Tải bản đầy đủ (.doc) (38 trang)

THIẾT kế hệ THỐNG điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG điện XOAY CHIỀU một PHA

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (909.63 KB, 38 trang )

Điện Tử Công Suất
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG
ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA
I-Số liệu cho trước:
-Dòng xoay chiều với các thông số:
-Đông cơ với các thông số: U
đm
=220V; P
đm
=0.2kw ,n
đm
=1420vg/ph,I
dđm
=1.9A,
η
đm
=60%, Cosφ
đm
=0.8; f
đm
=50Hz.
II-Nội dung cần hoàn thành:
•Báo cáo về tiến độ thực hiện các công việc theo từng tuần.
•Thuyết minh đề tài: ( Phân tích yêu cầu, trình bày các phương pháp thực hiện, cơ
sở lý thuyết, quá trình thực hiện đồ án,…)
•Các bản vẽ thiết kế cho từng khối, cho toàn bộ mạch đầy đủ chính xác.
• Phải đảm bảo tính khả thi, tính ổn định khi làm việc của sản phẩm.
•Sản phẩm còn phải đảm bảo tính mỹ quan mà vẫn đảm bảo tính kỹ thuật đáp ứng
được yêu cầu của giáo viên hướng dẫn.
•Trình bày được hướng phát trển của đề tài.
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 1


Điện Tử Công Suất
MỤC LỤC:
CHƯƠNG I: ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA 5
1.1. Khái niệm 5
1.2. Nguyên lý điều khiển động cơ xoay chiều một pha 5
1.3. Một số mạch điều khiển động cơ một pha 6
CHƯƠNG II: BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA 8
2.1. Đặt vấn đề 8
2.2. Giới thiệu một số sơ đồ mạch động lực 8
2.3. Giới thiệu về phần tử bán dẫn triac 11
2.3.1 Cấu tạo và ký hiệu 11
2.3.2 Đặc tính V-A 12
2.4. Điều áp xoay chiều một pha ứng với tải R-L 13
PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH 16
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ 16
1.1. Sơ đồ khối 16
1.2. Phân tích từng khối 16
1.2.1. Khối nguồn 16
1.2.2 .Mạch lực 17
1.2.3.Mạch điều khiển 19
1.2.3.1.Phân tích 19
1.2.3.2. Nguyên lý hoạt động 20
1.2.3.3.Giới thiệu TCA 785 21
1.2.3.4.Sơ đồ 25
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 2
Điện Tử Công Suất
CHƯƠNG II: CHẾ TẠO MẠCH 26
2.1. Tính toán thiết kế để chế tạo mô hình 26
2.1.1. Tính chọn van động lực 26
2.1.2. Chọn thiết bị bảo vệ 27

2.1.2.1. Bảo vệ quá nhiệt 27
2.1.2.2. Bảo vệ quá dòng điện cho van 28
2.1.2.3. Bảo vệ quá điện áp cho van 28
2.3. Sơ đồ board 33
2.4. Sơ đồ bố trí thiết bị 34
2.5. Phương hướng phát triển của đề tài 34
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 3
Điện Tử Công Suất
LỜI NÓI ĐẦU
Điện tử công suất và truyền động điên là một môn học hay và lý thú, cuốn hút được
nhiều sinh viên theo đuổi. Là những sinh viên chuyên ngành đo lường điều khiển, chúng
em muốn được tiếp cận và hiểu sâu hơn nữa bộ môn điện tử công suất và truyền động
điện.Vì vậy, đồ án môn học chế tạo sản phẩm là điều kiện tốt giúp chúng em kiểm chứng
được lý thuyết đã được học.
Trong đồ án điện tử công suất lần này, chúng em đã được nhận đề tài “Nghiên
cứu,thiết kế bộ điều áp xoay chiều một pha điều khiển tốc độ động cơ”. Sau thời gian
nghiên cứu, chúng em đã chế tạo thành công bộ điều khiển điện áp xoay chiều 1 pha đáp
ứng được cơ bản yêu cầu của đề tài.
Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã gặp một số vướng mắc về lý
thuyết và khó khăn trong việc thi công sản phẩm. Tuy nhiên, chúng em đã nhận được sự
giải đáp và hướng dẫn kịp thời của cô Nguyễn Thị Thanh Tâm, sự góp ý kiến của các
bạn sinh viên trong lớp. Đựơc như vậy chúng em xin chân thành cảm ơn và mong muốn
nhận được nhiều hơn nữa sự giúp đỡ, chỉ bảo của cô giáo và bạn trong các đồ án sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm thực hiện:
Hoàng Lương Thái Sơn
Trần Văn Thoại

SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 4
Điện Tử Công Suất

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I: ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA
1.1. Khái niệm
Động cơ điện xoay chiều một pha (gọi tắt là động cơ một pha) là động cơ điện xoay
chiều không cổ góp được chạy bằng điện một pha. Loại động cơ điện này được sử dụng
khá rộng rãi trong công nghiệp và trong đời sống như động cơ bơm nước động cơ quạt
động cơ trong các hệ thống tự động Khi sử dụng loại động cơ này người ta thường cần
điều chỉnh tốc độ ví dụ như quạt bàn ,quạt trần.
Để điều khiển tốc độ động cơ một pha người ta có thể sử dụng các phương pháp sau:
- Thay đổi số vòng dây của Stator.
- Mắc nối tiếp với động cơ một điện trở hay cuộn dây điện cảm.
- Điều khiển điện áp đưa vào động cơ.
1.2. Nguyên lý điều khiển động cơ xoay chiều một pha
Trước đây điều khiển tốc độ động cơ bằng điều khiển điện áp xoay chiều đưa vào
động cơ, người ta thường sử dụng hai cách phổ biến là mắc nối tiếp với tải một điện trở
hay một điện kháng mà ta coi là Zf hoặc là điều khiển điện áp bằng biến áp như là
survolter hay các ổn áp.
Hai cách trên đây đều có nhược điểm là kích thước lớn và khó điều khiển liên tục
khi dòng điện lớn.
Ngày nay với việc ứng dụng Tiristor và Triac vào điều khiển, người ta có thể điều
khiển động cơ một pha bằng bán dẫn
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 5
Điện Tử Công Suất
1.3. Một số mạch điều khiển động cơ một pha
Một trong những ứng dụng rất rộng rãi của điều áp xoay chiều là điều khiển động cơ
điện một pha mà điển hình là điều khiển tốc độ quay của quạt điện.
Chức năng của các linh kiện trong sơ đồ hình 15 - 4:
T - Triac điều khiển điện áp trên quạt.
VR - biến trở để điều chỉnh khoảng thời gian dẫn của Triac.
R - điện trở đệm.

D - diac - định ngưỡng điện áp để Triac dẫn.
C - Tụ điện tạo điện áp ngưỡng để mở thông diac.
Điện áp và tốc độ của quạt có thể được điều khiển bằng cách điều chỉnh biến trở VR
trên hình a. Tuy nhiên sơ đồ điều khiển này không triệt để, vì ở vùng điện áp nhỏ khi
Triac dẫn ít rất khó điều khiển.
Sơ đồ hình b có chất lượng điều khiển tốt hơn. Tốc độ quay của quạt có thể được
điều khiển cũng bằng biến trở VR. Khi điều chỉnh trị số VR ta điều chỉnh việc nạp tụ C
lúc đó điều chỉnh được thời điểm mở thông diac và thời điểm Triac dẫn. Như vậy Triac
được mở thông khi điện áp trên tụ đạt điểm dẫn thông diac. Kết quả là muốn tăng tốc độ
của quạt ta cần giảm điện trở của VR để tụ nạp nhanh hơn, Triac dẫn sớm hơn điên áp ra
lớn hơn. Ngược lại điên trở của VR càng lớn tụ nạp càng chậm Triac mở càng chậm lại
điện áp và tốc độ của quạt nhỏ xuống.
* Mạch điều khiển trên đây có ưu điểm:
- Có thể điều khiển liên tục tốc độ quạt - có thể sử dụng cho các loại tải khác như
điều khiển độ sáng của đèn sợi đốt, điều khiển bếp điện rất có hiệu quả.
-Kích thước mạch điều khiển nhỏ, gọn.
* Nhược điểm:
Nếu chất lượng Triac, diac không tốt thì ở vùng tốc độ thấp quạt sẽ xuất hiện tiếng
ù do thành phần một chiều của dòng điện.
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 6
Điện Tử Công Suất
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 7
Điện Tử Công Suất
CHƯƠNG II: BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA
2.1. Đặt vấn đề
Các bộ biến đổi điện áp xoay chiều dùng để biến đổi điện áp hiệu dụng đặt lên tải.
Nguyên lý của bộ biến đổi này là dùng các phần tử van bán dẫn nối tải với nguồn trong
một khoảng thời gian t
1
rồi lại cắt đi trong một khoảng thời gian t

