Đề tài: Thiết kế bộ chỉnh lưu có đảo chiều cung cấp cho đông cơ điện một chiều. Điện áp nguồn cấp ba pha 380V xoay chiều, f=50 hz. Động cơ có công suất 10kw, điện áp phần ứng 400V, tốc độ quay 3000 vòngphút.

ĐỀ CƯƠNG SƠ BỘ THIẾT KẾ MÔN HỌC
ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Họ và tên: Nguyễn Đình Phong

Lớp: ĐTĐ53 ĐH2

Đề tài: Thiết kế bộ chỉnh lưu có đảo chiều cung cấp cho đông cơ điện
một chiều. Điện áp nguồn cấp ba pha 380V xoay chiều, f=50 hz. Động cơ
có công suất 10kw, điện áp phần ứng 400V, tốc độ quay 3000 vòng/phút.
NỘI DUNG ĐỀ CƯƠNG
Mục lục.
Mở đầu.
Chương 1: CHỈNH LƯU CÓ ĐẢO CHIỀU
1.1: Mạch lực.
1.2: Phương pháp điều khiển.
Chương 2: THIẾT KẾ MẠCH LỰC
2.1: Yêu cầu kĩ thuật.
2.2: Tính toán mạch lực.
2.3: Bảo vệ van.
Chương 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
3.1: Lựa chọn phương án điều khiển.
3.2: Mạch điều khiển.
Kết luận.
Tài liệu tham khảo.
Giáo viên hướng dẫn.

Hải Phòng, ngày

tháng

năm 2014.

Người làm đề cương.
Nguyễn Đình Phong

1


LỜI MỞ ĐẦU
Điện tử công suất là lĩnh vực kỹ thuật hiện đại, nghiên cứu ứng dụng của các
linh kiện bán dẫn công suất làm việc ở chế độ chuyển mạch và quá trình biến đổi
điện năng
Ngày nay, không riêng gì ở các nước phát triển, ngay cả ở nước ta các thiết bị
bán dẫn đã và đang thâm nhập vào các ngành công nghiệp và cả trong lĩnh vực
sinh hoạt. Các xí nghiệp, nhà máy như: xi măng, thủy điện, giấy, đường, dệt, sợi,
đóng tàu… đang sử dụng ngày càng nhiều những thành tựu của công nghiệp
điện tử nói chung và điện tử công suất nói riêng. Đó là những minh chứng cho
sự phát triển của ngành công nghiệp này.
Với mục tiêu công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, ngày càng có nhiều xí
nghiệp mới, dây chuyền mới sử dụng kỹ thuật cao đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và kỹ
sư điện những kiến thức về điện tử công suất. Cũng với lý do đó, trong học kỳ
này em được nhận đồ án môn học điện tử công suất, đề tài: “ Thiết kế bộ chỉnh
lưu có đảo chiều cung cấp cho động cơ điện một chiều ”
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy Đặng Hồng
Hải, trong quá trình làm đồ án môn học với đề tài trên. Mặc dù đã dành nhiều cố
gắng nhưng cũng không tránh khỏi những sai sót nhất định, em mong được sự
góp ý, chỉ bảo của thầy, cô.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Trọng Hòa

2

Chương 1
CHỈNH LƯU CÓ ĐẢO CHIỀU
1.1. MẠCH LỰC
1.1.1. Giới thiệu chung về đông cơ điện một chiều
Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ điện một chiều vẫn được coi là một loại
máy quan trọng mặc dù có rất nhiều loại máy móc sử dụng nguồn xoay chiều.
Động cơ điện một chiều có nhiều ưu điểm như khả năng điều chỉnh tốc độ tốt,
khả năng mở máy lớn và đặc biệt là khả năng quá tải. Chính vì vậy mà động cơ
điện một chiều được dùng nhiều trong các ngành công nghiệp có yêu cầu cao về
điều chỉnh tốc độ.
Bên cạnh đó động cơ điện một chiều cũng có những nhược điểm nhất định
của nó như so với máy điện xoay chiều thì giái thành đắt hơn, chế tạo và bảo
quản cổ góp điện phức tạp hơn (dễ phát sinh tia lửa điện) nhưng do có những ưu
điểm nên động cơ điện một chiều vẫn còn có một tầm quan trọng nhất định
trong sản xuất.
-

Phân loại
Động cơ điện một chiều chia làm nhiều loại theo sự bố trí của cuộn kích từ



