ĐỒ ÁN

(CHỈNH LƯU CẦU BA PHA BÁN ĐIỀU KHIỂN)

+


LỜI NÓI ĐẦU

Điện tử công suất là lĩnh vực kỹ thuật hiện đại, nghiên cứu ứng dụng các linh kiện bán dẫn công suất làm việc chế độ chuyển mạch vào quá trình điều khiển và biến đổi điện năng.

Hiện nay, các thiết bị điện tử công suất chiếm hơn 30% trong các dây chuyền và thiết bị hiện đại, đặc biệt trong trang bị kỹ thuật Hải Quân. Từ đó đã đặt ra yêu cầu học tập, nghiên cứu và hiện đại hóa kiến thức về điện tử công suất đối với tất cả các kỹ sư ngành Điện – Điện tử và Kỹ thuật điện.

Đồ án “Chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển” này được thực hiện bởi các học viên nhóm 6 – KTP20B – Tiểu đoàn 4 – Học Viện Hải Quân. Đồ án được chia làm 4 chương. Nội dung các chương gồm:

-         Chương I: Giới thiệu về bộ biến đổi điện tử công suất “Chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển”.

-         Chương II: Tính toán và thiết kế mạch lực, mạch bảo vệ.

-         Chương III:  Tính toán và thiết kế mạch điều khiển.

-         Chương IV: Mô phỏng mạch trên phần mền PSYM.

Đồ án “Chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển” này được thực hiện nhằm phục vụ việc học tập của học viên chuyên ngành Tên lửa – Pháo tàu với mong muốn có được một đồ án chuyên sâu về mạch “ Chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển”

Mặc dù đã có nhiều cố gắng song tài liệu và khả năng còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót nhất định trong  đồ án. Chúng tôi mong muốn và hoan nghênh sự đóng góp của bạn đọc.

Ý kiến đóng góp xin gửi qua email: codonm63@yahoo.com

Đồ án “Chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển” này được thực hiện bởi

Nhóm 6 – KTP20B:

-         Ngô Minh Lành

-         Trần Công Nghĩa

-         Vương Anh Đức

-         Nguyễn Duy Quang

-         Phạm Viết Trọng

-         Nguyễn Minh Vương

-         Lê Văn Giầu

-         Tạ Chí Tuyên

CÁC TÁC GIẢ


CHƯƠNG I:

GIỚI THIỆU VỀ BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT “CHỈNH LƯU CẦU BA PHA BÁN ĐIỀU KHIỂN”

1: Vấn đề chung.

 

Mạch chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển có nhiệm vụ biến đổi năng lượng dòng điện xoay chiều ba pha thành năng lượng dòng điện một chiều.

Trong quá trình hoạt động của mạch chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển luôn có những ưu và nhược điểm riêng. Từ đó, đặt ra yêu cầu cần phải thiết kế mạch sao cho hợp lý và tối ưu nhất để đạt được hiệu suất cao nhất trong quá trinh hoạt động của mạch.

 

 

 

 

 

 

 

2. Phân tích sơ đồ mạch.

Với mạch chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển thì chỉ có một kiểu đấu duy nhất là nhóm Thyristor mắc chung catot.

Sơ đồ mạch:

   Ua   Ub  Uc   

    


Mạch chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển với nguồn cấp vào là nguồn 3 pha xoay chiều, mỗi pha lệch nhau một góc 120 độ.

Nguồn điện ba pha: Vbc

 

 Vcn -Vbn

 

 -Van 30 Van 

 

 Vab 120 Vac

 Vbn -Vcn

 

Mạch van được đấu theo sơ đồ cầu, với một nhóm Thyristor đấu catot chung và một nhóm Diode đấu anot chung. Trong đó:

- Nhóm van Thyristor đấu catot chung, gồm:

  • 3 Thyristor gồm T1 đến T3
  • T1 được mắc với Ua
  • T2 được mắc với Ub
  • T3 được mắc với Uc
  • Để điều khiển nhóm Thyristor, ta đưa vào một góc điều khiển .

- Nhóm van Diode đấu anot chung.

  • 3 Diode gồm T1 đến T3
  • D1, D2, D3 được mắc thẳng hàng với T1, T2, T3
  • Đây là nhóm van mở tự nhiên. Trong mạch chỉnh lưu cầu ba pha thì diode được mở tự nhiên khi điện áp tại catot của các diode là âm nhất.

- Cuộn cảm Ld có tác dụng nạp và phóng tại thời điểm có xung kích mở đưa vào  cực điều khiển của các Thyristor.

- Điện trở Rd có tác dụng ngăn dòng tự cảm phát sinh trong cuộn cảm Ld khi cuộn dây phóng điện đồng thời ngăn dòng điện một chiều trở về nguồn.


Nguyên lý hoạt động:

 Trong đồ án này, chúng tôi chỉ xét trường hợp góc điều khiển = 900.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Khi mạch làm việc, các Thyristor trong nhóm catot chung được mở theo góc mở còn các Diode trong nhóm anot chung thì mở tự nhiên theo điện áp nguồn vào theo thứ tự khi điện áp của các pha tương ứng là âm nhất.

Xét tại thời điểm 1, lúc này Ua có điện áp dương nhất so với Ub và Uc, điện áp đặt lên anot T1 là dương nhất, nhưng vì chưa có góc điều khiển (Góc điều khiển α là góc tính từ thời điểm mở tự nhiên đến thời điểm tiristo được phát xung vào cực điều khiển để mở van. Thời điểm mở tự nhiên là điểm mà ở đó nếu van là điôt thì nó bắt đầu dẫn) nên T1 vẫn chưa mở.

Tại thời điểm 2, ta đưa xung kích mở vào cực điều khiển của T1 (=900) thì van T1 được mở, dòng điện đi theo chiều:

Ua T1 Ld Rd D3 Uc

Đồng thời cuộn cảm Ld cũng được nạp với cực tính dương ở phía trên. T1 sẽ tiếp tục dẫn mặc dù lúc này điện áp của pha Ua không phải là dương nhất so với hai pha còn lại. Và D3 đã mở tự nhiên tại thời điểm 1 vì tuân theo luật dẫn của nhóm van đấu anot chung (Van có khả năng dẫn là van có điện thế catốt âm nhất trong nhóm, nhưng nó chỉ dẫn được nếu điện thế này âm hơn điện thế điểm anôt chung) và đồng thời điện áp đặt lên catot của D3 là âm nhất (Uc) nên D3 sẽ dẫn từ thời điểm 1 đến 3.

Xét tại thời điểm 3. Lúc này, van T1 vẫn tiếp tục dẫn mặc dù điện áp của pha Ua không phải là dương nhất và dẫn cho đến khi góc điều khiển = 90 độ. đồng thời điện áp của pha Ua là âm nhất nên lúc này D3 bị khóa và D1 (3 đến 5) mở tự nhiên. Khi đó trong mạch sẽ xuất hiện các giai đoạn hai van mắc thẳng hàng dẫn đồng thời:

dẫn;

  dẫn;

dẫn;

Và trong các giai đoạn này điện áp Ud = 0 vì góc điều khiển =90 độ (áp dụng công thức Ud = Ud0.cos với cos = 0). Và dòng điện id chảy quẩn trong mạch mà không thể trả về nguồn nên năng lượng được giữ lại ở tải.

Trong giai đoạn 3 đến 4, cuộn cảm Ld phóng điện với cực tính dương ở phía dưới theo chiều:

(+) Rd D1 T1 (-)

* Trong giai đoạn này, T1 dẫn được nhờ vào cuộn cảm Ld phóng năng lượng.

Xét tại thời điểm 4:

Khi  đưa xung kích mở vào thì làm cho T1 bị khóa và T2 bắt đầu dẫn, dòng điện đi theo chiều:

Ub T2 Ld Rd D1 Ua

Đồng thời lặp lại việc nạp điện cho cuộn cảm Ld với cực tính dương ở phía trên.

Tại thời điểm 4 đến 6 thì T2 dẫn và thời điểm 3 đến 5 thì D1 dẫn, tại thời điểm 5 đến 6 thì T2 và D2 dẫn đồng thời.

Đối với Tvà D3 thì ta cũng giải thích tương tự như trên.

 

 

 

 

Dưới đây là chiều của dòng điện trong các giai đoạn :

Trước thời điểm 1  : Uc T3 Ld Rd D2 Ub

Từ 1 đến 2   : (+) Rd D3 T3 (-)

Từ 2 đến 3   : Ua T1 Ld Rd D3 Uc

Từ 3 đến 4   : (+) Rd D1 T1 (-)

Từ 4 đến 5   : Ub T2 Ld Rd D1 Ua

Từ 5 đến 6   : (+) Rd D2 T2 (-)

* Các giai đoạn 12, 34 56 là giai đoạn Ld phóng năng lượng, còn các giai đoạn trước thời điểm 1, 23 45 thì cuộn cảm Ld nạp năng lượng.

 

 

3. Giới thiệu các van được sử dụng.

Trong mạch chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển người ta sử dụng hai loại van:

  • Van Diode
  • Van Thyristor

3.1. Cấu tạo, ký hiệu, đặc tuyến V-A.

-         Van thyristor:

+ Cấu tạo:

Đối với van thyristor thì trong van toàn bộ các bán dẫn đều là thyristor.

+ Ký hiệu: T

+ Đặc tuyến V-A: Biểu diễn quan hệ giữa dòng điện đi qua hai cực của linh kiện và điện áp đặt giữa hai cực đó. Các giá trị điện áp và dòng điện này được hiểu là giá trị áp và dòng một chiều không đổi.

Đặc tính V-A ngõ ra: quan hệ giữa điện áp và dòng điện đi qua hai cực anốt, catốt. Đặc tính ngõ vào quan hệ giữa điện áp và dòng cổng G (cổng điều khiển).

Đặc tính V -A ngõ ra gồm 3 nhánh:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ Nhánh thuận (1): Thyristo ở trạng thái dẫn điện. Độ sụt áp giữa anốt – catốt nhỏ không đáng kể.

+ Nhánh nghịch (3): ứng với trạng thái nghịch tương tự như điốt.

+ Nhánh khóa (2): ứng với trạng thái khóa. Nếu dòng iG = 0 thì dạng nhánh khóa tương tự như nhánh nghịch. Thay vì điện trở rR thì ở đây là điện trở rD (differential block resistance). Tương tự ta có điện áp đóng uBO thay vì uBR. Khi điện áp đạt đến giá trị uBO, Tiristo không bị phá hỏng mà sẽ bị đóng (chuyển từ trạng thái khóa sang trạng thái dẫn điện). Khi iG thay đổi, tùy thuộc vào độ lớn của iG mà giá trị của điện thế khóa thay đổi theo (điện thế khóa giảm khi iG tăng). Hiện tượng Tiristo dẫn điện do tác dụng điện áp vượt quá uBO (iG=0) là sự cố gây ra do quá điện áp xuất hiện trên lưới

 

 

- Van diode:

+ Cấu tạo: Trong nhóm van diode thì được toàn bộ các linh kiện bán dẫn điều là diode.

+ Ký hiệu: Van D.

+Đặc tuyến V-A:

Đặc tính V-A của Điốt được vẽ ở hình bê dưới gồm hai nhánh:

- Nhánh thuận: tương ứng với trạng thái dẫn điện. Các thông số quan trọng của nó là điện áp u(TO) (turn on) và điện trở rF (differential forward resistance) được xác định tại một điểm tĩnh nào đó của đặc tính.

     

- Nhánh nghịch: tương ứng với trạng thái nghịch, Điốt không dẫn điện. Các thông số quan trọng của nó là điện trở rR (differential reverse resistance) xác định tại một điểm nào đó của đặc tính V-A.

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

và điện áp đánh thủng ở chiều nghịch u(Br) (Breaking). Sau khi điện áp vượt qua giá trị u(Br) thì giá trị uR giảm đi rất nhiều lần. Giá trị dòng sau đó sẽ phụ thuộc chủ yếu vào điện áp và điện trở mạch có chứa Điốt trong đó. Nếu như dòng tăng quá lớn Điốt sẽ bị hỏng.

3.2. Phương pháp mở van.

Đối với từng loại van thì cũng có từng điều kiện mở van khác nhau.

- Van thyristor: Để mở được van thyristor, ta cần phải có hai điều kiện:

+ Một là: Điện áp trên van phải dương. Có nghĩa là UAK > 0.

+ Hai là : Có một dòng điều khiển đủ mạnh tác động vào cực điều khiển của thyristor.

Trong mạch chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển, để mở được van thyristor ta cần phải có hai điều kiện trên. Tuy nhiên ta có thể điều chỉnh thời gian mở van bằng việc thay đổi góc điều khiển .

- Van diode : Để mở van diode, ta chỉ cần một điều kiện là UAK > 0.

+ Đối với nhóm van diode đấu catot chung thì van có khả năng dẫn là van có điện thế anot dương nhất trong nhóm, nhưng nó chỉ dẫn được nếu điện thế này dương hơn điện thế điểm catot chung.

+ Đối với nhóm van diode đấu anot chung thì van có khả năng dẫn là van có điện thế catot âm nhất trong nhóm, nhưng nó chỉ dẫn được nếu điện thế này âm hơn điện thế điểm anot chung.

Trong mạch chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển trong đồ án trên, vì mạch sử dụng nhóm van diode đấu anot chung nên nhóm van này chỉ mở tự nhiên khi có điện áp đặt lên catot của diode tương ứng là âm nhất.

 

3.3. Ưu, nhược điểm, công dụng.

- Đối với van thyristor:

+ Ưu điểm:

  • Có thể điều khiển được thời điểm mở thyristor theo ý muốn.
  • Thay đổi được điện áp cấp cho tải nhờ góc điều khiển theo công thức Ud = Ud0.cos
  • Điện áp lấy ra không phụ thuộc vào sơ đồ mạch van và điện áp nguồn U2.

+ Nhược điểm:

  • Tốc độ chuyển mạch chậm.
  • Tần số làm việc tương đối thấp.
  • Có hiện tượng quá nhiệt.

+ Công dụng:

 

 

 

- Đối với van diode:

+ Ưu điểm:

  • Tốc độ chuyển mạch nhanh.
  • Không bị quá nhiệt.
  • Tiêu hao công suất của nguồn thấp.
  • Có khả năng chịu được điện áp và dòng điện rất lớn trong thời gian dài.

+ Nhược điểm:

  • Điện áp ra tải là điện áp xác định, không thể thay đổi được.
  • Không thể điều khiển được quá trình đóng mở của mạch.

+ Công dụng:

 

 

 

 

4. Tính toán, thiết kế sơ đồ mạch.

Mạch chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển được thiết kế từ hai nhóm van là nhóm van thyristor đấu catot chung và nhóm van diode đấu anot chung. Các van thyristor và diode tương ứng được mắc thẳng hàng với nhau.

Nguồn vào là nguồn ba pha Ua,Ub,Uc . mỗi một pha được mắc với cặp thyristor và diode tương ứng. Ngoài ra, ta còn phải mắc thêm cuộn cảm Ld và điện trở Rd .

                                              Ua    Ub    Uc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Quy luật điện áp Udα có thể suy ra từ lý luận mạch cầu tương đương hai mạch chỉnh lưu hình tia nối tiếp:

 Chỉnh lưu hình tia ba pha điu khiển gồm Tl, T2, T3 cho điện áp:

                Udα = Ud0 tia.cosα =1,17U2cosα

 Chỉnh lưu hình tia ba pha không điều khiển gồm Đ1 , Đ2 , Đ3 cho điện áp:

  Ud0 = Ud0 tia =1,17U2

 Vậy tổng lại :

  U = Ud0 tia.cosα

                      = Ud0 tia(1+cosα)= 1,17U2 (1+cosα

 Vì chỉnh lưu cầu có Ud0 = 2Ud0 tia = 2,34U2 nên quy đổi biểu thức trên sang dạng cầu ta có:

                              

 


Chương II. Tính toán thiết kế mạch lực

 

  1. Sơ đồ mạch lực của mạch chỉnh lưu cầu 3 pha bán điều khiển do nhóm thiết kế bao gồm các thành phần:

  + Mạch nguồn

 + Mạch công suất

 + Mạch bảo vệ

a)    Mạch nguồn:


-         Cấu tạo

+ Nguồn điện xoay chiều 3 pha, mỗi pha lệch nhau 120o; Uv = 220v;

+ Máy biến áp 3 pha mắc hình sao với:

 Số vòng dây quận sơ cấp: Np

 Số vòng dây quận thứ cấp: Ns

-         Chức năng: cung cấp nguồn điện xoay chiều 3 pha với điện áp theo yêu cầu đến mạch công suất.

b)    Mạch công suất:

-         Cấu tạo:

+ Các Thysistor T1, T2, T3 và các Diode D1, D2, D3.

+ Tải gồm điện trở Rd và cuộn cảm Ld.

-         Chức năng: mạch công suất chuyển đổi dòng điện xoay chiều 3 pha thành dòng điện 1 chiều.

c)     Mạch bảo vệ:

 

-         Cấu tạo:

+ Gồm 1 điện trở và 1 tụ điện được mắc nối tiếp; mạch này được mắc song song với tải.

+ Chức năng: tiếp nhận công suất phản kháng từ tải về nguồn, bảo vệ các linh kiện và nguồn.

  1. Tính toán các thông số

 - Các thông số đã biết:

+ Điện áp đầu vào cuộn sơ cấp Up =Uv= 220V

+ Điện áp trên mạch công suất Udα=9V

+ Chọn góc mở của Thysistor α= 90­o

+ Chọn tải Rd=12Ω và Ld=0,1H

 - Với mạch chỉnh lưu cầu 3 pha bán điều khiển, ta có:

  Điện áp đầu ra của cuộn thứ cấp là:

 Ta có:  

 Ta chọn số vòng dây của cuộn sơ cấp: N1 =  143 vòng.

                   số vòng dây của cuộn thứ cấp: N2 = 5 vòng.

  1. Kết luận
  • Mạch lực cần thiết kế có các phần tử:

-         Nguồn đầu vào là nguồn xoay chiều 3 pha có điện áp Uv=220V

-         Máy biến áp nối hình sao 3 pha có Np=143; Ns=5

-         Các Thysistor

-         Xung mở của Thysistor có góc mở α= 90o; độ rộng xung Tx=120o

-         Tải: Rd=12Ω và Ld=0,1H.

-         Mạch RC bảo vệ có Rbv= 100Ω; C= 100µF

  • Cách nối dây:

-Nguồn đầu vào xoay chiều 3 pha được nối với cuộn sơ cấp của máy biến áp 3 pha mắc hình sao;

- Cuộn sơ cấp của máy biến áp được nối với cực anot của Thyristor T1,2,3;

- Tải được mắc song song với Thyristor và Diode;

- Xung điều khiển mở từ các bộ điều khiển được nối với cực điều khiển của Thyristor;

Chương III. Thiết kế mạch điều khiển

  1. Giới thiệu trung về mạch điều khiển

 Nhiệm vụ: Mạch điều khiển có nhiêm vụ xác định thời điểm mở và khóa van bán dẫn trong một chu kỳ chuyển mạch

 

  - Nhiệm vụ của từng khâu:

   +Khâu tạo tần số; có nhiệm vụ tạo điện áp tưa răng cưa (điện áp đồng pha) Uđp với tần số theo ý muốn người thiết kế. Tần số này lớn hay bé là do khả năng chịu tần số của van bán dẫn.

   + Khâu so sánh: có nhiệm vụ xác định thời điểm điện áp tựa bằng điện áp điều khiển. Tại thời điểm điện áp tựa bằng điện áp điều khiển thì phát lệnh mở hoặc khóa van bán dẫn.

   + Khâu tạo xung, khuếch đại: có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở van bán dẫn. Một xung được coi là phù hợp để mở van là xung có đủ công suất (đủ dòng điện và điện áp điều khiển), cách ly giữa mạch điều khiển với mạch động lực được sử dụng.

 

Theo sơ đồ khối trên ta có 2 điện áp :

-         Điên áp đồng bộ ur vượt trước uAK một góc

- Điên áp điều khiển uc là điên áp một chiều có thể điều chỉnh được biên độ theo 2 hướng (dương và âm)

 

 

-         Trên hình vẽ, đường nét đứt là điên áp anôt –catôt Thyristor .Từ điên áp này người ta tạo ra ur

-         Tổng đại số ur + uc được đưa tới đầu vào của khâu so sánh

-         Khi ur + uc = 0 ta nhận đc 1 xung đầu ra ở khâu so sánh

uc + Bcosα = 0 do đó α = -arccos = (-uc/B)

-         Người ta lấy B = Ucmax nên

+ khi uc = 0 thì α =

+ khi uc = Ucmax thì α = π

+ khi uc = -Ucmax thì α = 0

-         Như vậy khi uc biến thiên tư –Ucmax đến Ucmax thi α biến thiên từ 0 đến π

  1. Thiết kế mạch điều khiển

Mạch điều khiển do nhóm thiết kế gồm 3 khâu :

 + Khâu cảm ứng-khuếch đại

 + Khâu so sánh

 + Khâu khuếch đại

 

a)    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: 

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

    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

+ Sơ đồ mạch:

   

  + Đồ thị điện áp vào-ra:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • 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.

 

 

c)     Khâu tạo xung điều khiển góc mở

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.

 

 - Bộ điều khiển góc mở alpha được xác định bằng các yếu tố: tín hiệu xung đồng bộ; tín hiệu cho phép; góc mở α; độ rộng xung mở và tần số mở.

- Để điểu khiển góc mở α của Thyristor, ta đưa vào bộ điều khiển 1 Uđb có dạng xung vuông từ bộ so sánh.

- Tín hiệu cho phép là xung step.

- Góc mở α=900 của Thyristor được lấy từ nguồn áp 1 chiều có Um=90o.

- Độ rộng xung và tần số mở được nhập trực tiếp vào bộ điều khiển góc mở alpha.

3. 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 Uđb=const>0. Nếu Ucu<0, đầu ra khâu so sánh có giá trị Uđb=0.

 Thời điểm có xung Uđb 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 IV. Mô phỏng và kết luận

Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu 3 pha bán điều khiển:

 

Tín hiệu ra:

Kết luận

Dựa vào biểu đồ điện áp đầu vào, xung điều khiển của các thyristor, điện áp đầu ra, dòng điện đầu ra. Ta thấy:

- Điện áp nguồn vào là nguồn xoay chiều ba pha được đưa vào máy biến áp.

- Us1, Us2, Us3 là điện áp thứ cấp được lấy ra từ máy biến áp để đưa vào mạch chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển. Điện áp thứ cấp này có pha, độ rộng giống hệt điện áp nguồn vào chỉ khác ở biên độ nhỏ hơn nhiều so với điện áp nguồn.

- Ta thấy điện áp tại đầu ra của mạch thay đổi theo góc điều khiển , giảm dần từ 9V về 0, và trong các giai đoạn hai van mắc thẳng hàng đồng thời dẫn thì điện áp của tải sẽ bằng 0

- Trong giai đoạn đầu làm việc của mạch, ta có thể thấy sự không ổn định của mạch ở đồ thị Ud và Id, điện áp và dòng điện của tải bị mất ổn định.

- Khi mạch hoạt động bình thường, dòng điện trong tải tăng giảm theo quá trình dẫn của các thyristor và diode cùng với quá trình phóng và nạp điện của cuộn cảm Ld.

- Điện áp tại tải có biên độ nhỏ, là dòng một chiều. Nhưng do góc điều khiển =900 nên sẽ có các giai đoạn điện áp trong tải tăng đột ngột từ 0 lên 9V nên sẽ khiến cho tải tiêu thụ hoạt động một các giật cục không được bình thường. Nếu ta lấy góc = 30 độ hoặc lớn hơn 90 độ thì sẽ điện áp của tải sẽ được liên tục, không bị gián đoạn.

Tóm lại, mạch chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển là mạch được ứng dụng nhiều trong công nghiệp như cung cấp nguồn cho các động cơ không đồng bộ, có trong các bộ biến tần dùng cho các động cơ của thang máy, cần trục. Noài ra mạch được ứng dụng rất nhiều trên tàu Hải quân trong các hệ thống điều khiển vũ khí, hệ thống điều khiển bắn pháo….

 

 

 

 

1

 

nguon VI OLET