0
theo một chu kỳ lặp lại
T. Bằng cách thay đổi độ rộng của t
1
hay t
0
trong khoảng T ta thay đổi được giá trị điện áp
trung bình ra trên tải. Nguyên lý này có ưu điểm là điều chỉnh điện áp ra trong một phạm
vi rộng và vô cấp, hiệu suất cao vì tổn thất trên các phân tử điện tử công suất rất nhỏ.
Điều áp xoay chiều thường được sử dụng trong điều khiển chiếu sáng, đốt nóng, trong
khởi động mềm và điều chỉnh tốc độ quạt gió hoặc máy bơm.
-Phân loại: Dựa vào số pha nguồn cấp mà ta có các bộ điều chỉnh điện áp khác nhau
là Điều áp xoay chiều một pha, Điều áp xoay chiều ba pha.
2.2. Giới thiệu một số sơ đồ mạch động lực
Hình 1 giới thiệu một số mạch điều áp xoay chiều một pha. Hình 1a là điều áp xoay
chiều điều khiển bằng cách mắc nối tiếp với tải một điện kháng hay điện trở phụ (tổng trở
phụ ) biến thiên. Sơ đồ mạch điều chỉnh này đơn giản dễ thực hiện. Tuy nhiên, mạch điều
chỉnh kinh điển này hiện nay ít được dùng, do hiệu suất thấp (nếu Z
f
là điện trở ) hay cosϕ
thấp(nếu Z
f
là điện cảm ).
Hình 1 Các phương án điều áp một pha
Người ta có thể dùng biến áp tự ngẫu để điều chỉnh điện áp xoay chiều U
2
như trên
hình 1b. Điều chỉnh bằng biến áp tự ngẫu có ưu điểm là có thể điều chỉnh điện áp U
2
từ 0

đến trị số bất kì, lớn hay nhỏ hơn điện áp vào. Nếu cần điện áp ra có điều chỉnh, mà vùng
điều chỉnh có thể lớn hơn điện áp vào, thì phương án phải dùng biến áp là tất yếu. Tuy
nhiên, khi dòng tải lớn, sử dụng biến áp tự ngẫu để điều chỉnh, khó đạt được yêu cầu như
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 8
U
1
Z
f
U
2
i
Z
a
U
2
b
TBB§
U
2
U
1
C
U
1
i
Z
Z
i
Điện Tử Công Suất
mong muốn, đặc biệt là không điều chỉnh liên tục được, do chổi than khó chế tạo để có

thể chỉ tiếp xúc trên một vòng dây của biến áp.
Hai giải pháp điều áp xoay chiều trên hình 1a,b có chung ưu điểm là điện áp hình
sin, đơn giản. Có chung nhược điểm là quán tính điều chỉnh chậm và không điều chỉnh
liên tục khi dòng tải lớn. Sử dụng sơ đồ bán dẫn để điều chỉnh xoay chiều, có thể khắc
phục được những nhược điểm vừa nêu.
Các sơ đồ điều áp xoay chiều bằng bán dẫn trên hình 1c được sử dụng phổ biến. Lựa
chọn sơ đồ nào trong các sơ đồ trên tuỳ thuộc dòng điện, điện áp tải và khả năng cung cấp
các linh kiện bán dẫn. Có một số gợi ý khi lựa chọn các sơ đồ hình 1c như sau:
Hình 2: Sơ đồ điều áp xoay chiều một pha bằng bán dẫn
a. bằng hai tiristor song song ngược
b. bằng triac
c. bằng một tiristor một diod
d. bằng bốn diod một tiristor
Sơ đồ kinh điển hình 2.A thường được sử dụng nhiều hơn, do có thể điều khiển
được với mọi công suất tải. Hiện nay Tiristor được chế tạo có dòng điện đến 7000A, thì
việc điều khiển xoay chiều đến hàng chục nghìn ampe theo sơ đồ này là hoàn toàn đáp
ứng được
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 9
T
2
Z
T
1
U
1
Z
T
U
1
a.

