Đ C
NG S B
Ề ƯƠ
Ơ Ộ
Đ bài : Đi u khi n t c đ đ ng c m t chi u b ng b bi n đ i xung áp ơ ộ ể ố ộ ộ ộ ế ề ề ề ằ ổ
L i nói đ u ờ ầ
1.1. C u t o và đ c tính c c a đ ng c m t chi u kích t
Ch ươ ng 1 : T ng quan v đ ng c m t chi u ề ộ ơ ộ ổ ề
ơ ủ ộ ấ ạ ơ ộ ề ặ đ c l p ừ ộ ậ
1.2. Các ch đ làm vi c c a đ ng c đi n m t chi u kích t ệ ủ ộ ơ ệ ế ộ ề ộ đ c l p ừ ộ ậ
1.3. Các ph ươ ng pháp đi u ch nh t c đ c a đ ng c m t chi u kích t ộ ủ ộ ơ ộ ề ề ố ỉ ừ ộ đ c
l pậ
* Ph ng pháp đi u ch nh đi n áp ph n ng ươ ầ ứ ệ ề ỉ
* Ph thông kích t ươ ng pháp đi u ch nh t ề ỉ ừ ừ
Ch ng 2 : T ng quan v b bi n đ i xung áp ươ ề ộ ế ổ ổ
2.1. C u trúc và phân lo i b bi n đ i xung áp ạ ộ ế ấ ổ
* B bi n đ i xung áp n i ti p ( xung áp gi m áp ) ố ế ộ ế ả ổ
* B bi n đ i xung áp song song ( xung áp tăng áp ) ộ ế ổ
* B bi n đ i xung áp tăng-gi m áp ộ ế ả ổ
* L a ch n b bi n đ i ổ ộ ế ự ọ
2.2. Ph ng pháp đi u khi n b bi n đ i xung áp ươ ộ ế ề ể ổ
* Ph ng pháp thay đ i đ r ng xung ươ ổ ộ ộ
* Ph ng pháp thay đ i t n s băm xung ươ ổ ầ ố
* L a ch n ph ự ọ ươ ng pháp đi u khi n ể ề
Ch ng 3 : Thi t k m ch đi u khi n ươ ế ế ạ ề ể
3.1. S đ m ch đ ng l c ự ơ ồ ạ ộ
3.2. S đ c u trúc m ch đi u khi n ể ơ ồ ấ ề ạ
* Khâu t o đi n áp tam giác ệ ạ
* Khâu so sánh t o xung đi u khi n van ề ể ạ
* Khâu t o xung chùm ạ
* Khâu khu ch đ i xung chùm ế ạ
* Bi n áp xung ế
3.3. Nguyên lý ho t đ ng c a m ch đi u khi n ạ ộ ủ ề ể ạ
Ch ng 4 : Mô ph ng m ch đi u khi n ươ ỏ ề ể ạ
K t lu n ế ậ
Tài li u tham kh o ả ệ
GV h ng d n ướ ẫ SV th c hi n ệ ự
L i nói đ u ờ ầ
ệ Cùng v i s phát tri n ngày càng m nh m c a các ngành công nghi p ạ ớ ự ẽ ủ ể
c v chi u r ng l n chi u sâu,đi n và các máy đi n đóng m t vai trò r t quan ả ề ề ộ ề ệ ệ ẫ ấ ộ
tr ng , ọ
c trong ph n l n các ngành công nghi p và đ i s ng sinh không th thi u đ ể ế ượ ầ ớ ờ ố ệ
ho tạ
i. Nó luôn đi tr c m t b c a con ng ủ ườ ướ ộ ướ c làm ti n đ nh ng cũng là mũi nh n ọ ề ư ề
quy t đ nh s thành công c a c m t h th ng s n xu t công nghi p. Không ủ ả ộ ệ ố ế ị ự ệ ả ấ
m tộ
qu c gia nào, m t n n s n xu t nào không s d ng đi n và máy đi n. ộ ề ả ử ụ ệ ệ ấ ố
Do tính u vi ư ệ ủ ề t c a h th ng đi n xoay chi u: d s n xu t, d truy n ệ ố ễ ả ệ ề ễ ấ
t i..., c máy phát và đ ng c đi n xoay chi u đ u có c u t o đ n gi n và công ả ơ ệ ấ ạ ề ề ả ả ộ ơ
su t l n, d v n hành... mà máy đi n (đ ng c đi n) xoay chi u ngày càng ơ ệ ấ ớ ễ ậ ệ ề ộ
đ c s d ng r ng rãi và ph bi n. Tuy nhiên đ ng c đi n m t chi u v n gi ượ ử ụ ơ ệ ổ ế ề ẫ ộ ộ ộ ữ
m t v trí nh t đ nh nh trong công nghi p giao thông v n t i, và nói chung ấ ị ộ ị ậ ả ư ệ ở
các thi t b c n đi u khi n t c đ quay liên t c trong ph m vi r ng (nh trong ế ị ầ ể ố ụ ư ề ạ ộ ộ
máy cán thép, máy công c l n, đ u máy đi n...). M c dù so v i đ ng c không ớ ộ ụ ớ ệ ầ ặ ơ
đ ng b đ ch t o đ ng c đi n m t chi u cùng c thì giá thành đ t h n do ồ ơ ệ ắ ơ ộ ể ế ạ ề ộ ộ ỡ
s d ng nhi u kim lo i màu h n, ch t o b o qu n c góp ph c t p h n ... ế ạ ử ụ ứ ạ ề ạ ả ả ơ ổ ơ
ế nh ng do nh ng u đi m c a nó mà máy đi n m t chi u v n không th thi u ư ữ ư ủ ể ệ ề ể ẫ ộ
trong n n s n xu t hi n đ i. ề ả ệ ấ ạ
Ư ể ơ ệ u đi m c a đ ng c đi n m t chi u là có th dùng làm đ ng c đi n ề ơ ệ ủ ể ộ ộ ộ
hay
ớ máy phát đi n trong nh ng đi u ki n làm vi c khác nhau. Song u đi m l n ư ữ ề ệ ệ ể ệ
nh tấ
c a đ ng c đi n m t chi u là đi u ch nh t c đ và kh năng quá t ề ủ ộ ố ộ ơ ệ ề ả ộ ỉ ả i. N u nh ế ư
b nả
thân đ ng c không đ ng b không th đáp ng đ c ho c n u đáp ng đ ứ ể ộ ơ ồ ộ ượ ứ ế ặ ượ c
thì
ph i chi phí các thi t b bi n đ i đi kèm (nh b bi n t n....) r t đ t ti n thì ả ế ị ế ư ộ ế ầ ấ ắ ề ổ
đ ng c đi n m t chi u không nh ng có th đi u ch nh r ng và chính xác mà ộ ơ ệ ể ề ữ ề ộ ộ ỉ
c u trúc m ch l c, m ch đi u khi n đ n gi n h n đ ng th i l ấ ờ ạ ạ ấ i đ t ch t ự ề ể ạ ạ ả ơ ơ ồ
l ng cao. ượ
ả Ngày nay hi u su t c a đ ng c đi n m t chi u công su t nh kho ng ơ ệ ấ ủ ệ ề ấ ộ ộ ỏ
75% ÷85%, đ ng c đi n công su t trung bình và l n kho ng 85% ÷ 94% ở ộ ơ ệ ấ ả ớ
.Công su tl n nh t c a đ ng c đi n m t chi u vào kho ng 100000kw đi n áp ộ ấ ủ ộ ơ ệ ấ ớ ề ệ ả
ậ vào kho ngvài trăm cho đ n 1000v. H ng phát tri n là c i ti n tính nâng v t ướ ả ế ể ế ả
li u, nâng cao ch tiêu kinh t ệ ỉ ế ủ ộ ấ ớ c a đ ng c và ch t o nh ng máy công su t l n ế ạ ữ ơ
h n đó là c m t v n đ r ng l n và ph c t p vì v y v i v n ki n th c còn ả ộ ấ ớ ố ứ ạ ề ộ ứ ế ậ ơ ớ
h n h p c a mình trongph m vi đ tài này em không th đ c p nhi u v n đ ể ề ậ ẹ ủ ề ề ạ ạ ấ ề
i v n đ thi l n mà ch đ c p t ớ ỉ ề ậ ớ ấ ề ế ế ộ t k b băm xung m t chi u đ đi u ch nh ộ ể ề ề ỉ
t c đ có đ o chi u c a đ ng c m t chi u kích t ố ơ ộ ủ ề ề ả ộ ộ ừ ộ ậ ắ đ c l p theo nguyên t c
ng pháp đ đ i x ng . Đây là m t trong nh ng ph ố ứ ữ ộ ươ ượ ệ c dùng ph bi n nh t hi n ổ ế ấ
nay đ đi u ch nh đ ng c đi n m t chi u kích t ể ề ơ ệ ề ộ ộ ỉ ừ ộ ậ ả đ c l p v i yêu c u đ o ầ ớ
ng pháp đ i x ng .Đây là m t ph ng pháp mang chi u quay đ ng c theo ph ộ ề ơ ươ ố ứ ộ ươ
l i hi u qu kinh t cao và đ ạ ệ ả ế ượ ử ụ ặ c s d ng r ng rãi b i nh ng tính năng và đ c ữ ộ ở
đi m n i b t ổ ậ ể
Ch
ươ
ng 1 : T NG QUAN V Đ NG C M T CHI U Ề Ộ
Ơ Ộ
Ổ
Ề
1.1. C u t o và đ c tính c c a đ ng c m t chi u ề ơ ủ ộ ấ ạ ơ ộ ặ
ầ ứ Đ ng c m t chi u bao g m 2 ph n ph n c m (ph n tĩnh) và ph n ng ơ ộ ề ầ ầ ả ầ ộ ồ
(ph n quay). ầ
* Ph n c m (stator) ầ ả
Ph n c m g i là stator, g m lõi thép làm b ng thép đúc, v a là m ch t ừ ầ ả ằ ạ ọ ồ ừ
chính có dây qu n kích t v a là v máy và các c c t ừ ự ừ ỏ ấ ừ ệ (hình 1.1), dòng đi n
ch y trong dây qu n kích t sao cho các c c t t o ra có c c tính liên ti p luân ấ ạ ừ ự ừ ạ ự ế
phiên nhau. C c t ự ừ ệ chính g n v i v máy nh các bulông. Ngoài ra máy đi n ớ ỏ ắ ờ
m t chi u còn có n p máy, c c t ph và c c u ch i than. ự ừ ụ ơ ấ ề ắ ộ ổ
Hình 1.1 C c t chính ự ừ
* Ph n ng (rotor) ầ ứ
Rôto g m lõi thép, dây qu n ph n ng, c góp và tr c máy. ầ ứ ụ ấ ồ ổ
Hình 1.2 Lá thép rôto Hình 1.3 Dây qu n ph n ng máy đi n 1 chi u ầ ứ ệ ề ấ
1. Lõi thép ph n ng: Hình tr làm b ng các lá thép kĩ thu t đi n dày 0,5 ằ ầ ứ ụ ệ ậ
mm, ph s n cách đi n ghép l i. Các lá thép đ c d p các l thông gió và rãnh ủ ơ ệ ạ ượ ậ ỗ
đ đ t dây qu n ph n ng (hình 1.2). ể ặ ầ ứ ấ
2. Dây qu n ph n ng: G m nhi u ph n t m c n i ti p nhau, đ t trong ầ ứ ầ ử ắ ố ế ề ấ ặ ồ
các rãnh c a ph n ng t o thành m t ho c nhi u vòng kín. Ph n t c a dây ầ ứ ầ ử ủ ủ ề ạ ặ ộ
ế qu n là m t b i dây g m m t ho c nhi u vòng dây, hai đ u n i v i hai phi n ề ộ ố ố ớ ấ ầ ặ ồ ộ
góp c a vành góp (hình 1.3a). hai c nh tác d ng c a ph n t đ t trong hai rãnh ầ ử ặ ụ ủ ủ ạ
d i hai c c t khác tên (hình 1.3b). ướ ự ừ
ế 3. C góp (vành góp) hay còn g i là vành đ i chi u g m nhi u phi n ề ề ổ ọ ổ ồ
c ghép thành m t kh i hình tr , cách đi n v i nhau và đ ng hình đuôi nh n đ ồ ạ ượ ụ ệ ộ ố ớ
cách đi n v i tr c máy. ớ ụ ệ
Các b ph n khác nh tr c máy, qu t làm mát máy… ư ụ ậ ạ ộ
1.2- Nguyên lý làm vi c c a đ ng c đi n m t chi u ề ệ ủ ộ ơ ệ ộ
Trên hình 1.4 khi cho đi n áp m t chi u U vào hai ch i đi n A và B, trong ề ệ ệ ổ ộ
ằ dây qu n ph n ng có dòng đi n. Các thanh d n ab và cd mang dòng đi n n m ầ ứ ệ ệ ấ ẫ
trong t ng s ch u l c tác d ng t tr ừ ườ ị ự ụ ẽ ươ ng h lên nhau t o nên mômen tác ạ ỗ
c xác đ nh theo quy t c bàn d ng lên rôto, làm quay rôto. Chi u l c tác d ng đ ụ ề ự ụ ượ ắ ị
tay trái (hình 1.4a).
Hình 1.4 Mô t ả nguyên lý làm vi c c a đ ng c đi n m t chi u ề ệ ủ ộ ơ ệ ộ
Khi ph n ng quay đ c n a vòng, v trí thanh d n ab, cd đ i ch nhau ầ ứ ượ ử ẫ ổ ỗ ị
ề (hình 1.4b), nh có phi n góp đ i chi u dòng đi n, nên dòng đi n m t chi u ề ế ệ ệ ờ ổ ộ
cho bi n đ i thành dòng đi n xoay chi u đ a vào dây qu n ph n ng, gi ề ầ ứ ư ế ệ ấ ổ ữ
ề chi u l c tác d ng không đ i, do đó l c tác d ng lên rôto cũng theo m t chi u ự ề ự ụ ụ ổ ộ
nh t đ nh, đ m b o đ ng c có chi u quay không đ i. ơ ấ ị ề ả ả ộ ổ
ơ ệ Ch đ làm vi c đ nh m c c a máy đi n nói chung và c a đ ng c đi n ứ ủ ế ộ ủ ệ ệ ộ ị
ế ạ m t chi u nói riêng là ch đ làm vi c trong nh ng đi u ki n mà nhà ch t o ế ộ ữ ệ ề ệ ề ộ
quy đ nh. Ch đ đó đ ng ghi trên nhãn máy ế ộ ị ượ c đ c tr ng b ng nh ng đ i l ằ ạ ượ ư ữ ặ
1. Công su t đ nh m c P ấ ị
ng đ nh m c. g i là nh ng đ i l ữ ọ ạ ượ ứ ị
2. Đi n áp đ nh m c U
đm (V).
ứ đm (kW hay W).
3. Dòng đi n đ nh m c I ệ
ứ ệ ị
4. T c đ đ nh m c n
ứ đm (A). ị
ố ộ ị ứ đm (vòng/ph).
Ngoài ra còn ghi ki u máy, ph ng pháp kích thích, dòng đi n kích t … ể ươ ừ ệ
ố ớ Chú ý: Công su t đ nh m c ch công su t đ a ra c a máy đi n. Đ i v i ấ ư ấ ị ứ ủ ệ ỉ
máy phát đi n đó là công su t đ a ra đ u c c máy phát, còn đ i v i đ ng c ấ ư ệ ở ầ ự ố ớ ộ ơ
đó là công su t đ a ra trên đ u tr c đ ng c . ơ ụ ộ ấ ư ầ
1.3. Các ph ươ ng pháp đi u ch nh t c đ c a đ ng c m t chi u kích t ộ ủ ơ ộ ề ề ố ộ ỉ ừ
đ c l p ộ ậ
V ph ề ươ ề ư ng di n đi u khi n t c đ đ ng c đi n m t chi u có nhi u u ể ố ộ ộ ơ ệ ệ ề ề ộ
vi ệ ơ ố t h n so v i lo i đ ng c khác, không nh ng nó có kh năng đi u ch nh t c ạ ộ ữ ề ả ớ ơ ỉ
đ d dàng mà c u trúc m ch l c, m ch đi u khi n đ n gi n h n đ ng th i l ộ ễ ờ ạ i ự ề ể ấ ạ ạ ả ơ ơ ồ
đ t ch t l ạ ấ ượ ng đi u ch nh cao trong d i đi u ch nh t c đ r ng. ả ố ộ ộ ề ề ỉ ỉ
Th c t có hai ph ự ế ươ ơ ệ ng pháp c b n đ đi u ch nh t c đ đ ng c đi n ể ề ơ ả ộ ộ ố ỉ
m t chi u nói chung và đ ng c m t chi u kích t đ c l p nói riêng : ơ ộ ề ề ộ ộ ừ ộ ậ
• Đi u ch nh đi n áp c p cho ph n ng đ ng c . ơ ấ ầ ứ ệ ề ộ ỉ
• Đi u ch nh đi n áp c p cho m ch kích t ệ ề ấ ạ ỉ ừ ộ đ ng c . ơ
ơ ệ C u trúc ph n l c c a h truy n đ ng đi u ch nh t c đ đ ng c đi n ộ ầ ự ủ ộ ộ ệ ề ề ấ ố ỉ
m t chi u bao gi ề ộ ờ ạ cũng c n có b bi n đ i. Các b bi n đ i này c p cho m ch ộ ế ộ ế ầ ấ ổ ổ
đ ng c . Trong công nghi p th ng s ph n ng đ ng c ho c m ch kích t ơ ầ ứ ặ ạ ộ ừ ộ ệ ơ ườ ử
d ng b n lo i b bi n đ i chính: ạ ộ ế ụ ố ổ
• ộ B bi n đ i máy đi n g m: đ ng c s c p kéo máy phát m t ộ ơ ơ ấ ộ ế ệ ổ ồ
chi u ho c máy đi n khu ch đ i (KĐM) ế ề ệ ặ ạ
B bi n đ i đi n t (KĐT) • ộ ế ệ ừ ổ : Khu ch đ i t ế ạ ừ
B bi n đ i ch nh l u bán d n: Ch nh l u tiristo (CLT) • ộ ế ư ư ẫ ổ ỉ ỉ
B bi n đ i xung áp m t chi u: tiristo ho c tranzito (BBĐXA) • ộ ế ề ặ ổ ộ
T ươ ề ng ng v i vi c s d ng các b bi n đ i mà ta có các h truy n ộ ế ệ ử ụ ứ ệ ớ ổ
đ ng nh : ư ộ
H truy n đ ng máy phát-đ ng c (F-Đ) • ệ ề ộ ộ ơ
• H truy n đ ng máy đi n khu ch đ i - đ ng c (MĐKĐ-Đ) ế ệ ề ệ ạ ộ ộ ơ
H truy n đ ng khu ch đ i t • ạ ừ ệ ề ế ộ - đ ng c (KĐT-Đ) ơ ộ
• H truy n đ ng ch nh l u tiristor-đ ng c (T-Đ) ư ệ ề ộ ộ ơ ỉ
H truy n đ ng xung áp-đ ng c (XA-Đ) • ệ ề ộ ộ ơ
Theo c u trúc m ch đi u khi n các h truy n đ ng, đi u ch nh t c đ ể ệ ề ề ề ấ ạ ộ ố ỉ ộ
ộ đ ng c m t chi u có lo i đi u khi n theo m ch kín (ta có h truy n đ ng ộ ơ ộ ể ệ ề ề ề ạ ạ
đi u ch nh t ề ỉ ự ộ ề đ ng) và lo i đi u khi n theo m ch h (h truy n đ ng đi u ở ệ ề ể ề ạ ạ ộ
khi n h ). H đi u ch nh t ệ ề ể ở ỉ ự ộ ứ ạ đ ng truy n đ ng đi n có c u trúc ph c t p, ề ệ ấ ộ
nh ng có ch t l ấ ượ ư ng đi u ch nh cao và d i đi u ch nh r ng h n so v i h ề ớ ệ ề ả ộ ơ ỉ ỉ
ơ ệ truy n đ ng h . Ngoài ra các h truy n đ ng đi u ch nh t c đ đ ng c đi n ộ ộ ệ ề ề ề ộ ở ộ ố ỉ
c phân lo i theo truy n đ ng có đ o chi u quay và không m t chi u còn đ ề ộ ượ ề ề ạ ả ộ
ng pháp hãm, đ o chi u mà đ o chi u quay. Đ ng th i tuỳ thu c vào các ph ả ề ồ ờ ộ ươ ề ả
m t góc ph n t , hai góc ph n t ta có truy n đ ng làm vi c ộ ệ ở ộ ầ ư ề ầ ư ầ và b n góc ph n ố
•
t .ư
Nguyên lý đi u ch nh đi n áp ph n ng: ầ ứ ề ệ ỉ
Đ đi u ch nh đi n áp ph n ng đ ng c m t chi u c n có thi ể ề ơ ộ ầ ứ ệ ề ầ ộ ỉ ế ị t b
ngu n nh máy phát đi n m t chi u kích t ư ệ ề ồ ộ ừ ộ ậ ề đ c l p, các b ch nh l u đi u ộ ư ỉ
khi n vv... Các thi ể ế ị t b ngu n này có ch c năng bi n năng l ứ ế ồ ượ ng đi n xoay ệ
chi u thành m t chi u có s c đi n đ ng Eb đi u ch nh đ ứ ệ ề ề ề ộ ộ ỉ ượ ề c nh tín hi u đi u ệ ờ
L k
I
Rb
Ru®
U®k
BB§
§
Eb(Ud k)
U
Eu
khi n Uđk. ể
ch đ xác l p. Hình II-1. S đ kh i và s đ thay th ố ơ ồ ơ ồ ế ở ế ộ ậ
Vì là ngu n có công su t h u h n so v i đ ng c nên các b bi n đ i này ấ ữ ạ ộ ế ớ ộ ồ ơ ổ
có đi n tr trong Rb và đi n c m Lb khác không. ệ ả ệ ở
ch đ xác l p có th vi t đ c ph ở ế ộ ể ế ượ ậ ươ ệ ố ng trình đ c tính c a h th ng ủ ặ
nh sau: ư
+
E
R
b
ud
=w
Eb - E = I .Rb + R đI ư ư ư ư
I
u
K
R b K
dm
dm
w
=
w
- (II-2-1) F F
)
(0
U dk
M b
-
Vì t thông c a đ ng c đ c gi không đ i nên đ c ng đ c tính c ừ ơ ượ ủ ộ ữ ộ ứ ặ ổ ơ
cũng không đ i, còn t c đ không t i lý t ng thì tuỳ thu c vào giá tr đi n áp ổ ố ộ ả ưở ị ệ ộ
đi u khi n Uđk c a h th ng, do đó có th nói ph ng pháp đi u ch nh này là ủ ệ ố ể ể ề ươ ề ỉ
tri t đ . ệ ể
Đ xác đ nh gi i đi u ch nh t c đ ta đ ý r ng t c đ l n nh t c a h ể ị ả ấ ủ ệ ộ ớ ể ề ằ ố ố ộ ỉ
th ng b ch n b i đ c tính c b n, là đ c tính ng v i đi n áp ph n ng đ nh ặ ở ặ ầ ứ ơ ả ứ ệ ặ ố ớ ị ị
m c và t thông cũng đ c gi ứ ừ ượ ữ ở ả giá tr đ nh m c. T c đ nh nh t c a d i ấ ủ ứ ỏ ố ộ ị ị
i h n b i yêu c u v sai s t c đ và v mô men kh i đ ng. đi u ch nh b gi ỉ ị ớ ạ ở ộ ố ố ề ề ề ầ ở ộ
=
w
w
max
0
max
Khi mô men t i là đ nh m c thì các giá tr l n nh t và nh nh t c a t c đ là: ả ấ ủ ố ộ ị ớ ứ ấ ỏ ị
dmM- b
w
=
w
min
0
min
dmM- b
(II-2-2)
Đ tho mãn kh kh năng quá t ả ể ả ả ả ề i thì đ c tính th p nh t c a d i đi u ấ ủ ả ấ ặ
ch nh ph i có mô men ng n m ch là: ắ ạ ả ỉ
Mnmmin = Mcmax = KM.Mdm
Trong đó KM là h s quá t ệ ố ả ề i v mô men. Vì h đ c tính c là các đ ọ ặ ơ ườ ng
th ng song song nhau, nên theo đ nh nghĩa v đ c ng đ c tính c ta có th ề ộ ứ ẳ ặ ơ ị ể
dm
w
=
=
vi t:ế
(
M
M
)
(
K
)1
min
nm
min
dm
M
1 b
M b
w
b
.
dm
w
- -
1
0
max
M b
dm
=
=
D
- -
max 0 M K
1
dm
M
(
K
)1
M
M b
(II-2-3) - -
W
Wo m a x
Wma x
W®k1
W®k1
Wo m in
Wmin
M,I
0
M ®m
M nm m in
Hình II-2. Xác đ nh ph m vi đi u ch nh ạ ị ỉ
V i m t c c u máy c th thì các giá tr ề ị w 0max, Mđm, KM là xác đ nh, ị ộ ơ ấ ụ ể ớ
vì v y ph m vi đi u ch nh D ph thu c tuy n tính vào giá tr c a đ c ng ? Khi ị ủ ộ ứ ụ ề ế ạ ậ ộ ỉ
đi u ch nh đi n áp ph n ng đ ng c b ng cac thi t b ngu n đi u ch nh thì ầ ứ ơ ằ ệ ề ộ ỉ ế ị ề ồ ỉ
ơ đi n tr t ng m ch ph n ng g p kho ng hai l n đi n tr ph n ng đ ng c . ả ầ ứ ầ ứ ở ổ ệ ệ ạ ấ ầ ở ộ
w
Do đó có th tính s b đ ể ơ ộ ượ
10
o
max
dm
£ c: Mb /
Vì th v i t ế ớ ả ề i có đ c tính mô men không đ i thì có giá tr ph m vi di u ổ ặ ạ ị
ch nh t c đ c ng không v ộ ữ ố ỉ ượ ề ả t quá 10. Đói v i các máy có yêu c u cao v d i ầ ớ
đi u ch nh và đ chính xác duy trì t c đ làm vi c thì vi c s d ng các h ố ệ ử ụ ệ ề ộ ộ ỉ ệ
th ng “h ” nh trên là không tho mãn đ c. ư ả ố ở ượ
Trong ph m vi ph t ạ ụ ả ủ i cho phép có th coi các đ c tính c tĩnh c a ể ặ ơ
đ c l p là tuy n tính. Khi đi u ch nh đi n áp truy n đ ng m t chi u kích t ộ ề ề ộ ừ ộ ậ ế ề ệ ỉ
ph n ng thì đ c ng các đ c tính c trong toàn d i đi u ch nh là nh nhau, do ầ ứ ộ ứ ư ề ặ ả ơ ỉ
đó đ s t t c t ng đ i đ t giá tr l n nh t t ộ ụ ố ươ ố ạ ị ớ ấ ạ ặ ề i đ c tính th p nh t c a d i đi u ấ ủ ả ấ
ch nh. Hay nói cách khác , n u t i đ c tính c th p nh t c a d i đi u ch nh mà ế ạ ặ ấ ủ ả ơ ấ ề ỉ ỉ
sai s t c đ không v t quá giá tr sai s cho phép, thì h truy n đ ng s làm ố ố ộ ượ ệ ề ẽ ố ộ ị
vi c v i sai s luôn nh h n sai s cho phép trong toàn b d i đi u ch nh. Sai ỏ ơ ộ ả ề ệ ớ ố ố ỉ
ng đ i c a t c đ s t ố ươ ố ủ ố ộ ở ặ đ c tính c th p nh t là: ơ ấ ấ
w
w
w
o
min
=
=
s
min w
w
o
min
o
min
dm
=
- D
s
s
cp
M wb
o
min
£ (II-2-4)
w min, Scp la xác đ nh nên có th tính đ ị
Vì các giá tr Mdm, c giá tr t ị ể ượ ị ố i
thi u c a đ c ng đ c tính c sao cho sai s không v ể ủ ộ ứ ặ ơ ố ượ t quá giá tr cho phép. ị
Đ làm vi c này, trong đa s các tr ể ệ ố ườ ề ng h p c n xây d ng các h th ng truy n ợ ầ ệ ố ự
đ ng đi n ki u vòng kín. ể ộ ệ
Trong su t quá trình đi u ch nh đi n áp ph n ng thì t thông kích ầ ứ ệ ề ố ỉ ừ
t đ ừ ượ ữ ả i cho phép c a h s là không đ i: ủ ệ ẽ ổ
c gi nguyên, do đó mô men t Mc.cp=Kf đm.Iđm=Mđm.
ở Ph m vi đi u ch nh t c đ và mô men n m trong hình ch nh t bao b i ữ ề ạ ằ ậ ố ộ ỉ
w các đ = w đm , M = Mđm và các tr c to đ . T n hao năng l ườ ng th ng ẳ ạ ộ ổ ụ ượ ng
chính là t n hao trong m ch ph n ng n u b qua các t n hao không đ i trong ầ ứ ế ạ ổ ỏ ổ ổ
h .ệ
E = E + I (Rb + R đ) ư ư ư
I Eb = I E + I 2(Rb + R đ) ư ư ư ư ư
Khi làm vi c ch đ xác l p ta có mô men do đ ng c sinh ra đúng ệ ở ế ộ ậ ơ ộ
i trên tr c: M* = Mc* và g n đúng coi đ c tính c c a ph t b ng mô men t ằ ả ơ ủ ụ ả i ụ ặ ầ
*
w
h
=
là Mc* = (?* )x thì
u
x
1
*
*
*
- (II-2-5)
)
w
+
( R w
w w w w
®m
w
1
x=0 x=-1
u
h M
1
®m
M
Hình II-3 Quan h gi a hi u su t truy n đ ng và t c đ v i các ấ ệ ữ ộ ớ ệ ề ộ ố
lo i t i khác nhau ạ ả
Hình II-3 mô t quan h gi a hi u su t và t c đ làm vi c trong các ả ệ ữ ệ ệ ấ ố ộ
tr ườ ng h p đ c tính t ặ ợ ả ệ i khác nhau. Đi u ch nh t c đ b ng cách thay đ i đi n ộ ằ ề ổ ố ỉ
ng h p mô men t áp ph n ng là r t thích h p trong tr ấ ầ ứ ợ ườ ợ ả i là h ng s trong toàn ố ằ
d i đi u ch nh. Cũng th y r ng không nên n i thêm đi n tr ả ấ ằ ệ ề ố ỉ ở ạ ph vào m ch ụ
ầ ứ ể ệ
ph n ng vì nh v y s làm gi m đáng k hi u su t c a h . ư ậ ẽ ả ấ ủ ệ • Nguyên lý đi u ch nh t thông đ ng c : ơ ộ ừ ề ỉ
Đi u ch nh t thông kích c a đ ng c đi n m t chi u là đi u ch nh mô ề ỉ ừ ơ ệ ủ ề ề ộ ộ ỉ
f I và s c đi n đ ng quay c a đ ng c E = ơ ư
men đi n t c a đ ng c M = K ệ ừ ủ ộ ơ ủ ộ ư ứ ệ ộ
w Kf . M ch kích t c a đ ng c là m ch phi tuy n, vì v y h đi u ch nh t ạ ừ ủ ệ ề ế ạ ậ ộ ơ ỉ ừ
thôngcũng là h phi tuy n: ệ ế
=
+
w
i
k
k
e k +
d dt
r b
r k
F (II-3-1)
trong đó: rk - đi n tr dây qu n kích thích, ở ệ ấ
ở ủ ệ ệ ồ
rb - đi n tr c a ngu n đi n áp kích thích, w k – s vòng dây c a dây qu n kích thích, ủ ấ ố
Trong ch đ xác l p ta có quan h : ệ ế ộ ậ f = f [ik]
Th thông thì đi n áp ph n ng đ c gi nguyên ườ ng khi đi u ch nh t ề ỉ ừ ầ ứ ệ ượ ữ
b ng giá tr đ nh m c, do đó đ c tính c th p nh t trong vùng đi u ch nh t ằ ơ ấ ứ ề ặ ấ ị ỉ ị ừ
thông chính là đ c tính có đi n áp ph n ng đ nh m c,t thông đ nh m c và ầ ứ ứ ừ ệ ặ ị ứ ị
đ c g i là đ c tính c b n (đôi khi chính là đ c tính t ượ ơ ả ạ ặ ọ ự ơ nhiên c a đ ng c ). ủ ộ
T c đ l n nh t c a d i đi u ch nh t ấ ủ ả ộ ớ ề ố ỉ ừ ể thông b h n ch b i kh năng chuy n ế ở ị ạ ả
m ch c a c góp đi n. Khi gi m t ủ ổ ệ ả ạ ừ thông đ tăng t c đ quay c a đ ng c thì ộ ủ ộ ể ố ơ
ể ả đ ng th i đi u ki n chuy n m ch c a c góp cũng b x u đi, vì v y đ đ m ủ ổ ồ ị ấ ề ệ ể ạ ậ ờ
b o đi u ki n chuy n m ch bình th ả ệ ể ề ạ ườ ầ ng thì c n ph i gi m dòng đi n ph n ả ệ ầ ả
ng cho phép, k t q a là mô men cho phép trên tr c đ ng c gi m r t nhanh. ứ ế ủ ơ ả ụ ấ ộ
Ngay c khi gi ả ữ ơ ữ nguyên dòng đi n ph n ng thì đ c ng đ c tính c c ng ầ ứ ộ ứ ệ ặ
(
ấ ả ả ừ
*
F thông kích thích: ) 2*
( f
=Fb
b f =
hay gi m r t nhanh khi gi m t ) K 2 uR
i k
I
w max
rk
U®kF
E
rbk Lk
w
k
§ Æc tÝnh c¬ b¶n
a,
0
w
®m
k
ikw
b,
Lk(U®kF )
M M
0
c,
F
thông Hình II-4 S đ thay th (a) Đ c tính đi u ch nh khi đi u ch nh t ặ ơ ồ ề ề ế ỉ ỉ ừ
đ ng c (b) Quan h ?(ikt),(c) ộ ệ ơ
Do đi u ch nh t c đ b ng cách gi m t ộ ằ ề ả ố ỉ ừ thông nên đ i v i các đ ng c ố ớ ộ ơ
mà t thông đ nh m c n m ch ti p giáp gi a vùng tuy n tính và vùng b•o ừ ằ ở ứ ị ỗ ế ữ ế
hoá thì có th coi vi c đi u ch nh là tuy n tính và h ng s hoà c a đ c tính t ủ ặ ừ ề ể ệ ế ằ ỉ ố
C ph thu c vào thông s k t c u c a máy đi n: ố ế ấ ủ ụ ệ ộ
• K t lu n ậ ế
Ph ng pháp đi u ch nh t c đ b ng cách thay đ i t ươ ố ộ ằ ổ ừ ề ỉ ạ thông có nhi u h n ề
chế
ng pháp đi u ch nh đi n áp ph n ng ph ng pháp thay đ i t ươ ầ ứ ề ệ ỉ ươ ổ ừ
so v i ph ớ thông bị
ế ở ủ ổ ề ệ ệ ể ề ạ ơ
h n ch b i các đi u ki n c khí: đó chính là đi u ki n chuy n m ch c a c ạ góp
đi n. C th ph ụ ể ệ ươ ơ ng pháp đi u ch nh đi n áp ph n ng có các u đi m h n ầ ứ ư ệ ề ể ỉ
nh sau : ư
1 - Hi u su t đi u ch nh cao (ph ề ệ ấ ỉ ươ ng trình đi u khi n là tuy n tính, tri ể ế ề ệ t
ng pháp đi u ch nh đi n áp ph n ng nên t n hao đ ) h n khi ta dùng ph ể ơ ươ ầ ứ ệ ề ổ ỉ
công su t đi u khi n nh . ỏ ề ể ấ
ế 2 - Vi c thay đ i đi n áp ph n ng c th là làm gi m U d n đ n ụ ể ầ ứ ệ ệ ả ẫ ổ
mômen ng n m ch gi m, dòng ngán m ch gi m. Đi u này r t có ý nghĩa trong ạ ề ắ ạ ả ấ ả
lúc kh i đ ng đ ng c . ơ ở ộ ộ
3 - Đ s t t c tuy t đ i trên toàn d i đi u ch nh ng v i m t mômen ộ ụ ố ệ ố ứ ề ả ớ ộ ỉ
đi u ch nh xác đ nh là nh nhau nên d i đi u ch nh đ u, tr n, liên t c. ụ ư ề ề ề ả ơ ỉ ỉ ị
Tuy v y ph ậ ươ ỏ ng pháp này đòi h i công su t đi u ch nh cao và đòi h i ấ ề ỏ ỉ
ph iả
ồ ề ỉ ượ ư c xong nó là không đáng k so v i vai trò và u ể ớ
có ngu n áp đi u ch nh đ đI mể
ng pháp này đ c s d ng r ng rãi. c a nó. V y nên ph ậ ủ ươ ượ ử ụ ộ
Ch
ng 2 : T NG QUAN V B BI N Đ I XUNG ÁP
ươ
Ề Ộ Ế
Ổ
Ổ
2.1. C u trúc và phân lo i b bi n đ i xung áp ạ ộ ế ổ ấ
* B bi n đ i xung áp gi m áp ộ ế ả ổ
S đ nguyên lý : ơ ồ
Nguyên lý ho t đ ng : ạ ộ
Ph n t c là khóa S ( van bán d n đi u khi n đ c ) ầ ử ề đi u ch nh quy ỉ ướ ể ượ ề ẫ
Đ c đi m c a s đ này là khóa S, cu n c m và t i m c n i ti p. T i có tính ủ ơ ồ ể ặ ả ộ ả ố ế ắ ả
ch t c m kháng ho c dung kháng. B l c L & C. Điôt m c ng c v i Ud đ ấ ả ộ ọ ặ ắ ượ ớ ể
thoát dòng t ả i khi ng t khóa K. ắ
+ S đóng thì U đ c đ t vào đ u c a b l c. N u b qua t n th t trong ượ ầ ủ ộ ọ ế ặ ấ ổ ỏ
các van và các ph n t thì Ud=U ầ ử
+ S m thì h m ch gi a ngu n và t i, nh ng v n có dòng id do năng ở ạ ữ ở ồ ả ư ẫ
l ng tích lũy trong cu n L và c m kháng c a t ượ ủ ả ả ộ ậ i, dòng khép kín qua D, do v y
Ud=0
Nh v y, Ud ≤ U. T ư ậ ươ ứ ng ng ta có b bi n đ i h áp. ộ ế ổ ạ
* B bi n đ i xung áp tăng áp ộ ế ổ
S đ nguyên lý : ơ ồ
ể : Đ c đi m ặ
L n i ti p v i t i, khoá S m c song song v i t i. Cu n c m L không tham gia ố ế ớ ả ớ ả ắ ả ộ
vào quá trình l c g n sóng mà ch có t C đóng vai trò này. ọ ợ ỉ ụ
+ S đóng, dòng đi n t +U qua L → S → -U. Khi đó D t t vì trên t có UC (đã ệ ừ ắ ụ
đ c tích đi n tr c đó). ượ ệ ướ
+ S ng t, dòng đi n ch y t +U qua L → D → T i. Vì t thông trong L không ạ ừ ệ ắ ả ừ
gi m t c th i v không do đó trong L xu t hi n su t đi n đ ng t c m có cùng ờ ề ứ ệ ệ ả ấ ấ ộ ự ả
c c tính v i U. Do đó t ng đi n áp: ud =U + eL. V y ta có b bi n đ i tăng áp. ự ộ ế ệ ậ ớ ổ ổ
Đ c tính c a b bi n đ i là tiêu th năng l ng t ủ ộ ế ụ ặ ổ ượ ừ ngu n U ồ ở ế ộ ch đ liên t c ụ
và năng l i d ng xung nh n. i d ượ ng truy n ra t ề ả ướ ạ ọ
* B bi n đ i xung áp tăng-gi m áp ộ ế ả ổ
S đ nguyên lý: ơ ồ
ng đ ng R-L-E. L1 T i là đ ng c mm t chi u đ ơ ề ả ộ ộ ượ c thay b i m ch t ở ạ ươ ươ
ch đóng vai trò tích lu năng l ng. C đóng vai trò l c. ỹ ỉ ượ ọ
Nguyên lý ho t đ ng : ạ ộ
+ S đóng, trên L1 có U, dòng ch y t +U ng tích ạ ừ → S → L1 → -U. Năng l ượ
lu trong cu n c m L1; đi-ôt D t t; Ud =UC, t C phóng đi n qua t i. ộ ả ỹ ắ ụ ệ ả
+ S ng t, cu n c m L1 sinh ra s c đi n đ ng ng c chi u v i tr ộ ả ứ ệ ắ ộ ượ ớ ườ ề ng h p đóng ợ
ng t ng n p và C, t ⇒ D thông ⇒ năng l ượ tr ừ ườ ạ ụ C tích đi n; ud s ng ệ ẽ ượ c
chi uề
v i U. ớ
V y đi n áp ra trên t ệ ậ ả ả i đ o d u so v i U. Giá tr tuy t đ i |Ud| có th l n h n ơ ệ ố ể ớ ấ ớ ị
hay nh h n U ngu n. ỏ ơ ồ
* B băm xung m t chi u có đ o chi u ề ề ả ộ ộ
Ở đây ta s d n van bán d n IGBT B BXM dùng van đi u khi n hoàn ử ụ ể ề ẫ ộ
ệ toàn IGBT có kh năng th c hi n đi u ch nh đi n áp và đ o chi u dòng đi n ự ệ ề ệ ề ả ả ỉ
t i ả
Trong các h trngruy n đ ng t ệ ề ộ ự ộ đ ng có yêu c u đ o chi u đ ng c do ả ề ầ ơ ộ
đó b bi n đ i này tth ộ ế ổ ườ ề ng hay dùng đ c p ngu n cho đ ng c m t chi u ồ ơ ộ ể ấ ộ
kích t đ c l p có nhu c u đ o chi u quay. ừ ộ ậ ề ầ ả
Các van IGBT làm nhi m v khoá không ti p đi m .Các Điôt ụ ệ ể ế
Đ1,Đ2,Đ3,Đ4 dùng đ tr năng l ng ph n kháng v ngu n và th c hi n quá ể ả ượ ự ề ệ ả ồ
trình hãm tái sinh.
Có các phh ươ ộ ậ ng pháp đi u khi n khác nhau nh : Đi u khi n đ c l p, ư ể ể ề ề
đi u khi n không đ i x ng và đi u khi n đ i x ng ố ứ ố ứ ề ể ể ề
* L a ch n b bi n đ i ổ ộ ế ự ọ
- L a ch n m ch l c ọ ự ự ạ
trên ta th y đ phù h p đ o chi u đ ng c Qua các m ch phân tích ạ ở ể ề ấ ả ợ ộ ơ
(m tộ
cách ch đ ng) ta ch n b băm xung m t chi u có đ o chi u (c u BXDC), ủ ộ ề ề ả ầ ộ ọ ộ
m ch này cho phép năng l ạ ượ ộ ng đi theo 2 chi u Ud, Id có th đ o chi u m t ể ả ề ề
cách đ c l p. H n n a m ch này r t thông d ng (dùng trong DC-DC, DC-AC ộ ậ ụ ữ ạ ấ ơ
cũng d dàng h n. converter) do đó vi c tìm mua các ph n t ệ ầ ử ễ ơ
- L a ch n van bán d n ự ẫ ọ
Ch n van IGBT b i : ở ọ
+ IGBT là ph n t ầ ử ế ợ k t h p kh năng đóng c t nhanh c a MOSFET và ắ ủ ả
khả
i l n c a transistor th năng ch u quá t ị ả ớ ủ ườ ng, t n s băm đi n áp cao thì làm cho ệ ầ ố
đ ng c ch y êm h n. ộ ơ ạ ơ
+ Công su t đi u khi n yêu c u c c nh nên làm cho đ n gi n đáng k ầ ự ề ể ấ ả ơ ỏ ể
thi tế
k c a các b bi n đ i và làm cho kích th ổ ế ủ ộ ế ướ ỏ ơ c h th ng đi u khi n nh , h n ệ ố ể ề
n a nó cũng làm ti ữ ế t ki m năng lu ng (đi u khi n). ợ ệ ề ể
+ IGBT là ph n t ầ ử đóng c t v i dòng áp l n, nó đang d n thay th ớ ắ ầ ớ ế
transistor
BJT nó ngày càng thông d ng h n do đó vi c mua thi ụ ệ ơ ế ị ả t b cũng đ n gi n ơ
h n.Cùng v i s phát tri n c a IGBT thì các IC chuyên d ng đi u khi n chúng ể ủ ớ ự ụ ề ể ơ
(IGBT Driver) ngày càng phát tri n và hoàn thi n do đó vi c đi u khi n cũng ệ ể ệ ề ể
chu n xác và vi c thi ệ ẩ ế ế t k các m ch đi u khi n cũng đ n gi n, g n nh . ẹ ể ề ả ạ ơ ọ
2.2. Ph ng pháp đi u khi n b bi n đ i xung áp ươ ể ộ ế ổ ề
Đi n th trung bình đ u ra s đ ẽ ượ ế ệ ầ ố c đi u khi n theo m c mong mu n ứ ể ề
m c dùặ
ủ đi n th đ u vào có th là h ng s ( c qui, pin) ho c bi n thiên (đ u ra c a ế ầ ố ắ ế ể ệ ằ ặ ầ
ch nhỉ
i có th thay đ i.V i m t giá tr đi n th vào cho tr c, đi n th trung l u), t ư ả ị ệ ế ể ớ ổ ộ ướ ế ệ
bình
đ u ra có th đi u khi n theo hai cách: ầ ể ề ể
- Thay đ i đ r ng xung. ổ ộ ộ
- Thay đ i t n s băm xung. ổ ầ ố
* Ph ng pháp thay đ i đ r ng xung ươ ổ ộ ộ
N i dung c a ph ng pháp này là thay đ i t1, gi nguyên T. Giá tr ủ ộ ươ ổ ữ ị
=
=
g
U
U .
d
t U 1. T
g =
trung bình c a đi n áp ra khi thay đ i đ r ng là: ổ ộ ộ ủ ệ
1t T
Trong đó đ t : ặ
là h s l p đ y, còn g i là t s chu kỳ. ệ ố ấ ỉ ố ầ ọ
Nh v y theo ph ng pháp này thì d i đi u ch nh c a Ura là r ng(0 < ε ≤ ư ậ ươ ủ ề ả ộ ỉ
1).
* Ph ng pháp thay đ i t n s băm xung ươ ổ ầ ố
=
=
U
.
f U .
d
t 1
t U . 1 T
N i dung c a ph ng pháp này là thay đ i T, còn t1 = const. Khi đó: ủ ộ ươ ổ
Ngoài ra có th ph i h p c hai ph ng pháp trên. Th c t ph ng pháp ố ợ ể ả ươ ự ế ươ
bi n đ i đ r ng xung đ c dùng ph bi n h n vì đ n gi n h n, không ổ ộ ộ ế ượ ổ ế ả ơ ơ ơ
t b bi n t n đi kèm. c n thi ầ ế ị ế ầ
đây ta ch n cách thay đ i đ r ng xung, ph g pháp này g i là PWM Ở ổ ộ ộ ọ ươ ọ
(Pulse Width Modulation).Theo ph ươ ẽ ng pháp này tân s băm xung s là ố
h ng s .Vi c đi u khi n tr ng thái đóng m c a van d a vào viêc so ỏ ủ ự ề ể ệ ằ ạ ố
sánh m t đi n áp đi u khi n v i m t sóng tu n hoàn (th ề ể ệ ầ ộ ộ ớ ườ ạ ng là d ng
tam giác (Sawtooth)) có biên đ đ nh không đ i.Nó s thi t l p t n s ộ ỉ ẽ ổ ế ậ ầ ố
ctl >Ust thì cho tín hi u đi u khi n m van, ng
400Hz đóng c t cho van,t n s đóng c t này là không đ i v i d i t n t ắ ổ ớ ả ẩ ừ ầ ố ắ
đ n 200kHz.Khi U ế ể ệ ề ở ượ ạ i c l
khóa van. • Ph ươ ng pháp đi u khi n b băm xung có đ o chi u ề ể ề ả ộ
Nguyên t c đi u khi n ể ề ắ
Theo ph ươ ậ ng pháp đi u khi n này các c p van S1 và S2; S3 và S4 l p ặ ể ề
thành hai c p van mà trong m i c p thì hai van đ ỗ ặ ặ ượ ắ c đi u khi n đóng c t ể ề
đ ng th i. ồ ờ
Tín hi u đi u khi n đ ề ể ệ ượ ạ ể c t o ra b ng cách so sánh đi n áp đi u khi n ề ệ ằ
v iớ
đi n áp t a (th ng là d ng xung tam giác): ự ệ ườ ạ
-N u Udk>utua thì S1 và S2 đ c kích d n; S3 và S4 đ c kích t t. ế ượ ẫ ượ ắ
-N u Udk Bi u đ d ng sóng dòng, áp trên t ể ồ ạ i
ả Ch đ ho t đ ng:
ế ộ ạ ộ +Trong kho ng 1: S1 và S2 đ c kích d n, S3 và S4 đ c kích t ả ượ ẫ ượ ắ t, đ ng c
ộ ơ đ c n i v i ngu n U, dòng qua ph n ng tăng đ n giá tr Imax. ượ ố ớ ầ ứ ế ồ ị +Trong kho ng 2:S1và S2 đ c kích t t,S3 và S4 đ c kích d n,nh ng do t ả ượ ắ ượ ư ẫ i
ả có tính c m kháng nên dòng đi n ph n ng khép m ch qua D3 và D4 v ầ ứ ệ ả ạ ề ngu n, S3 và S4 b đ t đi n áp ng c b i hai diode D3 và D4 nên khoá, dòng ị ạ ệ ồ ượ ở Imax v 0. id gi m t
ả ừ ề +Trong kho ng 3:S3 và S4 đ ả ượ c kích d n, đi n áp đ t lên đ ng c là –U,
ặ ệ ẫ ơ ộ dòng id tăng theo chi u ng 0 v Imin theo chi u d ng). ề c l
ượ ạ i (gi m t
ả ừ ể ươ ề +Trong kho ng 4: S3 và S4 đ c kích t t, S1 và S2 đ c kích d n, nh ng do ả ượ ắ ượ ư ẫ tr i nên dòng id ti p t c ch y theo ướ c đó dòng id ch y theo chi u ng
ạ ề c l
ượ ạ ề ụ ả chi u cũ, khép m ch qua các diode D1 và D2 v ngu n; S1 và S2 b đ t đi n
ệ ị ặ ề ề ạ ồ áp ng ượ ở c b i hai diode D1 và D2 phân c c thu n nên khoá, do đó id gi m
ự ả ậ theo chi u ng i t Imin v 0. ề c l
ượ ạ ừ ề * Các thông s dùng đ thi
ố ể t k
ế ế Ph m vi đi u ch nh Đi n ápệ Dòng đ nh m c
ứ
ị ầ
Đi n áp ph n ệ ề ạ ỉ l ướ i(VAC)
127V 6A ngứ
400V 25:1 3.1. S đ m ch đ ng l c đ n gi n ơ ồ ạ ự ơ ộ ả Ch n t n s băm xung f = 500Hz ọ ầ ố M ch c p ngu n m t chi u cho đ ng c
ộ ề ấ ạ ồ ộ ơ Ch n máy bi n áp 3 pha 3 tr s đ đ u dây ụ ơ ồ ấ ế ọ Δ/Y làm mát b ng không khí
ằ t i ,s t áp trên ự nhiên. Máy bi n áp công su t nh ,ch c ch c KVA tr l
ấ ỉ ỡ ụ ở ạ ụ ế ỏ ệ
đi n tr l n kho ng 4% ,s t áp trên cu n kháng ít h n kho ng 2% .Đi n ở ớ ụ ệ ả ả ộ ơ ụ ả áp s t trên 2 Điôt kho ng 2V.
• Tính ch n van bán d n công su t
ấ ọ ẫ - Tính ch n Điôt m ch van ọ ạ Qua phân tích các m ch l c ta th y ự ạ ấ + Dòng đi n trung bình ch y qua diode ệ ạ V i giá tr dòng đ nh m c đ ng c Iđm = 6A ứ ộ ớ ơ ị ị Ch n ch đ làm mát là van có cánh t a nhi t v i đ đi n tích b ế ộ ọ ỏ ệ ớ ủ ẹ ề m t và có qu t thông gió, khi đó cho dòng đi n làm vi c cho phép ệ ệ ặ ạ ch y qua van t i 50% Iđm ạ ớ Lúc đó dòng ch y qua van c n ch n : ạ ầ ọ Iđmv = Ki.Imax = 6/0.5 = 12(A) Qua các bi u đ ta th y : Đi n áp ng ệ ể ấ ồ ượ ỗ
c c c đ i đ t trên m i
ạ ặ ự van( b qua s t áp trên m i van là U = 400V ụ ỏ ỗ Ch n h s quá đi n áp Ku= 2.5 Ungv= 2.5.400 = 1000(V) ệ ố ệ ọ Ch n 4 diode lo i CR20-100 có các thông s sau : ạ ọ ố Imax(A) Un(V) Ký hi uệ
1N2455R 20 1000 Ir(A)
20 Ith(A)
10u Tcp
200 ∆U(V)
1.1 Trong đó : Imax :dòng đi n làm vi c c c đ i cho phép qua van ệ ự ạ ệ c c c đ i cho phép đ t lên van Ungv : đi n áp ng
ệ ượ ự ạ ặ Ipik : đ nh xung dòng đi n
ệ ỉ ΔU :t n hao đi n áp tr ng thái m c a Diode ệ ổ ở ạ ở ủ Ith : dòng đi n th c c đ i
ử ự ạ
ệ Ir :dòng đi n rò nhi t đ 250 C ệ ở ệ ộ Tcp : nhi t đ cho phép làm vi c. ệ ộ ệ - Tính ch n IGBT ọ Tính dòng trung bình ch y qua van: ạ Qua phân tích các m ch l c trên ta th y:
ạ ự ấ Dòng đi n trung bình ch y qua van lμ : IS = γ It ệ ạ V i giá tr dòng đi n đ nh m c đ ng c là Itđm =6(A) ứ ộ ệ ớ ơ ị ị + Ch n ch đ làm mát là van có cánh to nhi ế ộ ả ọ ệ ớ ủ ệ ề ặ
t v i đ di n tích b m t và có qu t thông gió, khi đó dòng đi n làm vi c cho phép ch y qua van
ệ ệ ạ ạ lên t i 50 % Idm . ớ Lúc đó dòng đi n qua van c n ch n : ệ ầ ọ Iđmv = ki Imax =6/0.5=12(A) Qua các bi u đ ta th y :Đi n áp ng c c c đ i đ t lên m i van (b qua ệ ể ấ ồ ượ ự ạ ặ ỗ ỏ s t ápụ trên các van ) là Ungmax=E=400(V) Ch n h s quá đi n áp ku = 2.5 → Ungv =ku.Ungmax = ệ ố ọ ệ 2.5*400=1000(V). T các tính toán trên ta ch n 4 van IGBT …có các thông s sau: ừ ọ ố IRG4PH30K TO247 Vce(V Pdma Vce(sat Ice(uA In.Diod Lo iạ Lo i vạ ỏ Icmax(A )
20 )
120 )
x
100W 4 )
250 e
No A - Tính ch n Điôt m ch ch nh l u ư ọ ạ ỉ Tính ch n d a vào các y u t c b n dòng t ế ố ơ ả ự ọ ả i ,đi u ki n to nhi
ệ ề ả ệ ệ
t ,đi n áp làm vi c, các thông s c b n c a van đ c tính nh sau : ố ơ ả ủ ệ ượ ư +)Đi n áp ng c l n nh t mà Diode ph i ch u : ệ ượ ớ ấ ả ị Unmax=Knv.U2 =418,88 (V). Đi n áp ng c c a van c n ch n : ệ ượ ủ ầ ọ Unv = KdtU . Un max =2,5 . 418,88 = 1047,20 Trong đó : KdtU - h s d tr đi n áp ,ch n KdtU =2,5 . ệ ố ự ữ ệ ọ +) Dòng làm vi c c a van đ c tính theo dòng hi u d ng : ệ ủ ượ ệ ụ Ilv =3,46 (A) (Do trong s đ c u 3 pha ,h s dòng hi u d ng :Khd =0,57)
ệ ố ơ ồ ầ ệ ụ Ch n đi u ki n làm vi c c a van là có cánh to nhi
ệ ủ ề ệ ả ọ ệ t và đ y đ di n tích
ầ ủ ệ toả nhi ệ ứ
t ; Không có qu t đ i l u không khí ,v i đi u ki n đó dòng đ nh m c ạ ố ư ề ệ ớ ị c a van c n ch n :
ầ
ủ ọ Iđm =Ki . Ilv =3,2 .3,46 = 11,07 (A) (Ki là h s d tr dòng đi n và ch n Ki =3,2) ệ ố ự ữ ệ ọ t ừ ả
các thông s Unv ,Iđmv ta ch n 6 Diode lo i SKR20/12 do nhà s n ạ ố ọ xu t IR s n xu t có các thông s sau : ả ấ ấ ố Đi n áp ng c c c đ i c a van : Un = 1200 (V) ệ ượ ự ạ ủ Dòng đi n đ nh m c c a van : Iđm =20 (A)
ứ ủ ệ ị Dòng đi n th c c đ i : Ith =60 (A)
ử ự ạ ệ Dòng đi n rò : Ir =4 (mA) ệ S t áp l n nh t c a Diode tr ng thái d n là : ΔU = 1,55 (V) ấ ủ ụ ớ ở ạ ẫ 0C Nhi t đ làm vi c c c đ i cho phép :Tmax=180 ệ ộ ệ ự ạ 3.2. S đ c u trúc m ch đi u khi n ơ ồ ấ ể ề ạ * Yêu c u chung c a m ch đi u khi n
ể
ủ ề ầ ạ M ch đi u khi n đi u khi n băm xung áp m t chi u c n đ ề ầ ề ể ề ể ạ ộ ượ ự
c xây d ng - T o đ
ạ theo các nguyên t c và yêu c u sau:
ắ ầ ượ c xung m IGBT có biên đ đi n áp là +15V, đ r ng theo
ộ ệ ộ ộ ở yêu c u đi u khi n.
ề ể ầ - T o đ
ạ c xung khóa IGBT có biên đ đi n áp là -5V, đ r ng theo ượ ộ ệ ộ ộ - T o đ
ạ yêu c u.ầ ượ ể
c 2 kênh đi u khi n 2 nhóm van IGBT theo lu t đi u khi n ề ề ể ậ đ i x ng.
ố ứ - Có kh năng ch ng nhi u công nghi p t t. ệ ố ễ ả ố ắ
- Đ m b o các van đóng, m an toàn t c là nhóm van này khóa ch c ứ ả ả ở ch n thì nhóm van còn l i m i đ ắ ạ ớ ượ c m .
ở - T n s làm vi c c a m ch đi u khi n là 2kHz ệ ủ ầ ố ể ề ạ * Khâu t o đi n áp tam giác
ệ ạ Đ m ch đi u khi n ho t đ ng t ể ạ ạ ộ ề ể ố ớ ọ
t v i lu t đi u khi n đ i x ng ta ch n
ể ố ứ ề ậ ph ng pháp t o đi n áp t a là đi n áp tam giác b ng tích phân sóng ươ ự ệ ệ ạ ằ vuông. S đ :
ơ ồ Gi i thích nguyên t c ho t đ ng: ả ạ ộ ắ Khu ch thu t toán U1 có h i ti p d ng b ng đi n tr R1, đ u ra ồ ế ế ậ ươ ệ ầ ằ ở có tr s đi n áp bão hòa và d u ph thu c hi u đi n áp hai c ng (+) và
ụ ị ố ệ ệ ệ ấ ổ ộ (-) . Đ u vào (+) có 2 tín hi u, m t tín hi u không đ i l y t ổ ấ ừ ầ ủ
đ u ra c a ệ ệ ầ ộ U1, m t tín hi u bi n thiên l y t ấ ừ ầ ệ
đ u ra c a khu ch thu t toán U2. Đi n ủ ệ ế ế ậ ộ áp chu n so sánh đ quy t đ nh đ i d u đi n áp ra c a U1 là trung tính
ổ ấ ế ị ủ ể ệ ẩ vào (-). Gi ả ử ầ ả
s đ u ra c a U1 âm, khu ch thu t toán U2 tích phân đ o ủ ế ậ d u cho đi n áp có s
ệ
ấ ườ ấ
n đi lên c a đi n áp t a. Đi n áp vào c a (+) l y ủ ự ủ ệ ệ t R1 và R2, hai đi n áp này trái d u nhau. Đi n áp vào qua R2 bi n thiên ừ ệ ế ệ ấ theo đ ng n p c a t , còn đi n áp vào qua R1 không đ i, t i khi nào ườ ủ ụ ạ ổ ớ ệ U(+) = 0 thì đ u ra c a U1 đ i d u thành d
ủ ổ ấ ầ ươ ng. Chu kỳ đi n áp c a U1
ệ ủ c luân phiên đ i d u nh v y cho ta đi n áp t a nh có d ng tam giác
ứ ổ ấ ư ậ ự ư ệ ạ nh hình v .
ẽ ư 1 = f 4. . R C
.
3
1 R
2
R
1 T n s c a đi n áp t a đ c tính d a vào công th c sau: ầ ố ủ ự ượ ệ ự ứ Do t n s làm vi c yêu c u c a m ch đi u khi n là 2kHz nên t n s làm ầ ủ ầ ố ầ ố ề ệ ể ạ ả
vi c c a m ch t o xung tam giác cũng ph i là 2 kHz. Đi u đó làm n y ệ ủ ề ạ ạ ả sinh v n đ là khu ch thu t toán không th ch n lo i bình th ng mà ta ể ế ề ấ ạ ậ ọ ườ ph i ch n lo i có t c đ làm vi c nhanh. ố ộ ệ ạ ả ọ Tính toán: - Ch n khu ch thu t toán là lo i IC LM318 c a hãng Texas Instrument có ủ ế ậ ạ ọ t c đ làm vi c nhanh.
ố ộ ệ Kí hi u KĐTT t ệ ươ ứ ng ng v i chân IC :
ớ Thông s chính
ố ệ ả Đi n áp ngu n c p(VCC)
ồ ấ
D i thông
Slew rate 20V đx
15MHz
70V/us - Đ t n s làm vi c là 2 kHz ta ch n:
ệ ể ầ ố ọ R1=R2=0.47kΩ R2=4.7kΩ → C1=0.0266μF * Khâu t o đi n áp đi u khi n
ể
ệ ề ạ S đơ ồ Gi i thích nguyên t c ho t đ ng: ả ạ ộ ắ ủ
Vi c thay đ i giá tr đi n áp đi u khi n quy t đ nh h s γ c a
ề ị ệ ế ị ệ ố ể ệ ổ m ch đi u khi n xung áp. ể ề ạ - Khi Uđk=0 thì γ=0.5 - Khi Uđk=Uđ nh thì γ=1 ỉ - Khi Uđk= - Uđ nh thì γ=0 ỉ ố ộ ộ
Do đi n áp t a có d ng tuy n tính nên vi c đi u ch nh t c đ đ ng ự ế ề ệ ệ ạ ỉ c m t cách tuy n tính v i ph m vi 25:1 có th đ a v vi c đi u ch nh
ơ ộ ể ư ề ệ ế ề ạ ớ ỉ đi n áp đi u khi n tuy n tính trong ph m vi 25 l n. ề ể ế ệ ầ ạ Khâu t o đi n áp đi u khi n s d ng IC LM317 có tác d ng t o ra ể ử ụ ụ ệ ề ạ ạ ngu n n áp thay đ i t ồ ổ ổ ừ 1.2 đ n 37V.
ế IC LM317 Thông s chính
ố ả D i đi n áp ra
ệ
Dòng ra gi
i h n
ớ ạ
Sai số Các t 1.2 đ n 37V
ế
1.5A
0.5%
ầ ụ C1, C2, C3 có tác d ng n đ nh đi n áp đ u vào và đ u ra,
ị ụ ệ ầ ổ đ đ m b o ngu n áp có d ng và giá tr không đ i.
ể ả ả ạ ồ ổ ị Ta ch n C1 = C2 = C3 = 1(μF). ọ Đi n tr R1 và bi n tr R2 đ c ch n sao cho có th t o ra m t Uout ế ệ ở ở ượ ể ạ ộ ọ bi n thiên trong d i t 1.25 đ n 1.25*25=31.25 (V). Đi n áp này đ ả ừ ế ế ệ ượ
c l y ra phù h p v i đi n áp t a trong b so sánh nh vào 2 đi n tr R3, R4
ấ ự ệ ệ ớ ợ ở ờ ộ m c n i ti p nh sau: ắ ố ế ư - Ch n R1=0.24kΩ th thì: ế ọ - khi Uout 1.25V thì R2 = 0 kOhm khi Uout 31.25V thì R2 = 5760 kOhm nh v y ta có th ch n R2 là lo i bi n tr 6kΩ ể ọ ư ậ ế ạ ở Đ đ a đi n áp đi u khi n thích h p v i Ut a t i b so sánh ta dùng 2 ể ư ự ạ ộ ể ệ ề ợ ớ đi n tr m c n i ti p là R3 và R4. Đ có th t n d ng t ở ắ ố ế ể ậ ụ ể ệ ố ấ
t nh t công su t ấ đ ng c , th a mãn nhu c u c a γ (0.526 < γ < 0.9) đã đ t ra
ộ ầ ủ ặ ơ ỏ ở ạ
ph n m ch ầ l c, ta c n tính toán đ Uđk nh sau:
ự ư ể ầ - Ph ươ ng trình c a Ut a theo th i gian:
ự ủ ờ khi t=0 → Ut a (0) = 0V ự khi t=T/4 = 0.125ms → Ut a (0.125*10-3) = 10V ự - Ut a = 8*104.t (V) ự - Ph ng trình c a γ theo th i gian (ch mang tính ch t toán h c): ươ ủ ấ ọ ờ ỉ khi t=0 thì Uđk = 0 (Uđk c t Ut a t i t=0) → γ = 0.5 ự ạ ắ khi t=T/4 = 0.125ms thì Uđk = 10V (Uđk c t Ut a t i t=0.125ms) → γ= 1 ự ạ ắ - γ = 0.125*10-3.t + 0.5 - Khi γ = 0.526 thì t=6.5*10-6s → Ut a = 0.52(V) → Uđk = 0.52V ự - Khi γ = 0.9 thì t=10-4s → Ut a = 8V → Uđk = 8V. ự - D a vào k t qu tính toán trê ự ế ả ở - n, ta c n tìm R3 và R4 sao cho Uđk bi n thiên t 0.52V đ n 8V. ế ầ ừ ế Áp d ng (*) ta ch n R4=52kΩ và R3=73kΩ ụ ọ * T o tr đ i v i m ch đi u khi n
ể ễ ố ớ ể ạ ạ Nh đã trình bày trên, ta s đ m b o an toàn đóng c t cho các nhóm ư ở ẽ ả ả ắ ớ
IGBT b ng cách đ a các giá tr Uđk khác nhau vào các b so sánh ng v i ứ ư ằ ộ ị m i kênh đi u khi n t ng ng v i m i nhóm IGBT. B ng cách làm nh ể ươ ứ ề ằ ỗ ỗ ớ ư c đ i v a đ m b o an toàn v y ta v a có th gi n
ậ ể ả ướ ượ ừ c khâu t o tr l
ạ ễ ạ ừ ả ả đóng c t cho t
ắ ấ ả t c các l n chuy n đ i gi a các nhóm van.
ổ ữ ể ầ Vi c t o ra các giá tr Uđk khác nhau đ c th c hi n b ng 2 c p đi n tr ệ ạ ị ượ ự ệ ệ ằ ặ ở R31, R41 và R32, R42 nh trong s đ m ch sau:
ư ơ ồ ạ Trong ph n trên ta đã tính toán đ c c p đi n tr R3 và R4 th a mãn yêu ầ ượ ặ ệ ở ỏ c u c a γ. Trong ph n này ta gi
ầ ủ ầ ữ nguyên các giá tr đó cho c p R31 và
ị ặ R41; còn c p đi n tr R32 và R42 đ c tính toán sao cho th a mãn yêu ệ ặ ở ượ ỏ c u an toàn cho đóng m van.
ầ ở ễ ễ
V i IGBT đã ch n trong ph n m ch l c, ta c n tính th i gian tr ttr > ự ầ ạ ầ ớ ọ ờ ng trình c a Ut a theo th i gian, ta có: toff . D a vào ph
ự ươ ủ ự ờ Ut a = 8*104.t (V) ự Th i gian tr c n thi ễ ầ ờ ế ự
t là ttr =1μs nên đi m chuy n đ i trên đi n áp t a ễ ể ề ệ ổ ph i chênh nhau giá tr : 8*104 * 1* 10-6 = 0.08 (V) ả ị C p đi n tr R32, R42 c n ch n sao cho Uđk2 bi n thiên trong kho ng ệ ế ầ ặ ả ở ọ Ch n R42=44kΩ và R32=81kΩ, R42=44kΩ và R32=81kΩ ọ * Khâu đ o chi u đ ng c (dùng công t c 2 v trí):
ơ ề ả ắ ộ ị Nguyên t c đ o chi u đ ng c là : ắ ả ề ộ ơ - Đ u tiên gi m t c đ đ ng c v không.
ố ộ ộ ơ ề ầ ả - n nút đ chuy n t c đ theo chi u ng i. Nút b m đây ể ố ộ Ấ ể ề c l
ượ ạ ấ ở đ c thi t k là m t công t c liên đ ng đ th c hi n chuy n m ch ượ ế ế ể ự ể ệ ắ ạ ộ ộ 2 tín hi u đi u khi n. ể ệ ề - Theo tính ch t Uđk đã đ c trình bày ấ ượ ở trên, b ph n t o tr đ m
ậ ạ ễ ả ộ b o an toàn cho van đ
ả ượ c quy t đ nh b i b phân áp nh 2 c p
ặ ở ộ ế ị ờ đi n tr R31, R41 và R32, R42. Do đó, khi đi n áp đi u khi n đ i
ổ ể ệ ề ệ ở chi u thì đ ng c p Uđk1 bi n thành đ ng c p Uđk2 thì m i đ m ề ườ ế ấ ườ ớ ả ấ b o nhóm van này đóng thì nhóm van kia m i m .
ở
ả ớ - Khâu đ o chi u đi n áp Uđk là m t b đ o d u s d ng khu ch ấ ử ụ ộ ộ ả ế ề ệ ả thu t toán. B đ o d u này ch đ o d u m t giá tr không đ i và
ỉ ả ộ ả ậ ấ ấ ộ ổ ị không đòi h i t n s làm vi c cao. Tuy nhiên, đ đ ng b các thi ỏ ầ ố ể ồ ệ ộ t
ế b yêu c u t n s cao, ta ch n b đ o d u là khu ch thu t toán
ị ầ ầ ố ộ ả ế ấ ậ ọ LM7131A/NS. S đ b đ o d u nh sau:
ơ ồ ộ ả ư ấ Th c ch t c a b đ o d u là m t b khu ch đ i đ o, do đó ta ch n
ọ
ộ ộ ấ ủ ộ ả ạ ả ự ế ấ R1=R2=1kΩ, Rcb có tác d ng cân b ng đi n tr vào nên ta ch n là 0.5kΩ.
ằ ụ ệ ở ọ * Khâu so sánh t o xung đi u khi n van ề ể ạ Gi i thích nguyên lý ho t đ ng: ả ạ ộ ư ế
V i 2 giá tr Uđk ta đem so sánh v i giá tr Ut a đ t o ra 4 xung đ a đ n ị ự ể ạ ớ ớ ị b tr n xung phía sau. Hai xung Um 1 và Ukhóa1 đ ng b v i nhau,
ộ ộ ộ ớ ồ ở xung này m c cao thì xung kia m c th p. Tr h n m t kho ng là hai ở ứ ở ứ ễ ơ ấ ả ộ xung Um 2 và Ukhóa2 cũng đ ng b v i nhau. ộ ớ ở ồ Khu ch thu t toán đ ế ậ ượ ử ụ ạ
c s d ng là lo i có th i gian tác đ ng nhanh t o ạ ộ ờ đi u ki n cho xung ra có s n lên, s ệ ề ườ ườ ạ
n xu ng d c. Ta dùng lo i ố ố LM7131A/NS c a hãng National Semiconductor s n xu t. ủ ấ ả - S đ chân: ơ ồ * Khâu t o xung chùm ạ Gi i thích nguyên lý ho t đ ng: ả ạ ộ ệ
Đây là m ch t o dao đ ng dùng khu ch thu t toán, r t thông d ng hi n
ế ụ ạ ạ ậ ấ ộ nay. Khu ch thu t toán đ ế ậ ượ ử ụ ụ
c s d ng nh b so sánh hai c a. T C liên t c ư ộ ụ ử phóng, n p làm cho khu ch thu t toán đ o tr ng thái m i l n đi n áp trên ố ầ ệ ế ạ ậ ạ ả t đ t tr s b chia đi n áp R1, R2. ụ ạ ị ố ộ ệ Chu kỳ dao đ ng đ c tính theo công th c sau: ộ ượ ứ 1 = + T 2 RC ln(1 ) 2R
R
2 Tính toán: - Khu ch thu t toán dùng lo i có t c đ cao là LM318 đã nêu trên. ố ộ ế ậ ạ ở - Ta ch n sao cho (R2 + R1) c 20 (kΩ). Thông th ng ta ch n R2 < R1. ọ ỡ ườ ọ V y ta ch n các giá tr nh sau: R1=15kΩ và R2=4.7kΩ ị ư ậ ọ T công th c ràng bu c
ứ ộ ở ừ ọ
trên ta có R . C2 = 12.5 * 10-6. Ta ch n R=5.6kΩ và C2 = 0.0022μF - Ch n D1 là Diode FJT1100 ọ * Khâu tr n xung ộ M ch tr n xung dùng các c ng logic AND, có 4 tín hi u c n tr n xung ệ ạ ầ ộ ộ ổ nên m ch c n 4 c ng AND, ta dùng 1 IC 7408 do hãng Texas Instrument ầ ạ ổ s n xu t có tích h p 4 c ng AND trong m t IC
ổ
ả ấ ợ ộ * Khâu khu ch đ i xung chùm ế ạ Nguyên t c: ắ ề
Đ cách ly gi a m ch l c và m ch đi u
ạ ự ữ ể ạ khi n ta dùng bi n áp xung. Tuy nhiên do ể ế tính ch t vi phân c a bi n áp xung nên
ủ ế ấ không cho phép truy n các xung r ng vài
ề ộ ả
miligiây. Chính vì tính ch t này mà ta ph i ấ truy n xung r ng d i d ng xung chùm ề ộ ướ ạ ng. đ bi n áp xung ho t đ ng bình th
ể ế ạ ộ ườ Đ đ n gi n m ch d ng th i b o đ m h s khu ch đ i dòng c n thi ờ ả ể ơ ệ ố ế ả ạ ả ạ ầ ồ ế
t t ng khu ch đ i ta dùng là ki u Dalinton. S đ m ch nh hình v trên.
ầ ơ ồ ạ ư ế ể ẽ ạ ồ
Đ đ m b o đi n áp bên cu n s c p c a BAX là 15(V) ta ch n ngu n
ộ ơ ấ ủ ể ả ệ ả ọ nuôi có giá tr ị Vcc = 20 (V). (Vì còn ph i tính đ n s t áp trên đi n tr ). ế ụ ệ ả ở Khi có tín hi u xung đi vào thì bóng T2 s m đ ng th i làm m luôn T1. ẽ ở ồ ệ ờ ở Lúc này xu t hi n dòng đi n ch y t ngu n nuôi qua R20, qua cu n s ạ ừ ệ ệ ấ ồ ộ ơ c p và T1 r i đi xu ng đ t và thành l p trên cu n s c p m t đi n áp U1.
ậ
ấ ộ ơ ấ ệ ấ ồ ố ộ R20 có tác d ng b o v T1 tránh dòng I1 v t quá giá tr Đi n tr
ệ ở ụ ệ ả ượ ị IC1max. * Bi n áp xung ế Máy bi n áp xung th c hi n các nhi m v :
ụ
ự ế ệ ệ - Cách li m ch l c và m ch đi u khi n. ự ề ể ạ ạ - Ph i h p tr kháng. ố ợ ở - Nhân thành nhi u xung (BAX nhi u cu n th c p) cho van c n m ứ ấ ề ề ầ ộ ở ạ
đ ng th i. M ch đi u khi n g m có 4 bi n áp xung, trong đó 2 cái t o
ồ ể ế ề ạ ờ ồ xung m cho các van, 2 cái t o xung khóa cho các van. ạ ở * Khâu chu n hóa tín hi u đi u khi n: ệ ề ể ẩ Khâu này đ t sau bi n áp xung, có nhi m v bi n đ i các tín hi u t ụ ế ệ ừ ế
bi n ế ệ ặ ổ áp xung thành các tín hi u đi n áp phù h p đ đóng m các van. Đ đóng ệ ệ ể ể ợ ở m đ c các van, yêu c u đi n áp m là +15V và đi n áp khóa là -5V. Ta ở ượ ệ ệ ầ ở ả
đi u ch b ng cách đ o d u đi n áp +5V thành -5V b ng m t m ch đ o ế ằ ệ ề ả ấ ằ ạ ộ trên, sau đó dùng m t m ch c ng t d u nh đã trình bày
ấ ư ở ạ ộ ộ ươ ng ng đ
ứ ể ng ng. S đ m ch c ng nh sau: c ng đi n áp +15V v i -5V t
ộ ệ ớ ươ ứ ơ ồ ạ ư ộ Ch n R51 = R55 = R53 = R54 = 1kΩ ọ Khu ch thu t toán v n ch n lo i có t c đ nhanh là LM7131A/NS ố ộ ế ậ ẫ ạ ọ Tín hi u đi n áp t ệ ệ ừ sau khâu chu n hóa này s đ
ẩ ẽ ượ ề
c đ a vào c c đi u ư ự khi n c a IGBT. ể ủ 3.3. Nguyên lý ho t đ ng c a m ch đi u khi n ạ ộ ủ ề ể ạ Khâu t o đi n áp tam giác s cho ta m t đi n áp t a có d ng tam ự ẽ ệ ệ ạ ạ ộ ự
giác thu n ti n cho khâu so sánh ti p theo. Khâu t o đi n áp t a này th c ự ệ ế ệ ậ ạ ch t bao g m 2 khâu là khâu phát xung đ ng b và khâu t o xung răng ấ ạ ồ ồ ộ c a (d ng tam giác). Khâu này s quy t đ nh luôn t n s đi u khi n các
ư ầ ố ề ế ị ẽ ể ạ IGBT. S dĩ ta ch n đi n áp t a d ng này là vì có 2 u đi m sau:
ự ạ ư ệ ể ở ọ ệ
» Đ m b o an toàn cho vi c đóng m các van bán d n. V i 2 đi n ệ ả ả ẫ ở ớ áp đi u khi n l ch nhau c 0.2V đ a vào 2 m ch so sánh t ể ệ ư ề ạ ỡ ươ ng ng 2
ứ kênh đi u khi n 2 nhóm IGBT ta có th tin t ng r ng trong toàn b quá ề ể ể ưở ằ ộ trình ho t đ ng, nhóm van này khóa ch c ch n thì nhóm van còn l ạ ộ ắ ắ ạ ớ
i m i đ c phát xung m . Gi ượ ở ả i pháp này u đi m h n cách s d ng khâu tr
ơ ử ụ ư ể ễ đ đ m b o an toàn cho các van bán d n.
ể ả ả ẫ » Đi n áp t a d ng tam giác g m c mi n âm l n mi n d ng cho ự ạ ề ươ ệ ề ả ẫ ồ ề
phép ta đ o chi u đ ng c đ n gi n b ng cách đ o d u đi n áp đi u
ả ơ ơ ề ệ ả ằ ả ấ ộ khi n đ a vào m ch so sánh. ể ư ạ - Đi n áp t a đ ự ượ ư ớ
c đ a vào các b so sánh (Comparator) cùng v i ệ ộ đi n áp đi u khi n đ thu đ ể ệ ề ể ượ ớ
c đi n áp d ng xung ±Ubh thích h p v i ệ ạ ợ các kênh đi u khi n mà lu t đóng m và lu t đi u khi n đ i x ng đ t ra.
ở ố ứ ể ề ể ề ậ ậ ặ ề
Đ đ m b o ph m vi đi u ch nh t c đ là 25:1 ta c n đ a đi n áp đi u
ố ể ả ư ề ệ ả ạ ầ ộ ỉ khi n vào v i biên đ bi n thiên 25 l n. Công vi c này đ ộ ế ể ệ ầ ớ ượ ệ
c th c hi n ự nh b n áp dùng IC LM317. đây ta c n dùng 2 b n áp LM317 đ ờ ộ ổ Ở ộ ổ ầ ể đ a vào 2 đi n áp đi u khi n chênh l ch nhau c 0.2V.
ể
ư ệ ề ệ ỡ - Vi c đ o chi u quay đ ng c đ ơ ựợ ệ ề ả ộ ấ
c th c hi n nh b đ o d u ờ ộ ả ự ệ đi n áp đi u khi n. Nguyên lý c a b đ o d u này th c ch t là m ch t
ủ ộ ả ự ể ệ ề ấ ấ ạ ổ h p tuy n tính m t thành ph n dùng khu ch thu t toán. ế ế ầ ậ ợ ộ ng pháp cách ly t - Ta s d ng ph
ử ụ ươ ừ ể ạ
đ cách ly m ch l c và m ch
ạ ự đi u khi n b ng bi n áp xung. Tuy nhiên do tính ch t vi phân c a máy ủ ề ể ế ằ ấ bi n áp nên không cho phép truy n các xung r ng vài ms. Chính vì tính ề ế ộ ch t này mà ng i d ng xung chùm đ ấ ườ i ta ph i truy n xung r ng d
ề ả ộ ướ ạ ể bi n áp xung ho t đ ng đ c bình th ng. Nguyên t c ạ ộ ế ượ ườ ắ ở ệ
đây là tín hi u (hay xung có đ r ng c ms) sau b so sánh đi ra đ ộ ộ ỡ ộ ượ ệ
c coi là các tín hi u ầ
cho phép hay c m xung chùm v i t n s cao đi vào BAX dùng các ph n
ớ ầ ố ấ t logic AND. ử - Xung chùm đ c t o ra b i Khâu t o xung chùm v i t n s 20 ượ ạ ớ ầ ạ ố ở kHz, sau khi đ ượ c tr n v i đi n áp so sánh s có d ng các chùm xung đi
ẽ ệ ạ ộ ớ ra t m ch logic v i công su t nh . Do đó đ đ m b o m đ c các van ừ ạ ể ả ở ượ ấ ả ớ ỏ l c nó ph i đi qua khâu khu ch đ i xung. Khâu khu ch đ i xung ph
ạ
ự ế ế ả ạ ổ bi n nh t và cũng đ c s d ng trong đ án này là ph ng pháp dùng ế ấ ượ ử ụ ồ ươ t ng khu ch đ i Dalinton.
ầ ế ạ Ch ng 4 Mô ph ng m ch đi u khi n ươ ỏ ể ề ạ 4.1. Mô hình đ ng c m t chi u trên MatLab
ơ ộ ề ộ 4.2. C u trúc m ch vòng dòng đi n
ệ
ạ ấ Ta có: Hình 2.1. C u trúc m ch vòng dòng đi n t ng quát ệ ổ ấ ạ S đ c u trúc: ơ ồ ấ trong đó: L
u
R
u : H ng s th i gian đi n t c a m ch ph n ng Tư = ố ờ ệ ừ ủ ầ ứ ằ ạ S đ t ng ng: ơ ồ ươ ứ Hình 2.2. C u trúc m ch vòng dòng đi n rút g n
ọ ệ ạ ấ = T s đ trên ta có hàm truy n c a đ i t ng : ề ủ ố ượ ừ ơ ồ + + 1( pT 1)( 1)( ) pU
(
)
i
(
pU
)
dk dk RKK
/
.
cl
i
u
+
+
pT
1)(
pT
i
V pT
u Soi(p) = ứ ng v i đi u ki n :
ề ệ ớ Tsi = Ti + TV +Tđk < B qua các thành ph n b c cao ta có ậ ầ ỏ + ) 1( /
RKK
.
i
cl
u
+
pT
1)(
pT
si
u Soi(p) = Theo tiêu chu n Modul t ẩ ố ư i u ta có hàm truy n h kín nh sau:
ề ư ệ 2 + t
.21 p 1
+
p s t
2 .2
s FMoi = M t khác ta có: ặ pRi
(
).
+
pRi
( Soi
). Soi 1 FMoi(p) = F
1( Moi
F Soi ) Moi => Ri(p) = - 1
+
t
21( t
2 p s s ).
OiSp + + => Ri(p) = pT
)
u
+
t
21( t
2 p ) s s pT
1(
1)(
si
RKpK
/
u cl i st = min(Tsi,Tu) = Tsi => Ri(p) = Ch n ọ + = + 1( ) c hàm truy n: Rút g n ta đ
ọ ượ ề 1
pK / 2 2 cl pT
u
.
RTK
.
si
u i TR
.
u
u
.
TKK
.
si cl i 1
pT
u i(p) là khâu t l Ri(p) = tích phân (PI) V y Rậ ỉ ệ 4.3. T ng h p b đi u ch nh t c đ .
ố ộ ợ ộ ề ổ ỉ C u trúc c a h đi u ch nh t c đ : ủ ệ ề ố ộ ấ ỉ Hình 2.3. C u trúc c a m ch đi u khi n t c đ t ng quát ể ố ộ ổ ủ ề ấ ạ ậ
Trong đó l y hàm truy n c a m ch vòng dòng đi n là khâu quán tính b c ề ủ ệ ấ ạ nh t, b qua các thành ph n b c cao. ầ ậ ấ ỏ Vi t g n s đ ta có: ế ọ ơ ồ Hình 2.4. C u trúc m ch đi u ch nh t c đ rút g n ố ộ ề ấ ạ ọ ỉ w Trong đó: + KR
.
w
u
f
)
pTKK
1(. .( ) w c i pT
s So = w V i ớ TS = 2Tsi + Tw r t nhấ ỏ 2 Theo tiêu chu n Modul t ẩ ố ư i u ta có hàm truy n h kín nh sau:
ề ư ệ + t
.21 p 1
+
p s t
2 .2
s FMow = w M t khác ta có: ặ w
R
+ (
w w R p
( ).
So
p
). So 1 w
Mo FMow (p) = w F
1( So F ) w
Mo => Rw (p) = - 1
+
t
21( t
2 p s w s ).
OSp .( => R(p) = +
pT
1(.
w
s
+
t
21(
p )
) s w s f
pTKK
)
c
i
t
2
KpR
.
u => Rw (p) = st = Tsw Ch n ọ f .( c hàm truy n: Rút g n ta đ
ọ ượ ề w )
TKK
i
c
KRT
2
.
u w
s w (p) là khâu t l Rw (p) = tích phân (P) V y Rậ ỉ ệ ủ ệ ố
Sau khi t ng h p ra các b đi u ch nh, ta có s đ c u trúc c a h th ng ơ ồ ấ ộ ề ợ ổ ỉ đi u khi n t c đ đ ng c đi n m t chi u nh hình v .
ẽ
ơ ệ ể ố ộ ộ ư ề ề ộ Hình 2.5. C u trúc h th ng đi u khi n t c đ đ ng c đi n m t chi u
ề ể ố ộ ộ ơ ệ ệ ố ề ấ ộ 4.4. Tính toán mô ph ngỏ Các thông s cho tr c: ố ướ Pđm : công su t đ ng m c c a đ ng c 2,5 kw ứ ủ ộ ấ ị ơ Uđm : Đi n áp đ nh m c ph n ng 400 V
ứ ầ ứ ệ ị h dm nđm : T c đ quay đ nh m c 1750 V/ph
ứ ố ộ ị : Hi u su t danh đ nh c a đ ng c 90% ủ ộ ệ ấ ơ ị L : Đi n c m ph n ng 0,2 H ệ ả ầ ứ Ti : H ng s th i gian máy bi n dòng 0,002 S ố ờ ế ằ TV : H ng s t
ằ ố ờ i gian b ch nh l u 0,0025 S
ư ộ ỉ Tđk : H ng s th i gian m ch đi u khi n b ch nh l u 0,0001 S
ề ố ờ ộ ỉ ư ể ằ ạ w = = =>
w = = a
183r d / s dm p
2
n
60 n
9,55 1750
9,55 = = 13.6 Nm Tw : H ng s th i gian máy phát t c 0,001 S ố ờ ắ ố P
dm
w 2500
183 dm = = 6, 25( A
) Mđm = P
dm
U 2500
400 dm dm j = = = K 2,18 M
I 13, 6
6, 25 dm Iđm = dm h = Tính R ư g n đúng theo công th c: ứ ầ ) 0,5(1 0,9) 3, 2 dm U
I 400
=
6, 25 dm = = 0, 0625s - W Rư = 0,5(1- 0, 2
3, 2 L
u
R
u Tư = M t khác ta có : ặ dm = = 40 đk = 10V => Kcl = Uđ = Uđk.Kcl U
U 400
10 dk Ch n Uọ + 1( ) Hàm truy n c a b đi u ch nh:
ề ủ ộ ề ỉ 2 TR
.
u
u
.
TKK
.
si cl i 1
pT
u Ri(p) = iđ = 7V Có Tsi = Ti + Tv+Tđk = 0,002 + 0,0025 + 0,0001 = 0,0046 S id = = 1,12 Ch n Uọ U
I 7
6, 25 dm + = + (1 ) 0, 485(1 ) => Ki = 3, 2.0, 0625
2.40.1,12.0, 0046 1
0, 625 p 1
0, 625 p = 2 2 => Ri = JRu
fK
) ( 31,1.45,2
07,2 = = 1, 95 R
u
K Tj
). ( 3, 2
2,18.0, 75 C w K. w Tc = = 0,75 S dw U dw = ,0 055 = 10 V Ch n Uọ 10 =
183 w =>Kw = = 519 = 2Tsi + Tw = 2.0,0046 +0,001 = 0,01 S V i Tớ S ,0
75,0.07,2.482
01,0.2.055,0.31,1 Rw (p) = S đ mô ph ng :
ơ ồ ỏ K t qu mô ph ng ế ả ỏ T c đ đ ng c ố ộ ộ ơ Dòng đi n đ ng c
ệ ộ ơ K t lu n ế ậ Tài li u tham kh o
ả ệ 1.Ph m Qu c H i,D ng Văn Nghi.Phân tích và gi i m ch đi n t công ả ươ ạ ố ả ệ ử ạ su tấ Nhà xu t b n Khoa h c và kĩ thu t Hà N i ,1997 ấ ả ậ ọ ộ 2.Ph m Qu c H i,Tr n Tr ng Minh ,Võ Minh Chính.Đi n t ệ ử ạ ả ầ ố ọ công su t
ấ Nhà xu t b n Khoa h c và kĩ thu t Hà N i ,2004 ấ ả ậ ọ ộ 3.Nguy n Bính .Đi n t ệ ử ễ công su t
ấ Nhà xu t b n Giáo d c ,2000 ấ ả ụ 4.Nguy n Văn Li n ,Nguy n Th Hi n .Truy n đ ng đi n
ệ ễ ễ ề ề ễ ộ ị Nhà xu t b n Khoa h c và kĩ thu t Hà N i ,2000 ấ ả ậ ọ ộ ề
5.Ph m Qu c H i ,D ng Văn Nghi,Nguy n Văn Li n,Nguy n Th Hi n ươ ễ ễ ễ ả ạ ố ị . Đi u ch nh t ề ỉ ự ộ đ ng truy n đ ng đi n
ệ
ề ộ 6.Báo T đ ng hoá Ngày nay- S tháng 1&2 ự ộ ố 7.Lê Văn Doanh ,Tr n Văn Th nh .Đi n t
ầ ệ ử ị ứ
công su t –Lý thuy t và ng ế ấ d ngụ Nhà xu t b n Khoa h c và kĩ thu t Hà N i ,2005 ấ ả ậ ọ ộ 8.Tr n Tr ng Minh .Bài gi ng đi n t ệ ử ầ ả ọ công su t
ấ Nhà xu t b n Giáo d c ,2002 ấ ả ụ 9. Nguy n Phùng Quang. Matlab và Simulink cho kĩ s đi u khi n t ư ề ể ự ễ đ ngộ Nhà xu t b n Khoa h c và kĩ thu t Hà N i ,2004 ấ ả ậ ọ ộ EDA. 10.Nhóm phát tri n ph n m m tin h c và đi n t
ầ ệ ử ề ể ọ H ng d n s d ng ORCAD 9.2 ẫ ử ụ ướ Nhà xu t b n tr 2000 ấ ả ẻ 11.Matlab.User’s guide. Prentice Hall,1995 12.Bùi Đình Tiêu .C s truy n đ ng đi n
ệ
ơ ở ề ộ Nhà xu t b n Khoa h c và kĩ thu t Hà N i
ộ
ọ ấ ả ậ 13.Lê Văn Doanh ,Cyril Lander .Đi n t ệ ử công su t và đi u khi n đ ng c
ề ể ấ ộ ơ đi nệ Nhà xu t b n Khoa h c và kĩ thu t Hà N i ,2004 ấ ả ậ ọ ộ Và các trang Web : 14.Alldatasheet.com 15.INF.com 16.IGBT.com 17.IGBT-scaledriver.com L 3 1 2 U 1 5
L M 7 8 1 5 3 V S S 1 1 1 V O V I D 3 4 D 3 5 D N D 1 D 2 D 3 Q 1 Q 2 D 7 T 4 G G 1 G 2 C B 3 - + 4 C 1 2 2 2 C 1 6 M 5 3 C 1 4 D 4 D 5 D 6 U 1 5
L M 7 8 1 5 V S S 2 Q 3 D 3 6 Q 4 D 3 7 3 1 1 V I V O G 4 G 3 D N D 7 T 4 G + - 2 4 C 1 2 M G 1 2 C 1 6 2 1 + A - 3 D 7 D 8 D 1 1 D 1 2 D 1 3 R 3 4 U w U 1 5
L M 7 8 1 5 V S S 3 D 9 D 1 0 3 1 1 V I V O R 3 6 a D h P B I + N D 7 T 4 G 3 I + - B 2 4 C 1 2 2 C 1 6 D 1 4 D 1 5 D 1 6 3 M ch đ ng l c hoàn ch nh
ự ộ ạ ỉ R 2 2 4 7 0 R U 1 3 A C 8 X c
U m o 1 X 1 R 1 9 4 7 0 R S W 2 1
2 3 & U v 1 + V C C U d k 1 X 3 2 2 n F 7 4 0 8 L O - V C C U 8 U 1 3 B 75 4 U 5 U 6 481 L M 7 1 3 1 U d k 2 U v 1 U m o 2 X 1 ( 2 ) 3 R 2 3 R 1 k 2 4
5 6 - + & U v 2 U m o 1 6 2 R 0 . 5 k 6 - U t u a U t u a X 3 ( 2 ) 2 6 R 1 k 3 7 4 0 8 + - 4 k 7 3 D 2 9 + U v 2 L M 3 1 8 L M 3 1 8 U 1 3 C 481 7 75 - V C C U k h o a 1 X 2 9
1 0 8 H I & + V C C X 4 7 4 0 8 L O U 9 U 1 3 D 4 C 1 L M 7 1 3 1 U k h o a 2 X 2 ( 2 ) R 6 R 1 k 2 1 2
1 3 1 1 - C & U m o 2 R 3 6 R 0 . 5 k C V X 4 ( 2 ) R 1 k 3 + 7 4 0 8 + H I D 3 0 H I U 3 A 8 7 C 1 2 U 2 A 8 3 H I + U w d U w d U ( u n g I ) V S S 1 R 3 5 R 1 3 1 + U i d 1 R 4 2 - U w R 2 2 L O - C 1 5 U 1 0 4 T L 0 7 2 4 4 T L 0 7 2 R 5 L M 7 1 3 1 L O R 1 k 2 R 4 4 - L O U k h o a 1 6 R 0 . 5 k B I + R 1 k 3 + D 3 1 7 R 2 5 5 k 6 T 5 G 1 D 3 8 H I - V C C C 1 8 1 2 k k 481 d d L O U U U 1 2 U 1 1 2 U 7
L M 3 1 7 4 - + V C C X c 6 R 3 3 0 . 5 k 3 2 L M 7 1 3 1 V I N V O U T R 4 5 3 R 1 k 2 + - U k h o a 2 6 Q 8 R 0 . 5 k X 1 J D L M 3 1 8 R 3 2
4 k 7 D 3 3 R 2 9
8 1 k R 2 6
7 3 k R 2 4
1 k R 1 k 3 + A 75 D 3 2 Q 9 1 7 + V C C H I C 1 1
1 u F C 9
1 u F R 4 3 U ( u n g I ) R 3 1
1 5 k C 1 3
2 . 2 n F R 2 8
6 K R 3 0
4 4 k R 2 7
5 2 k C 1 0
1 u FCh
ng 3 : THI T K M CH ĐI U KHI N
ươ
Ế Ạ
Ế
Ề
Ể