Động cơ điện một chiều kích từ độc lập



Động cơ điện một chiều kích từ song song



Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp



Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp

-

Sơ đồ nguyên lí

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lí động cơ điện một
chiều

3


1.1.2. Các phương pháp đảo chiều động cơ
- Dùng phương pháp đảo chiều bằng đảo dấu điện áp đặt vào phần ứng động cơ
nhờ 2 mạch chỉnh lưu

Kt

Hình 1.2: Phương pháp đảo chiều
bằng đảo dấu điện áp đặt vào phần ứng
- Dùng phương pháp đảo chiều kích từ

Kt

4


Hình 1.3: Phương pháp đảo chiều kích từ
- Đảo chiều phần ứng động cơ bằng công tắc tơ T và N

Kt
T

N

T

N

Hình 1.4: Đảo chiều
phần ứng động cơ bằng công tắc tơ
- Đảo chiều kích từ bằng công tắc tơ T và N

T

N

T

N

Hình 1.5: Đảo chiều kích từ bằng công tắc tơ
1.2. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
1.2.1. Phương pháp điều khiển chung

5


L1
T1 T3

T5

L2

Rd

T'4

T'6

T'2

A

A

B

Ud1 Ld

C

T4

T6

T2

B
Ud2

Ed
L3

C

T'1

T'3 T'5

L4

Hình 1.6: Chỉnh lưu đảo chiều điều khiển chung
Lúc này cả 2 mạch chỉnh lưu cùng phát xung điều khiển, nhưng khác chế độ
nhau, một mạch làm việc ở chế độ chỉnh lưu (là mạch xác định dấu của điện áp
một chiều hoặc là chiều quay của động cơ), còn mạch kia làm việc ở chế độ
nghịch lưu (là quá trình chuyển năng lượng điện áp từ dòng một chiều sang
dòng xoay chiều)
Do hai bộ chỉnh lưu đặt cùng cho một tải nên giá trị trung bình của chúng
phải gần bằng nhau

Ut = Ud1= - Ud2

Nếu dòng liên tục ta có
Ud1=Ud0 . cosα1
Ud2=Ud0 . cosα2
Suy ra
Ud0 . cosα1= - Ud0 . cosα2
Hay

cosα1 + cosα2= 0
α1 + α2=1800

Biểu thức này chính là luật phối hợp điều khiển hai mạch chỉnh lưu
Tuy nhiên luật phối hợp này mới chỉ đảm bảo trị số trung bình của hai bộ van
bằng nhau còn giá trị tức thời của chúng thi khác nhau U d1 ≠ Ud2. Sự chênh lệch
điện áp giữa chúng làm xuất hiện dòng điện chảy qua hai mạch van mà không
6


qua tải, vì vậy cần thêm cuộn kháng Lcb mắc nối tiếp với tải. vì thế sẽ làm tăng
kích thước, giá thành,giảm hiệu suất của thiết bị.
Phương pháp này thường chỉ sử dụng khi cần có độ tác động nhanh hoặc phải
đảo thường xuyên với tần suất lớn.
1.2.2. Phương pháp điều khiển riêng

T1

T3

T5

Rd

T'4

T'6

T'2

A

A

B

Ud1 Ld

C

T4

T6

T2

Ed

B
Ud2

C

T'1

T'3 T'5

Hình 1.7: Chỉnh lưu đảo chiều điều khiển riêng
Đặc điểm của phương pháp này là các bộ chỉnh lưu làm việc không đồng thời
với mỗi chiều điện áp ra chỉ có một bộ chỉnh lưu được phát xung và chạy ở chế
độ nghịch lưu, còn bộ kia được nghỉ, không được phát xung điều khiển. Như vậy
không có dòng điện chảy liên thông giữa hai mạch do đó không cần các cuộn
cảm cân bằng và hai bộ chỉnh lưu dược 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 vậy sẽ làm 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.
Phương pháp này có tốc độ đảo chiều thấp, độ tác động không nhanh, dễ thực
hiện.
Nhận xét

7


Phương pháp điều khiển riêng có tốc độ đảo chiều thấp hơn phương pháp điều
khiển chung, song không cần phải đảm bảo yêu cầu về phối hợp điều khiển giữa
hai mạch chỉnh lưu nên dễ thực hiện hơn.