D
2
Z
T
U
1
D
1
D
3
D
4
d.
b.
Z
U
1
c.
D
1
T
1
T
2
D
2
Điện Tử Công Suất
Tuy nhiên, việc điều khiển hai tiristor song song ngược đôi khi có chất lượng điều
khiển không tốt lắm, đặc biệt là khi cần điều khiển đối xứng điện áp, nhất là khi cung cấp
cho tải đòi hỏi thành phần điện áp đối xứng (chẳng hạn như biến áp hay động cơ xoay

chiều). Khả năng mất đối xứng điện áp tải khi điều khiển là do linh kiện mạch điều khiển
tiristor gây nên sai số. Điện áp tải thu được gây mất đối xứng như so sánh trên hình 3b.
Điện áp và dòng điện không đối xứng như hình 3.b cung cấp cho tải, sẽ làm cho tải
có thành phần dòng điện một chiều, các cuộn dây bị bão hoà, phát nóng và bị cháy. Vì
vậy việc định kì kiểm tra, hiệu chỉnh lại mạch là việc nên thường xuyên làm đối với sơ đồ
mạch này. Tuy vậy, đối với dòng điện tải lớn thì đây là sơ đồ tối ưu hơn cả cho việc lựa
chọn.



Hình 3: Hình dạng đường cong điện áp điều khiển
a- Mong muốn
b- Không mong muốn
Để khắc phục nhược điểm vừa nêu về việc ghép hai tiristor song song ngược, triac ra
đời và có thể mắc theo sơ đồ hình 2.B. Sơ đồ này có ưu điểm là các đường cong điện áp
ra gần như mong muốn như hình 3.a, nó còn có ưu điểm hơn khi lắp ráp. Sơ đồ mạch này
hiện nay được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp. Tuy nhiên triac hiện nay được
chế tạo với dòng điện không lớn (I < 400A), nên với những dòng điện tải lớn cần phải
ghép song song các triac, lúc đó sẽ phức tạp hơn về lắp ráp và khó điều khiển song song.
Những tải có dòng điện trên 400A thì sơ đồ hình 2.B ít dùng.
Sơ đồ hình 2.C có hai tiristor và hai điốt có thể được dùng chỉ để nối các cực điều
khiển đơn giản, sơ đồ này có thể được dùng khi điện áp nguồn cấp lớn (cần phân bổ điện
áp trên các van, đơn thuần như việc mắc nối tiếp các van).
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 10
U
U
Tả
i
t
b

α
1
α
2
U
U
Tả
i
t
a
α
α
Điện Tử Công Suất
Sơ đồ hình 2D trước đây thường được dùng, khi cần điều khiển đối xứng điện áp
trên tải, vì ở đây chỉ có một tiristor một mạch điều khiển nên việc điều khiển đối xứng
điện áp dễ dàng hơn. Số lượng tiristor ít hơn, có thể sẽ có ưu điểm hơn khi van điều khiển
còn hiếm. Tuy nhiên, việc điều khiển theo sơ đồ này dẫn đến tổn hao trên các van bán
dẫn lớn, làm hiệu suất của hệ thống điều khiển thấp. Ngoài ra, tổn hao năng lượng nhiệt
lớn làm cho hệ thống làm mát khó khăn hơn
2.3. Giới thiệu về phần tử bán dẫn triac.
2.3.1 Cấu tạo và ký hiệu
Hình 4: Cấu tạo và ký hiệu của triac.
Triac là linh kiện bán dẫn tương tự như hai Thyristor mắc song song ngược, nhưng
chỉ có một cực điều khiển. Triac là thiết bị bán dẫn ba cực, bốn lớp. Có thẻ điều khiển cho
mở dẫn dòng bằng cả xung dương (dòng đi vào cực điều khiển) lẫn xung dòng âm (dòng
đi ra khỏi cực điều khiển). Tuy nhiên xung dòng điều khiển âm có độ nhạy kém hơn,
nghĩa là mở Triac sẽ cần một dòng điều khiển âm lớn hơn so với dòng điểu khiển dương.
Vì vậy trong thực tế để đảm bảo tính đối xứng của dòng điện qua Triac thì sử dụng dòng
điều khiển âm là tốt hơn cả.
*Nguyên lý hoạt động.

Có 4 tổ hợp điện thế có thể mở Triac cho dòng chảy qua:
B
2
G
+ +
+ -
- -
- +
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 11
Điện Tử Công Suất
Trường hợp MT
2
(+), G(+). Thyristor T mở cho dòng chảy qua như một Thyristor
thông thường.
Trường hợp MT
2
(-), G(-). Các điện tử từ N
2
phóng vào P
2
. Phần lớn bị trường nội
tại E
E1
hút vào, điện áp ngoài được đặt lên J
2
khiến choBarie này cao đến mức hút vào
những điện tích thiểu số(các điện tử của P
1
) và làm động năng của chúng đủ lớn để bẻ gãy
các liên kết của các nguyên tử Sillic trong vùng. Kết quả là một phản ứng dây chuyền thì

T

mở cho dòng chảy qua.
2.3.2 Đặc tính

V-A.
Hình 5: Đặc tuyến V-A của triac
Triac có đường đặc tính V-A đối xứng nhận góc mở
α

trong cả hai chiều
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 12
Điện Tử Công Suất
2.4. Điều áp xoay chiều một pha ứng với tải R-L
Hình7: Hình dáng dòng điện và điện áp đối với tải R-L
Khi tiristor T
1
mở có phương trình:
L
dt
di
+ Ri =
2
sin
ω
t
i =
2
22
)( LR

V
ω
+
sin(
ψθ

) + Ae
-
θ
ω
L
R
Hằng dạng số tích phân A được xác định : Khi
αθ
=
thì i = 0. Biểu thức dòng tải i
có dạng:
i =
2
22
)( LR
V
ω
+
[ sin(
ψθ

) - sin(
ψα


)e
ψ
αθ
tg

]
Biểu thức này đúng trong khoảng
αθ
=
đến
βθ
=
Góc
β
được thay đổi bằng cách thay
βθ
=
và đặt i= 0
Sin(
ψβ

)- sin(
ψα

).e
-
ψ
αβ
tg


= 0
Trong biểu thức trên: tg
ψ
=
R
L
ω
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 13
Điện Tử Công Suất
Tiristor T
1
phải được khoá lại trước khi cho xung mở T
2
, nếu không thì không thể
mở được T
2
, tức
απβ
+≤
Để thoả mãn điều kiện này ta phải có:
ψα

Hình 8: Hình dáng dòng điện và điện áp đối với tải thuần trở và thuần cảm
Điều đó nói lên rằng, ngay cả trường hợp tải thuần trở, lưới điện xoay chiều vẫn
phải cung cấp một lượng công suất phản kháng.
Giá trị hiệu dụng của điện áp trên tải:
U
c
=
θθ

π
π
α
dV .2)sin2(
1

= V.
π
ααπ
2
2sin22 +−
Giá trị hiệu dụng của dòng tải:
I
c
=
R
V
.(
π
ααπ
2
2sin22 +−
)
Công suất tác dụng cung cấp cho mạch tải:
P = U
c
I
c
= (
R

V
2
).(
π
ααπ
2
2sin22 +−
)
Như vậy bằng cách làm biến đổi góc
α
từ 0 đến
π
, người ta có thể điều chỉnh được
công suất tác dụng từ giá trị cực đại P =(
R
V
2
) đến 0
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 14
Điện Tử Công Suất
Dưới đây là bảng góc mở α ứng với từng loại tải :

SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 15
Điện Tử Công Suất
PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ
1.1. Sơ đồ khối
1.2. Phân tích từng khối
1.2.1. Khối nguồn
a.Sơ đồ

b.Chức năng
Biến đổi dòng xoay chiều điện áp 15V thành dòng một chiều cấp cho chân vào của
TCA785.
c.Nguyên lý hoạt động
Dòng điện 15V xoay chiều qua cầu chỉnh lưu 3A làm biến đổi từ dòng xoay chiều
thành dòng một chiều.Khi qua IC ổn áp 7815 sẽ cho dòng điện có điện áp 15V ổn
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 16
Điện Tử Công Suất
định.Sau khối chỉnh lưu cầu điện áp 15v được cho qua tụ 2200µF để san phẳng điện áp
tạo điện áp ổn định cho IC ổn áp 7815 và mắc song với một tụ gốm để loại bỏ thành phần
sóng hài của điện áp xoay chiều sau IC 7815 ta mắc song song với một led để báo mạch
điều khiển có nguồn
1.2.2 .Mạch lực
Với yêu cầu của đề tài là thiết kế bộ điều áp xoay chiều cho động cơ (tải R+L) nên
chúng em chọn sơ đồ dùng TRIAC để điều khiển vì sơ đồ dùng Triac có những ưu điểm
sau:
- Công suất tải là không lớn nên Triac đáp ứng đầy đủ về công suất đáp ứng
- Mạch điều khiển Triac đơn giản.
- Giá thành rẻ, vận hành đơn giản.
a. Sơ đồ mạch
b.Nguyên lý làm việc
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 17
Điện Tử Công Suất
Tín hiệu được đưa vào chân điều khiển G của Triac. Triac có nhiệm vụ điều khiển
mở dẫn dòng từ đó ta nhận được giá trị điện áp trên tải tương ứng với góc mở của triac
khi ta điều chỉnh biến trở V11 để điều chỉnh độ rộng xung vuông tương ứng tải ở trên sơ
đồ có thể đặt trước hoặc sau van đều được :
Dưới đây là sơ đồ dạng sóng đầu ra của van khi điều chỉnh góc mở:
Nhìn từ hình trên ta thấy do tải có tính cảm khám nên khi tắt vẫn có một phần điện
áp trả lại của động cơ .Nên có thể xuất hiện một vùng không hoạt động nếu diện cảm lớn

thì mạch có thể không hoạt động hoàn toàn
Nguyên nhân của hiện tượng này như sau :
Em xin trình bày với 2 tiristor mắc song song ngược (tương tự 1 triac)
Khi điện áp nguồn U1 đã đổi dấu mà cuộn dây điện cảm chưa xả hết năng lượng,
làm cho T1 vẫn dẫn từ π cho đến φ1 nếu T1 đang dẫn chứng tỏ T1 đang phân cực thuận
và điện áp Ua1a2>0.Khi T1 phân cực thuận chứng tỏ T2 phân cực ngược. Do đó trong
vùng từ φ1 cho đến π nếu có phát xung điều khiển T2 thì T2 không dẫn được .Phần này
em cũng đã trình bày ở trên .
Thứ 2 là do khi có điện cảm, dòng điện không biến thiên đột ngột tại thời điểm mở
tiristor,điện cảm càng lớn khi dòng điện biến thiên càng chậm. Nếu độ rộng xung điều
khiển hẹp, dòng điện khi có xung điều khiển không đủ lớn hơn dòng điện duy trì,do đó
van bán dẫn không tự giữ dòng điện. Kết quả không có dòng điện, van sẽ không mở. Hiện
tượng này sẽ thấy ở cuối và đầu chu kỳ điện áp, lúc đó điện áp tức thời đặt vào van bán
dẫn nhỏ. Khi kết thúc xung điều khiển, dòng điện còn nhỏ hơn dòng duy trì nên van bán
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 18
Điện Tử Công Suất
dẫn khoá luôn. Chỉ khi nào điện áp mở ở van đủ lớn hơn dòng dòng điện duy trì, dòng
điện mới tồn tại trong mạch
Để khắc phục hiện tường này là tạo xung gián đoạn bằng chùm xung liên tiếp như
hình vẽ dưới đây. Từ thời điểm mở van cho tới cuối bán kỳ:
Dưới đây là sơ đồ:
Tuỳ theo tải có điện cảm lớn cỡ nào mà ta thiết kế chọn độ rộng xung cho hợp lý
1.2.3.Mạch điều khiển
1.2.3.1.Phân tích
Điều khiển Triac trong sơ đồ chỉnh lưu hiện nay có rất nhiều phương pháp khác
nhau thường gặp là điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính. Theo nguyên tắc
này để điều khiển góc mở
α
của Triac ta tạo ra một điện áp tựa dạng tam giác (điện áp
tựa răng cưa U

