một số ứng dụng của điện tử công suất trong điều chỉnh tốc độ động cơ 3 pha, chương 3 pot

Chương 3:

Các khối của mạch điều khiển
Thyristor
a> Khối phát tín hiệu đồng bộ: ĐB Vì điều khiển
Thyristor theo nguyên lý điều khiển pha nên cần có khối đồng
bộ pha giữa điện áp điểu khiển và điện áp Anod – Cathode của
Thyristor.
Các mạch phát tín hiệu đồng bộ điển hình như sau:
 Khối phát tín hiệu đồng bộ dùng tụ và diode. Hình I-8.
Hình I-8: Sơ đồ khối phát tín hiệu đồng bộ dùng tụ
diode.
Trong đó:
V
d
: Điện áp xoay chiều đồng pha với điện áp trễ Anod – Katod
của transistor.
V
n
:nguồn điện áp một chiều.
V
c
: Điện áp đồng bộ lấy ra.
Khi V
D
>0 thì D
1
, D
2
phân cực ngược. Tụ C được nạp về nguồn
V

n
.
Khi V
c
= V
d
(ở t
2
) thì C phóng điện qua R
2
và Đ
2
. Khi V
d
<0 áp
tr6n tụ C là
V
C
cho đến khi Đ
1
khóa. Khi i
d
- i
n
=0 (tại t
1
) tụ C
bắt đầu được nạ chu kỳ mới
 nằm khoảng t
1

t
2
.
 Khối phát tín hiệu đồng bộ dùng tụ và transistor:I-10.
V
đ

t
1
t
2
0
t

V
C
Vng
Vv
Vc
in
BA
Vđ
D2
D1
C
R2
R1
Vn
Vc
v

V
Vđ
R2
D2
C
R3
R1
9)-(I
V
V
arcsinGóc
đmax
đ(t1)


Hình I-10: Khối phát tín hiệu đồng bộ dùng tụ và
transistor.
Trong đó:
V
đ
: Điện áp nguồn xoay chiều đồng pha với điện áp trên Anot
và Katot của thyristor.
V
n
: Điện áp điện một chiều.
V
c
: Điện áp đồng bộ lấy ra khi V
đ
>0. Transistor T bão hòa.

V
C
=v (v sụt áp trên Transistor).
Khi V
d
>0 Transistor T khóa, tụ C được nạp qua R
1
, R
3
từ V
n
.
Ta có:
Nên chọn R
1
>>R
3
đề t
nạp
>> t
phóng
.
V
đk
: Điện áp điều khiển.
b. Bộ phát xung chủ đạo:
Bộ phát xung chủ đạo có nhiệm vụ phát ra các xung với tần
số cố đònh hoặc thay đổi để làm nguồn tín hiệu chủ đạo trong
các mạch điều khiển Thyristor.
Bộ phát xung chủ đạo dùng Transistor một tiếp giáp(I-11).

T
t
1
t
2
V
đk
V
đ
V

V
14)-(I 1ln.)(R
13)-(I 1lnR2)C(R1t
31



















n
đk
n
c
nạp
V
V
CR
V
V

Hình I-11: Sơ đồ thay thế Transistor một tiếp giáp làm máy phát
xung và dạng xung ra.
Khi V
E
<V
BB
tụ C được nạp từ nguồn V
n
theo biểu thức sau:
: Tham số riêng của mỗi loại Transistor 1 tiếp giáp.
=0,470,8.
Khi V
C
V
BB
Transistor 1 tiếp giáp dẫn, tụ C sẽ phóng điện qua

R
1
và ta có:
t
t
V
r
V
E
0
0
15)-(I )1(
/ RCt
nC
eVV


Vn+
Vr
B1
B2
V
V
BB
B1
Tu
E
Ie
ic
R

R2
R1
C
V
BB
=V
n
(1-e
-t/RC
) (I-16).
T: Chu kỳ tạo xung.
V
E
:Điện áp trên cực phát của Transistor một tiếp giáp.
V
BB
:Điện áp trên cực B
1
,B
2
của Transistor một tiếp giáp
Xem V
BB
=V
n
thì
Điện trở R
2
trong sơ đồ dùng để ổn đònh tần số xung khi
nhiệt độ thay đổi, theo công thức kinh nghiệm.

Điện trở R để điều chỉnh tần số xung. Giá trò lớn nhất của
điện trở xác đònh theo điều kiện tạo dao động.
V
p
=V
BB
+V
Đ
. (I-20).
Trong đó V
Đ
: Điện áp rơi trên cực E khi UJT mở (V
Đ
=0,40,50).
V
P
: Điện áp đỉnh của Transistor một tiếp giáp (UJT) khi bắt đầu
dẫn.
I
P
:Dòng điện ứng với V
P
.
Giá trò nhỏ nhất của điện trở được xác đònh.
Trong đó V
V
, và I
V
là áp dòng ứng với điểm trũng trên đặc
tính V-A của UJT.

17)-(I
1
1
ln



RCT
18)-(I
4
,
0
2
n
BB
V
R
R


19)-(I
max
p
pn
I
V
V
R



21)-(I
min


I
V
V
R
n


Khi không có Transistor một tiếp giáp ta có thể dùng Transistor
loại thông thường để thay thế theo sơ đồ tương đương hình I-12.
Hình I-12: Sơ đồ thay thế Transistor một tiếp giáp bằng
Transistor thường.
Nguyên tắc hoạt động của hình I-12 cũng tương tự như I-
11. Ở trạng thái ban đầu cả hai Transistor T
1
và T
2
đều khác, lúc
đó tụ C được nạp từ nguồn V
n
qua điện trở R. Điện áp trên cực
nền T
1
là:
B
+Vn
B1

+Vn
R2
R1
R3
R
C
T1
T2
R
C
T1
R3
T2
D
21
1

21
1
Với
22)-(I
.
RR
R
V
RR
R
V
V
n

n
B







Khi V
C
>V
B
thì T
1
dẫn. Do cách nối các cực Transistor T
1
và T
2
nên khi T
1
bắt đầu dẫn thì giữa 2 Transistor hình thành
một phản hồi dương và cả hai T
1
,T
2
nhanh chóng chuyển qua
chế độ bão hòa. Lúc đó tụ C sẽ phóng điện qua R
3
sẽ có xung

ra. Lúc đó tỉ số
 sẽ là:
Còn các thông số còn lại tương tự như thông số mạch hình I-11.
C. Khối so sánh:
Khối so sánh có nhiệm vụ so sánh các tín hiệu và phản ánh
các sai lệch tín hiệu ở đầu ra. khâu so sánh có ảnh hưởng rất
quan trọng đến sai lệch tónh của hệ thống. Ngoài ra để điều
khiển các bộ biến đổi Thysistor ngày nay các sơ đồ so sánh được
làm bằng bán dẫn và vi mạch.
Khối so sánh dùng các mạch bán dẫn được trình bày hình I-
13.
a/ b/
8,05,0
21
1



RR
R

Vr
Vn+
Vđk
V1
BA
Vđb
RB
T
Rc

Vr
Vn+
Vđk
V1
-
BA
Vđb
R2
Rc
R2
Hình I-13: Khối so sánh dùng các mạch bán dẫn.
Khối so sánh trong các hệ thống điều khiển Thyristor
thường là khối trùng hợp, nghóa là tín hiệu điều khiển bằng tín
hiệu đồng bộ thì khối so sánh sẽ cho ra tín hiệu ra. Khi khối so
sánh dùng các mạch bán dẫn thì tín hiệu điều khiển V
đk
và tín
hiệu đồng bộ V
đb
được nối với nhau theo hai cách:
- Nối nối tiếp hình(I-13a) V
đk
và V
đb
nối ngược cực tính với
nhau.
- Nối song song hình(I-13b) V
đk
và V
đb

nối song song.
Khi V
đk
=0 ta tính được điện áp đồng bộ.
Lúc nối tiếp V
đb
=V
Bo
+I
B
(R
đb
+R
đk
+r
B
) (I-23)
Diode D hình I-13 để bảo vệ Transistor khi V
đk
> V
đb.
Điện áp V
Bo
: Điện áp rơi trên tiếp giáp B-C lúc không tải.
 Khối so sánh dùng vi mạch điện tử:
Khối so sánh dùng vi mạch điện tử ngày nay được sử dụng
rất rộng rãi vì nó có nhiều ưu điểm là gọn nhẹ công suất tiêu thụ
bé, chỉ tiêu kỹ thuật cao, dễ dàng thực hiện mạch điều khiển
nhiều pha.
Sơ đồ nguyên lý mạch so sánh dùng vi mạch hình (I-16).

24)-(I 1).({)1(
song
song
Lúc
2
1
2
1













đk
B
đbBBo
đk
đb
Bb
RR
r
RRRI

RR
RR
VV
+12V
v
Vr
-
V
-6V
0
-
+
+
V
-
R2
R1
+12V
V
-
-
v
-
0
-12V
Vr
V
+
+
R1

R2
Hình I-15. Sơ đồ nguên lý mạch so sánh dùng vi
mạch.
Khâu so sánh bằng vi mạch loại khuếch đại thuật toán
chuyên dùng để sosánh tín hiệu. Nhiệm vụ chính của mạch này
là chuyển tiếp điện áp ra V
r
từ mức Logic 1 sang mức logic 0
hoặc ngược lại khi điện áp Vv vượt điện áp ngưỡng V
o
.