Chương 2

THIẾT KẾ MẠCH LỰC
2.1.YÊU CẦU KĨ THUẬT
Yêu cầu cụ thể là thiết kế bộ điều khiển chỉnh lưu có đảo chiều cung cấp cho
động cơ điện một chiều



Yêu cầu của nguồn xoay chiều cấp cho bộ chỉnh lưu

-

Giá trị định mức của điện áp nguồn xoay chiều: Uđm=380V
Số pha nguồn: 3pha
Tần số lưới: 50Hz



Yêu cầu từ phía tải của chỉnh lưu

-

Điện áp phần ứng: 400V
Công suất: 10KW
Tốc độ quay: 3000vòng/phút
2.2. TÍNH TOÁN MẠCH LỰC
2.2.1.Lựa chọn sơ đồ thiết kế

•

Dùng chỉnh lưu một pha với tải công suất lớn có thể làm mất cân bằng pha của

•
•

nguồn điện cung cấp, điều này sẽ không tốt cho mạch điện.

Vì tải cần chất lượng điện áp 1 chiều tốt nên ta chọn chỉnh lưu 3 pha.
Vì yêu cầu của đề dùng chỉnh lưu điều khiển nên chọn phương án chỉnh lưu
Thyristor.



Từ các lí luận trên ta phân tích các sơ đồ chỉnh lưu điều khiển ba pha để tìm ra
phương án thích hợp nhất.
8




Chỉnh lưu hình tia 3 pha

Hình 2.1: Sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha

Hình 2.2: Dạng điện áp ra trên tải
Chế độ dòng liên tục
Khi dòng điện chỉnh lưu id là liên tục thì quy luật điều chỉnh:
Udα = Udocosα - ∆Uγ

Id =

∆Uγ = kγXaId = kγ2πfLaId


Chỉnh lưu cầu 3 pha
Ở mạch này người thiết kế sử dụng bộ chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển được
mắc theo sơ đồ cầu 3 pha đối xứng bao gồm 6 thyristor được chia thành 2 nhóm:

9


-

Nhóm anôt chung gồm T2, T4, T6.

-

Nhóm catôt chung gồm T1, T3, T5

Hình 2.3: Sơ

đồ chỉnh lưu

cầu 3 pha

Hình 2.4: Dạng điện áp ra trên tải
10


Ua = .U2.sin

θ
θ

Ub = .U2.sin( -)
θ

Uc = .U2.sin( -)
Góc mở α được tính từ giao điểm của các nửa hình sin
•

Hoạt động của sơ đồ

Giả thiết T5 và T6 đang cho dòng chảy qua Vt=Vc ,Vg=Vb :
Khi θ = θ1 = π/6 + α cho xung điều khiển mở T1 ( tiristo này mở vì u a > 0 ).
Sự mở của T1 làm cho T5 bị khóa lại một cách tự nhiên vì u a > ub. Lúc này T6
và T1 cho dòng chảy quá, điện áp trên tải:
Ud = Uab = Ua - Ub
Khi Khi θ = θ1 = 3π/6 + α cho xung điều khiển mở T2 , tiristo này mở vì khi
T6 dẫn dòng, nó đặt Ub lên anốt T2. Khi θ = θ2 thì Ub > Uc . Sự mở T2 làm cho
T6 bị khóa lại một cách tự nhiên vì U b >Uc . Các xung điều khiển lệch nhau π/3
được lần lượt đưa đến điều khiển của tiristo theo thứ tự 1,2,3,4,5,6…1
Trong mỗi nhóm, khi một tiristo mở, nó sẽ khóa ngay tiristo dẫn dòng trước
nó
Điện áp trên mạch tải là Ud

Nhận xét:
Từ những phân tích trên và do yêu cầu chỉnh lưu có đảo chiều nên ta chọn
phương án chỉnh lưu cầu 3 pha.

11


•

Các thông số cơ bản còn lại của động cơ

2.2.2.Thiết kế cuộn kháng lọc.
Khi góc mở càng tăng thì biên độ thành phần sóng hài bậc cao càng lớn ,có
nghĩa đập mạch của điện áp và dòng điện tăng lên sự đập mạch này làm xấu chế
độ chuyển mạch của vành góp , đồng thời gây ra tổn hao phụ dưới dạng nhiệt
trong động cơ . Để hạn chế sự đập mạch này ta phải mắc nối tiếp với động cơ
một cuộn kháng lọc đủ lớn để I m ≤ 0,1Iưdm Ngoài tác dụng hạn chế thành phần
sáng hài bậc cao, cuộn kháng lọc còn lại có tác dụng hạn chế vùng dòng điện
gián đoạn .
Do góc điều khiển α càng tăng thì điện áp ra càng xấu và hệ số đập mạch càng
tăng nên ta tính cuộn kháng lọc cho hệ số đập mạch lớn nhất
Theo đồ thị hệ số đập mạch tương đối thì hệ số đập mạch lớn nhất k*dm = 0,34
và cosα = 0,14
Ta có
Mà thông thường ta chấp nhận độ đập mạch dòng điện khoảng 5% - 10%
dòng định mức tải nên độ đập mạch là 10%Id = 0,1.25 =2,5(A)
Điện áp ứng với hệ số đập mạch lớn nhất
Udα = = 42,40 (V)
Dòng điện ứng với hệ số đập mạch lớn nhất
Hệ số đập mạch cần thiết khi lọc
Hệ số san bằng
Trị số điện cảm


Kích thước của lõi thép

•

Kích thước cơ sở

b = 1,5a = 7,5 (cm)

12


c = 0,8a = 4 (cm)
h = 3a = 15 (cm)

Hình 2.5.Kết cấu mạch từ cuộn kháng
•

Tiết diện lõi thép

Sth = a.b = 5.7,5 = 37,5 (cm2)

•

Diện tích cửa sổ

Scs = h.c = 15.4 =60 (cm2)

•

Độ dài trung bình đường sức

•

Độ dài trung bình dây quấn

lth = 2(a+h+c) = 2(5+15+4) = 48 (cm)

ldq = 2(a+b) + π.c = 2(5+7,5)+π.4 = 37,56 (cm)

•

Thể tích lõi thép Vth = 2.a.b(a+h+c) = 2.5.7,5(5+15+4) = 1800 (cm3)



Số vòng dây của cuộn cảm
= 313 (vòng)



Mật độ từ trường
H = 16302 (A/m)



Cường độ tự cảm B = 0,0175 (T)



Hệ số µ



Trị số điện cảm nhận được Ltt = 40(mH)



Khe hở tối ưu



Kích thước của cuộn dây

•

Chọn mật độ dòng điện qua cuộn kháng :
13

J=2,75(A/mm2)


•

Tiết diện dây cuốn cuộn kháng:

•

Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật cách điện cấp B chọn Sk=8.6 (mm2)
k=

w.s
= 0,7
Q cs

•

Chọn hệ số lấp đầy

•

Chọn lõi cuộn dây có độ dày 5mm, nên độ cao sử dụng để quấn dây sẽ là:
hsd = h - 2
w1 =

•

Tính số vòng dây trên một lớp:
n1 =

•

Tính số lớp dây quấn:

•

Cách điện giữa các lớp

•

Bề dày cuộn dây

•

Tổng bề dày cuộn dây

w 100
=
= 11
w1

9

cd1= 0,1mm

Bd= (a1+ cd1) .n1 = (3,53 + 0,1).11 = 40(mm)
Bd2= Bd + a01 = 40 + 3 = 43(mm)
Q cs =



h s d 14
=
= 9,3(vòng) ≈ 9(vòng)
b k 1,5

Kiểm tra diện tích cửa sổ:

w.S k 100.25,6
=
= 3657(mm 2 ) = 36,57(cm 2 )
k td
0,7

Hệ số phát nhiệt
2.2.3. Tính chọn Tiristor
Tính chọn dựa vào các yếu tố cơ bản của dòng tải , sơ đồ đã chọn , điều khiển
toả nhiệt , điện áp làm việc , các thông số cơ bản của van được tính như sau :
Điện áp ngược của van cần chọn

14

Uv= Ungmax .kuv = 2,2.400 = 880(V) (kuv là hệ số dự trữ dòng điện )
Dòng điện trung bình qua van của van được tính theo dòng điện dòng hiệu
dụng:

Itbv= Id/3 = 25/3 = 8,3 (A) ( trong sơ đồ cầu ba pha )

Chọn điều khiển làm việc của van là có cánh toả nhiệt và đầy đủ điện tích toả
nhiệt không có quạt đối lưu không khí, với điều kiện đó dòng định mức của van
cần chọn Iđm = klv. Itbv =7 . 8,3 = 58,1(A)

(klv là hệ số dự trữ dòng điện )