rc
). Dùng một điện áp một chiều U
đk
để so sánh với điện áp tựa. Tại thời
điểm hai điện áp này bằng nhau(U
đk
= U
rc
) .
Trong vùng điện áp dương anot thì phát xung điều khiển cho tới cuối bán kỳ (hoặc
tới khi dòng điện bằng 0) .
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 19
Điện Tử Công Suất
Để thực hiện ý đồ trên mạch điều khiển bao gồm 3 khâu cơ bản:
Hình 9: Sơ đồ khối các khâu trong mạch điều khiển
* Nhiệm vụ của các khâu trong sơ đồ khối như sau:
1. Khâu đồng bộ: Có nhiệm vụ tạo ra điện áp tựa U
rc
tuyến tính trùng pha với điện
áp Anot (cực G) của Thyristor (triac)
2. Khâu so sánh: Nhận tín hiệu điện áp tựa và điện áp điều khiển. Có nhiệm vụ so
sánh giữa điện áp tựa với điện áp điều khiển U
đk
. Tìm thời điểm hai điện áp bằng
nhau(U
đk
= U
rc
). Tại thời điểm hai điện áp này bằng nhau thì phát xung điều khiển ở đầu ra
để gửi sang tầng tạo xung và khuếch đại xung.

3. Khâu tạo xung và khuếch đại xung:
Có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở Triac. Xung để mở Triac cần có các yêu cầu:
Sườn trước dốc thẳng đứng để đảm bảo mở Triac tức thời khi có xung điều khiển
(Thường gặp là xung kim hoặc xung chữ nhật) đủ độ rộng (với độ rộng xung lớn hơn thời
gian mở củacTriac). Cách ly giữa mạch điều khiển và mạch động lực (nếu điện áp động
lực quá lớn) đủ công suất.
1.2.3.2. Nguyên lý hoạt động.
Tín hiệu điện áp cung cấp cho mạch điều khiển được đưa đến khối đồng pha. Đầu ra
của khối này có điện áp thường là hình sin cùng tần số và có thể lệch pha một góc xác
định so với điện áp nguồn. Điện áp này gọi là điện áp đồng bộ V
đb
. Đầu ra của mạch phát
điện răng cưa ta có các điện áp răng cưa đồng bộ về tần số và góc pha với điện áp đồng
bộ. Các điện áp này gọi là điện áp răng cưa V
rc
. Điện áp răng cưa V
rc
được đưa vào đầu
vào của khối so sánh. Tại đó có một tín hiệu khác nữa là điện áp một chiều điều chỉnh lấy
từ ngoài. Hai tín hiệu này được mắc với cực tính sao cho tác động của chúng lên mạch so
sánh là ngược chiều nhau. Khối so sánh làm nhiệm vụ so sánh hai tín hiệu này. Tại thời
điểm hai tín hiệu này bằng nhau thì tín hiệu đầu ra khối so sánh là các xung xuất hiện với
chu kỳ của V
rc
. Xung răng cưa có hai sườn trong đó có một sườn mà tại đó thì đầu ra
khối so sánh xuất hiện một xung điện áp thì sườn đó là sườn sử dụng . Vậy ta có thể thay
đổi thời điểm của xung xuất hiện tại đầu ra khối so sánh bằng cách thay đổi V
đk
khi giữ
nguyên dạng của V

rc
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 20
Điện Tử Công Suất
Trong một số trường hợp xung ra khối so sánh được đưa ngay đến đầu cực của thiết
bị cần điều khiển nhưng trong đa số các trường hợp thì tín hiệu ra khối so sánh chưa đủ
yêu cầu cần thiết. Người ta phải thực hiện việc khuếch đại thay đổi lại hình dáng xung.
Các nhiệm vụ này được thực hiên bởi một mạch gọi là mạch xung. Đầu ra của khối tạo
xung và khuếch đại xung sẽ được một chuỗi xung điều khiển có đủ các thông số yêu cầu
về công suất, độ dài, độ dốc mặt đầu của xung. Tại thời điểm bắt đầu xuất hiện các xung
hoàn toàn trùng với thời điểm xuất hiện xung trên đầu ra khối so sánh.
Ngày nay các mạch cổ điển như trên thường được thay thế bằng các IC tích hợp đầy
đủ các khâu, với kết cấu nhỏ gọn, giá thành rẻ và đạt được độ chính xác rất cao. IC TCA
785 là một vi mạch như vậy
1.2.3.3.Giới thiệu TCA 785
Vi mạch TCA 785 là vi mạch phức hợp thực hiện được 4 chức năng của một mạch
điều khiển: tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp răng cưa đồng bộ, so sánh và tạo xung ra.
a.Ký hiệu và chức năng của TCA 785.
Chân Ký hiệu Chức năng Chân Ký hiệu Chức năng
1 OS Chân nối đất 9 R9
Điện trở tạo mạch răng
cưa
2 Q
**
2
Đầu ra 2 đảo 10 C10 Tụ tạo mạch răng cưa
3 QU Đầu ra U 11 V11 Điện áp điều khiển
4 Q
*
1
Đầu ra 1 đảo 12 C12 Tụ tạo độ rộng xung

5 VSYNC Điện áp đồng bộ 13 L
Tín hiệuđiều khiển xung
ngắn, xung rộng
6 I Tín hiệu cấm 14 Q1 Đầu ra 1
7 QZ Đầu ra z 15 Q2 Đầu ra 2
8 VREF Điện áp chuẩn 16 Vs Điện áp nguồn nuôi
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 21
Điện Tử Công Suất
Hình 13: dạng sóng và chức năng của các chân TCA785
b.Các thông số của TCA 785.
Thông số
Giá trị
nhỏ nhất
Giá trị
tiêu biều
F =50Hz
Vs = 5v
Giá trị
lớn nhất
Đơn vị
Dòng tiêu thụ I.S 4,5 6,5 10 mA
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 22
Điện Tử Công Suất
Điện áp vào điềukhiển,chân11
Trở kháng vào
V11
R11
0,2
15
V

10max
V
K

Mạch tạo răng cưa
Dòng nạp tụ
Biên độ của răng cưa
Điện trở mạch nạp
Thời gian sườn ngắn của xung
răng cưa
I10
V10
R9
TP
10
3 80
1000
VS-2
300
µ
A
V
K

µ
S
Tín hiệu cấm vào, chân 6
Cấm
Cho phép
V6I

V6H 4
3,3
3,3
2,5 V
V
Độ rộng xung ra, chân13
Xung hẹp
Xung rộng
V13H
V13L
3,5 2,5
3,5
2,5 V
V
Xung ra, chân 14, 15
Điện áp ra mức cao
Điện áp ra mức thấp
Độ rộng xung hẹp
Độ rộng xung rộng
V14/1
5L
V14/1
5L
tp
tp
VS-3
0,3
20
530
VS-2,5

0,8
30
620,m
VS-1,0
2
40
760
V
V
µ
S
µ
S/nF
Điện áp điều khiển
Điện áp chuẩn
Góc điều khiển ứng với điện áp
chuẩn
V
ref
α
ref
2,8 3,1
2 x10
-4
3,4
5x10
-4
V
1/K
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 23

Điện Tử Công Suất
Tính toán các phần tử bên ngoài:
Tụ răng cưa: C10 Min = 500pF; Max = 1
µ
F
Thời điểm phát xung: tTr =
KV
CRV
REÌ
.

10911
Dòng nạp tụ: I
10
=
9
R
KV
REÌ
Điện áp trên tụ: V
10
=
109
.

CR
tKV
REÌ
TCA 785 do hãng Siemen chế tạo, được sử dụng để điều khiển các thiết bị chỉnh
lưu, thiết bị chỉnh dòng điện áp xoay chiều.

Có thể điều chỉnh góc
α
từ 0
0
đến 180
0
điện.
Thông số chủ yếu của TCA 785:
+ Điện áp nuôi: US = 18V
+ Dòng điện tiêu thụ: IS = 10mA
+ Dòng điện ra: I = 50mA
+ Điện áp răng cưa: U
r max
= (US - 2)V
+ Điện trở trong mạch tạo điện áp răng cưa: R
9
= 20K


÷
500K

+ Điện áp điều khiển: U
11
= -0,5
÷
(US-2)V
+ Dòng điện đồng bộ: IS = 200
µ
A

+ Tụ điện: C
10
= 0,5
µ
F
+ Tần số xung ra: f = 10
÷
500 Hz
b. Sơ đồ chức năng chân của vi mạch TCA785
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 24
Điện Tử Công Suất
Hình 14: sơ đồ khối chức năng chân của tca785
1.2.3.4.Sơ đồ
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 25

×