Nguyên lý mạch điều khiển
1. Nguyên lý mạch điều khiển :
Bộ điều khiển là bộ biến đổi tín hiệu điều khiển dk
U thành góc điều khiển
α
được tính từ thời điểm chuyển mạch tự nhiên của van động lực. Để xác
định được góc
α
cần phải biết thông tin về pha của điện áp đặt lên van
động lực. Tức là bộ điều khiển phải tạo ra xung đồng pha với điện áp điện
áp đặt lên van động lực. Bộ điều khiển của sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha
không đối xứng được thiết kế theo nguyên lý điều khiển dọc (có cấu trúc
như hình vẽ)
Bộ điều khiển này gồm : bộ tạo xung răng cưa
hoặc còn gọi là điện áp tựa (RC) và bộ so sánh
(SS). Tín hiệu đồng bộ sẽ đồng bộ quá trình
làm việc của máy phát xung răng cưa. Xung
răng cưa ( RC
U) sẽ được so sánh với tín hiệu
điều khiển trong bộ so sánh.
Tại thời điểm dkRC UU =, bộ so sánh sẽ tạo ra
một xung mà vị trí của nó trên trục thời gian sẽ
phụ thuộc vào giá trị của tín hiệu điều khiển.
2. Các khâu của mạch điều khiển :
2.1. Khâu so sánh :
Để so sánh các tín hiệu tương tự, người ta
có thể dùng trazitor hoặc khếnh đại thuật
toán như ở hình vẽ. Khếch đại thuật đại
có các ưu điểm sau:
- Điện trở vào vô cùng lớn: ∞=
V
R( thực
tế RV = 106
÷
108
Ω
)
- Hệ số khếch đại ∞=
K
( thực tế K = 106 )
- Điện trở ra RR = 0 ( thực tế RR = 0
÷
200
Ω
)
- Thời gian chuyển mạch từ A đến B bằng
không ( thực tế vô cùng nhỏ )
Nên ngày nay mạch so sánh chủ yếu là
dùng khếch đại thuật toán. Tín hiệu so
sánh được mắc hau đầu vào của khếch đại
thuật toán ( U1 và U2 ) khi U1 = U2,
khếch đại thuật toán sẽ lật trạng thái và UR sẽ đổi dấu. Dấu của hai tín
hiệu này trùng nhau.
2.2. Khâu tạo tín hiệu đồng bộ :
Formatted: Font: 20 pt
Formatted: Centered
Formatted: Font: Times New Roman
Dùng chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ
có điểm trung tính (D1,D2) để tạo ra điện
áp chỉnh lưu U(1) như hình vẽ.
- Điện áp U(1) được so sánh với U0 để
tạo ra các tín hiệu tương ứng với thời
điểm mà điện áp nguồn đi qua điểm
không.
- U0 càng nhỏ thì xung U(2) càng hẹp
phạm vi điều chỉnh càng lớn.
Chọn αmax = 175o thì :
== o
UU 5sin2 20
Từ đó ta chọn :
2.3. Khâu tạo điện áp răng cưa dùng khếch đại thuật toán và transistor :
Nguyên lý cơ bản của nó là dùng mạch tích
phân và khóa K. Khóa K được điều khiển bằng
tín hiệu đồng bộ. Khi xung đồng bộ kết thúc,
khóa K mở ra, tụ C sẽ được nạp điện bở dòng :
t
RC
E
dt
R
E
C
dtI
C
UU
constI
R
E
I
tt
CCR
CR
−
=
−
=
−
==
===
∫∫ 00
11
Tại thời điểm 1
t, khóa K đóng lại và 0
=
C
U.
Nên thay khóa K bằng bóng trường công nghệ
MOS. Vì điện trở vào của bóng trường lớn nên
tín hiệu đồng bộ là tín hiệu áp và nguồn đồng bộ
sẽ bị ngắn mạch qua các mạch phụ khác. Trong
trường hợp dùng bóng kênh cảm ứng n thì
Uđồng bộ ≥ U0, bóng sẽ mở ( U0 là điện áp ngưỡng mở của bóng trường
).
Dựa vào công thức trên với f
T
t2
1
2== và EU R
=
ta có :
01.0
502
1
2
1
2
1===⇒= xf
RC
fRC
E
E
Chọn FC
μ
1.0=suy ra : Ω== −k
x
R100
101.0
01.0
6
2.4. Khâu phát xung dùng khếch đại thuật toán :
Bộ phát xung là mạcht dao động ra các xung vuông và lặp lại theo chu kỳ.
Mạch tạo dao động dùng khếch đại thuật toán được mô tả như trên hình
vẽ :
Tụ C và điện trở R1 tạo thành mạch tích phân. Mạch R2, R3 là mạch
phản hồi. Nguyên lý làm việc của mạch như sau: Giả sử ở thời điểm 0,
điện áp của khếch đại thuật toán đạt giá trị cực
đại UR = Umax ≈ +E
Thông qua mạch phản hồi R3, R4 đầu vào "+"
của khếch đại thuật toán sẽ có tín hiệu phản hồi
32
0RR
E
U+
=+ duy trì cho khếch đại thuật toán
nằm ở chế độ bão hòa dương. Lúc này tụ C
được nạp thông qua điện trở R1 tới giá trị
URmax. Khi t = t1, điện áp UC đạt giá trị U0,
khếch đại thuật toán lật trạng thái và UR = -
Umax ≈ -E. Điện áp trên tụ C không thể thay
đổi đột ngột và lúc này tụ C lại phóng điện qua
R1. Ở thời điểm t = t2, khi
3
32
0R
RR
E
UUC+
−=−= , khếch đại thuật toán lại
lật trạng thái và UR = Umax ≈ +E và sau đó
quá trình lặp lại.
Thời gian phóng tụ C :
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
+
=
0max
0max
ln.. UU
UU
CRt
R
R
x
Thay giá trị U0 và biểu thức trên ta có :
=
t
x
và
c
T
Ch
ọ
T
Th
a
R
C
Ch
ọ
Để
2.5
Để
th
ư
Lú
c
B
I
=
1
β
2
β
η
Ng
ư
củ
a
cu
ộ
khi
trạ
n
B
R
vớ
i
là
m
M
ạ
qu
á
ph
ụ
⎜
⎜
⎝
⎛
+
=
1ln..CR
c
hu kỳ m
á
=
=
.22
C
Rt
x
ọ
n
=RR
2
3
3ln...2 CR
=
a
y
k
H
f3=
3
l
.10.3.2
1
=
C
ọ
n
C
μ
1.0=
tiện điều
. Khâu k
h
nâng cao
ư
ờng nối
k
c
này :
ηββ
21
C
I
=
- hệ số
k
- hệ số
k
- hiệu s
u
ư
ời ta th
ư
a
xung ra,
ộ
n đầu ra
c
ển. Điện
t
n
g thái bã
o
B
V
IK
U
.
=
,
K
i
cuộn W1
m
phân áp
ạ
ch khếch
á
lớn (
t
x
>
ụ
c người t
⎟
⎟
⎠
⎞
+
2
3
2
R
R
á
y phát sẽ
⎜
⎜
⎝
⎛+
2
3
2
1ln.R
R
C
Ω= k50
2
s
u
1
T
f
=
=⇒
H
z
ta có :
1
.52,1
3
l
n=
F
μ
suy ra
chỉnh ta
c
h
ếch đại x
u
hệ số kh
ế
k
ép hai bó
n
k
hếch đại
k
hếch đại
u
ất thườn
g
ư
ờng chọn
còn bóng
c
ó thể ch
ọ
t
rở RB đư
o
hòa khi
K
thường
c
để hạn c
h
khi ta mu
đai t
r
ên c
ó
ms1
>
) thì
a thường
d
là :
⎟
⎟
⎠
⎞
3
u
y ra :
3ln...2
1
C
R
=
4
1
0
−
:
=R
1
.1,0
.52,1
c
họn R là
b
u
ng :
ế
ch đại cũ
n
n
g theo ki
của bón
g
của bón
g
g lấy xấp
bóng T2
c
T1 làm n
h
ọ
n tùy ý p
h
ợc chọn
đ
bóng
m
ở
c
họn tron
g
h
ế dòng q
u
ốn giảm
đ
ó
nhược
đ
kích thư
ớ
d
ùng bộ t
r
=
−
−
52,1
1
0
10
6
4
b
iến trở 2
k
n
g như cô
ểu sơ đồ
D
g
T1
g
T2
xỉ 0,7
c
ó công s
u
h
iệm vụ
k
h
ụ thuộc
v
đ
ể thỏa
m
ã
:
g
khoảng
1
u
a bóng,
k
đ
iện áp trê
đ
iểm là kh
ớ
c máy bi
ế
r
ộn cao tầ
n
Ω
k
.
k
Ω
.
ng suất c
ủ
D
arlingto
n
u
ất lớn th
ỏ
k
hếch đại
d
v
ào số lư
ợ
ã
n điều ki
ệ
1
,1
÷
1,2.
R
k
hi biến á
p
n cuộn
W
i truyền
m
ế
n áp xun
g
n
như sơ
đ
ủ
a xung r
a
n
(như hì
n
ỏ
a
m
ãn v
ớ
d
òng. Số
l
ợ
ng transis
ệ
n bóng T
R
1có thể
m
p
xung bị
W
1.
m
ột xung
c
g
sẽ bị xấ
u
đ
ồ sau :
a
, người t
a
n
h vẽ )
ớ
i công su
ấ
l
ượng các
tor cần đi
ề
1 và T2 ở
m
ắc nối t
i
bão hòa
v
c
ó độ rộn
g
u
đi. Để k
h
a
ấ
t
ề
u
i
ếp
v
à
g
h
ắc
Điện áp UV là xung có độ dài bằng tx được trộn với xung có chu kỳ Tt
nhỏ hơn rất nhiều so với tx thông qua mạch logic AND.
Bộ phát xung thường dùng khếch đại thuật toán có tần số kHzf 105
÷
=
.
Biến áp xung được tính với độ rông xung bằng Tf.
2.6. Biến áp xung :
Biến áp xung dùng để cách ly mạch lực với mạch điều khiển và phối hợp
trở kháng giữa cực điều khiển của tiristo với mạch khếch đại đầu ra và
thay đổi cực tính của xung. Yêu cầu lớn nhất đối với biến áp xung là
truyền xung từ mạch điều khiển lên cực điều khiển tiristo với độ méo ít
nhất.
Giả sử người ta đặt điện áp U1(t) lên sơ cấp máy biến áp ( hình vẽ ), theo
định luật cảm ứng điện từ:
d
t
d
WtU Φ
=11 )(
W1 - số vòng dây sơ cấp;
Φ - từ thông trong lõi máy biến áp xung;
W2 - số vòng dây thứ cấp;
Ở đây ta bỏ qua từ trở các cuộn dây và coi từ thông tản là rất lớn.
Nếu giả thiết từ thông phân bố đều trong lõi thép thì Φ = B.S ( S là tiết
diện của lõi ), thay vào công thức ta có :
dt
dB
SWtU 11 )( =
Giả sử )(
1tU là xung :
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed