Thiết kế bộ điều khiển chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn nguồn 24v, tần số 50hz, tải trở r=27omh,25w ( hoặc tự chọn nguồn, tải thích hợp) ứng dụng điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều

Đồ án mơn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp
Lời nói đầu

Ngày nay điện tử công suất là ngành không thể thiếu được trong nền cơng nghiệp đang
từng bước hiện đại hóa của nước ta và trên thế giới.Chính vì vậy mơn học “điện tử công suất
” đã được đưa vào giảng dạy ở tất cả các trường đại học kĩ thuật có khối chuyên ngành
điện.Trong thời gian theo học trường Đại học Điện Lực chúng em có may mắn được học và
được các thầy trong nhóm bộ mơn điện tử cơng suất hướng dẫn đồ án điện tứ công suất.
Môn đồ án điện tử công suất đã đem đến cho chúng em thêm những hiểu biết thực tế
để có thể tự mình thiết kế 1 bộ biến đổi điện tử cơng suất.Nhóm chúng em được nhận đồ án
với đề tài: “ Thiết kế bộ điều khiển chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn. Nguồn 24v,

tần số 50Hz, tải trở R=27omh,25W ( hoặc tự chọn nguồn, tải thích hợp). Ứng dụng điều
khiển tốc độ động cơ 1 chiều”
Có thể nói đây là 1 lĩnh vực rất quan trọng trong ngành điện tử công suất bởi động cơ
1 chiều đang là 1 thiết bị hết sức quan trọng không thể thiếu trong nền công nghiệp hiện
nay.Em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Điệp đã tận tình chỉ bảo để em có thể hồn
thành bản đồ án này.

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 1

Đồ án mơn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

MỤC LỤC
Lời nói đầu...........................................................................................................................................1
MỤC LỤC............................................................................................................................................2
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ CHỈNH LƯU................................................................................2
CHƯƠNG 2 : TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH LỰC..................................................................13
2.1 Tính chọn van cho mạch lực.....................................................................................................14
2.2 Tính tốn máy biến áp...............................................................................................................15
2.3 Tính tốn các thiết bị bảo vệ mạch lực......................................................................................15

2.3.1 Bảo vệ quá dòng.................................................................................................................15
2.3.2 Bảo vệ q áp cho van điều khiển......................................................................................15
2.4 Tính tốn Bộ Lọc.......................................................................................................................16
CHƯƠNG 3 : TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN..................................................17
3.1 Sơ đồ khối của mạch điều khiển................................................................................................18
3.2 Thiết kế mạch điều khiển..........................................................................................................18
3.2.1 Khâu đồng pha và tạo điện áp đồng bộ..............................................................................18
3.2.2 Khâu tạo điện áp răng cưa..................................................................................................20
3.2.3 Khâu so sánh......................................................................................................................22
3.2.4 Khâu tạo xung chùm...........................................................................................................23
3.2.5 Bộ trộn xung.......................................................................................................................24
3.2.6. Khuếch đại xung................................................................................................................25

CHƯƠNG 4 : ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU.............................27
4.2 Đặc tính cơ động cơ điện một chiều..........................................................................................30
CHƯƠNG 5 : MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN.................................................................................33
5.1 Sơ đồ..........................................................................................................................................33
5.2 Đồ thị.........................................................................................................................................35
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................39

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ CHỈNH LƯU
1.1

Khái niệm, cấu trúc , phân loại mạch chỉnh lưu

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 2


Đồ án môn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

a) Khái niệm : Chỉnh lưu là q trình biến đổi năng lượng dịng điện xoay chiều thành
năng lượng điện một chiều
b) Cấu trúc :

Chỉnh lưu là thiết bị điện tử công suất được sử dụng rộng rãi nhất trong thực tế , có
sơ đồ cấu trúc như hình trên , trong sơ đồ có máy biến áp làm 2 nhiệm vụ chính là :
• Chuyển đổi điện áp lưới U1 sang điện áp U2 , thích hợp với u cầu của tải
• Biến đổi số pha của nguồn lưới sang số pha tùy thuộc yêu cầu của mạch lực
Trong trường hợp tải yêu cầu mức điện áp phù hợp với lưới điện và mạch van địi
hỏi số pha như lưới điện thì có thể bỏ qua máy biến áp
Mạch van ở đấy là mạch van bán dẫn được mắc theo một cách nào đó để có thể tiến
hành q trình chỉnh lưu
Mạch lọc nhàm đảm bảo điện áp (hoặc dòng điện) một chiều cấp cho tải có hệ số
đập mạch đúng yêu cầu
c) Phân loại : Chỉnh lưu được chia theo một số cách như sau

• Phân loại theo số pha nguồn cấp cho mạch van: có một pha, hai pha , ba pha , 6
pha. .v.v
• Phân loại theo loại van bán dẫn trong mạch van : hiện tại chủ yếu dùng 2 loại van là
Diode và Thysistor :
 Chỉnh lưu không điều khiển (mạch dùng toàn Diode)
 Chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn (mạch dùng toàn Thysistor)
 Chỉnh lưu bán điều khiển (kết hợp cả Diode với Thysistor)
• Phân loại theo sơ đồ mắc các van với nhau có cầu , tia

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 3

Đồ án môn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

Các mạch chỉnh lưu khơng điều khiển

Các mạch chỉnh lưu điều khiển

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 4


Đồ án môn học
1.2

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

Giới thiệu về van Thysistor
a) Cấu tạo : Thysistor là phấn tử bán dẫn cấu tạo từ bốn lớp bán dân p-n-p-n, tạo ra ba
tiếp giáp p-n . Thysistor có ba cực : anot A, katot K , và cực điều khiển G được biểu
diển như hình vẽ

b) Kí hiệu T
c) Đặc tính vơn – ampe của Thysistor

Hiện tượng đóng mạch xảy ra khi : Thysistor đặt ở trạng thái khóa áp thuận (có nghĩa
là UAK>0). Và khi có xung IGK > 0 đặt vào cổng GK. Mạch tương đương 2 transistor mắc
Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 5


Đồ án môn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

đối Collector và Base vơi nhau , Xung Ig làm 2 tran bảo hòa nhanh chóng , khi Thysistor đã
dẫn thì trạng thái nó tương đương Diode , nên dịng Ig khơng cần thiết nữa . Hiện tượng ngắt
mạch gồm 2 giai đoạn :
• Giai đoạn 1 giai đoạn làm dòng thuận bị triệt tiêu bằng cách thay đổi điện trở hoặc
đấu điện áp âm vào
• Giai đoạn 2 là giai đoạn phục hồi tính năng khóa của Thysistor , Thysistor cần có 1
thời gian t ph an tồn để phục hồi tính năng đóng mở của mình
1.3
Phân tích một số mạch chỉnh lưu 1 pha , ứng dụng nó vào thực tế

a) Chỉnh lưu 1pha , 1 nữa chu kì , khơng điều khiển , tải trở

Nhìn chung , mạch chỉnh lưu này có các chỉ tiêu kĩ thuật thấp nên chỉ thích hợp với tải nhỏ
(đến một vài ampe)

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 6


Đồ án môn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

b) Chỉnh lưu một pha 2 nữa chu kì có điểm giữa , tải trở

Mạch chỉnh lưu này được sử dụng nhiều trong dải cơng suất nhỏ đến vài KW, nó thích hợp
với chỉnh lưu điện áp thấp vì sụt áp trên đường ra tải chỉ có một van . Nhược điểm của mạch
là bắt buộc phải có biến áp biến đổi số pha . Hơn nữa một số thông số về độ đập mạch là
khơng tốt

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 7

Đồ án môn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

c) chỉnh lưu cầu 1 pha không điều khiển

Chỉnh lưu cầu một pha được sử dụng rộng rãi trong thực tế , nhất là điện áp trên 10V , dịng
tải có thể lớn đến một vài trăm ampe, Ưu điểm cảu mạch là có thể không dùng máy biến áp ,
Nhược điểm là hai diode tham gia vào q trình dẫn dịng ra tải , như vậy sụt áp trên 2 van là
lớn , khơng thích hợp cho tải u cầu áp dưới 10V mà dịng tải lại lớn

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 8


Đồ án mơn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

d) Phân tích mạch chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn( yêu cầu bài tốn) ,
với các tải khác nhau

• Với tải thuần trở R (R=2Ω)

Đồ thị , dòng điện , điện áp trên tải , giả sử góc điều khiển bằng 300 như sau :

Nhận xét , tại thời điểm 300 mới có xung mở van , nên điện áp trên tải mới có , với tải thuần
trở , dịng điện trên tải cùng pha với điện áp , hai van T2, T1, dẫn cùng với nhau ở nữa chu
kì dương , hai van T3,T4 cùng dẫn ở nữa chu kì âm

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 9

Đồ án mơn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

• Với tải RL , góc mở 300 , giá trị L = 6mH, R=2Ω, chế độ dòng liên tục

Đồ thị điện áp , dịng điện thu được trên tải như sau

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 10

Đồ án mơn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

• Với L=0.6mH, R=2Ω , chế độ dịng trên tải là gián đoạn

1.4

Phân tích hiện tượng trùng dẫn của mạch
Khi nguồn điện không là lý tưởng , thì ngay trên nguồn tồn tại La ≠0 , chính giá trị

của La làm cho tồn tại 1 góc trùng dẫn , mà tại thời điểm này các van cùng dẫn , trong giai
đoạn chuyển mạch trùng dẫn điện áp biến thiên theo quy luật bằng trung bình các điện áp
pha nguồn có van tham gia chuyển mạch , với chỉnh lưu cầu 1 pha thì ta thầy

U2 = - U2’

nên điện áp trên tải lúc này sẽ bằng khơng , La càng lớn thì khoảng bằng 0 càng lâu , nhìn
vào đồ thị dưới đây ta sẽ thấy.

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 11


Đồ án mơn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

• Với tải RLE (R= 2Ω,L=+∞, E=120V,α=300)

Đồ thị điện áp ra tải , dòng điện trên các van T1, T2, T3, T4 như hình dưới

Với α=1250 , E = -120V, thấy ngay mạch ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc , điện áp trên

tải chủ yếu là phần âm , được kết quả thu được như hình vẽ sau (mạch có tính tới hiện tượng
trùng dẫn)

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 12


Đồ án môn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

Ở chế độ nghịch lưu , khi α>90 0, để có Udα <0 , và nhận năng lượng ; E <0 có chiều
trùng với chiều dòng id để trở thành nguồn phát năng lượng, điện áp Ud chủ yếu ở giai đoạn
âm , cần đặc biệt chú ý ở thời gian phục hồi tính chất khóa của van , là khoảng thời gian điện
áp âm sau khi van khóa
Với yêu cầu của đề tài như sau :
Đề tài:
 Thiết kế bộ điều khiển chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn. Nguồn 24V,
tần số 50Hz, tải trở R=27Ω,25W ( hoặc tự chọn nguồn, tải thích hợp)
 Ứng dụng điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều
Ta chọn tải và nguồn thích ứng để phù hợp với yêu cầu của đề tài như sau :
 Từ yêu cầu bài toán :Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn
toàn , tải thuần trở Nguồn 220VAC/50Hz, Yêu cầu Ud(30-99)V, Id =8A, k đm =

0,05
 Tải động cơ điện một chiều công suất 792W
Ta thấy chọn như vậy sẽ thích hợp với mạch chỉnh lưu điều khiển hồn tồn cầu một
pha , vì đối với tải với công suất < 5kW người ta thường dùng mạch chỉnh lưu cầu một pha .
CHƯƠNG 2 : TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH LỰC
Từ u cầu bài toán :Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn , tải
thuần trở Nguồn 220VAC/50Hz, Yêu cầu Ud(30-99)V, Id =8A, kđm = 0,05
Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 13

Đồ án mơn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

Phân tích : Cơng suất đưa ra tải khá nhỏ Pd = 99× 8 = 792(W) và cần điều chỉnh điện áp ra ,
nêu cần dùng chỉnh lưu có điều khiển loại 1 pha là thích hợp nhất
+ Điện áp Ud đưa ra tải nói chung là thấp hơn điện áp lưới (bé hơn 2 lần ) , tốt nhất nên có
máy biến áp , để tăng khả năng điều khiển (độ phân giải )
+ Hệ số đập mạch yêu cầu đầu ra là k đm= 0,05 , so với yêu cầu là dùng chỉnh lưu cầu 1 pha
có điều khiển kđm= 0,67 , do đó cần có bộ lọc , với dịng tải u cầu khơng lớn , có thể dùng
lọc tụ hoặc lọc LC kết hợp , điều này phải tính tốn cụ thể chúng ta mới biết được
2.1 Tính chọn van cho mạch lực

Thông số cần quan tâm khi chọn van là điện áp và dòng điện , nên chọn các van có
càng bé càng tốt , dịng điện rị trên van càng nhỏ càng tốt , nhiệt độ cho phép càng lớn
càng tốt ,công suất điều khiển càng bé càng tốt ,….
Điện áp ngược trên van được tính :
Ungmax = Ulv = knv. U2 với U2 = Ud/ku => Ulv =

knv × Ud
,
ku

Trong đó knv là hệ số điện áp ngược , ku là hệ số điện áp tải.
Đối với sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha ta có :

knv= 2 , ku =0,9 => Ungmax = 2 ×99 : 0,9 = 155,56(V)
Dòng điện cực đại trên van:
Ilv = Id / 2 = 4 (A) do một nhóm van chỉ dẫn 1/2 chu kì
Hệ số dự trữ điện áp , dòng điện cho van , hệ số dự trữ điện áp k dtU = (1,6 - 2), với dòng điện
bé (<100A), tải ổn định , không chịu quá tải nhiều kdtI = (1,2 – 1,4 )
Nên ta có Ungmaxthucte = Ungmax × kdtU = 155,56 × 1,8 = 280,01 (V)
Ilvmaxthucte = Ilv × kdtI = 4 × 1,3 = 5,2(A)
Từ những số liệu vừa tính tốn được ta chọn 4 thysistor có thơng số như sau 16RCF30A có
các thơng số như sau : UnMax(V) (U ngược max)
Iđmmax (A) (I định mức max)
Ig - Dòng điện xung điều khiển.

Ipickmax(A)(I đỉnh max)
Ug - Điện áp xung điều khiển.

ΔU - Sụt áp trên Tiristor ở trạng thái dẫn Tmax - Nhiệt độ làm việc
Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 14


Đồ án mơn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

cực đại.

2.2 Tính tốn máy biến áp
Điện áp chỉnh lưu không tải Udo = Ud + ∆ Uv + ∆ Uba + ∆ Udn
Trong đó:
• Ud - điện áp chỉnh lưu;
• ΔUv- sụt áp trên các van (trị số này được lấy từ các thơng số của các van đã chọn ở
trên) ;
• ΔUba = ΔU r + ΔUl - sụt áp bên trong biến áp khi có tải, bao gồm sụt áp trên điện trở
ΔUr và sụt áp trên điện cảm ΔUl những đại lượng này khi chọn sơ bộ vào khoảng (5
tới 10)% .

• ΔUdn = Rdn.Id =(ρ.l/S).Id .xem như rất nhỏ
• Udo = 99+2×2,3 + 0,05Udo => Udo= 109,05V
Cơng suất tối đa với tải chỉnh lưu P max = Udo × Id = 109,05 × 8 = 872,4(W)
Cơng suất biểu kiến biến áp nguồn được tính Sba = ks × Pmax = 1,23 × 872,4 = 1073,07 (W)
2.3 Tính tốn các thiết bị bảo vệ mạch lực
2.3.1 Bảo vệ q dịng
• Dịng sau biến áp I2 = Id × 1,11 = 8 ì 1.11 = 8,9(A)
ã cú th dựng cu chỡ hoặc aptomat để bảo vệ Iap= k dt × I2 = 1,1 × 8,9 = 9.79A Chọn
loại aptomat chịu dịng 10A .
• Đối với van điều khiển ta dùng cầu chì , mục đích rẻ và tác động nhanh
Icc ≥ Ilvmaxthucte = 5,2 (A)
2.3.2 Bảo vệ quá áp cho van điều khiển

Các van bán dẫn rất nhạy cảm với sự thay đổi của điện áp và những yếu tố ảnh hưởng lớn
nhất tới điện áp van bán dẫn đó là:
-

Điện áp đặt vào van vượt quá thông số của van
Xung điện áp do chuyển mạch của van
Xung điện áp từ phía lưới xoay chiều do khi cắt tải có điện cảm trên đường dây

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 15

Đồ án môn học
-

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

Xung điện áp do cắt đột ngột máy biến áp non tải nhưng ở đây em khơng dùng máy
biến áp nên khơng tính tốn đến nguyên nhân này

Như vậy trước hết ta phải chọn các van có trị số được chọn lớn hơn trị số tính được
trường hợp khơng có van có điện áp lớn hơn ta mắc nối tiếp các van trong trường hợp này ta
đã chọn được van nên khơng tính đến phương án này, để bảo vệ các van bán dẫn trong

trường hợp xung điện áp do chuyển mạch của van ta dùng mạch R – C mắc song song với
van bán dẫn sơ đồ đơn giản của loại này là:

Chọn theo kinh nghiệm thực tế thì điện trở R1 = chục đến trăm Ohm. Tụ C1 chọn từ
0,1µF tới 2µF , phải có đồ thị đặc tính cụ thể của van mới tính chọn đươc chính xác.
2.4 Tính tốn Bộ Lọc
Mục đích của việc tính tốn bộ lọc là xác định các trị số cần thiết của điện cảm tụ
điện lọc sao cho thỏa mản hệ số kđm thỏa mản yêu cầu , các cuộn cảm thì mình phải tự quấn
dây nên có được thơng số chính xác rất là khó khăn , với tải là thuần trở Rd=Ud/Id = 99/8
=12,4Ω là nhỏ nên ta chỉ cần dùng bộ lọc bằng tụ điện C , tụ được đấu song song với điện
áp ra Xc=(1/ ω C ) càng nhỏ so với tải Rd thì lọc càng tốt
Theo cơng thức 1,15 trang 25 sách Hướng dẫn thiết kế điện tử công suất – Phạm Quốc Hải

Tính gần đúng C =

1
1
= 2,56 ×10 −3 F = 2,56mF
=
mdm × ω1 × Rd × kdmra
2 × 2π × 50 × 12, 4 × 0, 05

Nhìn tổng thể mạch lực sẻ như sau

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 16


Đồ án môn học

Thứ tự
1

Tên thiết bị
16RCF30A

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

Số Lượng
4

Thông số
U ngược max 300V
I định mức max 35A
Ug - Điện áp xung
điều khiển 2V
Ig - Dòng điện xung
điều khiển 40mA

2
3
4
5
6

Cầu chì
Aptomat
Tụ quá áp
Tụ lọc
Trở quá áp

4
1
4
1
4

ΔU = 2,3V
I ≥ 5,2A
I = 10 A
2µf
≥ 2.56mF

50Ω

CHƯƠNG 3 : TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Nhiệm vụ của mạch điều khiển:
• Phát xung điều khiển cho các van đúng thời điểm và đúng góc α cần thiết .
• Dạng cung để điểu khiển cho van là xung chùm.
• Đảm bảo phân phối xung điều khiển cấp cho các van đúng thời điểm , khơng để xảy
ra ngắn mạch sự cố có thể phá hủy van.
Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 17

Đồ án mơn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

• Phát xung điều khiển có tần số lớn và có thể khuếch đại cơng suất xung điều khiển để
đảm bảo đù dịng mở van.
Yêu cầu của mạch điều khiển.
• Đảm bảo phạm vi điều chỉnh trong khoảng α min ÷ αmax và tính đối xứng của xung điều
khiển (các van có sai lệch giỏ tr <10 ữ 30 ).
ã m bo mch hot động ổn định và tin cậy khi lưới điện xoay chiều dao động cả về

•
•
•
•

giá trị điện áp và tần số.
Có khả năng chống nhiễu tốt.
Cách ly giữa mạch lực và mạch điều khiển.
Có độ tác động nhanh.
Thực hiện yêu cầu về bảo vệ van chỉnh lưu từ phía điều khiển (ngắt xung khi có sự cố
ngắng mạch tải, khi có chạm điểm cực).

3.1 Sơ đồ khối của mạch điều khiển.

T
ĐF

uĐB

RC

uRC

SS

uSS

DX

uDX

KĐ
X

Uđk
Uđ

R

Uph

Tải

3.2 Thiết kế mạch điều khiển.
3.2.1 Khâu đồng pha và tạo điện áp đồng bộ.
a, Chức năng:
• Khâu này phải tạo ra 1 điện áp có góc laachj pha cố định với điện áp đặt lên van lực,
phù hợp nhất cho mục đích này là biến áp.

• Chuyển đổi điện áp lực có giá trị cao sang giá trị phù hợp với điện áp điều khiển có
giá trị thấp.
• Cách ly hoàn toàn về điện giữa mạch điều khiển với mạch lực nên đảm bảo an toàn
cho người sừ dụng cũng như các linh kiện điều khiển.
b, Nguyên lý.
Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 18


Đồ án môn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

Khâu điện áp đồng pha Udf thực chất là mạch chỉnh lưu diode hình tia 2 pha.
•
•

Khâu đồng bộ thực hiện bằng khuếch đại thuật toán OP1.
Điện áp đồng pha được đưa vào cửa dương của khuếch đại thuật tốn là

•
U0 =

•
•

VR1
E
VR1 + R2

Ta có : U = A (U + − U − ) = A (U − U )
db
0
0
dp

0
Khi Udb > U0 thì Ura = Udp = Ubh. Khi Udp < U0 thì U ra = Udb = - Ubh.
Điều chỉnh U ta có thể đưa ra Udb = ±Ubh = ± ( E – 1,5V)

•
c, Tính tốn.
Chọn biến áp 1 pha có điểm giữa.Chọn Udp ra có U= 12V

Hệ số biến ỏp

ã
k=

U1
380
=
= 15,833
U 2 12 ì 2

Vi U1 l in ỏp nguồn đấu tam giác. Do đó điện áp đồng pha cùng pha với
o
điện áp đặt lên van lực.
Ta có U1 =380. Suy ra: U =
2

o
Chọn các điện trở:
•

Ta có
o

U1
= 12(V )
2 ×15,833

udp = 2 ×12 × sin ωt

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 19


Đồ án môn học
Chọn R0 = 1 (k
o

Ω

GVHD: Nguyễn Thị Điệp
). R2 được mắc vào để chia áp ra U0 .

Chọn góc dịch pha là 50 . ta có
o

U 0 = 2 ×12 × sin 50 = 1, 479(V )

Ta có E = VR1 + R2 ⇒ R =  E − 1 VR (với E là nguồn cung cấp cho đầu vào

÷ 1

2
o
U0
VR1
 U0 
đảo ) vậy:
 12

R2 =
1ữì VR1 = 7,11VR1
1, 479
ã Chn R1 = 1 kΩ VR1 = 10 kΩ ,R2 = 35 kΩ .

• Chọn khuếch đại thuật tốn
o Ta chọn loại LM301A có các thơng số:
du/dt = 10 (V/µs)
Ira max = 1 A
Điện áp rơi là 1,9 V

Zra = 75 Ω
Zvào = 2 MΩ

o Chọn nguồn cung cấp cho OPAM là 12V. Do đó Ubh = 12 – 1,9 =10,1 (V).
• Chọn diode Ungmax = 2

.Udp =

2 Diode chọn loại 1N4002 có các hệ số Itb= 1A Ungmax = 100V
3.2.2 Khâu tạo điện áp răng cưa.
a, Chức năng: Khâu này sẽ hoạt động theo nhịp của khâu đồng pha và tạo nên điện áp có
dạng răng cưa.
b, Nguyên lý.

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 20

Đồ án mơn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

• Khi Udp < 0, nếu chọn R 3 << (R4 + VR2) thì ta có thể coi như nhánh trên khơng tham
gia vào mạch. Nên :
U rc = U c1 =

U −Ud3
1

1 Ur
ir3 dt = ∫ 3 dt = bh
t
∫
C1
C1 R3
C1 R3

Điện áp tăng tuyến tính với độ dốc cao cho đến Uz1 thì ngừng.
• Khi Udb >0 , D3 khóa lại chỉ còn nguồn E tham gia vào mạch, tương tự điện áp giảm
tuyến tính theo phương trình:
U rc = U Z 1 −

E
t
C1 (VR2 + R4 )

Điều chỉnh VR2 có thể đưa Urc về 0 khi vừa hết nửa chu kỳ.
( Đoạn Udb < 0 càng ngắn thì dạng Urc càng giống tam giác vng .)
b, Tính tốn .
• Chọn Diode và OPAM:
Theo trên ta có đoạn mà điện áp đồng bộ âm tương ứng góc 10 0 , hay đoạn
o
điện áp đồng bộ âm tương ứng với thời gian :

o

10
× 0, 01 = 5, 6 ×10−4 s = 0,56(ms)
180

Chọn diode loại 1N4002 và OPAM loại LM301A như trên.

Nguồn cung cấp cho OPAM là 12 (V) và 0(V)
o
• Chọn diode Zenner BZX79A10 có UZ = 10V
• Tính chọn R3 ,R4 ,VR2 , C1 .

Khi điện áp Udb âm thì Ura tăng tuyến tính đến gián trị của diode Zenner và khi
o
Udb dương thì Ura giảm tuyến tình. Ta sẽ chọn C, R 4 + VR2 sao cho quá trình

o
o

giảm này sẽ giảm về 0 khi Udb chuyển trạng thái từ dương sang âm.
Đoạn Udb dương tương ứng với 1700 điện tức là T = 170 × 0, 01 = 0,944(ms)
180

Do đó cần

R 4 + VR2 =

o

E
UZ −
T =0.
C1 ( R4 + VR2 )

Chn C1 = 0,22 àF. Suy ra

ET
12 ì 9, 44ms
=
= 51,515(k Ω)
U Z C1 10 × 0, 22 ×10 ^ −6

Chọn R4 = 41 kΩ và biến trở VR2 = 21.03kΩ

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 21

Đồ án môn học
o

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

Chọn R3 sao cho tụ nạp đến giá trị UZ trước thời gian t = 0,56 ms hay
0,56 × 10−3
0,56 × 10 < R3 × C1 ⇔ R3 <
= 2,5 × 103 Ω
−6
0, 22 ×10

−3

Chọn R3 =2kΩ.
3.2.3 Khâu so sánh.
a, Chức năng.
• So sánh 2 điện áp răng cưa và điện áp điều khiển với nhau.
• Điểm cân bằng giữa chúng chính là điểm xác định góc α.
b, Nguyên lý.

Điện áp răng cưa V2 được đưa vào cửa đảo của OA 3 để so sánh với điện áp điều khiển (U đk)
ở cửa không đảo của OA3.
- Khi URC>Uđk, điện áp ở đầu ra của OA3 (u4) có dạng xung âm hình chữ nhật.

- Khi URC>Udk, u4 có dạng xung dương hình chữ nhật.
- Khi URC=Uđk thì u4 lật trạng thái.
Vậy điện áp ra của OA (V3) có chuỗi xung hình chữ nhật âm dương liên tiếp
c, Tính tốn.
Dịng điện vào được hạn chế sao cho Ilv <1(mA).
U

12

3
v
Do vậy: R 6 = R 7 > I = 10−3 = 12.10 (Ω) = 12( k Ω) . Chọn: R6 = R7 =20kΩ

v

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 22


Đồ án mơn học
Khi đó dịng làm việc: Ilv =

GVHD: Nguyễn Thị Điệp
12

= 0, 6.10−3 ( A) = 0, 6 ( mA ) . Chọn OPAM loại
3
20.10

TL081C
3.2.4 Khâu tạo xung chùm.
a, Chức năng.
Xung chùm có ưu điểm là dễ dàng truyền xung và cách ly cùng lúc.
b, Nguyên lý.

• Sử dụng timer 555 để phát xung chùm.
c, Tính tốn.

• Chọn điện trở và tụ.
o Chu kỳ dao động : T = t1 + t2 = 0,7 (R1 +R2)C+0,7R2C. Nếu lấy R1 = R2 = R thì
T=2,1RC. Để cải thiện mất đối xứng, ta đấu song song diode D1 với R2. Nên có
thể coi gần đúng t1 = t2 . Suy ra T = t1 + t2 =0,7( R1 + R2 )C = 1,4RC.
o Chọn tần số của xung chùm là 10kHz thì chu kỳ của xung là T= 10-4 (s)
o Chọn R1 = R2 = 9,1 kΩ.
o Chọn C = 10nF chọn tụ C2 = 100nF
Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 23

Đồ án mơn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

• Chọn Timer là NE555.
3.2.5 Bộ trộn xung.
a, Chức năng.
Trộn các xung để tạo ra các xung mở van có hình dạng phù hợp với điện áp lực.

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 24

Đồ án mơn học

GVHD: Nguyễn Thị Điệp

b, Ngun lý.

• Bộ trộn xung thực hiện hàm AND giữa 3 tín hiệu điện áp :
Điện áp so sánh Uss
o
Điện áp xung chùm Uxc

o
Điện áp lấy từ thứ cấp biến áp đồng pha qua khâu RD có điện áp Utx
o
• Chỉ khi Utx , Uxc , Uss đều ở mức logic cao thì mới có tín hiệu ra ở đầu ra của cổng
AND là xung chùm.
• Tương tự ta dùng 1 bộ phân phối đưa vào cổng AND là điện áp tương ứng với nửa
chu kỳ mở van T4 . Thực hiện bộ trộn xung tương tự ta sẽ có xung mở van T 4 .
c, Tính tốn.
• Chọn cổng AND họ CMOS loại 4073
• Chọn điện trở R10 = 1kΩ.
3.2.6. Khuếch đại xung.
a, Chức năng.

Khuếch đại xung có nhiệm vụ tăng cơng suất xung do khâu tạo dạng xung hình thành
đủ mạnh để mở van lực.

Nhóm 8 - D7LT-CNTD10

Page 25