Đồ án môn học điện tử công suất 13 13 Chơng 3 Thiết kế mạch điều khiển A. Giới thiệu chung về mạch điều khiển : * Mạch điều khiển có các chức năng sau : - Điều khiển đợc vị tri xung trong fạm vi nửa chu kỳ dơng của điện áp đặt lên anod và catod của tiristo . - Tạo đợc các xung đủ điều kiện mở đợc tiristo ( xung điều khiển thờng có biiên độ từ 2V dến 10V ,độ rộng xung thờng từ 20s đến 100s) Độ rộng xung đợc xác định theo biểu thức sau : dtdi I t dt x / dt I là dòng duy trì của tiristo * Cấu trúc của một mạch điều khiển nh sau : Trong đó : - ĐF : khâu tạo điện áp đồng fa - Urc : điện áp răng ca - Uc : là điện áp điều khiển - khâu 1 : khâu so sánh điện áp giữa Uc và Urc , khi Uc Urc = 0 thì trigơ lật trạng thái . - khâu 2 : khâu tạo xung chùm - khâu 3 : là khâu khuyếch đại xung - khâu 4 : khâu biến áp xung . Bằng cách điều chỉnh Uc ta có thể điều chỉnh đợc vị trí xung điều khiển tức là điều chỉnh đợc góc X S S 1 2 3 4 Uc ĐF Urc Đồ án môn học điện tử công suất 14 14 B. Sơ đồ nguyên lý và hoạt động của mạch điều khiển : Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển : Điện áp hình sin sau khi qua MBA để tạo điện áp đồng fa , đợc đa vào bộ chỉnh lu cầu một fa và qua khâu so sánh A1 để tạo điện áp dạng xung hình chữ nhật UI . Do có sự fóng nạp của tụ C1 , ở đầu ra của A2 có điện áp dạng răng ca UII . UII sau đó đợc so sánh với điện áp điều khiển Uđk qua khâu A4 tạo điện áp xung chữ nhật . Điện áp này qua diode D13 chỉ còn lại các xung dơng UIV. Thời điểm fát xung của A4 đợc điều chỉnh nhờ thay đổi điện áp Uđk . Do đó góc điều khiển có thể thay đổi khi điều chỉnh Uđk Khâu A3 và diode D2 tạo xung chùm có điện áp dơng UIII . Độ rộng của các xung này tuỳ thuộc vào giá trị R4 và C2 đợc xác định dựa trên yêu cầu của tiristo cần điều khiển . Các điện áp UIV và UIII qua fần tử AND và đợc đa vào khâu khuyếch đại xung và biến áp xung để tạo các xung có công suất đủ lớn để mở các tiristo . Khối phản hồi dòng điện ( bao gồm các khâu A5 và A7 ) tự động điều chỉnh dòng điện ổn định khi nó thay đổi trong quá trình nạp ăc-quy và tạo giá trị dòng nạp ban đầu theo yêu cầu của ăc-quy . Khối phản hồi áp (khâu A10 ) tự động điều chỉnh điện áp khi điện áp thay đổi . Điện áp fản hồi đợc so sánh với điện áp đặt trên biến trở VR1 . Khi điện áp fản hồi Uf nhỏ hơn điện áp đặt ( bằng 93%Uđm của ăc-quy ) thì ở đầu ra của A6 xuất hiện xung âm làm khoá K2 và mở K1 cho fép ăc-quy vẫn nạp theo dòng . Khi Uf lớn hơn điện áp đặt thì ở đầu ra của A6 xuất hiện xung dơng làm K2 mở và K1 đóng , lúc này ăc-quy chuyển sang chế độ nạp theo áp . Trong lúc nạp theo áp , khi điện áp nạp đạt giá trị 113%Uđm thì quá trình nạp đợc ngắt nhờ khâu bảo vệ quá áp ( gồm khâu A9 , tranzito T4 và rơle RH ) . Dạng điện áp của các khâu trong mạch điều khiển nh sau : §å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt 15 15 U ®k         1,5 U I U II U IV U III 1    2 Ubh - Ubh Ubh - Ubh  0 0 0 0 Đồ án môn học điện tử công suất 16 16 B. Hoạt động của các khâu trong mạch điều khiển : 1. Khâu tạo điện áp đồng fa và điện áp răng ca : Nguyên lý hoạt động : MBA tạo điện áp đồng fa với điện áp đặt vào mạch lực . Điện áp hình sin sau khi qua chỉnh lu đợc đa vào khâu so sánh A1 tạo điện áp hình xung chữ nhật . Do có diode D1 nên chỉ có xung dơng của điện áp UI đợc đa vào nạp cho tụ C1. Khi có xung âm , D1 khoá ,T1 mở , tụ C1 fóng điện qua R2 , A1 . Do quá trình fóng nạp của tụ C1 nên ta có đợc điện áp ra của khâu A2 có dạng xung tam giác . Điện trở R2 nhằm hạn chế dòng qua tranzito T1 . Diode Dz mắc song song tụ C1 nhằm khống chế điện áp ra UII không vợt quá U DZ . - Trong quá trình nạp cho tụ C1 : UodtUI 1C3R 1 UII dt dUII 1C 3R UI t 0 . . . tại thời điểm bắt đầu nạp cho tụ C1 , điện áp trên tụ bằng 0 1C3R t Ubh tUI 1C3R 1 UII . . . - Điện áp bão hoà : Ubh = E 2 = 15 2 = 13V - thời gian nạp cho tụ C1 là : tn = T/2 2.1/ - chọn điện áp dặt V15U 28R Uđf = 22 sin2 222 5 1 1 , sin A2 C1 R3 A1 D1 R2 DZ D9 D12 D11 D10 R1 R28 R27 MBA I I + E - E + E + E - E §å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt 17 17 Time [s] 0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m 60.00m 70.00m Output -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 U®f U II Time [s] 0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m 60.00m 70.00m Output -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 U®f U I 1,5V Đồ án môn học điện tử công suất 18 18 Thời gian nạp cho tụ C1 là: 1C3R tnUbh UII s00970 314 0480 2 2 020 tn . . , , . , chọn UII max = -Ubh = -13V R3.C1 = tn = 0,0097 chọn R3=10k C1 = 0,0097/10000 = 0,97F - Trong quá trình fóng của tụ C1 : UoftUI 1C2R 1 UII . . trong đó : Uof = UIImax t là thời gian fóng điện của C1 t < 1/314 = 0,048/314 = 0,153ms 73157 10970 101530 2R 6 3 , ., ., chọn R2 = 150 - chọn các điện trở R28 = 1k ; R29 = 9k - chọn diode : các diode D9 , D10 , D11 , D12 và D1 dùng loại D-1001 có các thông số I = 1A và Ung = 200 V. - chọn diode Dz loại BZ23-C15 có điện áp ngợc cực đại = 14,75 V - chọn tranzito loại C828 có các thông số Uce = 30 V; Ice = 300mA ; =30 100 - chọn IC thuật toán loại A741 có các thông số nh sau : Zvào = 300k ; Zra = 60 ; En = 15V ; t = 55 C o 125 C o . . Đồ án môn học điện tử công suất 13 13 Chơng 3 Thiết kế mạch điều khiển A. Giới thiệu chung về mạch điều khiển : * Mạch điều khiển. BZ 23- C15 có điện áp ngợc cực đại = 14,75 V - chọn tranzito loại C828 có các thông số Uce = 30 V; Ice = 30 0mA ; =30 100 - chọn IC thuật toán loại A741 có các thông số nh sau : Zvào = 30 0k. I 1,5V Đồ án môn học điện tử công suất 18 18 Thời gian nạp cho tụ C1 là: 1C3R tnUbh UII s00970 31 4 0480 2 2 020 tn . . , , . , chọn UII max = -Ubh = -13V R3.C1 = tn