đồ án chỉnh lưu động cơ điều khiển

Với mục đích chia sẻ kiến thức với các bạn đọc có nhu cầu về môn Điện tử công suất nên tôi có đăng
một số đồ án về các mạch như chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển, chỉnh lưu tia ba pha… Nhưng sau
một thời gian thì hiện tại có khá nhiều trang web đăng bài của tôi lên nhằm mục đích thu lợi nhuận.
nếu các bạn có nhu cầu muốn tải tài liệu của tôi thì có thể vào trang web violet.vn và hoàn toàn miễn
phí.

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT THEO SƠ
ĐỒ THIẾT KẾ TRONG ĐỒ ÁN


Các vấn đề chung về bộ biến đổi công suất yêu cầu:
Mạch chỉnh lưu có công dụng chuyển đổi điện AC thành điện DC. Trong

công nghiệp còn sử dụng mạch chỉnh lưu có điều khiển để làm thay đổi công
suất của tải theo yêu cầu. Mạch chỉnh lưu có điều khiển thường áp dụng cách
thay đổi góc kích của SCR và được ứng dụng để điều chỉnh tự động cho các
mạch sau: Nạp accu, hàn điện, mạ điện, điện phân, điều khiển động cơ DC,
truyền động điện …
Tuy trong công nghiệp đôi khi còn sửdụng các mạch chỉnh lưu không có
điều khiển ( Diode ), nhưng trường hợp này có thể được xem là trường hợp của
SCR với góc kích được điều khiển bằng 0 độ
Nói đến chỉnh lưu là nói đến giá trị điện DC, tức là quan tâm đến giá trị
trung bình của các đại lượng điện của chúng. Tuy nhiên ta cũng cần quan tâm
đến đại lượng hiệu dụng để so sánh và ứng dụng trong việc điều khiển tải AC
1. Sơ đồ cầu một pha:
Chỉnh lưu cầu một pha trong lĩnh vực điện tử công suất, ta chỉ quan tâm
đến
sơ đồ mạch và phương pháp điều khiển. Việc tính toán hoàn toàn thực hiện
giống như mạch chỉnh lưu dạng cầu, và nếu chúng ta bỏ qua các giá trị của dòng
áp trên linh kiện chỉnh lưu ( Diode hay SCR ) thì hoàn toàn có thể sử dụng các

công thức tính toán của mạch toàn kỳ. Chỉ khác trong khi tính toán các đại
lượng điện đặt lên các linh kiện.


Với mục đích chia sẻ kiến thức với các bạn đọc có nhu cầu về môn Điện tử công suất nên tôi có đăng
một số đồ án về các mạch như chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển, chỉnh lưu tia ba pha… Nhưng sau
một thời gian thì hiện tại có khá nhiều trang web đăng bài của tôi lên nhằm mục đích thu lợi nhuận.
nếu các bạn có nhu cầu muốn tải tài liệu của tôi thì có thể vào trang web violet.vn và hoàn toàn miễn
phí.

Có hai cách đấu mạch van: sơ đồ Thyristor mắc catot chung và sơ đồ
Thyristor mắc thẳng hàng.



Chỉnh lưu cầu bán điều khiển Thyristor mắc catot chung

α

Nhóm catot chung là các Thyristor nên chúng được mở ở các thời điểm
của nó. Nhóm anot chung là van diode nên chúng luôn mở tự nhiên theo điện áp
nguồn: Đ1 mở khi u2 bắt đầu âm; Đ2 mở khi u2 bắt đầu dương. Do vậy sự dẫn của
các van trong chu kỳ lưới là:
+Trong khoảng
+Trong khoảng
khóa: ud = 0
+Trong khoảng
(

Π +α

α →Π

: T1 Đ2 dẫn ud = u2

Π → (Π + α )

: T1 Đ1 dẫn, do ở

(Π + α ) → 2Π

Π

Đ1 mở tự nhiên làm Đ2

: T2 Đ1 dẫn, T2 được phát xung mở ở điểm

) và dẫn làm cho T1 khóa ud = -u2
2Π → (2Π + α )

2Π

+Trong khoảng
: T2 Đ2 dẫn, Đ2 mở tự nhiên ở điểm
làm
cho Đ1 khóa ud = 0
Qua đây ta thấy có hai đoạn có hiện tượng dẫn thẳng hàng của hai van: T 1
Đ1 và T2 Đ2, do đó ở những đoạn này tải bị ngắn mạch nên u d= 0 (các đoạn còn
lại ud bám theo điện áp nguồn). Như vậy dòng Id vẫn liên tục, song dòng i2 đi
đứt đoạn do dòng tải Id chảy quẳn qua hai van thẳng hàng mà không về nguồn.

