Tài liệu Mạch điều khiển pdf

Phần IV THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN




Cấu trúc mạch điều khiển




















CHỨC NĂNG CÁC KHÂU TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN:

- Khâu khởi động : khâu này có chức năng tạo ra xung điều khiển lúc
khởi động và được tách ra khi đã có xung phản hồi từ mạch lực, lúc
mạch đã hoạt động.
- Khâu chia xung: khâu này có tác dụng tạo ra xung có tần số phù hợp
với yêu cầu của mạch lực bộ nguồn. Đồng thời khâu này có chức năng
phân xung điều khiển vào từng kênh cho các nhóm van trong mạch
lực.
- Khâu phản hồi có tác dụng tạo ra xung phản hồi điều khiển mạch (sau
khi mạch đã hoạt động). Đồng thời khâu này còn phải thực hiện chặn
xung điều khiển từ khâu phát xung khởi động.

Khởi động

PLL
IGBT
Driver
Mạch lực

Khâu phản hồi

Chia
xung


- PLL : là khâu tổng hợp tần số, có chức năng đảm bảo cho tần số
nghịch lưu bám theo tần số cộng hưởng( do trong quá trình làm việc,
tan số cộng hưởng thay đổi)
- IGBT driver : tạo ra xung điều khiển phù hợp với IGBT

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Đầu tiên, khâu phát xung điều khiển khởi động phát ra xung có tần số f
đk
,
xung này được đưa vào khâu chia xung để tạo ra xung có tần số bằng tần số
của nghịch lưu f
N
. Sau đó xung được phân làm 2 kênh để đi vào các IGBT
Driver và cho ra xung điều khiển quá trình đóng cắt các van.
Sau khi van làm việc, tải bắt đầu hoạt động, dòng điện tải có dạng hình sin.
Dong nghịch lưu qua khâu phản hồi để tạo tín hiệu phản hồi điện áp. Tín
hiêu. phản hồi làm 2 nhiêm vụ
+ Dùng làm tín hiệu chặn xung điều khiển của khâu khởi động
+ Dùng làm tín hiệu so sánh cho bọ dò pha của hệ thống PLL
Như
vậy sau khi được khởi động, mạch sẽ hoạt động với tín hiệu hồi tiếp từ
mạch lực về.


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

1. Tính toán khâu phát xung điều khiển khởi động

- Ta cần tạo ra mạch phát xung điều khiển có tần số f
đk
=2.f
N
(vì khi sau
khi đi qua khâu chia xung, phân kênh là T-Flip-Flop thì tần số sẽ bị giảm đi
một nửa)

- Ở đây ta sử dụng mạch tạo dao động dùng Op-Amp là phổ biến hiện
nay:
Sơ đồ mạch:

Tần số dao động của mạch phù hợp với tần số xung mở Tristor là:
f
đk
= 2f
N
= 2.150000 = 300000(Hz)



Ta có chu kỳ xung của mạch là:
T = 2.RC.ln
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
1
2
21
R
R

Vì ở đây các điện trở không tham gia vào việc hạn chế dòng điện nên có thể
chọn sao cho: T= 2.RC
Do đó ta chọn: R1= 1 k
Ω
và R2= 0,86 k
Ω

Khi đó: T= 2.RC = 1/ f
đk
=
Chọn R=1 k
Ω
=> C =
Chọn khuếch đại thuật toán: do yêu cầu tạo ra xung có tần số điều khiển
f
đk
=16000 Hz nên ta cần phải chọn một IC có tốc độ nhanh. Do đó ta chọn
IC LM318. IC này chỉ gồm một con trên một vỏ nên rất thích hợp với việc
làm mạch tạo dao động:



2. Tính toán khâu chia xung và phân kênh

- Ta sử dụng T-Flip-Flop làm mạch chia xung ( chia 2) và phân kênh.
T Flip-Flop được tạo ra từ D-Flip-Flop bằng cách nối đầu ra
Q
với đầu vào
D. Xung điều khiển được đưa vào đầu vào xung nhịp C của D Flip-Flop.
Chọn D Flip-Flop là IC 4013

3. Chọn IGBT driver

Với các thông số tính toán trong mạch lực, ta chọn driver tích hợp
trong IC VLA513-01R với các thông số:
V
CC
= 15V
V
EE
= -8V
Điện áp tín hiệu vào: -1 - +7V


V
OH
= 14V
V
OL
= -8V









Tín hiệu xung ra có dạng như hình vẽ dưới đây

Sơ đồ nối



4. Tính toán khâu phản hồi:

a, Biến đổi tín hiệu bằng biến dòng:
- Ta sử dụng biến dòng để tạo ra tín hiệu áp phản hồi điều khiển mạch.
Chọn biến dòng loại
- - Tín hiệu ra khỏi biến dòng là tín hiệu áp hình sin, đi vào hệ thống
PLL để tổng hợp tần số.
b, Tạo tín hiệu chặn xung điều khiển:
- Để tạo tín hiệu chặn xung điều khiể
n ta thực hiện như sau: