ứng dụng của điện tử công suất trong điều chỉnh tốc độ động cơ, chương 2 doc

Chương 2: ĐIỀU KHIỂN
THYRISTOR
I.2.1: Các yêu cầu cơ bản về mạch điều khiển:
Mạch điều khiển là khâu rất quan trọng trong bộ biến đổi
Thyristor. Nó đóng vai trò chủ yếu trong việc quyết đònh chất
lượng và độ tin cậy của bộ biến đổi. Yêu cầu đối với mạch điều
khiển đa dạng gồm các bước chính sau:
 Yêu cầu về độ lớn xung điều khiển.
- Mỗi Thyristor đều có một đặc tính đầu vào đó là quan hệ
giữa áp trên cực khiển và dòng điện chạy qua cực khiển
V
đk
=f(i
đk
).
Do sai lệch về thông số chế tạo và điều kiện làm việc mà
ngay cả các Thyristor cùng loại cũng có những đặc tính đầu vào
khác nhau. Yêu cầu độ lớn điện áp và dòng điện điều khiển là:
- Giá trò lớn nhất không vượt quá giá trò cho phép ở sổ tay
tra cứu.
-Giá trò nhỏ nhất phải đảm bảo mở được tất cả các
Thyristor cùng ở mọi điều kiện làm việc.
-Tổn hao công suất trung bình trên cực điều khiển phải nhỏ
hơn trò cho phép.
 Yêu cầu về độ rộng xung:
- Căn cứ vào đặc tuyến V-A của Thyristor ta thấy tồn tại
xung điều khiển phải đảm bảo cho dòng qua Thyristor tăng từ 0
đến giá trò I
C
khi Thyristor mở bằng xung điều khiển quá trình
mở có thể xem là quá trình tăng điện tích ở lớp bán dẫn P nối

với cực điều khiển, khi các điện tử tự do ở lớp bán dẫn này tăng
đến mức nhất đònh thì điện trở thuận của Thyristor giảm đột
ngột Thyristor mở. Độ lớn điện tích tích lũy ở lớp bán dẫn P nối
với cực điều khiển phụ thuộc vào độ rộng xung điều khiển.
Thông thường độ rộng xung điều khiển không nhỏ hơn 5
s và
tăng độ rộng xung điều khiển cho phép giảm nhỏ biên độ xung
điều khiển.
 Yêu cầu về độ dốc sườn trước của xung:
Độ dốc sườn trước của xung càng cao thì việc mở Thyristor
càng tốt. Đặc biệt trong khi mạch có nhiều Thyristor mắc nối
tiếp và song song. Thông thường yêu cầu về độ dốc xung điều
khiển là:
 Yêu cầu về sự đối xứng của xung trong các kênh điều khiển.
Ở các bộ biến đổi nhiều pha, nhiều Thyristor độ đối xứng
xung điều khiển giữa các kênh sẽ quyết đònh chất lượng đặc tính
ra của hệ. Nếu không đối xứng, các xung điều khiển của
Thyristor của bộ biến đổi nhiều pha sẽ gây ra sự mất cân bằng
giá trò trung bình của dòng qua Thyristor.
 Yêu cầu về độ tin cậy:
Mạch điều khiển phải đảm bảo làm việc tin cậy trong mọi
hoàn cảnh như t
0
thay đổi, nguồn tín hiệu nhiễu tăng. Do vậy
yêu cầu:
- Điện trở ra của kênh điều khiển phải nhỏ để Thyristor không
tự mở khi dòng rò tăng.
- Xung điều khiển ít phụ thuộc vào dao động nhiệt độ, dao
động điện áp nguồn.
- Cần khử được nhiễu cảm ứng (ở khâu so sánh, ở biến áp xung

tần ra) để tránh mở nhầm.
11)-(Is}{A/1,0


dt
di
đk
 Yêu cầu về lắp đặt:
- Thiết bò dễ thay thế, dễ lắp ráp điều chỉnh.
- Dễ lắp lẫn và mỗi khối có khả năng làm việc độc lập.
I.2.2 Nguyên tắc xây dựng và phân loại mạch điều khiển
Thyristor.
Mạch điều khiển có nhiệm vụ gia công và biến đổi các tín
hiệu điều khiển (điện áp DC) thành các chuỗi xung để đưa vào
điều khiển Thyristor, được biểu diễn như hình I.5
Hình I.5 Sơ đồ khối mạch điều khiển Thyristor.
Đối tượng cần điều khiển là bộ biến đổi Thyristor T và
được đặc trưng bởi đại lượng được điều khiển ở a (có thể là
dòng, áp, nhiệt độ, tốc độ). N là khối biểu thò nhiễu bên ngoài
(do mô men tải, nhiệt độ môi trường). Bộ cảm biến CB sẽ đưa
tín hiệu b được so sánh với tín hiệu chủ đạo CĐ. Sai lệch tín
hiệu của tín hiệu

0
-b là x sẽ điều khiển thiết bò chấp hành CH,
thiết bò CH có nhiệm vụ khử sai lệch X, hoặc cực tiểu nó bằng
cách tạo ra góc điều khiển
 để điều khiển bộ biến đổi Thyristor
T. Hoạt động của thiết bò chấp hành CH được đồng bộ nhờ tín
hiệu e phát ra từ nguồn đồng bộ ĐB.

ĐB
CH
T
CB
CĐ
N
e
a
b



Mạch điều khiển Thyristor có thể phân loại theo nhiều
cách. Các mạch điều khiển Thyristor đều dựa theo nguyên lý
thay đổi góc pha và theo đó ta có nguyên lý khống chế ngang và
khống chế đứng.
Khống chế ngang là phương pháp tạo ra góc
 thay đổi
bằng cách dòch chuyển điện áp ra hình sin theo phương pháp
ngang so với điện áp ban đầu hình (I-6).
Hình I-6: Sơ đồ nguyên lý và độ thò điện áp mạch khống
chế ngang.
Khống chế đứng là tạo ra góc
 thay đổi bằng cách dòch
chuyển điện áp của chủ đạo theo phương thẳng đứng so với điện
áp răng cưa, phương pháp này lại chia ra: Phương pháp khống
chế không đồng bộ và phương pháp khống chế đồng bộ. Khống
chế đồng bộ là khống chế để tạo ra xung điều khiển Thyristor
đồng bộ với nhau nhờ nguồn pha phát tín hiệu đồng bộ, còn
khống chế không đồng bộ là việc tạo ra các xung điều khiển

Thyristor độc lập với nhau. phương pháp khống chế đứng hiện
Vr
Vc
a
c
a
b
c

Vc
VR
b
C
VR
BA
đang được dùng phổ biến vì độ chính xác cao và khoảng điểu
khiển rộng (từ 0
0
– 180
0
).
Phương pháp khống chế đứng được biểu diễn như hình I-7.
V
3
V
V
V
0
0
0

t
t
t

V
6
V
4
ĐB
So
sánh
Tạo
hình
Khuếch
đại
Biến áp ra
V4 V5
V6
V3
V2
V
V1
Tạo xung
Hình I-7: Sơ đồ khối mạch khống chế đứng và dạng điện
áp ra của nó.