Giới thiệu tính toán thiết kế mạch điều khiển toàn hệ thống

18 1.7K 6
Giới thiệu tính toán thiết kế mạch điều khiển toàn hệ thống

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Nhiệm vụ chức năng mạch điều khiển : Như ta đã biết Thyristo chỉ để mở cho dòng chạy qua khi có điện áp dương đặt lên anốt và có xung điều khiển đặt vào cực điều khiển.

Đồ án điện tử công suất Chơng IVGiới thiệu - tính toán - thiết kế mạch điều khiển toàn hệ thốngI. Nhiệm vụ chức năng mạch điều khiển :Nh ta đã biết Thyristo chỉ để mở cho dòng chạy qua khi có điện áp dơng đặt lên anốt và có xung điều khiển đặt vào cực điều khiển. Sau khi Thyristo đã mở thì xung điều khiển không còn có tác dụng gì nữa. Dòng điện chạy qua Thyristo do thông số ở mạch lực quyết định.1.Mạch điều khiển có chức năng sau:- Điều chỉnh đợc vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kì dơng của điện áp đặt lên a-k của T.- Tạo các xung điều khiển có thể mở đợc Thyristo. Xung điều khiển có độ rộng 2 ữ10V; độ rộng xung tx = 20 ữ 100às.Dộ rộng xung điều khiển có thể tính đợc theo công thức: Idt: dòng duy trì của Thyristodi/dt: tốc đọ tăng trởng của dòng điện tải.2.Cấu trúc chung của mạch điều khiển nghịch lu: 3.Yêu cầu về mạch điều khiển:Mạch điều khiển là một khâu quan trọng trong hệ thống điều khiển Thyrisro, nó là bộ phận chủ yếu quyết định chất lợng và độ tin cậy của bộ biến đổi.1dtditdtIx= FX chủ đạo Chia xung KĐSX NLĐL NDTín hiệu phản hồi Đồ án điện tử công suất Yêu cầu về bộ biến đổi có thể tóm tắt nh sau: Mỗi thyristo có 1 đặc tính là quan hệ giữa điện áp trên cực điều khiển và dòng điện chạy qua cực điều khiển Uđk= f(Iđk). Quan hệ giữa chúng đợc biểu diễn nh sau:Do sai lệch về thông số chế tạo và điều kiện làm việc ngay cả T cùng loại cũng có đặc tính đầu vaò khác nhau. Với mỗi loại thyristo ta có các đặc tính này dao động giữa 2 đặc tính giới hạn a và b. - Yêu cầu độ lớn của điện áp và dòng điều khiển có 3 yêu cầu chủ yếu sau:+ Các giá trị lớn nhất không vợt quá giá trị cho phép.+ Giá trị nhỏ nhất cũng phải đảm bảo đợc tất cả các Thyristo cùng loại ở mọi điều kiện làm việc.+ Tổn hao công suất trung bình ở cực điều khiển nhỏ hơn giá trị cho phép. - Yêu cầu về tính đối xứng của xung trong kêng điều khiển: Trong các bộ biến đổi có nhiều pha, tính đối xứng của xung điều khiển rất quan trọng, nếu xung điều khiển mất tính đối xứng sẽ làm cho dòng anốt của các pha có hìh dạng khác nhau và giá trị khác nhau làm mất cân bằng cảu máy biến áp xung do đó giảm công suất MBAX.- Yêu cầu về độ rộng xung điều khiển: Thông thờng độ rộng xung không nhỏ hơn 5 às và tăng độ rộng của xung điều khiển sẽ cho phép giảm nhỏ xung điều khiển. Khi mạch tải có điện cảm lớn thì dòng điện tải it tăng chậm nên phải tăng độ rộng của xung điều khiển.-Yêu cầu về độ tin cậy của mạch điều khiển: Mạch điều khiển phải làm việc tin cậy trong mọi trờng hợp nhiẹt độ thay đổi.2 Đồ án điện tử công suất -Yêu cầu về lắp ráp vân hành: Sử dụng thiết bị dễ thay thế, dễ lắp ráp, điều chỉnh, thiết bi thay thế dễ dàng giữa các khối cho nhau nhng mối khối phải có khả năng làm việc đập lập.II. Tính toán mạch điều khiển:1.Khối phát xung chủ đạo: Ta dùng vi mạch 555 đây là khối phát xung chữ nhật. Sơ đồ khối phát xung nh sau: Để dảm bảo xung ra có T1=T2 tức là đối xứng hoàn toàn thì ta thiết kế vi mạch 555 có tần số băng 2 lần tần số yêu cầu tức là f=2000Hz sua đó đầu ra của 555 đa vào mạch đếm logic chia 2 ( Một flip-flipTrigơ). Vậy ta có chu kỳ đầu ra của vi mạch 555:T=0,639C(R1+R2+2P1+P2=; để xung đối xứng T1T2 ta chon R1=R2; x=1/2 khi đó T=0,693C(2R1+2P1+P2)Chon C= 0,01àF ta có:3ZV3sR5k5kC1xP2P2D227kD1Tr15kR1+E 15VP15,7k027kUc1 Đồ án điện tử công suất T= 0,693.0,01.10-6.(2R+2P1+P2)=1/f=1/2000 = 0,0005 2R + 2P1+P2 = 72150; Chon R =27k 2P1+P2 =1,82kChon P1= 5,7k P2 = 6,8k. Vậy thiết kế mạch xung có f=2000Hz dung 555 thì C = 0,01àF; R1 = R2 =27K; P1= 5,7k; P2=18,2k.D1 ,D2 là hai điốt chọn cùng loại có ký hiệu 204 Itb=800mA; Uđm=100V. Tranzito Tr1 chon loại c828 có Uce=30V; Icmax=300mA; =30ữ100; Ic =10A;2. Thiết kế bộ chia xung: Ta dùng 1 Flip-flop Trigơ loại T-FF tuy nhiên T-FF không bán trên thị trờng. Muốn có ta phỉa tạo ra từ các Flip-Flop khác. ở đây ta tạo ra từ D Flìplop không đồng bộ theo sờn lên của xung nhịp ta có thể tạo ra đợc T-FF tích cực cao lật trạng thái ở sờn lên của xung nhịp).Vậy xung sau khi ra khỏi bbộ chia xung có tần số f = 1000Hz.3.Thiết kế bộ tạo độ rông xung:Tạo ra xung đơn ( xung kim) có độ rọng tx =100às = 10-4sSơ đồ khối bộ tạo độ rông xung:4D QC Q Ra R1T t T Q t E2 +24VDzD3D4D5Tr2R5R4C8282k120204204GK204 Đồ án điện tử công suất Hoạt động của sơ đồ:Khi x =0; z1 =0; z2 =0; z3 =0; z4 =1; y=0Khi x =1; z1 =0; z2 =1; tụ điện C2 đợc nạp điên qua điện trở R2. Lúc đầu UR3 =1 do đó z4 =0, y =1, sau thời gian t=R3C2 thì UR2 =0 thì z4 =1 và y =0. Trong đó múc lôgic o khoảng 0,4 đến 0,6V.Độ rộng xung ra là tx= R3C2, thờng chọn R3 =1k tx =10-4 = 1000C2 C2 = 0,1àF.Vậy khâu tạo xung có sơ đồ nh hình vẽ và chọn C2 = 0,1àF; R3 = 1k.4 phần tử NAND trong sơ đồ nằm trong con IC4011 có sơ đồ chân nh sau:4. Thiết kế máy biến áp xung:Sử dung BAX với mục đích sau:-Dễ dàng tạo đợc xung với biên độ phù hợp với tải. -Cách ly về điện giữa mạch điều khiểnhệ thống động lực.5 & & & &yxz2z1z4z3C2CMOS 401114Vcc13 12 11 10 9 87654321 2,05,13,01===nIIdkSBtUWsx.11=)(2310.45,010.100.5,10441vòngW==)(155,12312vòngnWW===mmjId 357,03.14,33,02.222===mmjId 28,03.14,32,02.211===IERc1202,024max225=== Đồ án điện tử công suất -Dễ dàng thay đổi cực tính của xung ra.Khi chọn van điều khiển thì giá trị dòng và áp: Iđk =0,3A Uđk=7VĐiện áp điều khiển và dòng điện điều khiển chính là giá trị dòng và áp thứ cấp của BAX. Theo kinh nghiệm tỷ số BAX thờng chọn từ 1ữ3 là tốt nhất. Do đó ta chọn n=1,5. Nh vây điện áp đặt lên cuộn sơ cấp phải là:U1= n.Uđk =1,5.7 =10,5V.Dòng điệ sơ cấp:Ta chọn vật liệu lõi thép là pherit, làm việc trên 1 phần đặc tính từ hoá Bs= 0,45T; độ từ thẩm à = 6000A/m2, có diện tích lõi thép là 1cm2.*Số vòng dây cuộn sơ cấp :tx: Chiều dài xung điều truyền qua BAX , thờng chọn tx từ 10ữ 600às, ở đây ta chọn tx =100às*S diện tích lõi pherit lấy S =10-4mm2*Số vòng dây cuộn thứ cấp:*Chọn mật độ dòng điện j=3A/mm2 Đơng kính cuộn thứ cấp:Đờng kính cuộn sơ cấp:*Chọn R4 =2k, chọn tranditocó Ic2mã =I1 =0,2A Chọn Tr2 là C828 có Uce =30V; Ic2max =300mA; =30ữ100; D3, D4, D5, chọn loại điốt 204 có Itb =800mA;Um =100V;6 kR 6,110.1,010.16,0639== Bộ dịch pha Đồ án điện tử công suất 5. Lựa chọn khâu lệch pha:Xung điều khiển T1T4 muốn điều khiển T3 T2 thì ta phải dich xung đó đi một góc do đó ta phải thiết kế khâu dịch pha: Đây là mạch trễ pha toàn thông , để tạo ra tín hiệu dịch pha ta mắc nối tiếp 2 bộ dịch pha 900Chọn R8 = 10k. Ta có độ lệch pha :() = -2tg-1. RCVới =2.103(rad/s) -2arctg(2.103R9C10) = -900R9C10 = 1/2.103 = 0,16.10-3. Chọn tụ C10 có dung lợng C10 = 0,1àF Chọn R9 là chiết áp 3k. Ký hiệu bộ dịch pha :6. Khâu lấy tín hiệu về:Tín hiệu về có hai nhiệm vụ:- Sau khi tín hiêu dòng và áp của bộ nghịch lu ra tải ổn định thì ngắt máy phát xung chủ đạo.7UvTL081+15V-15VuraR8R8D4R9 )(17551.2,0351.1;121211221vòngWWWIIWWII=====Ui=i.RSRsBiến dòngTải Đồ án điện tử công suất - Tín hiệu về đợc da về bộ khuyếch đại sửa xung để điều khiển quá trình đóng mở các can của bộ nghịch lu.Ta có Utải = 800V; Itải =351AVì bộ nghịch luđộc lập nguồn dòng nên dòng điện tải không phụ thuộc vào tải do đó ta lấy tín hiệu về là tín hiệu dòng và để lấy tín hiêu điều khiển thì ta phải sử dụng máy biến dòng và điện trở sun Rs.Chọn máy biến dòng có số vòng dây sơ cấp và thứ cấp Chọn Rs để Ui=i.Rs =10V Rs =10/0,2 =50.Tín hiệu lấy về có dạng: Muốn có dạng xung vuông ta cho tín hiệu qua IC thuật toánChọn loại OA TL081 có Vcc = 15V Ud = 30VĐồ thị tín hiệu vào ra theo thời gian:8-Vcc+VccUd Mở T1T4UrttUv Đồ án điện tử công suất Ta có xung điều khiển của T1 và T4 phải có dạng xung dơng do đó để tạo xung điều khiển cho T1 và T4 thì tín hiệu phản hồi sau khi qua bộ khuyếch đại thuật toán ta cho qua điốtKhi Uv >0 UA < UK D khoá Ur = UvKhi Uv <0 UA >UK D thông Ur = 0 Để tạo xung điều khiển T2,T3 ta dùng mạch gim trên song songUv > 0 UA > UK D6 thông Ur = 0Uv < 0 UA < UK D6 khoá Ur = Uv9T1T4T2T3T1T4T2T3UrUvD5204UrUvD6204 Đồ án điện tử công suất Vì xung điều khiển đẻ mở van là xung dơng nên ta phải cho qua 1 phần tử bán dẫn đó là vi mạch:Tín hiệu ở chân 10 của 4047 chính là tín hiệu qua BAX và di điều khiển T2,T3.7. Khâu để ngắt máy phát xung:Sau khi tín hiệu dòng và áp ra tải ổn định thì ta ngắt máy phát xung ra khỏi mạch điều khiển, do đó ta có thể sử dụng rơ le thời gian có hai tiếp điểm, một tiếp điểm thờng đóng mở chậm và một tiếp điểm thờng mở đóng chậm. Chon rơ le thời gian do liên xô cũ chế tạo loại B201 có các thông số kỹ thuật:+ Diện áp định mức Uđm =24V+ Khoảng điều chỉnh thời gian 0,25ữ 4s.Theo số liệu trong bài ta điều chỉnh thời gian của rơle là 1s Tổng hợp mạch điều khiển:10UvD620410115 7 91231 281464CMOS 4047R6C3+ VccttĐầu vào OAtTín hiệu sau D6Tín hiệu ra chân10 của 4047 [...]... 1 đặc tính là quan hệ giữa điện áp trên cực điều khiển và dòng điện chạy qua cực điều khiển U đk = f(I đk ). Quan hệ giữa chúng đợc biĨu diƠn nh sau: Do sai lƯch vỊ th«ng sè chÕ tạo và điều kiện làm việc ngay cả T cùng loại cũng có đặc tính đầu vaò khác nhau. Với mỗi loại thyristo ta có các đặc tính này dao động giữa 2 đặc tính giới hạn a và b. - Yêu cầu độ lớn của điện áp và dòng điều khiển có... do đó giảm công suất MBAX. - Yêu cầu về độ rộng xung điều khiển: Thông thờng độ rộng xung không nhỏ hơn 5 às và tăng ®é réng cđa xung ®iỊu khiĨn sÏ cho phÐp gi¶m nhỏ xung điều khiển. Khi mạch tải có điện cảm lớn thì dòng điện tải i t tăng chậm nên phải tăng độ rộng của xung điều khiển. -Yêu cầu về độ tin cậy của mạch điều khiển: Mạch điều khiển phải làm việc tin cậy trong mọi trờng hợp nhiẹt... nhỏ nhất cũng phải đảm bảo đợc tất cả các Thyristo cùng loại ở mọi điều kiện làm việc. + Tổn hao công suất trung bình ở cực điều khiển nhỏ hơn giá trị cho phép. - Yêu cầu về tính đối xứng của xung trong kêng điều khiển: Trong các bộ biến đổi có nhiều pha, tính ®èi xøng cđa xung ®iỊu khiĨn rÊt quan träng, nÕu xung điều khiển mất tính đối xứng sẽ làm cho dòng anốt của các pha có hìh dạng khác nhau... I tb =800mA;U m =100V; 6 Đồ án điện tử công suất Vì xung điều khiển đẻ mở van là xung dơng nên ta phải cho qua 1 phần tử bán dẫn đó là vi mạch: Tín hiệu ở chân 10 của 4047 chính là tín hiệu qua BAX và di điều khiển T2,T3. 7. Khâu để ngắt máy phát xung: Sau khi tín hiệu dòng và áp ra tải ổn định thì ta ngắt máy phát xung ra khỏi mạch điều khiển, do đó ta có thể sử dụng rơ le thời gian có hai tiếp... 357,0 3.14,3 3,0 2 . 2 2 2 === mm j I d 28,0 3.14,3 2,0 2 . 2 1 1 === I E R c 120 2,0 24 max 2 2 5 === Đồ án điện tử công suất -Dễ dàng thay đổi cực tính của xung ra. Khi chọn van điều khiển thì giá trị dòng và áp: I đk =0,3A U đk =7V Điện áp điều khiển và dòng điện điều khiển chính là giá trị dòng và áp thứ cấp của BAX. Theo kinh nghiƯm tû sè BAX thêng chän tõ 1÷3 là tốt nhất. Do đó ta chọn n=1,5. Nh vây... ®iĨm thêng më ®ãng chËm. Chon r¬ le thêi gian do liên xô cũ chế tạo loại B201 có các thông số kỹ thuật: + Diện áp định mức U đm =24V + Khoảng điều chỉnh thời gian 0,25ữ 4s. Theo số liệu trong bài ta điều chỉnh thời gian của rơle là 1s ã Tổng hợp mạch điều khiển: 10 U v D 6 204 10 11 5 7 912 3 1 2 8 1464 CMOS 4047 R 6 C 3 + V cc t t Đầu vào OA t Tín hiệu sau D 6 Tín hiệu ra chân 10 của 4047 ... lật trạng thái ở sờn lên của xung nhịp). Vậy xung sau khi ra khái bbé chia xung cã tÇn sè f = 1000Hz. 3 .Thiết kế bộ tạo độ rông xung: Tạo ra xung đơn ( xung kim) có độ rọng t x =100às = 10 -4 s Sơ đồ khối bộ tạo độ rông xung: 4 D Q C Q Ra R 1 T t T τ Q t τ Đồ án điện tử công suất + Vi mạch 555 phát xung hình chữ nhật có tần số 2000Hz sau khi qua bộ chia xung Fliplop ta đợc xung vuông có... điểm thờng đóng mở chậm mở ra, ngắt máy phát xung 555 còn tiếp điểm thờng mở đóng chậm cũng sau một khoảng thời gian thì đóng lại, tín hiệu lấy từ tải đợc đa vào bộ tạo độ rộng xung sau đó qua BAX và điều khiển quá trình đóng më c¸c van thay cho bé ph¸t xung 555, chØnh định thời gian đóng mở các tiếp điểm của rơ le thời gian thì ta sẽ quy định đợc thời gian màbộ phát xung chủ đạo hoạt động. 3. Dạng... suất Kết luận Sau một quá trình học tập và nghiên cứu, cùng với sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo và sự giúp đỡ của các bạn cùng lớp, chúng em đà hoàn thành các nhiệm vụ đợc giao của bản đồ án: Thiết kế bộ biến tần cho lò nấu thép, phần nghịch lu. Trong quá trình thực hiện, chắc chắn bản thân chúng em không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong nhận đợc những ý kiến đóng góp của các... lên cuộn sơ cấp phải là: U 1 = n.U đk =1,5.7 =10,5V. Dòng điệ sơ cấp: Ta chọn vật liệu lõi thép là pherit, làm việc trên 1 phần đặc tính từ hoá B s = 0,45T; độ từ thẩm à = 6000A/m 2 , có diện tích lõi thép là 1cm 2 . *Số vòng dây cuộn sơ cấp : t x: Chiều dài xung điều truyền qua BAX , thờng chọn t x từ 10ữ 600às, ở đây ta chọn t x =100às *S diện tích lõi pherit lấy S =10 -4 mm 2 *Số vòng dây . Chơng IVGiới thiệu - tính toán - thiết kế mạch điều khiển toàn hệ thốngI. Nhiệm vụ chức năng mạch điều khiển :Nh ta đã biết Thyristo. II. Tổng hợp mạch điều khiển cho tàon hệ thống: 1. Sơ đồ mạch điều khiển cho toàn hệ thống: 2. Nguyên lý hoạt động của toàn hệ thống: 13

Ngày đăng: 15/10/2012, 10:27

Hình ảnh liên quan

Vậy khâu tạo xung có sơ đồ nh hình vẽ và chọn                                   C2 = 0,1 àF; R3 = 1kΩ. - Giới thiệu tính toán thiết kế mạch điều khiển toàn hệ thống

y.

khâu tạo xung có sơ đồ nh hình vẽ và chọn C2 = 0,1 àF; R3 = 1kΩ Xem tại trang 5 của tài liệu.

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan