện của một xung nằm trong vùng sườn xung nào của Urc được sử dụng, điều

đó có nghĩa là tại thời điểm | Urc|=| Udk| ở phần sườn sử dụng trong một chu kỳ

của điện áp răng cưa thì trên đầu ra của khối so sánh sẽ bắt đầu xuất hiện mộtxung điện áp.Từ đó ta thấy có thể thay đổi thời điểm xuất hiện xung đầu ra khối

so sánh bằng cách thay đổi giá trị của Uđk khi giữ nguyên Urc Trong một sốtrường hợp thì xung ra từ khối so sánh được đưa đến cực điều khiển củaThiritor, nhưng trong đa số các trường hợp thì tín hiệu ra khối so sánh chưa đủcác yêu cầu cần thiết đối với tín hiệu điều khiển Thiristor Để có tín hiệu đủ yêucầu người ta thực hiện khuếch đại thay đổi hình dáng của xung Các nhiệm vụnày được thực hiện bởi một mạch gọi là mạch tạo xung

Trong sơ đồ chỉnh lưu cầu hoặc sơ đồ hình tia nhiều pha ta có nhiều Thiristor đểtạo ra tín hiệu điều khiển cho nhiều van trong hệ thống điều khiển có haiphương pháp:

- Sử dụng nhiều mạch phát xung giống hệt nhau, trong mỗi mạch đều có cáckhối giống nhau và chúng chỉ khác nhau tín hiệu điện áp lưới (khác pha) đặt vàomạch đồng bộ Mỗi mạch phát xung được dùng để tạo xung điều khiển cho mộtvan hoặc một số van mắc nối tiếp hoặc mắc song song Mạch điều khiển loạinày gọi là mạch nhiều kênh phát xung cho một van gọi là một kênh điều khiển

- Người ta sử dụng chung một mạch đồng bộ, một mạch tạo điện áp răng cưa,một khối so sánh Như vậy xung đầu ra của khối so sánh thường có tần số gấp nlần tần số nguồn (n = q) lúc đó để có n (hay q) kênh xung khác nhau có tần sốbằng tần số nguồn thì trong khối tạo xung phải có thêm một mạch điện làmnhiệm vụ phân chia xung điều khiển loại này gọi là mạch điều khiển một kênh

3.2.1 Thiết kế mạch

3.2.1.1 Sơ đồ đồng bộ hóa và phát sóng răng cưa.

Khối đồng bộ hoá : Để lấy tín hiệu đồng bộ hoá với tín hiệu điện ápthuận đặt lên tiristor hiện nay dùng các máy biến điện áp có tổ nối dây Y/∆ω sẽ thay đổi theo Rf hoặc

∆ω sẽ thay đổi theo Rf/Y ,Y/Y

Mạch phát sóng răng cưa đảm nhận chức năng tạo ra điện áp tựa có dạnghình răng cưa biến đổi một cách chu kỳ trùng với chu kỳ của các xung ở đầu ramạch phát xung Điện áp răng cưa để điều khiển mạch phát xung sao cho mạch

phát ra một hệ thống xung điều khiển xuất hiện với chu kỳ bằng chu kỳ nguồnxoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu, kỹ thuật điện tử chỉ ra rằng để tạođiện áp răng cưa phù hợp với tần số và góc pha của nguồn xoay chiều cung cấpcho bộ chỉnh lưu thì tốt nhất là sử dụng sơ đồ được điều khiển bởi điện áp biếnthiên cùng tần số -> Mạch đồng bộ hóa sẽ đảm nhận chức năng này.

Trong thực tế người ta có thể thiết kế khối tạo sóng răng cưa từ nhiềuphần tử linh kiện bán dẫn khác nhau : như sử dụng các tranzitor kết hợp IC thuậttoán ,hay sử dụng các điốt với tụ

- Sơ đồ mạch phát sóng răng cưa:

Hình 3.6 : Sơ đồ mạch phát sóng răng cưa

Giới thiệu sơ đồ:

- Sơ đồ gồm máy biến áp đồng bộ hoá

- Phần tạo điện áp răng cưa sử dụng : điốt, transitor, các điện trở, tụ điện Đểtạo ra dòng nạp tụ ổn định ta ứng dụng tính chất đặc biệt của khếch đạithuật toán

- Nguyên lý làm việc của sơ đồ:

Trong sơ đồ này ta dùng khếch đại thuật toán ghép với tụ C thành mộtmạch tích phân Nguyên lý hoạt động của khâu này như sau: Giả thiết Tr khoá

tụ C được nạp bằng dòng điện đầu ra của khếch đại thuật toán , dòng nạp tụđược xác định ic = i1+iv Nếu khếch đại thuật toán là lý tưởng thì điện trở vàocủa nó bằng vô cùng dẫn đến iv- và iv+ = 0, do vậy ic=-i1, mặt khác

i1=-ucc/(wR+R) =I=consst Điều này có nghĩa rằng khi Tr khoá thì tụ C đượcnạp bởi dòng không đổi.

Vậy ta có: ωt = 0 thì uđb= 0 và bắt đầu chuyển sang nửa chu kỳ dương, dẫnđến đi ốt D mở nên mạch phát gốc Tr bị đặt điện áp ngược, Tr khoá tụ C đượcnạp dòng không đổi Điện áp trên tu tăng dần theo quy luật tuyến tính Đếnωt= π và bắt đầu chuyển sang âm thì D khoá, Tr mở nên tụ C phóng điệnnhanh qua Tr đến điện áp = 0 và giữ nguyên ở giá trị = 0 cho đến ωt = 2π Tại

ωt =2π điện áp đồng bộ = 0 và bắt đầu chuyển sang dương, D lại mở Tr khoá

tụ C được nạp điện

Với giả thiết khếch đại thuật toán là lý tưởng thì hệ số khuếch đại là vôcùng lớn.Vậy nếu khếch đại thuật toán đang ở chế độ KĐ tuyến tính thì giữahai đầu vào được xem như bằng không (uv= 0) Từ sơ đồ ta có urc= uc+uv=uc.Tức là điện áp răng cưa đầu ra của sơ đồ bằng điện áp trên tụ C

- Đồ thị điện áp răng cưa như sau :

Hình 3.7 : Đồ thị điện áp răng cưa

- Do điện áp răng cưa là điện áp ra của khếch đại thuật toán nên có nội trởrất nhỏ vì vạy

điện áp ra không phụ thuộc vào tải mắc ở đầu ra mạch phát sóng răng cưa.Với sơ đồ này dung lượng tụ C cần rất nhỏ khoảng 220 μF Vì vậy cho tụF Vì vậy cho tụ

chọn tụ dễ dàng, mặt khác tụ phóng rất nhanh nên rất an toàn cho Tr và

điện áp ra rất gần với điện áp răng cưa lý tưởng