Chương 4: Tính chọn mạch điều khiển

Chia sẻ: Nguyen Huy Hiep | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:32

1
723
lượt xem
352
download

Chương 4: Tính chọn mạch điều khiển

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mạch điều khiển là khâu rất quan trọng trong bộ biến đổi thysistor ( tạo ra các xung vào ở những thời điểm mong muốn để mở các van động lực của bộ chỉnh lưu thysistor). Chính vì vậy nó đóng vai trò chủ đạo trong việc quyết định chất lượng và độ tin cậy của bộ biến đổi.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chương 4: Tính chọn mạch điều khiển

  1. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển CHƯƠNG 4 TÍNH CHỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN Mạch điều khiển là khâu rất quan trọng trong bộ biến đổi thysistor ( tạo ra các xung vào ở những thời điểm mong muốn để mở các van động lực của bộ chỉnh lưu thysistor). Chính vì vậy nó đóng vai trò chủ đạo trong việc quyết định chất lượng và độ tin cậy của bộ biến đổi. - Các yêu cầu đối với một mạch điều khiển: + Yêu cầu về độ lớn và độ rộng xung điều khiển ( với độ rộng xung điều khiển tx
  2. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển Hình 4.1. Sơ đồ khối của mạch điều khiển • Khâu đồng bộ ( hay đồng pha) Có nhiệm vụ tạo ra điện áp tựa đồng bộ với điện áp lưới, cho phép xác định được góc điều khiển α . • Khâu tạo điện áp tựa. - Có nhiệm vụ tạo ra điện áp tựa ( Uđp ) dạng thích hợp sao cho trong mỗi nửa chu kì của điện áp cần chỉnh lưu đều có dạng điện áp ra theo quy luật giống nhau. - Có 2 dạng điện áp tựa: + Dạng răng cưa: (răng cưa sườn trước; răng cưa sườn sau ) + Dạng hình sin. Dạng hình sin cho điện áp chỉnh lưu tuyến tính với điện áp điều khiển nhưng có nhược điểm là phụ thuộc vào lưới điện và bị nhiễu theo nguồn. Trong thực tế người ta hay dùng điện áp tựa dạng hình răng cưa hơn. • Khâu so sánh Thực hiện nhiệm vụ so sánh điện áp tựa với điện áp điều khiển để phát động tạo xung có độ rộng thích hợp điều khiển tới van. • Khâu tạo xung Vì xung dương sau khối so sánh là một xung vuông có độ rộng kéo dài từ khi xuất hiện cho đến hết nửa chu kì đang xét của điện áp chỉnh lưu, xung này chưa thích hợp để mở thysistor. Do vậy khâu tạo xung này có nhiệm vụ: + Chế biến xung ra thành dạng thích hợp cho việc mở thysistor ( dạng xung kim đơn hoặc xung chùm) + Khuếch đại đủ công suất mở thysistor + Chia xung cấp cho các thysistor • Khâu khuyếch đại xung Có nhiệm vụ khuyếch đại để đảm bảo về: + Độ lớn của xung + Công suất xung điều khiển + Cách ly mạch lực với mạch điều khiển. 4.2. Các nguyên tắc điều khiển - Có 2 hệ điều khiển chỉnh lưu cơ bản là hệ đồng bộ và hệ không đồng bộ. • Hệ đồng bộ: Trong hệ đồng bộ góc mở α luôn được xác định, xuất phát từ một thời điểm cố định của điện áp mạch lực. Vì vậy trong mạch điều khiển phải có một khâu thực hiện nhiệm vụ này gọi là khâu đồng bộ hay đồng pha để đảm bảo mạch điều khiển hoạt động theo nhịp của mạch lực. Hệ đồng bộ có: 36
  3. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển + Nhược điểm là nhậy với nhiễu + Ưu điểm là hoạt động ổn định và dễ thực hiện. • Hệ không đồng bộ: Trong hệ này góc α không xác định theo điện áp lực mà được tính dựa vào trạng thái của tải chỉnh lưu và vào góc điều khiển của lần phát xung mở van trước đấy. Do đó hệ không đồng bộ có: + Ưu điểm : Mạch điều khiển này không cần khâu đồng bộ, có khả năng chống nhiễu tốt hơn hệ đồng bộ vì hệ đồng bộ được điều khiển theo mạch vòng kín. + Nhược điểm: Chỉ thực hiện điều khiển ở trong mạch vòng kín, có độ ổn định kém hơn hệ đồng bộ. - Với những đặc điểm đó, em lựa chọn hệ điều khiển đồng bộ để thực hiện điều khiển mạch chỉnh lưu. - Hệ điều chỉnh đồng bộ có thể được điều khiển thông qua hai nguyên tắc: + Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng across + Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính 4.2.1. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng across - Nguyên lý hoạt động: π + Điện áp đồng bộ U đb vượt trước điện áp UAK của thysistor một góc bằng 2 ( với chỉnh lưu cầu một pha ), nên khi chúng ta sử dụng chỉnh lưu bán điều khiển π thysistor mắc thẳng hàng thì U đb vượt trước UAK một góc bằng 2  Nếu ta chọn ωt = 0 là thời điểm chuyển mạch tự nhiên thì khi uAK = U0. sinωt ta sẽ có u đk = U0. cosωt; ( điện áp điều khiển là điện áp một chiều có thể điều chỉnh theo hai hướng dương và âm) Do vậy khi ωt = α thì U đk = U0.cosα  Nếu chọn ωt = 0 là thời điểm chuyển mạch tự nhiên thì - Khi uAK = U0sinωt ta có uđf = U1cosωt. - Tại ωt = α thì U1cosα= Uđk 37
  4. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển uđf uAK t 90o 0 uđf U1 Uđk 0 t -U1 α Xđk t Hình 4.2. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos - Điện áp điều khiển Uđk là điện áp một chiều có thể điều chỉnh được theo hai hướng dương và âm . - Nếu đặt uđf vào cổng đảo và uđk vào cổng không đảo của khâu so sánh thì khi uđf = uđk ta sẽ nhận được một xung rất mảnh ở đầu ra của khâu so sánh khi khâu này lật trạng thái do đó U dk α = arccos U1 + Khi Uđk = U1 ta có α = 0 Π + Khi Uđk = 0 ta có α = 2 + Khi Uđk = -U1 ta có α = Π Như vậy khi thay đổi điện áp Uđk từ ( –U1 ) đến ( +U1 ) ta sẽ thay đổi được góc mở van ( α ) từ 0 đến Π . - Nhận xét: + Phương pháp điều khiển thẳng đứng arccos thường được sử dụng cho những hệ chỉnh lưu cần chất lượng điều khiển cao. + Điện áp đồng pha được tạo ra bằng cách lọc điện áp lưới, dịch pha 1 góc 900 , nếu điện áp lưới có chất lượng kém (chúa nhiều sóng điều hòa bậc cao) thì bộ điều chế có thể hoạt động không chính xác 3 38
  5. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển + Mạch điều hkhiển theo nguyên tẵc arccos chỉ điều khiển được 1 Thyristor duy nhất nên trong hệ cỉnh lưu gồm nhiều Thyristor sẽ cần số mạch điều khiển tương ứng gây tốn kém và cồng kềnh cho bộ điều khiển. 4.2.2. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính uAK uđf 0 π 2π t uRC Uđk 0 t Xđk k α t Hình 4. 3. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính - Nguyên lý hoạt động : + Dùng 2 điện áp : URC, Uđk  Điện áp răng cưa (URC) có dạng tuyến tính được động bộ từ lưới điện, và thông thường thời điểm tạo điện áp răng cưa trùng với thời điểm chuyển mạch tự nhiên.  Điện áp điều khiển (Uđk )là điện áp một chiều có thể điều chỉnh được biên độ . + Điện áp răng cưa (URC) và điện áp điều khiển (Uđk) được đưa vào bộ so sánh, khi URC = Uđk sẽ có xung điều khiển mở thông Thyristor. + Bằng cách thay đổi điện áp điều khiển Uđk ta có thể điều chỉnh được thời U dk điểm phát xung điều khiển mở Thyristor ( tức là điều khiển góc mở α (α = Π ) U RC max để xác định Uđk)  Uđk = URC max khi α = Π  Uđk = 0 khi α = 0 + Thường chọn: URCmax = Uđkmax =10V - Nhận xét: 39
  6. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển Mạch đáp ứng được yêu cầu cấp xung cho 2 Thyristor của mạch chỉnh lưu bán điều khiển. Do vậy ta xây dựng mạch điều khiển dựa trên nguyên tắc : “điều khiển thẳng đứng tuyến tính” 4.3. Thiết kế , tính toán mạch điều khiển - Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển: 40
  7. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển Hình 4.4. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển - Biểu đồ dạng xung điều khiển Hình 4.5. Đồ thị dạng xung điều khiển ( Phần nguyên lý hoạt động sẽ được trình bày trong phần lựa chọn các khâu của mạch điều khiển ) 4.3.1. Lựa chọn các khâu của mạch điều khiển • Khâu đồng bộ: - Theo nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính ta tạo ra điện áp Uđf là điện áp răng cưa sườn thẳng sao cho trong mỗi nửa chu kỳ của điện áp cần chỉnh lưu đều có điện áp đồng pha thay đổi theo quy luật giống nhau. 41
  8. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển - Mạch tạo tín hiệu đồng bộ: Để tạo tín hiệu đồng bộ với điện áp cần chỉnh lưu ta có thể dùng : phần tử ghép quang ( hình 4.6 ) hoặc dùng chỉnh lưu hình tia kết hợp biến áp điểm giữa (hình 4.7) +E R1 R2 PT R1 T + R Hình 4.6. Mạch tạo xung đồng bộ bằng phần tử ghép quang +E Rx1 D1 R1 Uba2 U2 - U3 + R2 Hìn Up h R3 -E BAĐF Uba2’ D2 Hình 4.7. Mạch tạo xung đồng bộ bằng biến áp điểm giữa kết hợp chỉnh lưu hình tia - Ưu điểm của mạch tạo xung đồng bộ bằng biến áp điểm giữa kết hợp với chỉnh lưu: + Chuyển đổi điện áp lực thường có giá trị cao sang giá trị phù hợp với mạch điều khiển thường là điện áp thấp. + Cách ly hoàn toàn về điện giữa mạch điều khiển cới mạch lực. Điều này đảm bảo an toàn cho ngưới sử dụng cũng như các linh kiện điều khiển. + Khuyếch đại thuật tóan giúp chuẩn hóa dạng xung đồng bộ đồng thời biến trở Rx1 giúp điều chỉnh độ rộng xung. Do vậy để tạo ra điện áp tựa đồng bộ với điện áp lưới ta sử dụng biến áp có điểm giữa kết hợp với chỉnh lưu , sơ đồ như hình 4.7 42
  9. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển u1 0 u2 Up 0 u3 0 θ Hình 4.8. Giản đồ tín hiệu tại các điểm đo mạch tạo xung đồng bộ - Nguyên lý hoạt động: + Điện áp xoay chiều 220 V được đưa vào cuộn sơ cấp máy biến áp đồng pha (sử dụng máy biến áp điểm giữa) qua mạch chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ. Sụt áp trên điện trở R2 (U2) chính là điện áp cấp vào cổng đảo của khuyếch đại thuật toán (OA).  Nửa chu kỳ đầu Uba2 >0 và Uba2' < 0 ⇒ Đ1 dẫn.  Nửa chu kỳ sau Uba2
  10. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển + Điều chỉnh Rx1 để thay đổi điện áp U0 đưa vào cực không đảo từ đó thay đổi độ rộng xung dương của xung đồng bộ. Ta điều chỉnh biến trở Rx1 để độ rộng xung dương là nhỏ nhất. • Khâu tạo điện áp tựa ( tạo xung răng cưa) - Nguyên tắc để tạo ra xung răng cưa là dựa trên quá trình phóng nạp của tụ +E DZ R C1 Urc D3 R4 + Urc C - Uđb -E R5 OA2 VR2 Hình 4.9. Một số mạch tạo điện áp răng cưa - Ta dùng mạch tạo điện áp răng cưa như sau: R4 T C 1 D3 Rx2 U3 +E - U4 + -E Hình 4.10. Mạch tạo xung răng cưa bằng khuyếch đại thuật toán và Transitor - Nguyên lý hoạt động: + Khi U3 < 0 thì D3 dẫn, điện áp ở cổng đảo của khuếch đại thuật toán âm U- < 0 44
  11. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển nên U4 = k0 ( U+- U-) > 0 . Do vậy điện áp ra ở cửa ra của khuếch đại thuật toán là bão hoà dương.Dòng qua tụ là dòng iRx2, dòng vào cổng đảo của khuếch đại thuật toán không đáng kể. + Điện áp ra bằng điện áp tụ C và bằng: t t 1 1 −E E U4 = UC = − C0∫ ic .d t = − ∫ ( C0 R ) d t = C R t n. 1. Χ 2 Như vậy điện áp trên tụ C tăng trưởng tuyến tính tạo nên sườn lên của xung răng cưa. Ta điều chỉnh biến trở Rx2 để thay đổi điện áp ngưỡng từ đó thay đổi độ dốc sườn lên của xung răng cưa. Transitor có tác dụng khoá không cho dòng điện chạy về phía U4. + Khi U3 > 0 thì D3 khoá, Transitor mở điện áp từ cực dương của tụ (U4) xả nhanh về cực âm tạo nên độ dốc thẳng đứng của sườn xuống. u3 0 θ u4 Uđk 0 θ Hình 4.11. Dạng điện áp tại các điểm đo tại mạch tạo xung răng cưa • Khâu so sánh: - Để so sánh các tín hiệu tương tự, có thể dùng Tranzitor hoặc khuếch đại thuật toán (OPAM). - Khuếch đại thuật toán có các ưu điểm sau: + Điện trở vào vô cùng lớn: Rv = ∞ (thực tế Rv = 106 đến 109Ω) nên không gây ảnh hưởng đến điện áp đưa vào so sánh , nó có thể tách biệt hoàn toàn chúng để không gây tác động sang nhau . + Tầng vào của Opam thường là loại khuyếch đại vi sai , mặt khác có nhiều tầng nên hệ số khuyếch đại rất lớn. Hệ số khuếch đại k = ∞ (thực tế k = 106). Vì thế độ chính xác so sánh rất cao , độ trễ không quá vài micro giây. Điện trở ra Rr = 0 (thực tế Rr = 0 đến 200Ω). R4 +E +Eừ - U đến+ U U ằng 0 (thực tế là vô cùng nhỏ). + Thời gian chuyển t bh bh b rc R5 Urc + Uđk - R5 + Uđk - U5 D4 U5 R6 D4 R6 = R4 // R5 -E -E (a) 45 (b) Hình 4.12. Sơ đồ khâu so sánh dùng khuếch đại thuật toán
  12. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển - Do Uđk dùng trong mạch điều khiển không âm nên ta chọn mạch so sánh (a) u4 Uđk 0 u5 +E 0 Hình 4.13. Dạng xung ra của khâu so sánh - Nguyên lý hoạt động: +Điện áp răng cưa U4 được đưa vào cửa không đảo của khuếch đại thuật toán, còn điện áp điều khiển Uđk được đưa vào cửa đảo. Khi đó điện áp ra là: Ura = k0(U4 - Uđk ). + Khi Uđk < U4 thì điện áp ra là dương bão hoà U5 = Ura = +Ubh + Khi Uđk > U4 thì điện áp ra là âm bão hoà. U5 = -Ubh do có diode D4 nên lúc này U5 = 0v • Khâu tạo xung: - Mạch tạo xung chùm: + Để đảm bảo Thyristor mở thông trong giai đoạn làm việc, tránh hiện tượng mất điều khiển cần có xung liên tục từ thời điểm mở Thyristor cho đến khi điện áp đổi dấu. Việc phát xung điều khiển với độ rộng lớn gần như cả nửa chu kỳ có 2 nhược điểm:  Dòng điều khiển gần như dài hạn (theo lý thuyết là các dòng ngắn hạn) làm tăng tổn hao trên biến áp xung và Thyristor. 46
