Các khái niệm cơ bản về mô phỏng và các hệ điện cơ 5

Chơng 5
Mô phỏng hệ truyền động điện một chiều
5.1. Mô tả toán học, hàm truyền và sơ đồ cấu trúc động
cơ một chiều
5.1.1. Động cơ một chiều kích từ độc lập
Trên hình 5.1 trình bày sơ lợc về động cơ điện một
chiều kích từ độc lập. Các quá trình điện từ và cơ điện đợc
mô tả bởi các phơng trình có dạng sau:
di

U f L f f rf i f

dt

dia
U a La
ra ia ea

dt

d m
J
Me ML

dt

k i f


ea k E m

M k M m

(5.1)

Hình 5-1. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Trong các phơng trình (5.1) các biến và các tham số đợc
đánh dấu bởi chỉ số f tơng ứng với cuộn dây kích từ, còn các
biến và tham số đợc đánh dấu bởi chỉ số a tơng ứng với phần
ứng, các hệ số k , ke , km là các hằng số kết cấu máy điện.
Đa các phơng trình (5.1) về dạng không thứ nguyên, tiếp
nhận giá trị định mức các biến của động cơ ở dạng đơn vị
cơ sở:
U f . NOM ,U a . NOM , NOM , 0. NOM

U a . NOM
U
, M L . NOM k M NOM a . NOM
ke NOM
ra



di f
i

dt


di a
U a Ta

i a m
dt


d m
Tm
i a M L

dt

'

k i f

U f Tf

(5.2)
Trong đó:
uf
ua
ia ra
uf
;ua
; i
;
f
U f . NOM
U a . NOM
U
a . NOM

; M
m

NOM

m
;
0. NOM
M

L



ML
L . HOM

là các biến tơng ứng của trạng thái động cơ.
L
U
L
J 0. NOM '
T f f , Ta a , Tm
, k k f . NOM là các tham số của
rf

ra
M L. NOM
r
f
NOM
động cơ.
Phơng trình (5.2) có thể đa về dạng:


u a ( sTa 1)
i
m ,
a

sT
L,

m im M a

'
k i f ,

u f ( sT f 1)
if

(5.3)
mà mô hình phù hợp với nó đợc đa ra trên hình 5.2 a. Mô hình
có hai cổng điều khiển: U a - điều khiển theo mạch phần

ứng, U f

- điều khiển theo mạch kích từ và một đầu theo

nhiễu L - đại lợng nhiễu theo mô men tải. Khối (Transfer
Fcn) mô phỏng mạch kích từ (hằng số thời gian của mạch
f 0.5s ). Khối (Transfer Fcn1) mô phỏng mạch phần ứng (hằng

số thời gian Ta 0.02s ). Các khối (Product, Product1) thực hiện
phép nhân tơng ứng với phơng trình 2 và 3 của hệ thống
(5.3). Các khối (Sum1, Gain, Integrator) thực hiện phơng
2


trình thứ ba của hệ thống (5.3). Trên hình 5.2 b cho thấy cửa
sổ cài đặt các thông số mô phỏng, còn trên hình 5.2 c trình
bày kết quả mô phỏng động cơ mà đợc điều khiển theo mạch
phần ứng. Sự điều khiển theo mạch kích từ đạt đợc sớm hơn
nhiều vì tại thời điểm tác động điều khiển và tác động nhiễu
thì trong máy cũng đã có từ thông. Theo hình 5.2 b,c tất cả
thời gian mô phỏng nhận giá trị bằng 10s, tín hiệu điều khiển
bắt đầu sau một đoạn là 2s tính từ thời điểm bắt đầu mô
phỏng, còn đại lợng nhiễu sau 5s từ thời điểm bắt đầu mô
phỏng. Trên hình 5.2 c mô tả quá trình quá độ theo tốc độ và
mô men.

a

b)

c)
Hình 5-2. Mô hình (a), cửa sổ cài đặt các thông số mô phỏng
(b) và kết quả mô phỏng (c) động cơ điện một chiều kích từ
3


độc lập
Từ thông trong động cơ với kích từ độc lập có thể coi là
không đổi. Trong trờng hợp này mô hình động cơ trở nên đơn
giản hơn, mô hình này đợc giới thiệu trên hình 5.3. Tiếp theo
đó mô hình này đợc dùng để tổng hợp thiết bị truyền động
điện khi điều khiển theo mạch phần ứng.

Hình 5-3. Mô hình động cơ điện một chiều với kích từ không
đổi
Trong truyền động điện một chiều với động cơ kích từ
độc lập thờng sử dụng với hai vùng điều chỉnh. Trong trờng hợp
này động cơ đợc điều khiển cả theo mạch phần ứng và mạch
kích từ. Theo mạch phần ứng với từ thông kích từ không đổi
thì sự điều khiển đợc thực hiện khi mômen trên trục là rất lớn,
còn sự điều khiển theo mạch kích từ khi mômen này nhỏ.
Trên hình 5.4 b trình bày các kết quả mô phỏng khi điều
chỉnh hai vùng của động cơ, khi giá trị mômen nhỏ cần phải
nhận một tốc độ lớn của tốc độ không tải lý tởng. Để thực hiện
điều này trong các hệ thống thực ngời ta giảm từ thông của
động cơ. Trong cửa sổ cài đặt của khối ( U f , hình 5.4 a) thấy
rõ rằng sau khi khởi động 5s từ thông động cơ giảm 2 lần, khi
đó vận tốc tăng lên cũng 2 lần. Sự mô phỏng diễn ra khi mômen
tải L 0.1 L. NOM .
Mô phỏng sự làm việc của động cơ trong chế độ xác lập

và nhận đợc đặc tính cơ đợc chỉ ra trên hình 5.5 a, b khi có
hiệu điện thế phần ứng u a 0.8 . Trong mô hình này mômen
tải đợc tính là tích phân từ tín hiệu không đổi (các khối
Step1, Gain với k = 0.005 và Integrator1 hình 5.5 a). Sử dụng
khối XY Graph để quan sát đặc tính cơ. Các kết quả mô
4


phỏng đợc chỉ ra trên hình 5.5 b, trong đó trục hoành đặt
mômen, còn trên trục tung là vận tốc.

Hình 5-4. Cửa sổ cài đặt (a) và các kết quả mô phỏng (b)
động cơ điện một chiều với sự điều khiển theo mạch phần
ứng và kích từ

a

5


b
Hình 5-5. Mô hình nhận các đặc tính cơ (a) và các kết quả
mô phỏng (b)
5.1.2. Động cơ một chiều kích từ song song
Trong động cơ điện một chiều với kích từ song song thì
cuộn dây kích từ song song với phần ứng (hình 5.6). Trong trờng hợp này u f u a u và từ (5.3) ta có:


u ( sTa 1)
i

m ,
a

sTi
L,

m m M a

'
k i f ,

u ( sT f 1)
if

(5.4)

Hình 5-6. Động cơ điện một chiều với kích từ song song
Mô hình động cơ xây dựng theo sự điều khiển này đợc
thể hiện trên hình 5.7 a. Các kết quả mô phỏng đợc đa ra trên
hình 5.7 b cho thấy rằng quá trình quá độ trong động cơ này
theo sự điều khiển kéo dài ra một chút so với động cơ kích từ
độc lập. Trên hình 5.7 c đa ra cửa sổ cài đặt của khối Step,
khối này thực hiện mômen tải.
6


a

b
c

Hình 5-7. Mô hình (a), các kết quả mô phỏng (b) động cơ
điện một chiều và cửa sổ cài đặt (c) với kích từ song song
Khảo sát các đặc tính cơ của động cơ kích từ song song
diễn ra trên mô hình đợc chỉ ra trên hình 5.8 a. Đặc tính cơ
đợc chỉ ra trên hình 5.8 b. Các điều kiện khi mô phỏng đợc
thực hiện từ cửa sổ cài đặt của khối Step nh hình 5.8 c.
Các kết quả mô phỏng chỉ ra rằng động cơ khuyếch đại
mô men khởi động nhỏ và có vận tốc lớn của quá trình chạy
không tải so với động cơ kích từ độc lập.

7


a)

b)
c)
Hình 5-8. Mô hình (a), các đặc tính cơ (b) và cửa sổ cài
đặt (c)
động cơ điện một chiều kích từ song song
5.1.3. Động cơ một chiều kích từ nối tiếp.
Trên hình 5.9 giới thiệu sơ lợc về động cơ điện một chiều
với kích từ nối tiếp. Các phơng trình mô tả động cơ có dạng
nh sau:
u La L f

di
r
dt

d m
M M L,
dt
k i,
J

ea k
E m
M k M i

a


rf i ea ,












(5.5)
8

Hình 5-9. Động cơ điện một chiều với kích từ nối tiếp
Các giá trị cơ sở của các biến:
U NOM
U
U
M , L. NOM
k
M NOM NOM
NOM , NOM , 0. NOM
k
r a r f
E NOM
Các phơng trình (5.5) đa về dạng không thứ nguyên:

di
i k I i m ,

dt

2
d m
Tm
kI i M L ,

dt

(5.6)
u T

Trong đó : T

La L f
ra rf

, kI

U NOM
ra rf I NOM - các tham số động

cơ.
Đa các phơng trình (5.6) về dạng sau:
u (Ts 1)i k I i m ,


2
Tm s m k I i M L ,
(5.7)
Mô hình động cơ đợc xây dựng theo hệ phơng trình
(5.7) đợc giới thiệu trên hình 5.10 a với bớc nhảy điều khiển ở
thời điểm 0.5s và bớc nhảy đại lợng nhiễu ở thời điểm 5s.

a

9


b
Hình 5-10. Mô hình (a) và các kết quả mô phỏng (b) động cơ
một chiều kích từ nối tiếp
Các quá trình quá độ đợc đa ra trên hình 5.10 b xác nhận

rằng khi khởi động mômen động cơ với kích từ nối tiếp lớn hơn
hẳn mômen động cơ kích từ độc lập và động cơ kích từ
song song. Điều này khiến nó đợc sử dụng rộng rãi trong các
thiết bị truyền động điện nặng nề (nâng đỡ vận tải). Nhng
trong động cơ kích từ nối tiếp khi có tải thì vận tốc dẽ giảm
nhanh.
Để khảo sát đặc tính cơ xây dựng mô hình tơng tự nh trớc đó mô tả bởi động cơ điện một chiều (hình 5.11 a). Các
kết quả mô phỏng đa ra ở hình 5.11 b, đặc tính cơ của
động cơ là phi tuyến. Khi giá trị mômen nhỏ đặc tính này trở
nên rất mềm, còn khi giá trị mômen lớn thì cứng hơn.

a)

10


b)
Hình 5-11. Mô hình (a) và các đặc tính cơ (b)
động cơ điện một chiều với kích từ nối tiếp.
5.2. Truyền động điện một chiều trên cơ sở chỉnh lu có
điều khiển
Trớc tiên xem xét các tổng hợp hệ truyền động điện theo
các thành phần tuyến tính. Trong trờng hợp này bộ chỉnh lu
điều khiển có thể đợc coi là khâu không tuần hoàn liên tục với
2
hệ số khuyếch đại kCL và hằng số thời gian nhỏ T
(m
m
số pha; tần số góc lới điện). Ngoài ra điện trở đầu ra CL đm
L R ( L , R - điện cảm và điện trở cuộn dây

ợc tính RCL
2
pha của biến áp cấp cho chỉnh lu), mắc nối tiếp với điện trở
phần ứng và chính nó làm giảm hằng số thời gian điện từ và
làm tăng hằng số thời gian điện cơ. Điện cảm đầu ra CL cũng
kết nối nối tiếp với phần ứng động cơ và tự thân nó làm tăng
hằng số thời gian điện từ. Đối với các trờng hợp cụ thể luôn luôn
có thể đánh giá các hằng số thời gian tổng hợp của hệ thống
(CL - động cơ). Khi tổng hợp các bộ điều chỉnh dòng điện và
vận tốc cần xuất phát từ các điều kiện chung. Nếu tiếp nhận

hằng số thời gian không điều hoà nhỏ T0 kCLT , thì bộ điều
chỉnh dòng điện cần phải là bộ điều chỉnh tích phân tỉ lệ
với hàm truyền:
11


WDC1 ( s )

kCL(T s 1) a T s 1

.
T0 s
T s

(5.8)
Khi xây dựng hệ thống tốc độ theo tối u môdul thì bộ
điều chỉnh vận tốc cần có hàm truyền của khâu tỉ lệ với hệ
số truyền k . Khi đó hàm truyền của hệ hở và kín sẽ có dạng:
k

1
Who, ( s )
, Wkin ( s)
TmT 2 Tm
(T s 1)Tm s
s s 1
k
k
(5.9)
T

m
Sự tối u theo môdul đạt đợc khi k 2T .

Với tính toán nh trên, hình 5.12 chỉ ra mô hình truyền
động điện với phơng trình theo mạch phần ứng từ CL theo các
thành phần tuyến tính. Thông số các bộ điều chỉnh đợc tính
toán nh đã trình bày ở trên.
- Đối với bộ điều chỉnh dòng điện k p 7, k I 300;

- Đối với bộ điều chỉnh vận tốc k 50.

Hình 5-12. Mô hình truyền động điện một chiều
Quá trình quá độ ở trạng thái nhỏ (Chế độ tuyến tính)
đa ra trên hình 5.13, theo sự điều khiển thì truyền động
điện đợc xây dựng tối u theo môdul. Theo đại lợng nhiễu hệ
truyền động điện có sai số tĩnh, vì vậy sự sụt vận tốc đợc
quan sát khi đặt mômen tải. Nếu nh đặc tính này theo đại lợng nhiễu không thoả mãn nhà thiết kế thì cần chọn bộ điều
chỉnh PI là bộ điều chỉnh vận tốc và xây dựng hệ truyền
động điện theo vận tốc trên cơ sở sự tối u đối xứng.

12


Trong trờng hợp này hàm truyền bộ điều chỉnh vận tốc có
dạng:
T s 1
WDC ( s ) 1
,
T2 s
(5.10)
Còn các hằng số T1 và T2 đợc xác định từ các biểu thức:
T1 4T ; T2

8T2
Tm

.

(5.11)
Các quá trình quá độ theo mômen và vận tốc ở trạng thái
nhỏ với sự thiết lập nhận đợc trên mô hình, hình 5.12, đợc
trình bày trên hình 5.14.

Hình 5-13. Quá trình quá
độ ở trạng thái nhỏ trong
hệ truyền động điện
dòng một chiều theo tối u

Hình 5-14. Quá trình quá
độ ở trạng thái nhỏ trong

hệ truyền động điện dòng
một chiều theo tối u đối
xứng
Quá trình quá độ ở trạng thái lớn (Chế độ phi tuyến) khi
giới hạn dòng điện tỉ lệ phần ứng ở mức 0.3 đợc trình bày trên
hình 5.15. Theo quá trình này các quá trình điện từ đợc tính
toán trong thiết bị truyền động điện, và tính toán các tải
điện từ lên các phần tử biến đổi, các đặc tính năng lợng của
13


truyền động điện.
Sự ảnh hởng của bộ chỉnh lu điều khiển lên các quá trình
động học trong hệ thống có thể đợc đánh giá với sự giúp đỡ của
mô hình chức năng cũng nh sử dụng mô hình ảo.

Hình 5-15. Quá trình quá độ ở trạng thái lớn trong truyền
động điện.
Mô hình truyền động vòng kín đợc thể hiện trên hình
5.16 a, còn trên hình 5.16 b là mô hình CL, nó đợc xây dựng
trên cơ sở sơ đồ chức năng. Mô hình này có thể đợc sử dụng
để khảo sát các quá trình động học trong hệ thống với CL. Nhng mô hình này không tiện lợi (mặc dù có thể đợc sử dụng) để
khảo sát các quá trình điện từ và năng lợng CL đợc kết nối
trong hệ thống này. Sử dụng mô hình chức năng một cách hợp lí
khi khảo sát động học của hệ thống ở trạng thái nhỏ. Điều này
cho phép tính toán các đặc trng CL và làm rõ các thông số của
các bộ điều chỉnh. Sử dụng mô hình ảo không thực sự tiện lợi
bởi vì thời gian mô phỏng trong hệ thống với mô hình ảo lớn
hơn nhiều thời gian mô phỏng với mô hình chức năng.
14

a)

b)
Hình 5-16. Mô hình chức năng hệ truyền động điện (a) với CL
(b)
Trên hình 5-17. Mô tả quá trình quá độ trong hệ kín
truyền động ở trạng thái nhỏ xây dựng các bộ điều chỉnh
với hệ thống liên tục.

15


Hình 5-17. Các quá trình quá độ trong truyền động điện với
CL
So sánh các kết quả mô phỏng chỉ ra rằng sự ảnh hởng của
bộ chỉnh lu điều khiển lên các quá trình quá độ là rõ ràng. Do
đó nhận thấy rằng ở đây đa ra ví dụ truyền động với CL hai
bán chu kì một pha, mà ở trong đó đặc trng xung lợng của các
quá trình đợc thể hiện rõ.
Mô hình ảo truyền động điện với CL đợc thể hiện trên
hình 5.18. Mô hình chứa máy điện một chiều, CL hai bán chu
kì ba pha, khối ảo điều khiển CL và hệ thống điều khiển, mà
các bộ điều chỉnh của nó đợc thực hiện tơng ứng với các trờng
hợp đã trình bày ở trên. Khi đó cần thiết phối hợp sơ đồ điều
khiển với các bộ điều chỉnh đã đợc tính toán trong cơ sở các
tham số tỉ lệ (không thứ nguyên) với mô hình ảo của máy
điện, các tham số thực của nó đợc cho trong cửa sổ cài đặt.

Hình 5-18. Mô hình ảo truyền động điện với CL
Sự phối hợp này đợc phân chia rất đơn giản. Để thực hiện
nó, dòng điện thực của động cơ từ khối đo đợc chia ra thành
dòng cơ sở, còn vận tốc thực đợc chia thành vận tốc cơ sở.
16


Trong mô hình trên hình 5.18 của mạch này có chứa các hệ số
khuyếch đại K1 và K2.
Nên sử dụng mô hình này để nghiên cứu các đặc tính
năng lợng của truyền động điện. Trớc đây quá trình nghiên
cứu các đặc tính năng lợng cần thực hiện khi phân tích các
quá trình quá độ ở trạng thái lớn với việc thực hiện ba chế độ
làm việc đặc trng:
Chế độ khởi động với đầu vào đợc giới hạn đặt trong hệ
thống;
Chế độ chạy không tải;
Chế độ làm việc khi có tải định mức.
Để xác định các đặc tính điện từ và đặc tính năng lợng,
cần phải đo:
Dòng điện hiệu dụng trong mạng cấp cho CL;
Dòng điện trung bình và dòng điện hiệu dụng trong
Thyristor CL;
Dòng điện trung bình trên tải.
Các thiết bị đo lờng chuyên dụng cho mục đích này có
trong th viện bổ sung của hộp công cụ Power System
Blockset. Các thiết bị dùng để đo các dòng điện hiệu dụng
(các khối RMS hình 5.18), đợc mắc trong mạng nguồn qua khối
đo dòng điện và ở trong mạch Thyristor CL bằng khối
Multimeter. Trong trờng cài đặt khối RMS chỉ có một tham

số tần số tín hiệu đo (hình 5.19 a). Để đo các dòng điện
trung bình sử dụng khối Fourier, thiết bị này cho phép quan
sát các sóng hài đã cho trên tín hiệu của nó. Trên hình 5.19 b
thể hiện cửa sổ cài đặt thiết bị do dòng điện trung bình
của Thyristor. Trong các trờng thông số tần số cơ bản của tín
hiệu đợc chỉ ra và số thứ tự sóng hài phải xác định.
ở đây sóng hài bậc không đợc lựa chọn (thành phần một
chiều), sóng hài này bằng giá trị trung bình của tín hiệu (dòng
điện Thyristor).

17


Hình 5-19. Cửa sổ cài đặt các khối RMS Fourier
Các quá trình động học ở trạng thái lớn theo mômen và
vận tốc đợc trình bày trên hình 5.20. ở chế độ khởi động sự
giới hạn mômen đợc thực hiện với mức 1.5 Mđm. Các dòng điện
xác định các đặc tính năng lợng của truyền động điện đợc
thể hiện trên hình 5.21.

18


H×nh 5-20. C¸c qu¸ tr×nh qu¸ ®é ë tr¹ng th¸i “lín” theo m«men
vµ vËn tèc
trong hÖ truyÒn ®éng ®iÖn víi CL

a)
b)
H×nh 5-21. C¸c qu¸ tr×nh ®iÖn tõ trong hÖ truyÒn ®éng ®iÖn

khi diÔn ra trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é ë tr¹ng th¸i “lín”

19


c)
Hình 5-21. Các quá trình điện từ trong hệ truyền động điện
khi diễn ra trong quá trình quá độ ở trạng thái lớn
5.3. Các quá trình điện từ trong hệ thống biến đổi độ
rộng xung-động cơ (BĐĐRX - ĐC)
Sơ đồ cầu là phơng án cơ bản của bộ điều chế độ rộng
xung có đảo chiều với đầu ra là dòng điện một chiều, sơ đồ
này đợc thực hiện trên bốn khoá Transistor TK1 TK4 đợc phân
dòng bởi các điốt. Mỗi khóa transistor (ngoại trừ các transistor
đầu ra), chứa khối bảo vệ và điều khiển.Tiếp theo sẽ xem xét
phơng pháp tính các dòng mà chỉ chạy qua các transistor đầu
ra và các điốt mắc song song ngợc với chúng.
Các quá trình điện từ trong tải (trong phần ứng của động
cơ điện một chiều) khi có hiệu điện thế đầu ra lỡng cực (sự
điều khiển đối xứng các khoá transistor bộ điều chế độ rộng
xung) đợc thể hiện trên hình 5.22 a, còn khi có hiệu điện thế
đầu ra đơn cực (sự điều khiển không đối xứng và điều
khiển tuần tự) thể hiện trên hình 5.22 b.
20


Trong chế độ ổn định các quá trình điện từ trên tải đợc
mô tả bởi các phơng trình vi phân sau với các đơn vị tơng
đối nh sau:

di a
m khi 0 t T ,

dt

di a
A i a Ta
m khi T t T ,

dt

(5.12)
Trong đó A = 1 khi hiệu điện thế đầu ra là lỡng cực, A = 0
1 i a Ta

khi hiệu điện thế đầu ra là đơn cực, m m const .

Hình 5-22. Các quá trình điện từ trong hệ thống điều chế
độ rộng xung - động cơ điện một chiều
Hiệu điện thế trung bình trên đầu ra bộ điều chế độ
rộng xung đợc xác định từ các phơng trình:

21


U a.TB 2 1


U a.TB

(5.13)
Các phơng trình của hệ (5.13) lần lợt tơng ứng với các trờng
hợp khi hiệu điện thế đầu ra là lỡng cực và đơn cực.
Từ hình vẽ 5.22 thấy rằng dòng điện ở phần ứng có chứa
thành phần dòng điện trung bình I a.Tb và thnh phần xung
động I a . Thành phần trung bình dòng điện gây nên bởi giá
trị trung bình của hiệu điện thế trên phần ứng và đợc thiết
lập bởi tốc độ quay:
I a.Tb (2 1) m


I a.Tb m


(5.14)
Các phơng trình của hệ (5.14) lần lợt tơng ứng khi hiệu
điện thế đầu ra bộ điều chế điện áp là lỡng cực và đơn cực.
Các phơng trình (5.14) đồng thời mô tả cả các đặc tính
cơ của động cơ chấp hành, bởi vì mômen trên trục đợc xác
định bởi duy nhất thành phần của dòng điện trung bình,
những đặc tính này đợc chỉ ra trên hình 5.23, ở đó trong
ngoặc chỉ ra các giá trị đối với sự điều biến lỡng cực.
Cũng từ (5.14) mô tả các đặc tính cơ của hệ thống bộ
điều chế độ rộng xung - động cơ điện một chiều đợc cho
cùng nó một họ các đờng thẳng có góc nghiêng không đổi với
trục hoành (hình 5.23), cắt trục tung khi m (khi sự điểu
khiển là không đối xứng và tuần tự) hoặc khi
điều khiển là đối xứng).

22

m 1
(khi sự
2


Hình 5-23. Các đặc tính cơ của hệ thống điều chế độ rộng
xung - động cơ điện một chiều
Tóm lại, các đặc tính cơ của hệ thống điều chế độ rộng
xung - động cơ điện một chiều tơng tự nh các đặc tính cơ
của hệ thống máy phát - động cơ. Sự điểu khiển xung động
cơ từ bộ điều chế độ rộng xung thực tế không làm sai lệch
các đặc tính cơ tự nhiên của động cơ.
Đại lợng của thành phần xung động đợc tìm thấy bằng cách
giải hệ phơng trình (4.12), biểu thức chung của nó có dạng:
(1 m I a.Tb )
I a

2

T
Ta

T
Ta

(5.15)
Các dòng điện trung bình và hiệu dụng trong phần ứng
của máy, trong transistor lực và các điôt và cả trong nguồn
điện có thể đợc xác định theo biểu thức rút gọn nếu cho rằng

cờng độ dòng điện tức thời phần ứng thay đổi theo quy luật
sau:
ia (I a I a )

2 I a
T

ia (I a I a )

2 I a
t
(1 )T





khi T t T .



khi 0 t T ,

(5.16)
23


Trong trờng hợp này các biểu thức để xác định các dòng
điện tỉ lệ tơng đối trong tất cả các nhánh đánh dấu đợc thể
hiện trên bảng 5.1

Bảng 5.1
I a.Tb

Ia

I T .Tb

IT

I D.Tb

ID

*

I Tb

I

*

Điều biến đơn cực
m m ( m ) ( m )(1 )( m )1 ( m)( m ) ( m )
Điều biến lỡng cực
2
2 (2
(2 (1 )2
1 (2 (2 1)(2 2 1(2
1 m 1 m 1 m )

1 m )

1 m

1 m )

1 m ) 1 m )

Ví dụ trên hình 5.24 a, b giới thiệu sự phụ thuộc các dòng tơng đối trong transistor lực và trong các điốt đối với sự điều
biến lỡng cực, mà đợc tính theo các biểu thức bảng 3.1.
Mục đích tính toán và thiết kế bộ điều chế độ rộng xung
transistor là sự lựa chọn phơng thức điều khiển, các dạng
transistor và điốt, xác định các cờng độ dòng điện và công
suất tiêu tán, xác định tần số tối u chuyển mạch trong bộ điều
chế độ rộng xung.
Khi lựa chọn phơng thức điều khiển cần xuất phát từ các
yêu cầu đợc đa ra đối với các đặc tính điều chỉnh và năng lợng của truyền động điện. Sự điểu khiển đối xứng bộ điều
chế độ rộng xung cho phép nhận đợc các đặc tính điều
chỉnh tuyến tính của động cơ. Nhng các đặc tính năng lợng
của bộ điều chế độ rộng xung ở phơng thức điều khiển này
kém hơn vì xung động đợc nâng cao của dòng điện trong
phần ứng và trong các thiết bị bán dẫn.

24


a)

b)
Hình 5-24. Dòng điện trung bình và dòng điện hiệu dụng

trong các transistor lực (a) và các điốt (b)
Khi điều khiển không đối xứng và tuần tự bộ điều chế
độ rộng xung ở đặc tính điều chỉnh của truyền động điện
có vị trí một vùng không nhạy. Các phơng thức sơ đồ giảm vùng
này làm giảm tính ổn định của truyền động điện.
Các đặc tính năng lợng bộ điều chế độ rộng xung với sự
điều khiển không đối xứng và tuần tự tốt hơn cá đặc tính
của bộ điều chế độ rộng xung với sự điều khiển đối xứng, bởi
vì xung động dòng điện ở đó nhỏ hơn 2 lần.
Trong các dữ liệu cơ sở của transistor và các điốt thờng đa
ra một công suất tiêu tán cho phép, cũng nh khi có hoặc không
có bộ tản nhiệt. Vì vậy xác định công suất tiêu tán bởi
transistor và điốt có thể đợc xem nh kết quả hữu hạn của phép
25