CHƯƠNG 6 đề CƯƠNG điện tử CÔNG SUÂT 4 2018

Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Điện tử công suất_

Chương 6
ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BIẾN ĐỔI
6.1 .Các yêu cầu, đặc điểm của mạch điều khiển
- Mạch điều khiển phải làm việc tin cậy.
- Cấp xung điều khiển đúng thời điểm.
- Độ rộng và độ lớn của xung điều khiển tối thiểu phải bằng độ rộng và độ lớn
của xung cho trong data sheet của linh kiện.
- Phải thỏa mãn tính đối xứng giữa các pha.
6.2 Các nguyên tắc điều khiển bộ biến đổi
Các nguyên tắc điều khiển thường được sử dụng hiện nay bao gồm
- Hệ thống điều khiển chỉnh lưu theo nguyên tắc khống chế pha thẳng đứng
tuyến tính.
- Hệ thống điều khiển chỉnh lưu theo nguyên tắc khống chế pha thẳng đứng
“ARCCOS”.
- Hệ thống điều khiển chỉnh lưu dùng diode 2 cực gốc (Trasistor một tiếp
giáp).
Nhưng thực tế hiện nay người ta hay dùng nguyên tắc điều khiển thẳng đứng
tuyến tính và thẳng đứng ARCCOS. Sau đây ta nghiên cứu 2 loại
6.2.1. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính
- Theo ngun tắc này được thể hiện hình vẽ sau:

u
us

0

Trong đó

α

uC
π

α

2π

t

Us: là điện áp răng cưa đồng bộ với điện áp UAK của thyristor và

thường được đặt vào cổng đảo khâu so sánh
Uc: là điện áp một chiều có thể điều chỉnh được và thường được
đặt vào cổng không đảo khâu so sánh
Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

197


Trường Đại học SPKT Hưng n

Điện tử cơng suất_

Hai tín hiệu Us và Uc được đưa vào khâu so sánh, nên mỗi khi Us = Uc thì đầu
ra so sánh lật trạng thái khi đó tạo ra được một xung điều khiển. Như vậy
bằng cách thay đổi Uc ta điều chỉnh được thời điểm phát xung hay chính là
thay đổi được góc kích xung α. Giữa α và Uc có mối quan hệ sau:

  .

UC
U sm

Thường lấy Ucm = Usm
Từ biểu thức ta thấy khi thay đổi Uc từ Usm đến 0V thì góc α thay đổi từ α =
 đến α = 0
6.2.2. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arccos”
- Theo nguyên tắc này được thể hiện hình vẽ sau:
u
us

0

Trong đó

α

uC

π

2π

t

Us: là điện áp đồng bộ vượt trước điện áp UAK của thyristor một
góc /2 và thường được đặt vào cổng đảo khâu so sánh
Uc: là điện áp một chiều có thể điều chỉnh được và thường được

đặt vào cổng khơng đảo khâu so sánh.
Hai tín hiệu Us và Uc được đưa vào khâu so sánh, nên mỗi khi Us = Uc thì đầu
ra so sánh lật trạng thái khi đó tạo ra được một xung điều khiển. Như vậy
bằng cách thay đổi Uc ta điều chỉnh được thời điểm phát xung hay chính là
thay đổi được góc kích xung α. Giữa α và Uc có mối quan hệ sau:
  arccos(

UC
)
U sm

Thường lấy Ucm = Usm
Từ biểu thức ta thấy khi thay đổi Uc từ -Usm đến Usm thì góc α thay đổi từ
α =  đến α = 0
Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

198


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Điện tử công suất_

6.3. Các khâu trong bộ biến đổi phụ thuộc
6.3.1. Sơ đồ khối của mạch điều khiển thiết bị biến đổi phụ thuộc.

* Nguyên lý hoạt động

Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

199


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Điện tử công suất_

Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

200


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Điện tử công suất_

6.3.2. Các khâu trong mạch điều khiển thiết bị BĐPT

Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

201


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Điện tử công suất_

Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

202


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Điện tử công suất_

Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

203


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Điện tử công suất_

Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

204


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Điện tử công suất_

6.4. Điều khiển thiết bị biến đổi độc lập
6.4.1 Sơ đồ khối của mạch điều khiển thiết bị biến đổi độc lập
Các mạch điều khiển thiết bị biến đổi độc lập thường được dùng trong
các bộ biến đổi điện áp một chiều hay bộ nghịch lưu. Dưới đây xin giới thiệu
một số sơ đồ khối của thiết bị biến đổi độc lập

6.4.2. Các khâu trong mạch điều khiển thiết bị BĐĐL.
Các khâu trong bộ biến đổi độc lập và các phần tử điều khiển nói chung
cũng giống các khâu trong bộ biến đổi phụ thuộc, nhưng có sự khác nhau về
vị trí và chức năng theo sơ đồ khối.

Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

205


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Điện tử công suất_

6.5. Một số mạch điều khiển điển hình
6.5.1. Mạch điều khiển thyritstor đơn giản:
Mạch điều khiển đơn giản của thyritstor giới thiệu trên hình vẽ:
Zd

Zd

Ud

D

Ud

D

R1
VR

U1

VR

T

U1

UJT

T

D0

R2
C

iT

C

iT
b)

a)

Hình 6.4.1. Điều khiển thyritstor bằng sơ đồ đơn giản.

Nguyên lý điều khiển của mạch hình 6.4.1-a như sau: Khi điện áp
nguồn cấp đổi dấu (dương anốt của thyritstor) tụ C được nạp qua D - VR, tới
đủ ngưỡng mở thyritstor tại t1. Thyritstor được mở từ t1 tới  (như đường nét
đậm hình 6.4.2-a). Tuy nhiên, việc mở thyritstor tại điểm t1 phụ thuộc đặc tính
thyritstor. Đặc tính này có thể thay đổi trong q trình sử dụng thyritstor, làm
cho thời điểm mở thyritstor thiếu chính xác. Để khắc phục nhược điểm này,
sơ đồ hình 6.4.1- b được ứng dụng khá nhiều.
U

U

U2

U2


t1

t

UUJT

t
t1

UC



UC

a)

b)

Hình 6.4.2. Điều khiển thyritstor bằng sơ đồ đơn giản.
Nguyên lý hoạt động sơ đồ hình 6.4.2b như sau: Khi điện áp nguồn cấp
đổi dấu (dương anốt của thyritstor), tụ C nạp đến ngưỡng thông tranzitor đơn
nối (UJT), tụ C phóng điện qua UJT làm cho UJT dẫn, có dịng điện chạy vào
cực điều khiển thyritstor, thyritstor được dẫn từ t 1 tới . Điểm t1 trên sơ đồ
hình 2.29b do ngưỡng thơng của UJT quyết định, điện áp này ít có khả năng
thay đổi hơn so với thông số của thyritstor như điểm t1 trên hình 2.29a.
Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

206


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Điện tử công suất_

Đối với những bộ nguồn cần chất lượng điều khiển cao, mạch điều
khiển được thiết kế phức tạp hơn. Chúng ta sẽ nghiên cứu chi tiết về nguyên
lý điều khiển này.
6.5.2. Mạch điều khiển chỉnh lưu một kênh

Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

207

Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Điện tử công suất_

UA

t

UB
t

t
Udk
Urc

UD
t

UE
t

UF
t

Xdk
t
Ud

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

t8

t

208


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Điện tử công suất_

6.5.3. Mạch điều khiển chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển hoàn toàn
dùng TCA785 hoặc TCA780

6.5.4. Mạch điều khiển chỉnh lưu cầu một pha bán điều khiển dùng
TCA785

Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

209


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Điện tử công suất_

6.5.5. Mạch điều khiển bộ điều áp xoay chiều một pha dùng Triac

Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

210


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Điện tử công suất_

6.5.6. Mạch điều khiển mạch điều áp xoay chiều một pha dùng thyritstor

Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

211


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Điện tử công suất_

6.5.7. Mạch điều khiển xung áp DC nối tiếp dùng KĐTT

6.5.8. Mạch điều khiển xung áp DC nối tiếp dùng KĐTT và NE555

Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

212


Trường Đại học SPKT Hưng Yên

Điện tử công suất_

6.5.9. Mạch điều khiển nghịch lưu một pha sử dụng máy biến áp

6.4 Bài tập
Bài 6.1.
Thiết kế, phân tích nguyên lý mạch điều khiển chỉnh lưu cầu một pha dùng
TCA785

Bài 6.2.
Thiết kế, phân tích nguyên lý mạch điều khiển mạch điều áp xoay chiều một
pha dùng TCA785.

Bài 6.1.
Thiết kế, phân tích nguyên lý mạch điều khiển xung áp DC dùng KĐTT

Bài 6.3.

Phân tích các phần tử logic cơ bản (AND, OR, NOR, NOT, NAND,
TRIGER)
Bài 6.4.
Phân tích các mạch tạo xung vng, tam giác, xung đồng bộ?
Chương 6 điều khiểnthiết bị bộ biến đổi

213