thí nghiệm môn điện tử công suất

Mẫu ĐT05/BTN

1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP









TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM

HỌC PHẦN: THÍ NGHIỆM CƠ SỞ NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ HỌC PHẦN:
SỐ TÍN CHỈ: 01 TC







THÁI NGUYÊN – 2011
1
Mẫu ĐT05/BTN

2

TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM

HỌC PHẦN: THÍ NGHIỆM CƠ SỞ NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ HỌC PHẦN: (LAB 302)

SỐ TÍN CHỈ: 01 TC











Trưởng Bộ môn…
(Ký và ghi rõ họ tên)

Trưởng khoa……
(Ký và ghi rõ họ tên)
Mẫu ĐT05/BTN

3
MỤC LỤC

STT Tên bài thí nghiệm Trang
1
Bài 11:
Thí nghiệm điện tử công suất

3
Mẫu ĐT05/BTN

4










BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 11
Thí nghiệm điện tử công suất
SỐ TIẾT: 1 TIẾT

Mẫu ĐT05/BTN

5
NỘI DUNG BÀI THÍ NGHIỆM 11
Phần I. THÍ NGHIỆM
1.1. Mục đích thí nghiệm:
+ Là phần thực nghiệm nhằm chứng minh và làm sáng tỏ thêm những vấn đề lý
thuyết đã được trình bày. Đồng thời góp phần nâng cao hiểu biết thực tế về ngành
nghề cho sinh viên.
+ Giúp cho sinh viên được trực tiếp làm quen và tiếp xúc với các loại máy điện,
thiết bị điện, các thiết bị đo, các hệ thống truyền động điện cũng như các mạch điện cụ
thể.
+ Giúp sinh viên đo, kiểm điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu, điện áp của các khâu
trong mạch tạo xung điều khiển. Khảo sát 2 bộ chỉnh lưu mắc song song ngược.
1.2. Cơ sở lý thuyết:
Trên cơ sở nội dung của bài thí nghiệm là tìm hiểu 2 bộ chỉnh lưu cầu 3 pha mắc song
song ngược và tiến hành đo dạng điện áp, dòng điện của một số khâu trong mạch điều khiển do
vậy sinh viên cần phải nắm vững một số cơ sở lý thuyết sau:
A. Các phương pháp điều khiển 2 bộ chỉnh lưu mắc song song ngược
* Phương pháp điều khiển phối hợp (phương pháp điều khiển chung)
Ta tìm hiểu về bộ chỉnh lưu cầu 3 pha, cụ thể bài thí nghiệm này gồm có 2 bộ cầu 3 pha
mắc song song ngược mạch điều khiển xây dựng theo nguyên tắc khống chế phụ thuộc (phương
pháp điều khiển chung).
Đặc điểm của phương pháp này là hai mạch chỉnh lưu cùng hoạt động, tức là
cùng được phát xung điều khiển. Tuy nhiên một bộ làm việc ở chế độ chỉnh lưu, là bộ
xác định dấu của điện áp một chiều hoặc chiều quay của động cơ, còn bộ kia chạy ở

chế độ nghịch lưu và luôn sẵn sàng chuyển sang chế độ chỉnh lưu.
Hình 1.1a là thí dụ về bộ chỉnh lưu đảo chiều sử dụng sơ đồ cầu ba pha. Do hai
bộ chỉnh lưu cùng đấu vào một tải nên giá trị trung bình của chúng phải bằng nhau;
theo quy ước trên sơ đồ ở hình 1.1 của điện áp u
dI
và u
dII
, điều đó nghĩa là:
U
dI
= - U
dII
(1.1)
hay U
d0
cos
I
= - U
d0
cos
II

suy ra: cos
I
+ cos
II
= 0
Phương trình này cho ta quan hệ, hay luật phối hợp điều khiển hai mạch chỉnh
lưu:


I
+ 
II
=  (1.2)
Mẫu ĐT05/BTN

6
Hình 1.1b là đồ thị điện áp u
dI
và u
dII
khi bộ CL
I
ở chế độ chỉnh lưu, bộ CL
II
ở
chế độ nghịch lưu.
T
1
T
3
T
5
T
2
T
4
T
6
u

a
u
b
u
c
i
dI
u
dI
i
dII
u
dII
u
a
u
b
u
c
T
1
’
T
2
’
T
3
’ T
5
’

T
4
’T
6
’
R
d
L
d
E
d
L
cb1
L
cb2
u
1
u
2
CLI
CLII
a)
d
u
Lcb
u


1I
T

1II
'T
II


u
ca
u
cb
u
ab
u
ac
u
bc
u
ba
u
dI
u
dII
T
5
T
4
T
6
T
5
T

1
T
6
T
2
T
1
T
3
T
2
T
4
T
3
1

2

34
T
′
T
′
45
TT

56
TT


61
TT

12
TT

23
TT

b)

Hình 1.1
Theo (1.2) ta có:

II
=  - 
I

Vì bộ II nghịch lưu nên :

II
=  - 
II

suy ra: 
II
= 
I
.
Lưu ý rằng, điểm gốc để xác định góc  cho hai bộ là trùng nhau đối với van có

cùng số thứ tự; thí dụ van T
1
và T
1
’
có cùng điểm mốc tính góc điều khiển
1
T

và
1
T


.
Luật phối hợp điều khiển theo (1.2) mới chỉ đảm bảo trị số trung bình của hai bộ
chỉnh lưu bằng nhau theo (1.1). Song giá trị tức thời của chúng là khác nhau, tức là:
u
dI
 u
dII
(1.3)
Mẫu ĐT05/BTN

7
Điều này dẫn đến buộc phải dùng cuộn kháng cân bằng để chống dòng ngắn
mạch chảy xuyên qua hai bộ chỉnh lưu. Thí dụ, trong khoảng 
1
 
2

, ở bộ CL
I
có T
1
T
6

dẫn, thì ở bộ CL
II
tương ứng là:
 Đoạn đầu T
5
’T
4
’ dẫn tạo thành đường ngắn mạch: pha c – T
5
’ – T
6
– pha b.
Điện cảm L
cb2
là để chống ngắn mạch theo đường dây phía dưới nối giữa hai bộ
CL
I
và CL
II
.
 Đoạn sau đến lượt T
6
’T

5
’ dẫn, tạo thành đường ngắn mạch: pha a – T
1
– T
6
’ –
pha b. Điện cảm L
cb1
là để chống ngắn machcj theo đường phía trên của mạch.
Như vậy mạch phải dùng hai cuộn kháng cân bằng. Dạng điện áp trên cả hai
cuộn này ở hình 1.2b, dựng theo biểu thức:
u
dI
+ u
dII
= u
Lcb
= u
1
+ u
2

Bây giờ ta xem xét quá trình đảo chiều điện áp tải U
d
. Do bộ I đang ở chế độ
chỉnh lưu nên dòng điện tải là dòng của bộ CL
I
: I
d
= I

dI
, bộ II không có dòng, I
dII
= 0,
vì chiều dòng này ngược chiều id nên không thể chảy được (tuy nhiên vẫn tồn tại dòng
cân bằng).
Khi đảo chiều, phải điểu khiển tăng góc điều khiển 
I
, tương ứng giảm dần 
II

theo (1.2).
Do 
I
tăng nên U
dI
giảm, trong khi đó sức điện động E
d
không giảm nhanh bằng,
dẫn đến E
d
> U
dI
, do đó:
0
R
EU
I
dd
d






tức là dòng tải sẽ đảo chiều. Nhưng bộ CL
I
không thể cho dòng i
dI
đảo chiều, nên dòng
id sẽ chuyển sang chảy qua bộ CL
II
. Mạch vòng giữa CL
II
và E
d
là đúng các điều kiện
chạy ở chế độ nghịch lưu, nên lúc này CL
II
thực hiện việc trả năng lượng của sức điện
động E
d
về nguồn làm E
d
giảm.
Khi 
I
tăng đến bằng 90
0
, 

II
cũng giảm về giá trị 90
0
, điện áp U
dI
= -U
dII
=
U
d0
cos = 0, quá trình nghịch lưu của CL
II
kết thúc. Sau đó 
II
tiếp tục giảm nhỏ hơn
90
0
và chuyển sang chế độ chỉnh lưu, điện áp đã đổi dấu. Bộ CL
I
chuyển sang chế độ
nghịch lưu phụ thuộc, quá trình đảo chiều kết thúc.
Phương pháp điều khiển chung cho phép tiến hành đảo chiều nhanh do hai bộ
chỉnh lưu luôn đồng thời hoạt động. Tuy nhiên phải tuân thủ nghiêm ngặt (1.2) là điều
khó thực hiện chính xác. Đồng thời buộc phải có các cuộn kháng cân bằng, làm tăng
kích thước, giá thành và giảm hiệu suất của thiết bị. Vì thế phương pháp này thường
chỉ ứng dụng khi cần có độ tác động nhanh hoặc phải đảo chiều thường xuyên với tần
suất lớn.
* Phương pháp điều khiển độc lập (phương pháp điều khiển riêng)
Mẫu ĐT05/BTN

8
Đặc điểm của phương pháp này là các bộ chỉnh lưu làm việc không đồng thời.
Với mỗi chiều của điện áp ra chỉ có một bộ chỉnh lưu được phát xung và chạy ở chế độ
chỉnh lưu; còn bộ kia được nghỉ, không được phát xung điều khiển. Như vậy không thể
có dòng điện chảy xuyên thông giữa hai mạch, do đó hoàn toàn không cần các cuộn
cảm cân bằng và hai bộ chỉnh lưu được đấu song song ngược nhau một cách trực tiếp.
Tuy nhiên điều này dẫn đến buộc phải loại trừ khả năng hai bộ cùng hoạt động, vì lập
tức sẽ xuất hiện dòng ngắn mạch xuyên thông gây sự cố cho thiết bị. Do đó quá trình
đảo chiều phải thực hiện theo trình tự chặt chẽ. Thí dụ, cần chuyển sự hoạt động từ
CL
I
dnag CL
II
, phải làm như sau:
1. Ngắt xung điều khiển bộ đang chạy, ở đây là bộ CL
I
. Do tải có tính chất điện
cảm và tiristo là phần tử bán điều khiển nên nó vẫn tiếp tục dẫn mặc dù đã ngắt xung
mở van. Lúc này không thể phát xung ngay cho CL
II
, vì sẽ xảy ra ngắn mạch xuyên
thông do bộ CL
I
vẫn còng đang dẫn dòng id.
2. Theo dõi dòng điện id để xác định thời điểm i
d
= 0. Lúc đó có nghĩa van của
CL
I
đã khoá lại.

3. Để chờ một khoảng thời gian cho van của CL
I
phụ hồi tính chất khoá, đảm bảo
tiristo khoá chắc chắn. Khoảng thời gian này được gọi là “thời gian chết” do mạch tải
không còn dòng chảy i
d
= 0.
4. Bắt đầu phát xung mở cho CL
II
ở chế độ nghịch lưu => 90
0
rồi giảm dần để
chuyển sang chế độ chỉnh lưu 
II
< 90
0
. Sở dĩ có yêu cầu này vì thông thường sức điện
động E
d
không giảm nhanh và vẫn giữ chiều như cũ sau khi i
d
= 0. Nếu phát xung ngay
với 
II
< 90
0
sẽ làm “sập nghịch lưu” vì cả hai nguồn E
d
và lưới đều phát năng lượng.
Chế độ nghịch lưu sẽ làm tiêu tán nhanh chóng năng lượng của E

d
(nếu là động cơ
điện nó chính là cơ năng trên trục động cơ).
Tốc độ giảm góc 
II
được khống chế bằng cách đo dòng tải, sao cho dòng này
không vượt quá trị số cho phép.
Quy trình 4 bước để đảm bảo chiều thường do một mạch điều khiển logic có độ
tin cậy cao đảm nhiệm. Quy trình này cho thấy phương pháp điều khiển riêng có tốc
độ đảo chiều thấp hơn phương pháp điều khiển chung, song bù lại không cần đảm bảo
yêu cầu (1.2) nên dễ thực hiện hơn. Vì vậy khi không có yêu cầu về độ tác động nhanh
hoặc tần suất đảo chiều thấp, trong thực tế đều dùng phương pháp điều khiển riêng.
B. m¹ch t¹o xung
* S¬ ®å khèi cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn theo pha ®øng (h×nh )
Mẫu ĐT05/BTN

9

Sơ đồ khối bao gồm:
 Khối 1: Khối đồng bộ hoá và phát sóng răng cưa ( ĐBH & SRC) :
 Khối 2: Khối so sánh (SS)
 Khối 3: Khối tạo xung( TX)
 U
1
: Là điện áp nguồn xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu
 U
rc
: Là điện áp tựa thường có dạng hình răng cưa lấy từ khối ĐBH- FSRC
 U
đk

: Là điện áp điều khiển, đây là điện áp một chiều được đưa từ ngoài vào để
điều giá trị góc mở ỏ
 U
đkT
: Là điện áp điều khiển Thyritor, là chuỗi các xung điều khiển lấy từ đầu
ra khối tạo xung và được truyền đến điện cực điều khiển G và K của Thyritor.
* Nguyên lý điều khiển theo nguyên tắc khống chế pha đứng .
Tín hiệu điện áp cung cấp cho mạch động lực bộ chỉnh lưu được đưa tới mạch
đồng bộ hoá của khối 1 và trên đầu ra của mạch đồng bộ ta có các điện áp thường có
dạng hình sin với tần số bằng tần số điện áp nguồn cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu và
trùng pha hoặc lệch pha một góc xác định so với điện áp nguồn ,Điện áp này gọi là
điện áp đồng bộ ký hiệu là U
đb
.
Các điện áp đồng bộ được đưa vào mạch phát điện áp răng cưa để khống chế
sự làm việc của mạch điện này kết quả là trên đầu ra mạch phát điện áp răng cưa ta có
một hệ thống các điện áp dạng hình răng cưa đồng bộ về tần số và góc pha với các
điện áp đồng bộ được gọi là điện áp răng cưa ký hiệu là U
rc
. Các điện áp răng cưa
được đưa vào khối so sánh và ở đó còn có một tín hiệu khác nữa là điện áp điều khiển
điều chỉnh được và người ta đưa từ ngoài vào, hai tín hiệu này được mắc vào cực tính
sao cho tác động của chúng lên mạch vào khối so sánh là ngược chiều nhau.Khối so
sánh làm nhiện vụ so sánh 2 tín hiệu này và tại những thời điểm hai tín hiệu này có giá
§BH&
FSRC
SS
TX

U

®k

U
rc

U
1

U
®k
T

Mẫu ĐT05/BTN

10
trị tuyệt đối bằng nhau thì đấu ra khối so sánh sẽ thay đổi trạng thái. Như vậy khối so
sánh là một mạch điện hoạt động theo nguyên tắc biến đổi tương tự - số
Do tín hiệu ra mạch so sánh là dạng tín hiệu số nên chỉ có hai giá trị là 0 và1. Tín
hiệu ở đầu ra khối so sánh là các xung suất hiện với chu kỳ bằn chu kỳ của tín hiệu của
xung răng cưa. Nếu thời điểm bắt đầu xuất hiện của một xung nằm trong vùng sườn nào
của Urc thì sườn xung ấy của Urc được gọi là sườn sử dụng , điều này có nghĩa rằng :
Tại thời điểm
UdkUrc 
ở sừơn sử dụng trong một chu kỳ của điện áp răng cưa thì trên
đầu ra khối so sánh sẽ xuất hiện một xung điện áp . Từ đó ta thấy có thể thay đổi thời
điểm xuất hiện của xung đầu ra khối so sánh bằng cách thay đổi giá tri của U
đk
khi giữ
nguyên dạng Urc Trong một số trương hợp thì xung ra của khối so sánh được đưa tới
cực điều khiển của T,nhưng trong đa số trường hợp khi thì tín hiệu ra khối so sánh chưa

đủ yêu cầu cần thiết đối với tín hiệu điều khiển T . Để có tín hiệu đủ yêu cầu người ta
thực hiện việc khuếch đại, thay đổi lại dạng xung Các nhiệm vụ này được thực hiện
bởi một mạch điện gọi là mạch tạo xung (TX),cuối cùng trên đầu ra khối tạo xung ta có
chuỗi xung điều khiển có đủ các thông số yêu cầu.
3.3.1 Khối đồng bộ hóa và phát sóng răng cưa
a. Khối đồng bộ hoá
Ta dùng mạch đồng bộ là biến áp vì các ưu điểm nổi bật : Cách ly được điện áp
cao áp với mạch điều khiển để an toàn về người và thiết bị. Trong trường hợp này
người ta dùng một máy biến áp công suất nhỏ thường là máy biến áp hạ áp để tạo ra
điện áp đồng bộ. Điện áp lưới u
1
được đặt vào cuộn sơ cấp còn bên thứ cấp ta lấy ra
điện áp đồng bộ u
đb
. Máy biến áp để tạo ra điện áp đồng bộ được gọi là máy biến áp
đồng bộ (BAĐ).
b. Mạch phát sóng răng cưa
Để phát sóng răng cưa ta có thể
dùng:
- Mạch D-R-C
- Mạch D-R-C và Tranzitor
- Mạch D-R-C và Tranzitor, nạp
điện cho tụ bằng dòng không đổi.
- Mạch dùng IC+C
Trong các mạch đó, mạch dùng
IC+C tạo điện áp ra có dạng răng cưa, có sườn trước có độ tuyến tính cao, độ dài sườn
trước đạt được 180
0
điện, dạng điện áp ra hầu như không phụ thuộc vào tải mắc ở đầu
ra mạch phát sóng răng cưa vì những ưu điểm đó ta dùng mạch này. Sơ đồ như sau :

*Giới thiệu sơ đồ:
M¹ch ®ång bé vµ FSRC
+15V
-15V
R
1
R
2
R
3
WR
D
Tr
C
K§TT
u
rc
u
c
i
v-
i
v+
i
1
u
v
u
1
u

®b
-
+
a
o
*
*
Mẫu ĐT05/BTN

11
Sơ đồ gồm có máy biến áp đồng bộ hoá BAĐ để tạo ra điện áp đồng bộ uđb. Phần
mạch tạo điện áp răng cưa sử dụng điôt, transitor, các điện trở, tụ điện và ở đây để tạo
ra dòng nạp tụ ổn định ta ứng dụng tính chất đặc biệt của các bộ khuếch đại thuật toán
vi điện tử KĐTT.
* Nguyên lý làm việc
Trong sơ đồ này ta sử dụng khuếch đại thuật toán KĐTT ghép với tụ C thành một
mạch tích phân. Nguyên lý hoạt động của khâu này như sau: Giả thiết Tr khoá thì tụ C
được nạp bởi dòng đầu ra của KĐTT, dòng nạp tụ được xác định ic = -i
1
+ i
v-
. Nếu
KĐTT là lý tưởng thì điện trở vào của nó bằng vô cùng, dẫn đến dòng vào i
v-
= i
v+
=0,
do vậy: i
c
=-i

1
, mặt khác i
1
=-U
cc
/(WR+R
3
)=I=const. Điều này có nghĩa rằng khi Tr
khoá thì tụ C được nạp bởi dòng không đổi có giá trị I.
Vậy ta có: Từ t=0 thì u
đb
=0 và bắt đầu chuyển sang nửa chu kỳ dương,dẫn đến
D mở nên mạch phát gốc Tr bị đặt điện áp ngược , Tr khoá, tụ C được nạp điện bởi
dòng không đổi. Điện áp trên tụ tăng dần theo qui luật tuyến tính. Đến t= và bắt đầu
chuyển sang âm , D khoá , Tr mở nên tụ C phóng điện nhanh qua Tr đến điện áp bằng
không và giữ nguyên giá trị bằng không cho đến t=2. Tại t=2, điện áp đồng bộ
bằng không và bắt đầu chuyển sang dương , D lại mở , Tr lại khoá , tụ C lại được nạp
điện như từ t=0.
Với giả thiết KĐTT là lý tưởng thì hệ số khuếch là vô cùng lớn, vậy nếu KĐTT
đang ở chế độ khuếch đại tuyến tính thì điện giữa hai đầu vào được xem là bằng không
(u
v
=0). Từ sơ đồ ta có : u
rc
=u
c
+u
v
=u
c

. Tức là điện áp răng cưa đầu ra của sơ đồ bằng
điện áp trên tụ C. Đồ thị điện
áp răng cưa được biểu diễn
trên hình.
Do điện áp răng cưa là
điện áp ra của KĐTT nên có
nội trở rất nhỏ, vì vậy dạng
điện áp ra hầu như không phụ
thuộc vào tải mắc ở đầu ra
mạch phát sóng răng cưa. Với
sơ đồ này dung lượng tụ C chỉ cần rất nhỏ (thường chọn khoảng 220nF), vì vậy chọn
tụ dễ dàng , mặt khác tụ phóng rất nhanh nên rất an toàn cho transitor Tr và điện áp ra
rất gần với dạng răng cưa lý tưởng.
3.3.2. Khối so sánh
Để tạo ra một hệ thống các xung xuất hiện một cách chu kỳ với chu kỳ bằng chu
kỳ điện áp răng cưa( chu kỳ nguồn xoay chiều cung cấp cho bộ chỉnh lưu) và điện áp
điều khiển được thời điểm xuất hiện của mỗi xung ta sử dụng các mạch so sánh. Để
u®b
u
rc
u
rcmax

t
u
O
 

Mẫu ĐT05/BTN

12
+
-
KĐTT

R
1
1
u
rc
R
2

u
ra
+15V
U
đk
tạo ra khối này ta có thể dùng Tranzitor hoặc KĐTT. Trong mạch so sánh thì tín hiệu
vào là điện áp răng cưa và điện áp điều khiển một chiều U
đk
. Nhưng vì U
rc
từ mạch
phát sóng răng cưa không đúng quy luật điều khiển U
đkmax
tăng thì U
d
tăng, nên ta mắc
thêm một khâu tỷ lệ như hình vẽ. Do đó, tín hiệu điều khiển đưa vào so sánh với U

rc
là
U'
đk
. Có thể mắc điện áp tựa và điện áp điều khiển song song(tổng hợp song song)
hoặc nối tiếp( tổng hợp nối tiếp).
Ta dùng IC trong khối so sánh vì mạch so sánh này có nguyên lý làm việc đơn
giản, điện áp điều khiển được cấp nguồn một chiều ổn định không phụ thuộc điện áp
đưa tới bộ chỉnh lưu. Sơ đồ nguyên lý của khối như hình vẽ bên.
* Nguyên lý làm việc:
Điện áp răng cưa có điện thế
dương, là điện áp tựa. Điện áp điều
khiển có điện thế âm. Thời điểm điện
áp ra của bộ so sánh lật trạng thái
được xác định khi | U’
đk
| = U
rc
( quá
trình so sánh được thực hiện ở sườn
trước của xung răng cưa)
+ | U’
đk|
> U
rc
 U
ra
=+ U
cc

+ | U’
đk
| < U
rc
 U
ra
=- U
cc

Như vậy, ta có thể thay đổi thời điểm lật trạng thái của điện áp bộ so sánh bằng
cách cho U’
đk
thay đổi từ 0  U
rcmax
, để thay đổi U’
đk
ta thay đổi giá trị biến trở WR.

3.3.3. khối tạo xung và phân chia
xung
- Xung ra của khâu so sánh chưa đủ
các thông số yêu cầu của cực điều
khiển. Để đáp ứng yêu cầu thì ta phải
khuyếch đại xung,thay đổi độ rộng
của xung, trong một số trương hợp
phải phân chia lại xung và cuối cùng
truyền xung từ đầu ra của mạch phát
xung tới cực điều khiển của Thyristor.
* Mạch sửa xung:
-Khi thay đổi U

đk
thì góc điều khiển sẽ thay đổi như vậy sẽ xuất hiện trương hợp
xung quá ngắn hoặc quá dài,để khắc phục tình trạng này ta dùng mạch sửa xung để
điều chỉnh xung có độ rộng theo yêu cầu,chúng hoạt động theo nguyên tắc :khi xung
vào với độ rộng khác nhau thì mạch vẫn có xung ra với độ dài giống nhau và giữ
nguyên thời điển bắt đầu xuất hiện xung.
u
ra

t
o



u
cc

1

2

3

4


o
u

t

u
rc
u
®k
Mẫu ĐT05/BTN

13
Sơ đồ mạch sửa xung:

R
2
R
3
C
2
R
1
D
Tr

0
0
t
t
t'
3
t
3
t
1

t'
1
t
4
t
3
t
2
t
1
U
dkT
U
v
U
v
t
0
t
1
t
3


Hoạt động của sơ đồ được trình bày như sau:
-Trong khoảng từ 0 đến v1 tụ C
2
được nạp đầy, Tr mở bão hoà U
ra
=0. khi đầu

vào ra của khâu so sánh lật trạng thái tụ C 2 phóng điện theo chiều:
+C  R
1
 nội trở nguồn so sánh D -C .
Tr bị đặt điện áp ngược nên bị khoá lại Ur = +Ucc. khi tụ C
2
phóng hết điện tích
nó sẽ được nạp lại theo chiều:
+Ucc  R
2
 C
2
.
Khi đó Tr lại mở bão hoà và Ur=0
- Tại t=v
1
’,U
ss
lật trạng thái (xung dương), tụ C phóng qua Trnội trở của nguồn
 -C
Tr vẫn mở bão hoà. Khi C
2
phóng hết điện tích nó được nạp lại nhờ xung dương
của U
ss
,tụ C coi như hở mạch Tr vẫn mở.
- Đến t= v
2
U
ss

lật trạng thái và tiếp tục chu kì tiếp theo.
* Mạch khuyếch đại xung:
-Nhiều khi độ lớn xung chưa đủ lớn để mở Thyristor, do đó ta phải dùng mạch
khuyếch đại xung phổ biến hiện nay là dùng Tranzitor và biến áp xung, ta sử dung
mạch khuyếch đại như sau:
Sơ đồ nguyên lý và giản đồ điện áp:
H
ỡnh a
H
ình 2.3
a. Sơ đồ nguyên lý mạch sửa xung.
b. Dạng điện áp đầu ra
Mẫu ĐT05/BTN

14
U
dkT
+U
cc
K
G
D
5
D
4
D
3
Tr
2
Tr

1
*
*
BAX
U
V




Giản đồ điện áp khi t
bh
> t
xv
và t
bh
< t
xv

Với t
xv
:là thời gian tồn tại xung vào
t
xr
:là thời gian tồn tại xung ra
t
xr
:là thời gian tính từ khi đóng điện áp U
cc
đến khi từ thông BAX đạt bão

hoà.
-Nguyên lý hoạt động như sau:
+ khi t > t
bh

Từ t=0 đến t=t
1
chưa có xung vào U
dk
=0
Từ t= t
1
có xung vào làm Tr
1
,Tr
2
mở hoàn toàn làm phía thứ cấp BAX co dòng
cảm ứng D
2
mở và có U
dk

Đến t =t
1
’+t
xv
thì mất xung,Tr khoá và U
dk
=0.
Ta được một chu kì xung điều khiển,chu kì tiếp theo bắt đầu khi có xung vào

tiếp theo.
+ khi t < t
bh

Khi chua có xung U
dk
=0
Khi t=t
1
thì Tr
1
,Tr
2
mở  có U
dk
.
Đến t= t
1
+ t
bh
thì mạch từ của BAX bị bão hoà làm mất xung cảm ứng trên các
cuộn dây làm U
dk
=0
Ta được một chu kì xung điều khiển,chu kì tiếp theo bắt đầu khi có xung vào
tiếp theo.
Ta có sơ đồ tạo xung cho một kênh:

t
1

t'
1
t
1
t'
1
t
2
t'
2
t'
2
t
2
t
xv
t
xr
t
xv
U
v
U
dkT
t
t
0
0
Mẫu ĐT05/BTN

15
**
BAX
R
2
R
3
WR
C
u
c
-
+
*
*
+
-
u
rc
C
-Udk

Nguyên lý làm việc thể hiện qua các giản đồ điện áp:


















- Hình a: Điện áp vào khối đồng bộ hoá và phát sóng răng cưa là điện áp đồng bộ hoá.
- Hình b: Điện áp ra khối đồng bộ hoá và phát sóng răng cưa là
- Hình c,d: Điện áp vào và ra củakhối so sánh .
Mẫu ĐT05/BTN

16
- Hình e,g: Điện áp qua khối sửa xung.
- Hình f: Điện áp ra của khối khuyếch đại xung và đây là xung ra của mạch điều khiển.
1.3. Thí nghiệm:
1.3.1. Nội quy an toàn thí nghiệm:
- Người thực hiện thí nghiệm kể cả Hướng dẫn viên và sinh viên đề phải nắm
vững các nội quy an toàn do phòng thí nghiệm quy định, thông qua việc học nội quy
có kiểm tra sát hạch.
- Các thiết bị thí nghiệm chịu sự kiểm soát an toàn theo phân cấp của nhà nước
phải đảm bảo có đầy đủ biên bản kiểm định an toàn của cấp có thẩm quyền.
1.3.2. Nội dung bài thí nghiệm:
+ Tìm hiểu sơ đồ thí nghiệm: Hai bộ chỉnh lưu cầu 3 pha mắc song ngược, điều
khiều độc lập và điều khiển phối hợp.
+ Tiến hành thí nghiệm để đo dạng tín hiệu các khâu của mạch điều khiển bằng
máy hiện sóng.

+ Đo điện áp phần mạch lực bằng máy hiện sóng.
1.3.3. Phương pháp và cách thức thí nghiệm:
A. Bộ biến đổi cầu 3 pha mắc song song ngược điều khiển phối hợp
1. Giới thiệu:
Module được thiết kế cho hệ thống bài thí nghiệm điện tử công suất với dải công
suất từ 0.75 – 3KW, có khả năng làm việc với tải R hay động cơ điện một chiều kích
từ độc lập.
1.1. Các thiết bị chính:
- Máy biến áp nguồn động lực 3 pha có cách ly
- Bộ biến đổi (BBĐ) xoay chiều - một chiều xây dựng trên mạch chỉnh lưu cầu 3
pha có đảo chiều dùng Tiristor. Thực chất là hai bộ cầu 3 pha mắc song song ngược
thông qua kháng cân bằng, có kháng san phẳng trước khi đưa ra tải.
- Mạch điều khiển: phần phát xung xây dựng trên nguyên lý khống chế phụ thuộc
với góc mở cấp cho hai bộ cầu thoả mãn: α
1
+ α
2
= 180
0
. Phần điều khiển là hệ kín với
phản hồi âm tốc độ, có khâu ngắt dòng, bảo vệ mất pha, ngược thứ tự pha, quá dòng,
mất kích từ động cơ.
- Hệ thống đèn báo trạng thái, đồng hồ giám sát các tín hiệu dòng áp vào ra trên
module.
- Các mạch phụ trợ: cấp nguồn kích từ, nguồn đồng bộ, đóng ngắt …
1. 2. Đặc điểm:
- Có thể quan sát dạng xung trên các khâu trong mạch phát xung mở các Tiristor
động lực, quan sát dạng điện áp ra của bộ biến đổi.
Mẫu ĐT05/BTN

17
- Hiển thị và báo lỗi thông qua hệ thống đèn tín hiệu và còi sự cố
2. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ
2.1. Sơ đồ nguyên lý:

Hình 1: Sơ đồ nguyên lý module chỉnh lưu cầu 3 pha
Mẫu ĐT05/BTN

18
2. 2. Bố trí thiết bị trên Module:

Hình 2: Sơ đồ bố trí thiết bị trên modul chỉnh lưu cầu 3 pha

*Chức năng thiết bị trên module
Tên Chức năng Chú giải
V1 Đồng hồ đo điện áp xoay chiều đầu vào
V2 Đồng hồ đo điện áp một chiều đầu ra
A1 Đồng hồ đo dòng điện xoay chiều đầu vào Đo trực tiếp, dải đo: 0
÷ 10A
A2
Mẫu ĐT05/BTN

19
A3
A4 Đồng hồ đo dòng điện một chiều đầu ra Đo trực tiếp, dải đo:
10A ÷ 0 ÷ 10A
Q1 Aptomat cấp nguồn cho toàn bộ module
A Đèn báo nguồn 3 pha cấp cho module Được lắp ngay sau

Q1
B
C
S1 Chuyển mạch đo điện áp vào
Đèn ON Báo nguồn cấp cho máy biến áp động lực
Fault Báo sự cố quá dòng
Forward Báo cầu chỉnh lưu 1 đang ở chế độ chỉnh lưu, chỉnh
lưu 2 ở chế độ chờ nghịch lưu
Trạng thái đèn được
chuyển mạch F/R
điều khiển
Reverse Báo cầu chỉnh lưu 2 đang ở chế độ chỉnh lưu, chỉnh
lưu 1 ở chế độ chờ nghịch lưu
Local Báo module được điều khiển tại chỗ bằng biến trở
Speed Control

EXT Báo module được điều khiển từ xa thông qua cổng
ghép nối trên mạch điều khiển

Run Nút nhấn cấp nguồn cho biến áp động lực
Stop Nút nhấn cắt nguồn biến áp động lực
F/R Chuyển mạch đảo chiều điện áp ra của module
Mode Chuyển mạch chọn chế độ điều khiển tại chỗ từ xa
Speed
Control
Triết áp thay đổi điện áp ra của module
TU1 Biến áp lấy nguồn đồng bộ cho mạch phát xung điều
khiển
Biến áp cách ly tỷ số:
220/12

TU2
TU3
I1 Biến dòng lấy tín hiệu dòng sơ cấp biến áp động lực,
từ đó suy ra dòng tải để cấp cho mạch điều khiển

TI2
TI3
K1 Khởi động từ đóng ngắt nguồn cho biến áp động lực
K2 Rơ le báo trạng thái sự cố quá dòng
F11 Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cầu chỉnh lưu1 và Được mắc đầu ra máy
biến áp
động lực
F21
F31
F32 Cầu chì bảo vệ ngắn mạch nguồn nuôi mạch khiển
F33 Cầu chì bảo vệ ngắn mạch phần mạch thao tác
Mẫu ĐT05/BTN

20
TR Máy biến áp động lực cấp nguồn cho cầu chỉnh lưu 1
và 2

CRM1 Cầu chỉnh lưu 1 Cầu chỉnh lưu có điều
khiển dùng tiristor
CRM2 Cầu chỉnh lưu 2
LD11 Cuộn kháng cân bằng, hạn chế dòng tức thời khép
mạch giữa hai cầu chỉnh lưu
Cả 4 cuộn đều có
cùng một thông số,
mạch từ kín

LD12
LD21
LD22
LD3 Cuộn kháng san phẳng dòng điện tải Mạch từ hở
*Chức năng của các đèn báo, công tắc trên mạch điều khiển
Tên Chức năng
X1 Đèn báo nguồn +12V cấp cho mạch điều khiển
X2 Đèn báo nguồn -12V cấp cho mạch điều khiển
X3 Đèn báo có xung điều khiển T11
X4 Đèn báo có xung điều khiển T14
X5 Đèn báo có xung điều khiển T13
X6 Đèn báo có xung điều khiển T16
X7 Đèn báo có xung điều khiển T15
X8 Đèn báo có xung điều khiển T12
X9 Đèn báo có xung điều khiển T21
X10 Đèn báo có xung điều khiển T24
X11 Đèn báo có xung điều khiển T23
X12 Đèn báo có xung điều khiển T26
X13 Đèn báo có xung điều khiển T25
X14 Đèn báo có xung điều khiển T22
X15 Đèn báo dòng vượt giới hạn khâu ngắt dòng
X16 Đèn báo có lệnh cắt xung điều khiển Tiristor
X17 Đèn báo sự cố quá dòng
X18 Đèn báo sai thứ tự pha hoặc mất pha
Proportion
Switch
Công tắc đóng ngắt khâu tỉ lệ mạch điều chỉnh
Integral
Switch
Công tắc đóng ngắt khâu tích phân mạch điều chỉnh

Derivation
Switch
Công tắc đóng ngắt khâu vi phân mạch điều chỉnh
Proportion

Biến trở điều chỉnh hệ số tỉ lệ P
Integral Biến trở điều chỉnh hệ số tích phân I
Derivative

Biến trở điều chỉnh hệ số vi phân D
Mẫu ĐT05/BTN

21
 Khảo sát dạng điện áp của các khâu trong mạch điều khiển, điện áp
mạch lực:
1. Điều kiện vận hành
Sau khi bật aptomat Q1 cấp nguồn cho module ta thực hiện kiểm tra các đồng hồ đo và
trạng thái các đèn báo thoả mãn các điều kiện sau thì mới đưa vào làm việc:
- Đèn A, B, C sáng, báo có nguồn ba pha cấp cho module.
- Điện áp dây báo trên V1 nằm trong dải: 350V ÷ 420V.
- Đèn led X1, X2 sáng, báo có nguồn trên mạch điều khiển.
- Đèn led mầu vàng trên mạch cấp nguồn kích từ sáng.
2. Trình tự thao tác chạy
1. Cắm cáp nguồn, cáp ra tải, cáp phản hồi vào module theo đúng sơ đồ nguyên
lý.
2. Bật aptomat cấp nguồn Q1.
3. Kiểm tra điều kiện vận hành.
4. Đặt chế độ điều khiển trên chuyển mạch F/R
5. Giảm lượng chủ đạo về min: trong chế độ LOCAL ta đưa SPEED CONTROL
về hết bên trái.

6. Chọn khâu điều chỉnh thông qua các SWITCH trên mạch điều khiển.
7. Nhấn nút RUN cấp nguồn cho máy biến áp động lực.
8. Điều chỉnh điện áp ra thông qua biến trở SPEED CONTROL, đảo chiều thông
qua chuyển mạch F/R.
3. Trình tự thao tác dừng
1. Giảm lượng chủ đạo về min: trong chế độ LOCAL ta đưa SPEED CONTROL
về hết bên trái.
2. Nhấn nút STOP cắt nguồn máy biến áp động lực.
3. Cắt aptomat Q1
4. Thao tác đo tín hiệu trên mạch điều khiển, mạch động lực, và trên tải
1. Chọn thiết bị đo là máy hiện sóng, chuyển về thang đo phù hợp
2. Kẹp dây mát của que đo vào chân COM trên mạch điều khiển
3. Đưa đầu đo đến các điểm đo TP_x tiến hành kiểm tra dạng sóng
Bảng 2.1:
Điểm đo Điện áp Chỉ dẫn
Com Gnd Điểm chung của các đầu đo, dùng để kẹp dây mát thiết
bị đo
TP_1A u
đba
Điện áp này đồng pha với điện áp đặt lên các Tiristor
Mẫu ĐT05/BTN

22
mắc vào pha A
TP_1B u
đbb
Điện áp này đồng pha với điện áp đặt lên các Tiristor
mắc vào pha B
TP_1C u
đbc

Điện áp này đồng pha với điện áp đặt lên các Tiristor
mắc vào pha C
TP_2A u
đb1
Điện áp này đồng bộ xung đến T1
TP_2B u
đb3
Điện áp này đồng bộ xung đến T3
TP_2C u
đb5
Điện áp này đồng bộ xung đến T5
TP_3A u
đb4
Điện áp này đồng bộ xung đến T4
TP_3B u
đb6
Điện áp này đồng bộ xung đến T6
TP_3C u
đb2
Điện áp này đồng bộ xung đến T2
TP_4A u
đbA0
Điện áp kích hoạt khâu phát sóng răng cưa pha A
TP_4B u
đbB0
Điện áp kích hoạt khâu phát sóng răng cưa pha B
TP_4C u
đbC0
Điện áp kích hoạt khâu phát sóng răng cưa pha C
TP_5A u

rcA
Điện áp răng cưa pha A
TP_5B u
rcB
Điện áp răng cưa pha B
TP_5C u
rcB
Điện áp răng cưa pha C
TP_6A u
ss1A
Sườn xuống của điện áp thể hiện thời điểm mở T
11
hoặc T
14

TP_6B u
ss1B
Sườn xuống của điện áp thể hiện thời điểm mở T
13
hoặc T
16

TP_6C u
ss1C
Sườn xuống của điện áp thể hiện thời điểm mở T
15
hoặc T
12

TP_7A u
ss2A
Sườn xuống của điện áp thể hiện thời điểm mở T
21
hoặc T
24
a T
24

TP_7B u
ss2B
Sườn xuống của điện áp thể hiện thời điểm mở T
23
hoặc T
26

Mẫu ĐT05/BTN

23
TP_7C u
ss2C
Sườn xuống của điện áp thể hiện thời điểm mở T
25
hoặc T
22

TP_8A u
sx1A
Độ rộng xung thể hiện thời gian tồn tại xung kích mở
Tiristor

TP_8B u
sx1B

TP_8C u
sx1C

TP_9A u
sx2A

TP_9B u
sx2B

TP_9C u
sx2C

TP_10A u
sx11
Xung điều khiển chính của T
11

TP_10B u
sx13
Xung điều khiển chính của T
13

TP_10C u
sx15
Xung điều khiển chính của T
15

TP_12A u
sx14
Xung điều khiển chính của T
14

TP_12B u
sx16
Xung điều khiển chính của T
16

TP_12C u
sx12
Xung điều khiển chính của T
12

TP_14A u
sx21
Xung điều khiển chính của T
21

TP_14B u
sx23
Xung điều khiển chính của T
23

TP_14C u
sx25
Xung điều khiển chính của T
25

TP_16A u
sx24
Xung điều khiển chính của T
24

TP_16B u
sx26
Xung điều khiển chính của T
26

TP_16C u
sx22
Xung điều khiển chính của T
22

TP_20 U
dcrc
Điện áp chuyển dịch đại lượng răng cưa
TP_21 Uc.Ex Lượng chủ đạo
TP_22 βI Phản hồi dòng điện
TP_11A u
đkT11
Xung chính và xung gửi của các Tiristor cầu chỉnh lưu
1. Luật gửi :
- Xung điều khiển T
11
gửi cho T
16

- Xung điều khiển T
12
gửi cho T
11

- Xung điều khiển T
13
gửi cho T
12

- Xung điều khiển T
14
gửi cho T
13

- Xung điều khiển T
15
gửi cho T
14

Mẫu ĐT05/BTN

24
TP_11B u
đkT13
- Xung điều khiển T
16
gửi cho T
15

TP_11C u
đkT15

TP_13A u
đkT16

TP_13B u
đkT14

TP_13C u
đkT12

TP_15A u
đkT21
Xung chính và xung gửi của các Tiristor cầu chỉnh lưu
2. Luật gửi:
- Xung điều khiển T
21
gửi cho T
26

- Xung điều khiển T
22
gửi cho T
21

- Xung điều khiển T
23
gửi cho T
22

- Xung điều khiển T
24
gửi cho T
23

- Xung điều khiển T
25
gửi cho T
24

- Xung điều khiển T
26
gửi cho T
25

TP_15B u
đkT23

TP_15C u
đkT25

TP_17A u
đkT26

TP_17B u
đkT24

TP_17C u
đkT22

TP_18 u
đk1
Điện áp điều khiển góc mở cầu chỉnh lưu 1
TP_19 u
đk2
Điện áp điều khiển góc mở cầu chỉnh lưu 2
B. Bộ biến đổi cầu 1 pha mắc song song ngược khống chế theo phương pháp
độc lập
- Giới thiệu thiết bị và dụng cụ thí nghiệm
* Bố trí thiết bị trên module
Mẫu ĐT05/BTN

25

Hình 5 Bố trí thiết bị trên module
*Chức năng thiết bị trên module

Tên Chức năng Chú giải
V1 Đồng hồ đo điện áp xoay chiều đầu vào
V2 Đồng hồ đo điện áp một chiều đầu ra
A1 Đồng hồ đo dòng điện xoay chiều đầu vào Đo trực tiếp, dải
đo: 0 ÷ 10A
A2 Đồng hồ đo dòng điện một chiều đầu ra Đo trực tiếp, dải
đo: 10A ÷ 0 ÷ 10A
Q1 Aptomat cấp nguồn cho toàn bộ module
POWER Đèn báo nguồn 1 pha cấp cho module Được lắp ngay sau
Q1
Mạch RC bảo
vệ tiristor

Mạch tạo nguồn
nuôi kích từ
Biến áp đồng bộ
và biến dòng
Phân áp đo lường
điểm đo điện áp tải
Thiết bị đóng cắt
mạch lực
Cầu chỉnh lưu tiristor
Các thiết bị đo lường
Các thiết bị đóng
ngắt mạch thao tác
Mạch điều khiển
Zắc lấy tín hiệu