Điều này là có lợi về khía cạnh năng lượng, vì năng lượng không bị trả về nguồn
mà giữ lại trong tải.


Với mục đích chia sẻ kiến thức với các bạn đọc có nhu cầu về môn Điện tử công suất nên tôi có đăng
một số đồ án về các mạch như chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển, chỉnh lưu tia ba pha… Nhưng sau
một thời gian thì hiện tại có khá nhiều trang web đăng bài của tôi lên nhằm mục đích thu lợi nhuận.
nếu các bạn có nhu cầu muốn tải tài liệu của tôi thì có thể vào trang web violet.vn và hoàn toàn miễn
phí.

Chỉnh lưu bán điều khiển có thyristor đấu catot chung và đồ thi
Dạng điện áp ud trở lại giống như chỉnh lưu điều khiển với tải thuần trở, do vậy
quy luật ud là:

U dα = U d 0

1 + cosα
1 + cosα
= 0,9U 2
2
2

Dòng tải:

Id =

Các van đẫn một khoảng điều nhau là
vẫn là Id/2.

Π

U dα
Rd
, do vầy trị số trung bình của dòng van

2. Giới thiệu các van được sử dụng trong sơ đồ trên:
a. Diode bán dẫn


Cấu tạo và ký hiệu của diode

- Cấu tạo: Diode bán dẫn là loại linh kiện bán dẫn có một miền tiếp giáp P -N, có
2 cực ra nối với 2 chất bán dẫn P và N, được đặt trong một vỏ bằng thuỷ tinh


a)
N

b)

Với mục đích chia sẻ kiến thức với các bạn đọc có nhu cầu về môn Điện tử công suất nên tôi có đăng
một số đồ án về các mạch như chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển, chỉnh lưu tia ba pha… Nhưng sau
P
một thời gian thì hiện tại có khá nhiều trang web đăng bài của tôi lên nhằm mục đích thu lợi nhuận.
nếu các bạn có nhu cầu muốn tải tài liệu của tôi thì có thể vào trang web violet.vn và hoàn toàn miễn
phí.
A

hay kim loại hoặc nhựa như hình 2.8a, hai cực nối ra được gọi là Anốt (A) và
K

Katốt (K)
AK

K

A

A

K
Hình 2.8

- Kí hiệu: Theo các dạng diode (Hình 2.8b- Kí hiệu chung, diod ổn áp, diod biến
dung).
Id Idmax



Đặc tuyến của diode
Diode làm việc như một tiếp giáp P -N,

U®t
0 U

sự phụ thuộc của dòng điện qua diode và điện
áp ngoài theo đặc tuyến hình 2.9.

Udmax Ud

Hình 2.9

Bằng thực nghiệm người ta xác định đượcB: Sau khi Ud tăng vượt qua điện áp
thềm U γ (tương ứng với Utx ) thì dòng Ia sẽ tăng theo hàm số mũ:

 q.Ud

I d = I s  e K .T − 1




Với: q = 1,6.10-19 culông;
T: Nhiệt độ tuyệt đối;

(2.4)

K = 1,38.10-23 J/ 0k
Is: Dòng nghịch bão hoà

Ud: Điện áp trên diode (V) ở nhiệt độ bình thường (25 0C), thì:

Id

 Ud

≈ Is e 26mV − 1





+ Khi phân cực thuận, Ud > Uγ thì

(2.5)
Vd
26
e mV

>>1, nên:


Với mục đích chia sẻ kiến thức với các bạn đọc có nhu cầu về môn Điện tử công suất nên tôi có đăng
một số đồ án về các mạch như chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển, chỉnh lưu tia ba pha… Nhưng sau
một thời gian thì hiện tại có khá nhiều trang web đăng bài của tôi lên nhằm mục đích thu lợi nhuận.
nếu các bạn có nhu cầu muốn tải tài liệu của tôi thì có thể vào trang web violet.vn và hoàn toàn miễn
phí.

I d = I s .e

Ud
26 mV

+ Khi phân cực nghịch, Ud < 0 thì
Id ≈ I s ≈ 0

(2.6)
Vd
26
e mV

<< 1, nên:
(2.7)

Nếu tăng cao điện áp nghịch, đến một mức nào đó sẽ gây ra hiện tượng
đánh thủng (hiện tượng thác lũ), mức điện áp đó gọi là điện áp đánh thủng U đt.
Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng đánh thủng lớp tiếp giáp là do các hạt dẫn
được sinh ra nhiều xung quanh tiếp giáp, dưới hai dạng là đánh thủng về điện
(gồm đánh thủng Zenel và đánh thủng dây chuyền) và đánh thủng về nhiệt.
Nói chung hiện tượng đánh thủng phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường
xung quanh, vào trị số dòng điện ngược và điều kiện toả nhiệt.
Điện áp đánh thủng của diode Ge nhỏ hơn của diode Si.

P2

b. SCR
 Cấu tạo và kí hiệu
SCR (Silicon Controlled Rectifier: Bộ chỉnh lưu bằng Silic có điều khiển) là
P2
P2
loại linh kiện được chế tạo bằng 4 lớp bán dẫn xếp xen kẽ nhau P 1-N1-P2-N2,
chúng tạo thành 3 mặt ghép P -N (J1,J2,J3).
SCR được xem như gồm 2 transisto PNP và NPN ghép với nhau, sơ đồ
tương đương và ký hiệu của SCR như hình 5.5



Nguyên lý hoạt động

P1*

Với mục đích chia sẻ kiến thức với các bạn đọc có nhu cầu về môn Điện tử công suất nên tôi có đăng
một số đồ án về các mạch như chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển, chỉnh lưu tia ba pha… Nhưng sau
một thời gian thì hiện tại có khá nhiều trang web đăng bài của tôi lên nhằm mục đích thu lợi nhuận.
nếu các bạn có nhu cầu muốn tải tài liệu của tôi thì có thể vào trang web violet.vn và hoàn toàn miễn
phí.

- Khi phân tích nguyên lý hoạt động của SCR cần phải kết hợp cả cấu tạo,
sơ đồ tương đương và các điện áp UAK, UGK tác động lên các cực làm thay đổi
dòng IA , có thể kết hợp đường đặc tuyến đã có để phân tích.
- Sử dụng dạng đặc tuyến đã được xác định Hình 5.6 ta phân tích hoạt
động của SCR theo các vấn đề sau:

IA

diode
thường

SCR
Vùng 4

IG2>IG1 IG1>0
Vùng 3

IH

IG=0

Uđt

0

Vùng 1

UF1 UF0

UT

UAK

Vùng 2

Hình 5.6 Đặc tuyến V/A của SCR

- Khi SCR phân cực ngược UAK<0, đặc tuyến ở đoạn 1 gọi là vùng chắn
ngược
+ Đặc tính ở đoạn này có thể coi SCR như 2 diode ngược mắc nối tiếp (J 2
phân cực thuận, J1 và J3 phân cực ngược). Dòng IA qua SCR là dòng ngược của
diode có giá trị rất nhỏ.
+ Nếu tăng điện áp ngược đến một giá trị nào đó (U đt) thì các tiếp giáp J1
và J3 lần lượt bị đánh thủng, dòng ngược SCR tăng đột ngột và sẽ làm hỏng SCR.
- Khi SCR phân cực thuận UAK>0
+ UAK>0 còn nhỏ (< mức điện áp mở UF) lúc này J1 và J3 được phân cực
thuận, J2 phân cực ngược và như vậy SCR tương đương như một diode mắc phân
cực ngược. Dòng IA vẫn có giá trị rất nhỏ là dòng ngược của J 2 . Đặc tuyến là
đoạn 2 gọi là vùng chắn thuận.


Với mục đích chia sẻ kiến thức với các bạn đọc có nhu cầu về môn Điện tử công suất nên tôi có đăng
một số đồ án về các mạch như chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển, chỉnh lưu tia ba pha… Nhưng sau

một thời gian thì hiện tại có khá nhiều trang web đăng bài của tôi lên nhằm mục đích thu lợi nhuận.
nếu các bạn có nhu cầu muốn tải tài liệu của tôi thì có thể vào trang web violet.vn và hoàn toàn miễn
phí.

+ Trường hợp cực G để hở (IG = 0): Khi UAK tăng đến giá trị điện áp mở UF0
làm cho J2 đánh thủng, lúc này J2 coi như nối tắt, dòng IC0 trong SCR đủ lớn làm
cho Transistor tương đương T1 và T2 dẫn và lập tức chuyển sang trạng thái dẫn
bão hoà và SCR chuyển sang trạng thái mở. Khi SCR mở, nội trở của nó bị giảm
xuống, sụt áp giữa A và K giảm xuống còn giá trị U T gọi là điện áp dẫn thuận
tương ứng như của diode (≈ 0,7V), dòng điện tương ứng lúc này là dòng duy trì
IH. Phương pháp kích mở SCR bằng cách tăng dần UAK gọi là phương pháp kích
mở bằng điện áp thuận.
+ Trường hợp IG ≠ 0: Dòng IG do UGK>0 cung cấp cùng với dòng ngược vốn
có IC0 trong SCR làm cho T2 cùng T1 dẫn mạnh thêm, làm cho SCR có thể mở ngay
khi điện áp UAK đang còn nhỏ hơn nhiều so với điện áp UF0 kích mở khi IG = 0.
Dòng IG càng lớn thì mức điện áp kích mở UF càng nhỏ. Tuy nhiên vẫn phải bảo
đảm cho UAK đủ lớn để phân cực thuận cho T1 và T2. Đặc tuyến trường hợp này
thuộc vùng 3 gọi là vùng điện trở âm.
+ Khi SCR ở trạng thái mở hoàn toàn, điện trở của nó có giá trị rất nhỏ và
dòng điện IA có giá trị lớn phụ thuộc chủ yếu vào nguồn U AK và điện trở ngoài.
Đặc tuyến trường hợp này thuộc vùng 4 gọi là vùng dẫn thuận.
-Kết luận về tính chất của SCR
+ Từ nguyên lý HĐ phân tích trên rút ra tính chất đặc trưng của SCR là
tính chất chỉnh lưu có điều khiển.
+ Khi SCR đã mở thì xung kích mở không còn tác dụng. Muốn làm tắt SCR
có thể dùng các phương pháp:
→ Giảm dòng IA < IH gọi là dòng ghim, bằng cách giảm UAK < UH.
→ Đặt một xung âm vào cực cổng G làm tắt Q 2→IC2 (IB1) giảm nhanh → Q2 và
SCR tắt.
→ Tắt nguồn cung cấp

Các tham số kỹ thuật
- SCR có các tham số cơ bản sau:


+ UF : Điện áp kích mở
+ UT : Điện áp dẫn thuận
+ IH : Dũng duy trỡ
+ IAmax : Dòng điện thuận cực đại


Với mục đích chia sẻ kiến thức với các bạn đọc có nhu cầu về môn Điện tử công suất nên tôi có đăng
một số đồ án về các mạch như chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển, chỉnh lưu tia ba pha… Nhưng sau
một thời gian thì hiện tại có khá nhiều trang web đăng bài của tôi lên nhằm mục đích thu lợi nhuận.
nếu các bạn có nhu cầu muốn tải tài liệu của tôi thì có thể vào trang web violet.vn và hoàn toàn miễn
phí.

Là trị số dòng điện thuận lớn nhất qua SCR mà nó có thể chịu đựng liên
tục, quá trị số này SCR sẽ bị hỏng. Khi SCR đã dẫn điện U AK khoảng 0,7÷1V nên có
thể tính dòng điện thuận qua SCR theo công thức:

IA =

U cc − 0,7
RD

(5.2)

+ Điện áp ngược cực đại: UNGmax
Là trị số điện áp ngược lớn nhất có thể đặt vào giữa 2 cực A, K mà SCR
chưa bị đánh thủng, nếu vượt qua trị số này SCR sẽ bị phá huỷ. U NGmax thường

khoảng 100V đến 1000V.
+ Dòng điện kích thích cực tiểu: IGmin
Để SCR dẫn trong trường hợp UAK nhỏ thì phải có dòng kích cho cực cổng
G. Dòng IGmin là trị số dòng kích nhỏ nhất đủ để điều khiển SCR dẫn điện và dòng
này phụ thuộc vào công suất của SCR, nếu công suất của SCR càng lớn thì I Gmin
càng lớn. Thông thường IGmin từ 1 đến vài chục mA.


Ứng dụng của SCR

SCR được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực điều khiển như dùng làm khoá điều
khiển trong các mạch điện công suất lớn, sử dụng trong các mạch chỉnh lưu,
nghịch lưu có điều khiển...


Với mục đích chia sẻ kiến thức với các bạn đọc có nhu cầu về môn Điện tử công suất nên tôi có đăng
một số đồ án về các mạch như chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển, chỉnh lưu tia ba pha… Nhưng sau
một thời gian thì hiện tại có khá nhiều trang web đăng bài của tôi lên nhằm mục đích thu lợi nhuận.
nếu các bạn có nhu cầu muốn tải tài liệu của tôi thì có thể vào trang web violet.vn và hoàn toàn miễn
phí.

CHƯƠNG 2:
TÍNH TOÁN TIẾT KẾ MẠCH LỰC
1.Thiết kế mạch nguồn:
-Mạch nguồn:

Mạch
lực
Ns

Np
BA
-Cấu tạo

+ Nguồn điện cấp vào cuộn sơ cấp là nguồn điện lưới: U =~220V.
+ Máy biến áp 1 pha yêu cầu đầu ra cuộn thứ cấp điện áp U 2=~7V, do
đó tính toán chọn số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp là:
Số vòng dây quận sơ cấp: Np = 1100.
Số vòng dây quận thứ cấp: Ns= 36.
-Chức năng: Biến đổi điện áp lưới xoay chiều 220V xuống còn 6V đầu ra
cấp cho bộ chỉnh lưu đáp ứng yêu cầu đầu ra của mạch.
2.Thiết kế mạch công suất:

-Cấu tạo:
+ Các Thysistor T1, T2.
+ Các Điốt D1và D2 .
+ Tải R,L.
-Chức năng: mạch chỉnh lưu bán điều khiển cầu 1 pha chuyển đổi dòng điện
xoay chiều 1 pha thành dòng điện 1 chiều.


Với mục đích chia sẻ kiến thức với các bạn đọc có nhu cầu về môn Điện tử công suất nên tôi có đăng
một số đồ án về các mạch như chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển, chỉnh lưu tia ba pha… Nhưng sau
một thời gian thì hiện tại có khá nhiều trang web đăng bài của tôi lên nhằm mục đích thu lợi nhuận.
nếu các bạn có nhu cầu muốn tải tài liệu của tôi thì có thể vào trang web violet.vn và hoàn toàn miễn
phí.

3.Thiết kế mạch bảo vệ:
Sơ đồ mạch lực có mạch bảo vệ:

Trong quá trình mạch hoạt động, xuất hiện điện áp ngược trên các van và
có công suất phản kháng do tải trả về nguồn, do đó để bảo vệ các van và bảo
vệ nguồn ta phải thiết kế mạch bảo vệ cho mạch.
a,Bảo vệ quá điện áp cho van:
Bảo vệ quá điện áp do quá trình đóng ngắt các van được thực hiện bằng
cách mắc R-C song song với các van. Khi có sự chuyển mạch, các điện tích tích
tụ trong cac lớp bán dẫn phóng ra ngoài tạo ra dòng điện ngược trong
khoảng thời gian ngắn, sự biến thiên nhanh chóng của dòng điên ngược gây
ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm làm cho quá điện áp
giữa Anod và Katod của các van. Khi có mạch R-C mắc song song với các van
tạo ra mạch vòng phóng điện tích trong quá trình chuyển mạch nên các van
không bị quá điện áp



Mạch R-C bảo vệ quá điện áp do chuyển mạch
Chọn thông số các linh kiện:
-Điện áp ngược van: Ungmax = U = 10(V).
-Chọn tụ điện có điện dung C=0,4μF


Với mục đích chia sẻ kiến thức với các bạn đọc có nhu cầu về môn Điện tử công suất nên tôi có đăng
một số đồ án về các mạch như chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển, chỉnh lưu tia ba pha… Nhưng sau
một thời gian thì hiện tại có khá nhiều trang web đăng bài của tôi lên nhằm mục đích thu lợi nhuận.
nếu các bạn có nhu cầu muốn tải tài liệu của tôi thì có thể vào trang web violet.vn và hoàn toàn miễn
phí.

-Điện trở R=6Ω
b,Bảo vệ điện áp phản kháng từ lưới điện
-Để bảo vệ điện áp phản kháng trả về nguồn ta sử dụng mạch R-C song

song với tải tạo mạch phóng khi có công suất phản kháng.

-Mạch R-C tạo mạch phóng không cho điện áp phản kháng trả về nguồn,
bảo vệ nguồn cấp cho mạch.
-Đồng thời mạch còn có vai trò san phẳng dòng điện tại đầu ra qua tải.
 Chọn thông số cho mạch:
-Tụ điện: C=20F.
-Điện trở: 6 Ω
4,Tính toán các thông số cho mạch
 Nguồn đầu vào U=~220V, Tải R = 10 Ω,tính cảm kháng của tải là L=0,1H.
- Chọn góc mở
- Quy luật của Ud:
= 6(V) =>
=> Tỉ lệ vòng dây sơ cấp và thứ cấp là:
-Số vòng mỗi volt=5vòng/volt
=> Số vòng cuộn sơ cấp: Ns=220*5=1100Vòng
Số cuộn thứ cấp là: Np=1100/30,9=35,6 vòng=>chọn Np=36 vòng
- Điên áp ra tải: Ud=6V.
- Dòng tải:
=.
- Dòng cực đại qua van: Imax = I = 0.85 (A).
- Dòng điện trung bình van: ITBV=Id/2=0,3A.
- Điện áp ngược van phải chịu: Ungmax = U2 = 10(V).
Từ các thông số trên ta chọn thyristor T6-10:


Với mục đích chia sẻ kiến thức với các bạn đọc có nhu cầu về môn Điện tử công suất nên tôi có đăng
một số đồ án về các mạch như chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển, chỉnh lưu tia ba pha… Nhưng sau
một thời gian thì hiện tại có khá nhiều trang web đăng bài của tôi lên nhằm mục đích thu lợi nhuận.
nếu các bạn có nhu cầu muốn tải tài liệu của tôi thì có thể vào trang web violet.vn và hoàn toàn miễn

phí.

+Itb=10A
+Tph=2-5μs

+Udk=3V
+ Idk=70mA

+ Ungmax=100V


CHƯƠNG 3:
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
1,Khâu cảm ứng-khuếch đại:
Khâu cảm ứng dùng phần tử cảm ứng điện áp Voltage Sensor.

-Cấu tạo gồm 1 ngõ vào âm và 1 ngõ vào dương.
-Nguyên lý hoạt động: Khi điện áp ngõ vào của Sensor có sự thay đổi sẽ
xuất hiện tín hiệu đầu ra. Tín hiệu đầu ra khuếch đại lên so với tín hiệu đầu vào G0
lần. Dùng để cảm ứng khi có dòng điện dương cấp tới Thyristor để nó có khả năng
mở tự nhiên nhưng chưa dẫn, nó chỉ dẫn khi có đồng thời cả xung kích mở góc α.
-Cực + và – của cảm biến lần lượt nối với anốt và catốt của Thyristor.
-Sơ đồ đấu nối:

-Đồ thị điện áp:
Uv

Ur

2, Khâu so sánh (Sử dụng IC KĐTT)-Tạo tín hiệu đồng bộ:



IC KĐTT:

Khuếch đại thuật toán (KĐTT) ngày nay được sản xuất dưới dạng các IC
tương tự (analog). Có từ "thuật toán" vì lần đầu tiên chế tạo ra chúng người ta sử
dụng chúng trong các máy điện toán. Do sự ra đời của khuếch đại thuật toán mà
các mạch tổ hợp analog đã chiếm một vai trò quan trọng trong kỹ thuật mạch điện
tử. Trước đây chưa có khuếch đại thuật toán thì đã tồn tại vô số các mạch chức
năng khác nhau. Ngày nay, nhờ sự ra đời của khuếch đại thuật toán số lượng đó đã
giảm xuống một cách đáng kể vì có thể dùng khuếch đại thuật toán để thực hiện
các chức năng khác nhau nhờ mạch hồi tiếp ngoài thích hợp. Trong nhiều trường
hợp dùng khuếch đại thuật toán có thể tạo hàm đơn giản hơn, chính xác hơn và giá
thành rẻ hơn các mạch khuếch đại rời rạc (được lắp bằng các linh kiện rời ) .
Ta hiểu khuếch đại thuật toán như một bộ khuếch đại lý tưởng : có hệ số
khuếch đại điện áp vô cùng lớn K → ∞, dải tần số làm việc từ 0→ ∞, trở kháng
vào cực lớn Zv → ∞, trở kháng ra cực nhỏ Zr → 0, có hai đầu vào và một đầu ra.
Thực tế người ta chế tạo ra KĐTT có các tham số gần được lý tưởng.
Hình 7.5a là ký hiệu của KĐTT : Đầu vào (+) gọi là đầu vào không đảo
P(positive), đầu vào (-) gọi là đầu vào đảo N (negative), (VS+) điện áp nguồn
dương, (VS-) điện áp nguồn âm và một đầu ra (VOut).


Mạch so sánh dùng KĐTT:


-Ed là điện thế khác nhau giữa 2 ngõ vào và được định nghĩa :
Ed = (điện thế ngõ vào dương (+) – điện thế ngõ vào âm (-)).

-Do mạch không có hồi tiếp âm nên:
VOut=A(V1-V2) = A.Ed ; Với Ed=(V1-V2).
Trong đó A là độ lợi vòng hở của op-amp.
-Vì A rất lớn nên theo công thức trên VOut rất lớn.
-Khi Ed nhỏ, VOut được xác định. Khi Ed vượt quá một trị số nào đó thì
VOut đạt đến trị số bão hòa và được gọi là VSat. Trị số của Ed tùy thuộc vào
mỗi op-amp và có trị số vào khoảng vài chục μV.
- Khi Ed âm, mạch đảo pha nên VOut =-VSat
- Khi Ed dương, tức V1>V2 thì VOut =+VSat.
-Ðiện thế ngõ ra bão hòa thường nhỏ hơn điện thế nguồn từ 1 volt đến 2
volt. Ðể ý là: |+VSat| có thể khác |-VSat|.
Như vậy ta thấy điện thế Ed tối đa là:



So sánh mức zerô không đảo:

Điện thế ngõ vào (-) được dùng làm điện thế chuẩn và Ei là điện thế muốn đem
so sánh với điện thế chuẩn, Ei được đưa vào ngõ vào (+).
-Khi Ei> Vref =0 thì Vout=+Vsat.
-Khi Ei< Vref =0 thì Vout=-Vsat.
Thí dụ khi Ei có dạng tam giác thì dạng sóng ngõ ra Vout có dạng như hình
sau:




Ứng dụng trong khâu so sánh của bộ điều khiển
a,Sơ đồ mạch:

b,Đồ thị điện áp vào-ra:

Ur
Ei
t

0

•
•

Ei là điện áp đầu ra khâu cảm biến nối với cực P của KĐTT. Cực N của
KĐTT nối đât. Ei sẽ được so sánh với 0.
Ur là đầu ra khâu so sánh, được đưa đến khâu tạo xung.
+Khi Ei>0, Ud>0, đầu ra có điện áp Ur=const>0.
+Khi Ei<=0,Ud=0, do đó đầu ra Ur=0.

3,Khâu tạo xung điều khiển góc mở.
a,Khái quát phần tử điều khiển pha:


-Sync(synchronization): tín hiệu xung đồng bộ.
-Alpha: giá trị góc α kích mở Thyristor.
-Enable: Tín hiệu cho phép.
-Đầu ra nối với cực điều khiển Thyristor.
Khi xuất hiện đồng thời xung đồng bộ và xung cho phép, tại góc mở α, ở đầu
ra xuất hiện xung lên dương kích để kích mở Thyristor.
b,Sử dụng điều khiển góc mở Thyristor.
Để điều khiển pha mở Thyristor, đối với góc mở ta dùng nguồn 1 với giá trị
ứng với góc mở α. Xung cho phép ta dùng xung step. Xung đồng bộ được lấy từ

khối so sánh-tạo tín hiệu đồng bộ.
Sơ đồ:

Đối với mạch chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển dùng 2 Thyristor, cần điều
khiển góc mở cho 2 Thyristor mở lệch nhau 1800.
Vì sau khâu cảm biến, điện áp cảm biến đã lệch nhau 1800 nên ta cho giá trị
điều khiển góc mở-nguồn điện 1 chiều cùng 1 giá trị, giả sử ta muốn cho Thyristor
mở ở 300 và 2100 ta đặt giá trị điện áp nguồn 1 chiều là +30V.
4,Bộ điều khiển hoàn chỉnh.


 Nguyên

lý làm việc:

-Khi điện áp trên 2 đầu của Thyristor thay đổi, Cảm ứng điện áp cảm ứng giá
trị thay đổi đó, khuếch đại lên ở đầu ra Ucu. Đầu ra khâu cảm ứng Ucu đưa tới cực
không đảo của KĐTT trong khâu so sánh. Nếu Ucu>0, đầu ra khâu so sánh được
giá trị Udb=const>0. Nếu Ucu<0, đầu ra khâu so sánh có giá trị Udb=0.
-Thời điểm có xung Udb tới điều khiển góc mở α là thời điểm bắt đầu α=0.
Đồng thời có xung cho phép cấp đến cực cho phép của phần tử điều khiển pha, tại
góc mở α, đầu ra của phần tử điều khiển pha xuất hiện xung kích mở Thyristor với
độ rông xung đặt trước.
Công việc tiếp tục cho tới các chu kì tiếp theo.


CHƯƠNG 4
MÔ PHỎNG, KẾT LUẬN
(Mô phỏng bằng phần mềm Psym)
I. Mô phỏng mạch khi không có mạch bảo vệ:

Đồ thị điện áp và dòng điện qua tải:


II.Mô phỏng mạch khi có mạch bảo vệ:

Đồ thị điện áp và dòng điện của mạch:

III. Nhận xét, kết luận:


Khi có thêm mạch bảo vệ, ta thấy ngay trên đồ thị điện áp và dòng điện của tải
có sự khác nau rõ rệt, cụ thể như sau:
-Điện áp và dòng điện đầu ra khi không có mạch điều khiển là dòng điện gián
đoạn.
-Điện áp và dòng điện đầu khi có mạch bảo vệ là dòng điện liên tục, bắt đầu lên
từ không và đạt giá trị ổn định không đổi.
-Giá trị điện áp đầu vào và đầu ra là: Uv=~220V, Ud=6V, Id=0,6A.
-Đò thị điện áp trên các van cũng có sự khác nhau:
+Khi không có mạch bảo vệ, điện áp trên các van gián đoạn, về giá trị 0.
+Khi có mạch bảo vệ, điện áp trên các van không bị gián đoạn, khi ổn
định điên áp trên các van có hình sin.
Mạch chỉnh lưu là mạch điều chỉnh điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều. Nó
thuận lợi hơn so với việc sử dụng biến áp hoặc kết nối các nguồn 1 chiều lại với nhau
ở chỗ có thể biến đổi đồng thời cả dòng điện và điện áp đầu vào theo điện áp và dòng
điện thích hợp phù hợp với yêu cầu của tải.