Từ các thông số Unv , Iđmv ta chọn 6 tiristor loại có thông số sau:
Cấp điện áp của van 1200(V)
Dòng điện định mức của van 80(A)
Sụt áp lớn nhất của tiristor ở trạng thái dẫn ∆U = 1,6(V)
Tốc độ biến thiên điện áp

du/dt = 200 A/µs

Tốc độ biến thiên dòng điện di/dt = 100 A/µs
Thời gian chuyển mạch tq = 110µs
Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép Tmax =1250C

15


2.2.4.Tính toán MBA chỉnh lưu

•
•
•

Tính công suất biểu kiến của MBA:
S = K.P =1,05.P = 1,05 . 10000 = 10500(VA)
Điện áp pha sơ cấp của MBA U1=380(V)
Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp
Đối với sơ đồ cầu 3 pha ta có
ku=2,34; kp=1,05;

kγ=3/π;

Máy biến áp 3 pha nên m=3
a = 0,08 = 0,04
b = = 0,02
Điện áp một chiều Ud tương ứng với tải đinh mức
Ud =
Vì công suất lưới vô hạn nên thành phần
Nên

Ud =
Ud = =443V
Pd = UdId = 443.25 = 11,075kW

Công suất máy biến áp
16

c.Pd=0

Sba = 1,05Pd = 1,05. 11,075 = 11,628kVA
Điện áp thứ cấp định mức
U2(dm) = = 189V
Hệ số máy biến áp

kba = = 2

Dòng điện hiệu dụng thứ cấp MBA
Dòng điện hiệu dụng sơ cấp MBA

I2 = 25= 20,4 A
I1 = I2/kba =20,4/2 = 10,2A

2.2.5. Bảo vệ van
•

Bảo vệ quá áp cho van dùng RC đấu song song

Hinh 2.6. Sơ đồ mạch bảo vệ quá áp cho van dùng RC
Điện áp ngược lớn nhất khi hoạt động bình thường
Ungmax = Ud = 400(V)
Hệ số quá áp:
k = Ungcp/ Ungmax = 1200/400 = 3
Theo hệ só k này tra đồ thị 1.22 có
C*min = 0,19
R*max = 2,2
R*min = 1,2
Ở giai đoạn chuyển mạch trùng dẫn giữa hai van ta có ta có tốc độ tăng dòng
lớn nhất sẽ tương ứng điện áp bằng biên độ điện áp dây nên

Chọn La =0, 2(mH)

nên

A/µs)

Theo đồ thị 1.25 tương ứng với dòng Id = 25(A) và A/µs)
Có
Q = 55Aµs.
Từ đây ta xác định được giá trị các phần tử bảo vệ
Tụ C
Chọn C = 0,1

17


Điện trở R
→

33,9Ω ≤ R ≤ 62,2Ω

Chon R = 34 Ω
Bảo vệ quá dòng điện của van
Chọn áptômát tác động nhanh cỡ 10ms
•

Áptômát đặt ở đầu vào biến áp lực dùng để đóng ngắt mạch động lực, tự động
bảo vệ khi quá tải và ngắt mạch Tiristor, ngắt mạch đầu ra độ biến đổi, bảo vệ
van

Chương 3 :

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
3.1. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN
3.1.1. Phương pháp điều khiển riêng

18


T1

T3

T5

Rd

T'4

T'6

T'2

A

A

B

Ud1 Ld

C

T4

T6

T2

Ed

B
Ud2

C

T'1

T'3 T'5

Hình 3.1: Chỉnh lưu đảo chiều điều khiển riêng
Đặc điểm của phương pháp này là các bộ chỉnh lưu làm việc không đồng thời
với mỗi chiều điện áp ra chỉ có một bộ chỉnh lưu được phát xung và chạy ở chế
độ nghịch lưu, còn bộ kia được nghỉ, không được phát xung điều khiển. Như vậy
không có dòng điện chảy liên thông giữa hai mạch do đó không cần các cuộn
cảm cân bằng và hai bộ chỉnh lưu dược 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 vậy sẽ làm 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.
Trong quá trình đảo chiều luôn tồn tại một khoảng thời gian mà cả hai bộ van

lúc đó đều không hoạt động (cùng ngắt xung diều khiển) và dòng tải bằng không
gọi là khoảng chết của hệ thòi gian của khoảng chết này phụ thuộc vào hai giai
đoạn kế tiếp:
•

Giai đoạn để đảm bảo dòng tải đã giảm dưới mức dòng duy trì của thyristor
trong nhóm van đang dẫn dòng cần khóa lại. Giai đoạn này phụ thuộc vào phần
tử đo dòng và nhiễu của hệ; nếu đặt sensor dòng điện ở phía xoay chiều có thẻ bị
nhiễu theo đường dây nguồn do sóng hài bậc cao đi qua mạch RC bảo vệ của
van; nếu đặt sensor dòng điện ở phía một chiều cần phải lọc đập mạch của chỉnh

19


lưu và chống lại hiện tượng chôi. Vì vậy ngưỡng tác động sensor phải vài phần
•

trăm giá trị dòng định mức.
Giai đoạn dành cho thyristor phục hồi tính chất khóa sau khi đã khóa, thường
chỉ cỡ 1ms là đủ
Trong quá trình đảo chiều sẽ sảy ra quá trình biến động của điện áp và dòng
điện tải vì vậy để rút ngắn giai đoạn giảm dòng của bộ van đang hoạt động khi
bắt đầu đảo chiều có thẻ không ngắt ngay xung cưa bộ van này, mà trước đó
tăng góc điều khiển vượt 900 để xả nhanh năng lượng tích lũy ở tải về nguồn



xoay chiều rồi mới ngắt xung khi dòng về không.
Khối điều khiển đảo chiều
Trong sơ đồ này chỉ sử dụng một khâu phát xung chung cho hai bộ van nhằm

đảm bảo tối đa đặc tính điều chỉnh hai chiều như nhau, thơi gian chết sẽ dài
khoảng 8 đến 10ms

Hình 3.2: Hệ chỉnh lưu đảo chiều động cơ điện một chiều
Iđặt
Itải

t0

t
T2
T1

K1
K3,K6

20


K4
K5
K7
K8

t1 t2 t3

t4 t5

Hình 3.3: Đồ thị biến thiên dòng điện và
thứ tự hoạt động của các khóa



-

Quá trình hoạt động của sơ đồ
Thời điển t0: lượng đặt đảo dấu tương ứng với lệnh đảo chiều xuất hiện
Thời điển t1:
Đóng khóa K6 để tăng góc điều khiển vượt 90 0 để xả nhanh năng lượng tích lũy




-

ở tải
Ngắt các khóa K3, K6 để dừng các bộ điều chỉnh RI và RU
Thời điểm t2: cảm biến dóng điện tác động báo đạt ngưỡng dòng không
Thời điểm t3: hết thời gian chễ T1 đảo bả dòng điện tải thật sự bằng không
Ngắt xung điều khiển nhóm van 1
Thời điểm t4: hết thời gian trễ T2 (kết thúc khoảng chết)
Đóng khóa K1 cho khâu điều chỉnh dòng điện hoạt động trở lại
Đóng K5 cho mạch điều chỉnh chênh lệch áp hoạt động
Ngắt K3, K6 ngừng hoạt động các mạch liên quan
Đóng khóa K8 bắt đàu phát xung cho bộ van thứ hai hoạt động



Thời điểm t5: cảm biến dòng điện tác động do dòng tải xuất hiện và vượt ngưỡng
không

21


3.2 . MẠCH ĐIỀU KHIỂN
3.2.1 Đồ thị kết quả mô phỏng mạch điều khiển hai nửa chu kì dạng xung
chùm có khâu tách xung
Ud

Udp

Udb

Urc

Uss

Ulx

Uxc11

Uxc2

Hình 3.4: Đồ thị kết quả mô phỏng mạch điều khiển
hai nửa chu kì dạng xung chùm có khâu tách xung

22


3.2.2. Nguyên lí mạch điều khiển
3.2.2.a. Khâu đồng bộ

-E

R2
D3

R1
N1

N2

D1

R4

D2

OA1

C1

OA2

+

+
D4

R3
R5

Hình 3.5 :Sơ đồ tạo xung đồng bộ dạng âm hai nửa chu kì,
chính xác điểm nguồn qua không


Nguyên lí hoạt động của khâu

Trong trạng thái bình thường khi tụ C kết thúc một quá trình phóng hay nạp thì
không có dòng qua tụ nữa, lúc đó chỉ có dòng qua 4 điện trở làm điện áp ở đầu ra
củ tụ: U = 0,5E. mặt khác điện thế cổng (+) của OA2 sẽ dương hơn điện thế cổng
(-), giữ cho đầu ra OA2 ở trạng thái ổn định dương +Ubh.
Khi điện áp trước tụ C đột biến từ +Ubh xuống –Ubh sẽ làm điốt D3 khóa còn D4
vẫn dẫn, do D3 khóa điện thế cổng (-) đột biến thành –E, D4 dẫn đưa điện áp âm vào
cổng (+) của OA2 làm cho nó âm hơn cổng (-) nên đầu ra lật trạng thái xuống –U bh,
xuất hiện dòng i1 đi qua R5 – R4 – D4 – C – OA1 nạp cho tụ, dòng này sẽ giảm dần
theo độ nạp của tụ làm cho điện thế cổng (+) cũng dương dần lên theo. Khi điện thế
cổng (+) đạt đến giá trị -E thì OA2 lật về trạng thái ổn định ban đầu.

23


Khi điện áp trước tụ C đột biến từ -U bh lên +Ubh sẽ làm điốt D4 khóa còn D3 dẫn,
do D4 khóa điện thế cổng (+) đột biến về không, D 3 dẫn đưa điện áp dương vào
cổng (-) cuả OA2 làm cho nó dương hơn cổng (+) nên đầu ra lật trạng thái xuống –
Ubh, xuất hiện dòng i1 di qua OA1- D3 – R2 – R3 – (-E) nạp cho tụ, dòng này sẽ giảm
dần theo độ nạp của tụ làm cho điện thế cổng (-) cũng dương âm dần. Khi điện thế
cổng (-) về không thì OA2 lật về trạng thái ổn định ban đầu.
3.2.2.b. Khâu tạo điện áp tựa
Z1

C2

R7
D5

OA3

R8

+
+E

Hình 3.6: Sơ đồ tạo răng cưa đi xuống một nửa chu kì bằng OA
Nguyên lí hoạt động của khâu
Điện áp đầu vào điốt D5 có dạnh xung hình chữ nhật chỉ có hai trị số âm và
dương bằng giá rị bão hòa.
Ở nửa chu kì đầu khi điện áp đầu vào D5 U D5<0 điốt D5 dẫn, điện thế giữa hai
của (+) và (-) của OA3 bằng nhau và bằng không do điểm (+) nối đất, lúc đó điện
áp trên tụ C bằng điện áp đầu ra của OA3, điện áp trên điện trở R 8 bằng điện áp đầu
vào của D5
R2 << R3 nên có thê bỏ qua dòng i R8. Như vậy dòng qua tụ bằng dòng i R7 và điện
áp trên tụ cũng như đầu ra tăng trưởng tuyến tính. Khi điện áp trên tụ đạt trị số
ngưỡng của điốt ổn áp Dz thì nó thông và giữ điện áp ra ở trị số ổn áp này.

24


Ở nửa chu kì sau khi điện áp đầu vào D5 U D5>0 điốt D5 khóa nên dòng qua R7
bằng không. Lúc này dòng qua tụ bằng dòng đi qua điện trở R8, dòng này ngược
chiều với dòng đi qua tụ ở nửa chu kì trước, có nghĩa là tụ phóng điện. Do đó điện
áp trên tụ giảm xuống theo hàm tuyến tính . khi điện áp giảm đến không rồi xuống
âm thì điốt Dz đẫn theo chiều thuận giữ cho điện áp ở giá trị xấp xỉ sụt áp trên điốt

bằng -0,7V.
Từ đây mạch trở lại trạng thái ban đầu và điện áp nhận được trong một chu kì
lưới điện xoay chiều có dạng răng cưa đi xuống
3.2.2.c. Khâu so sánh
Khâu so sánh dùng khuếch đại thuật toán kiểu hai cửa
Utua
Udk

R11
R12

IOP1
+

Uss

Hình 3.7: So sánh hai cửa dùng khuếch đại thuật toán
Nguyên lí hoạt động của khâu
Khâu này có chức năng so sánh điện áp điều khiển với điện áp tựa để định thời
điểm phát xung điều khiển, nó là thời điểm khi hai điện áp này bằng nhau
Ta có U+ ≡ Udk và U- ≡ Utựa nên điện áp đầu ra theo quy luật
Ura = Ko(U+ - U-) = Ko(Udk - Utựa)
Khi đó Udk > Utựa thì Ura = +Ubh khi Udk < Utựa thì Ura = -Ubh

25