  13. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển  Việc thiết kế xung điểu khiển như trên khá phức tạp, nhất là đối với mạch có nhiều van bán dẫn. + Để giải quyết vấn đề trên, có thể thay xung điều khiển liên tục bằng xung gián đoạn, cụ thể là: chùm xung liên tiếp, từ thời điểm mở van cho tới cuối bán kỳ. Nguyên lý để thực hiện là băm xung liên tục thành chùm xung gián đoạn với tần số cao (khoảng 10kHz). Trong kỹ thuật, phương pháp này dễ thực hiện hơn so với phương pháp cấp xung liên tục, ta có thể dùng các mạch phát xung chùm như hình 4.14 +Tần số thích hợp của xung kích mở Thyristor là 10 kHz. Để chuẩn hóa dạng xung cũng như tần số của xung kích mở ta chọn mạch phát xung chùm dùng vi mạch 555 kết hợp với mạch logic AND (&) + Nguyên lý hoạt động vi mạch 555: Hình 4.15. Sơ đồ khối cấu tạo vi mạch thời gian 555 47
  14. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển + Ký hiệu: • 0 là mức thấp bằng 0V • 1 là mức cao gần bằng Vcc • Mạch FF là loại RS Flip-flop, V2 = 2/3 VCC , V1= 1/3 VCC - Khi S = [1] thì Q = [1] và Q = [ 0] - Khi S = [0] thì Q = [1] và Q = [0]. - Khi R = [1] thì Q = [1] và Q = [0]. + Tại S = [1] ; Q = [1] và R = [1] ; Q = [0] (vì Q = [1]) thì transitor mở, tụ C xả. Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp ở chân 6 không vượt quá V2. Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không reset. +Giai đoạn ngõ ra ở mức 1:  Khi bấm công tắc khởi động, chân 2 ở mức 0. Vì điện áp ở chân 2 (V-) nhỏ hơn V1(V+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 1 nên S = [1], Q = [1] và Q = [0]. Ngõ ra của IC ở mức 1.  Khi Q = [0], Transitor khóa, tụ C tiếp tục nạp qua R, điện áp trên tụ tăng. Khi nhấn công tắc lần nữa Op-amp 1 có V- = [1] lớn hơn V+ nên ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 0, S = [0], Q và Q vẫn không đổi. Trong khi điện áp tụ C nhỏ hơn V2, FF vẫn giữ nguyên trạng thái đó. +Giai đoạn ngõ ra ở mức 0:  Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp 2 có V+ lớn hơn V- = 2/3 VCC, R = [1] nên Q = [0] và Q = [1]. Ngõ ra của IC ở mức 0. Vì Q = [1], Transitor mở dẫn, Op-amp2 có V+ = [0] bé hơn V-, ngõ ra của Op-amp 2 ở mức 0. Vì vậy Q và Q không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua Transitor. Ngõ ra OUT (U6) có tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có chu kỳ ổn định. Bảng1.1. Bảng chân lý của mạch logic AND: a 1 1 0 0 b 0 1 0 1 F 0 1 0 0 48
  15. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển + Nhược điểm của sơ đồ điều khiển bằng xung gián đoạn là có sai số khi điều khiển.  Khi thời điểm phát lệnh cho van và thời điểm mở van không trùng nhau sẽ tạo ra sai số điều khiển.Tại thời điểm α ta có sườn lên của xung so sánh nhưng không phải là sườn lên của xung chùm. Sai số này sẽ được cải thiện khi tăng tần số của xung chùm.  Chú ý: Không thể tăng tần số của xung chùm lên quá cao vì như vậy xung điều khiển sẽ gần giống như xung liên tục, làm mất đi ưu điểm của phương pháp sử dụng xung chùm . - Mạch tách xung: + Nhiệm vụ: Tách xung chùm, cấp xung kích mở cho các Thyristor đúng thời điểm + Nguyên lý hoạt động:  Cặp diode D4, D4’ luôn giữ cho điện áp giữa 2 đầu đảo và không đảo +E ≈ ± 0,7v. R của khuyếch đại thuật toán là Uba2 9  Diode D5 , D5’ có nhiệm vụ loại bỏ phần xung âm trước khi cấp tín U8 R10 + hiệu cho cổng AND u9 U0 D4 - D5 U7 R11 +E +E ’ Uba2’ R 9 ’ + U8’ R10 u9’ ’ U0 D4’ - D5’ U7 R11’ +E 49 Hình 4.17. Sơ đồ nguyên lý mạch tách xung
  16. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển Theo nguyên lý hoạt động của khuyếch đại thuật toán như đã nói ở khâu trên ta có sơ đồ dạng điện áp ra : uba2 0 uba2’ 0 U8 0 U8’ 0 U9 U9’ 0 Hình 4.18. Dạng điện áp ra của mạch chia xung • Khâu khuyếch đại xung - Xung điều khiển chỉ cần có độ rộng bé cỡ 10 ÷ 200 µs , trong khi đó thời gian mở thông Thyristor dài, điều này sẽ làm cho công suất tỏa nhiệt của Transitor lớn và kích thước biến áp xung lớn . Để khắc phục ta sửa các xung vuông thành dạng xung kim bằng cách nối thêm tụ C2. - Điện áp trên tụ : 50
  17. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển −τ u c (t ) = U bh .(1 − 2. e Χ ) ; với τ = R.C - Điện áp đầu ra mạch vi phân chính là điện áp trên điện trở R12: t t − − u10 = u 9 − u c = U bh − U bh .(1 − 2.e ) = 2.U bh .e τ τ 2.U bh t do vậy dòng điện có quy luật : it = . e− x R Như vậy điện áp suy giảm theo hàm mũ với hằng số thời gian τ ,do đó sau thời gian khoảng 3τ thì có thể cho rằng điện áp ra về không.Vậy độ rộng xung đơn tạo ra theo phương pháp này là : tx=3τ +E R14 * * D6 um BAX U10 Tr1 R13 Tr2 Hình 4.19. Sơ đồ mạch khuếch đại xung - Sơ đồ nối darlington 2 Transitor Tr1, Tr2 có nhiệm vụ khuyếch đại xung điều khiển nhằm đáp ứng đủ yêu cầu về công suất xung điều khiển kích mở Thyristor. - Biến áp xung có nhiệm vụ cách ly mạch điều khiển và mạch lực về điện, đảm bảo an toàn cho các linh kiện điện tử. - Didode D6 và điện trở công suất R14 có nhiệm vụ khép mạch 2 đầu sơ cấp BAX tiêu tán dòng điện khi Tr1, Tr2 khóa từ đó bảo vệ cuộn sơ cấp BAX. Um điện áp đặt vào 2 cực G-K của Thyristor 4.3.2. Tính chọn các phần tử mạch điều khiển Mạch điều khiển được tính xuất phát từ yêu cầu về xung mở Thyristor . Các thông số cơ bản để tính mạch điều khiển : 51
  18. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển + Điện áp điều khiển Tiristo : Uđk = 5 V. + Dòng điện điều khiển : Iđk = 200 mA . + Điện áp nguồn cấp mạch điều khiển : ± 125V .  Khâu khuếch đại xung - Tính biến áp xung: + Chọn vật liệu làm lõi là sắt ferit. Lõi có dạng hình trụ làm việc trên một phần của đặc tính từ hóa có :  Độ biến thiên cường độ từ trường : ΔB =0,3 T Độ biến thiên mật độ từ cảm : ΔH =30 H/m  + Tỷ số biến áp xung :kba= 2 ÷ 3 nên chọn kba=3 + Điện áp cuộn thứ cấp máy biến áp xung: U2=Udk= 5V + Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp máy biến áp xung: U1= m.U2= 5.2 = 10 V + Dòng điện thứ cấp biến áp xung: I2=Idk=0,2A + Dòng điện sơ cấp biến áp xung: I 2 = 0.2 I1= =0.1 ( A ) k ba 2 + Độ từ thẩm trung bình tương đối của lõi sắt : ∆B 0,3 µ tb = = = 8.10 3 . µ o . ∆H 1,25.10 −6.30 Trong đó µ o = 1,25 .10-6 (H/m) + Thể tích lõi thép: µ tb .µ o .t x .S x .U 1 .I 1 V = Q.l = ∆B 2 8.10 3.1,25.10 −6.167.10 −6.0,15.10.0,1 = 0,3 2 = 2,78.10 −6 (m 3 ) Trong đó: sx Độ sụt áp xung cho phép, thông thường sx = (0,1÷0,2) nên chọn sx = 0,15. tx Độ rộng của một xung, khi coi như thyrsistor là lý tưởng thì ta chọn tx = tph = 0,167 (ms). Dựa vào bảng tra cứu ta lựa chọn được mạch từ có thể tích V = 3,53 cm3 và có kích thước cụ thể như sau:  Diện tích lõi từ Q = 0,948 cm2.  Diện tích cửa sổ: 0,407 cm2. + Số vòng dây quấn sơ cấp biến áp xung tính theo định luật cảm ứng điện từ : 52
  19. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển dB ∆B U1 = w1.Q. = w1 .Q. . dt tx −6 U 1.tΧ 10.167.10 Nên: w1 = = −4 = 58.72 ( vòng ) Q.∆B 0,3.0,948.10 Chọn w1 = 60 vòng + Số vòng dây thứ cấp : 60 w2 = w1 = = 30 ( vòng ) m 2 I 1 = 0.1 + Tiết diện dây quấn sơ cấp : S1 = = 0.0167 ( mm2 ) J1 6 Trong đó chọn mật độ dòng điện là J1 = 6 ( A/ mm2). + Đường kính dây quấn sơ cấp : 4.S1 4.0,0167 d1 = = = 0,14 (mm) Π π Chọn d1 = 0,14 (mm) + Tiết diện dây quấn thứ cấp : I2 0,2 S2 = = = 0,05 (mm 2 ) J2 4 Trong đó chọn J2 = 4 ( A/mm2 ) . + Đường kính đây quấn thứ cấp : 4.S 2 4.0,05 d2 = = = 0,252 (mm). Π Π Chọn dây dẫn có đường kính d2 = 0,25 ( mm ) . - Tính tầng khuyếch đại cuối cùng : Chọn loại Transitor TIP 122 là loại Transitor công suất tích hợp 2 Transitor ghép nối theo sơ đồ darlington : - Transitor loại NPN, vật liệu: Si - Điện áp giữa colector và bazo khi hở mạch emitor : UCBO = 100V - Điện áp giữa emitor và bazo khi hở mạch colector : UEBO= 5V - Dòng điện lớn nhất ở colector: IC max = 5A - Công suất tiêu tán ở colector: PC = 65w - Nhiệt đô lớn nhất ở mặt tiếp giáp: T1= 150 0C - Dòng làm việc của colector : IC = I1= 100 mA - Hệ số khuyếch đại: β = 100 53
  20. Chương 4. Tính chọn mạch điều khiển - Dòng làm việc của bazo : IB= I c = 100 = 1 ( mA ) β 100 + Nguồn cấp cho biến áp xung: E = +15 V + Điện trở nối tiếp với cuộn sơ cấp biến áp xung: E − U 1 15 − 10 R14 = = = 50 Ω I1 0.1 + Tất cả các diode trong mạch điều khiển đều dùng loại 1N4007 có tham số :  Dòng điện định mức : Iđm = 1A  Điện áp ngược lớn nhất : Ungm= 1000V  Điện áp cho diode mở thông : 0,7 v  Khâu tạo xung - Chọn cổng AND: Toàn bộ mạch điều khiển phải dùng 3 cổng AND nên ta chọn IC : CD 4081 tích hợp 4 cổng AND có các thông số sau - Điện áp nguồn cấp: Vcc = 3 ÷ 20 V.; - Điện áp đầu vào : VIn = 0 ÷ VCC + 0,5 - Dòng điện đầu vào : IIn = ± 10mA - Nhiệt độ làm việc - 55o ÷ 125o . - Điện áp ứng với mức logic 1: 15 V - Công suất tiêu thụ P = 500mW Chọn Vcc = 15V . Hình 4.20. Sơ đồ chân IC CD4081 - Mạch phát xung chùm : + Chu kì của xung chùm đươc xác định theo công thức : T = 0,693.(R7 + 2R8). C2 ( 4-2 ) + Chọn tần số của xung chùm: f = 10 kHz 54

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản