Chng 10 thiết kế mạch điều khiển 1 . Điều khiển TIRISTO Tiristo chỉ mở cho dòng điện chạy qua khi có điện áp d-ơng đặt trên anốt và có xung áp d-ơng đặt vào cực điều khiển. Sau khi Tiristo đã mở thì xung điều khiển không còn tác dụng gì nữa, dòng điện chạy qua Tiristo do thông số của mạch quyết định. Mạch điều khiển có các chức năng sau: Điều chỉnh đ-ợc vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ d-ơng của điện áp đặt trên anôt- catôt Tiristo. Tạo ra đ-ợc các xung đủ điều kiện mở đ-ợc Tiristo, (xung điều khiển th-ờng có biên độ từ 2 đến 10 vôn, độ rộng xung t x =20100 đối với thiết bị chỉnh l-u, t x 10 đối với thiết bị biến đổi tần số cao ). Độ rộng xung đ-ợc xác định theo biểu thức Trong đó :Idt-dòng duy trì của Tiristo. di/dt-tốc độ tăng tr-ởng của của dòng tải. Cấu trúc của mạch điều khiển một Tiristo đ-ợc trình bày trên sơ đồ . U cm : Là điện áp điều khiển, điện áp một chiều . U r : Là điện áp đồng bộ, điện áp xoay chiều hoặc biến thể của nó, đồng bộ với điện áp của anôt-catốt của Tiristo. Hiệu điện áp U cm - U r đ-ợc đ-a vào khâu so sánh 1, làm việc nh- một trigơ lật trạng thái, ở đầu ra của nó ta nhận đ-ợc một chuỗi xung dạng sin chữ nhật . Khâu 2 là điện áp hài một trạng thái ổn định . Khâu 3 là khâu khuếch đại xung. tx dtdi di / Khâu 4 là biến áp xung . Bằng cách tác động vào U cm , có thể diều chỉnh đ-ợc vị trí xung điều khiển, cũng tức là điều chỉnh góc . 2. Hệ thống điều khiển thiết bị chỉnh l-u 2.1 . Nguyên tắc điều khiển Trong việc điều khiển chỉnh l-u thì việc tạo thời điểm để phát xung mở Tiristor là một khâu rất quan trọng. Việc điều khiển chỉnh l-u th-ờng sử dụng hai nguyên tắc đó là nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính và nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos để điều chỉnh vị trí xung trong nửa chu kỳ d-ơng của điện áp đặt lên Tiristor. a . Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos Điện áp đồng bộ U S v-ợt tr-ớc điện áp U AK =U m sint của Tiristor một góc bằng /2 vậy U s =U sm cos t Điện áp điều khiển là điện áp một chiều có thể điều chỉnh đ-ợc biên độ theo hai chiều (d-ơng và âm ). Nếu đặt U S vào cổng đảo và U cm vào cổng không đảo của một khâu so sánh thì ta sẽ nhận đ-ợc một xung rất mảnh ở đầu ra của khâu so sánh khi khâu này lật trạng thái : Cấu trúc mạch điều khiển một thyristor U sm cos= U cm . Vậy khi U cm = U sm thì =0 U cm =0 thì =/2 U cm = -U sm thì = Nh- vậy khi điều chỉnh U cm từ giá trị +U sm đến -U sm thì ta có thể điều chỉnh đ-ợc góc từ 0. b . Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính Đối với nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính thì tại thời điểm xuất hiện sự cân bằng giữa điện áp điều khiển U cm và điện áp tựa (cũng chính là điện áp đồng bộ trùng pha với điện áp đặt lên A-K của Tiristor và th-ờng đặt vào đầu đảo bộ so sánh. Thông th-ờng điện áp tựa th-ờng có dạng răng c-a. Nh- vậy bằng cách biến đổi U cm ng-ời ta có thể điều chỉnh đ-ợc thời điểm xuất hiện xung ra theo đồ thị nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính . Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos Ta xác định góc điều khiển theo ph-ơng trình : Với :góc mở của Tiristor U đk :điện áp điều khiển U sm :điện áp đồng bộ cực đại Thông th-ờng ng-ời ta th-ờng lấy U cm max =U sm Nhận thấy rằng góc là một hàm tuyến tính của điện áp điều khiển U cm .Vậy ta có thể điều khiển góc thông qua điều khiển điện áp một chiều 2.2 . Nguyên tắc điều khiển một hệ thống chỉnh l-u điều khiển ba pha đối xứng Nguyên tắc điều khiển chỉnh l-u cầu 3 pha đối xứng gồm 6 kênh. Một máy biến áp đồng bộ 6 pha và một nguồn điện áp điều khiển U cm chung cho cả 6 kênh. Cấu trúc của mỗi kênh gần giống nh- cấu trúc điều khiển một Tiristor .Yêu cầu đối với sơ đồ là phải đảm bảo luôn luôn có thể mở hai thyristor, một ở nhóm catot chung và một ở nhóm Anot chung. Có nh- thế mới khởi động đ-ợc thiết bị chỉnh l-u và đảm bảo hoạt động của thiết bị khi làm việc ở chế độ dòng tải gián đoạn. Chính vì vậy mà sơ đồ có sử dụng 6 cổng OR và sự tổ hợp của các tín hiệu logic . Vi mạch TCA780 Vi mạch TCA780 là một vi mạch phức hợp thực hiện đ-ợc 4 chức năng của một mạch điều khiển : tề đầu điện áp đồng bộ, tạo điện áp răng c-a đồng bộ, so sánh và tạo xung ra. TCA 780 do hãng Siemens chế tạo có thể điều chỉnh đ-ợc góc từ 180 0 . Vi mạch TCA 780 Thông số chủ yếu của TCA780 là : Điện áp nguồn nuôi : U S = 18 v. Dòng điện tiêu thụ : I S = 10mA. Dòng điện ra : I = 50mA. Điện áp răng c-a : U r.max = ( U S 2 ) v. Điện trở trong mạch tạo điện áp răng c-a : R 9 = ( 20 500 ) k Điện áp điều khiển : U 11 = - 0,5 ( U S 2 ) v. Dòng điện đồng bộ : I S = 200A. Tụ điện : C 10 = 0,5F. Tần số xung ra : f = ( 10 500 ) Hz. Theo hình vẽ thì điều chỉnh điện áp tại chân 11 sẽ thay đổi đ-ợc thời điểm phát xung ra tại chân 14 và chân 15 . Mặt khác chỉ cần một dạng sóng hình sin đặt vào chân 5 thì ta có thể phát ra xung tại hai thời điểm và + Do đó khi chỉ cần một vi mạch thì ta có thể mở đ-ợc hai van. Hơn thế nữa, biến áp đầu vào sẽ không cần tới 6 pha mà biến áp đồng bộ chỉ cần 3 pha đồng bộ với 3 pha của điện áp nguồn . Bộ phát xung chùm Để tạo điều kiện mở chắc chắn cho các Tiristo ng-ời ta sử dụng bộ phát xung chùm. Bộ phát xung chùm đ-ợc đ-a vào kết hợp phát xung phối hợp với xung điều khiển mở Tiristo. Khi đó xung đ-a vào cực điều khiển Tiristo là xung chùm. Bộ phát xung chùm đ-ợc thực hiện thông qua 2 cổng NOT và bộ dao động RC đ-ợc đấu nh- trên hình vẽ 5.12. Tần số bộ phát xung chùm đ-ợc tính theo công thức : f= RC4,1 1 Khi thay đổi giá trị của điện trở R thì ta có thể thay đổi tần số f của xung đầu ra. Để lắp ráp ta dùng hai cổng NOT của vi mạch Cmos 4069, nguồn cấp 3 15 (v) Mạch phát xung chùm C R®c T4 T1 T6 T2 T5 D11 D31 D51 D41 D61 D21 D22D62D42D52D32D12DZ D13 R11 D53R31 D33 R51 D43 R41 R61 D23 R21 Q2 R22 Q6 R62 R23R63 Q4 R42 Q5 R52 R53 R12 R32 R33 Q3Q1 R13 DZ1 DZ3 DZ5 DZ4 DZ6 DZ2 TCA 780 TCA 780 TCA 780 12 C10 R9 C M¸y biÕn ¸p ®ång bé T3 15 14 BAX R43 11 1 9 10 12 16 13 6 15 14 10 9 1 58 8 15 14 12 10 9 1 5 D63 AND AND AND AND AND AND 15 v NOT NOT 16 13 6 16 13 6 11 11 VCCVCCVCC 1 2 3 A B C D E F S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn chØnh l-u   §å thÞ ®iÖn ¸p ®ång bé vµ ®iÖn ¸p trªn c¸c van ch-¬ng 6 m« pháng hÖ trong Simulink 1. S¬ ®å hÖ thèng trong Simulink . khiển th-ờng có biên độ từ 2 đến 10 vôn, độ rộng xung t x =2 0100 đối với thiết bị chỉnh l-u, t x 10 đối với thiết bị biến đổi tần số cao ). Độ rộng xung đ-ợc xác định theo biểu thức Trong đó :Idt-dòng. Chng 10 thiết kế mạch điều khiển 1 . Điều khiển TIRISTO Tiristo chỉ mở cho dòng điện chạy qua khi có điện áp d-ơng đặt trên anốt và. một ở nhóm catot chung và một ở nhóm Anot chung. Có nh- thế mới khởi động đ-ợc thiết bị chỉnh l-u và đảm bảo hoạt động của thiết bị khi làm việc ở chế độ dòng tải gián đoạn. Chính vì vậy mà