Chương 4: Khối khuếch đại và tạo xung đầu ra Khối khuyếch đại và tạo xung đầu ra có nhiệm vụ tạo ra xung có đủ độ rộng vừa phải khuyếch đại cho xung có đủ biên độ thỏa mãn yêu cầu đối tượng điều khiển. Đầu vào của khối này là tín hiệu của khâu so sánh đầu ra là xung mở Thyristor. Sơ đồ khuếch đại và tạo xung đầu ra điển hình trình bày như hình I-16. Hình I-16: Khuyếch đại xung nối với tải qua máy biến áp. Transistor T 1 , T 2 nối tầng để tăng hệ số khuyếch đại công suất Đ 1 ,R 1 để bảo vệ T 1 , T 2 khỏi quá áp khi cuộn sơ cấp của máy biến áp xung chuyển mạch. t t v V R2 R1 T1 T2 BAX - Khi có xung âm T 1 ,T 2 mở sẽ có dòng qua dây quấn sơ cấp của máy biến áp xung BAX và ở cuộn thứ cấp sẽ có xung ra. khi xung vào tắt thì T 1 ,T 2 cùng khóa và xung ra cũng tắt. * Biến áp xung thường làm biến áp của bộ khuyếch đại tạo xung, có các chức năng sau: - Tạo xung đúng theo yêu cầu. - Tạo sự phù hợp điện áp mạch tạo xung và điện áp cực điều khiển Thyristor. - Có thể dùng một vài cuộn đầu ra để điều khiển một vài Thyristor. - Đảm bảo ngăn cách về điện giữa mạch động lực và mạch điều khiển các thông số đặc trưng của máy biến áp xung. Điện cảm thẩm từ L  : nó đặc trưng cho độ rộng xung với mạch từ thông có khe hở không khí. Trong đó S 1t , L 1t: tiết diện ngang và chiều dài mạch từ.  hđ : Độ từ thẩm hiệu dụng. W 1 : số vòng dây sơ cấp.  Hệ số tắt dần : Trong đó R 1 : điện trở của cuộn dòng W 1 . R 2 1 : Điện trở tải qui đổi về W 1 . L t :điện cảm kháng tản. C 0 :điện dung ký sinh. T 0 : chu kỳ dao động. Hệ số càng lớn thì xung càng dốc ở sườn trước muốn vậy phải giảm nhỏ L t vàC 0 . 25)-(I . . 1 2 11 t thđ L W S L    26)-(I 4 ) . 1 ( 0 0 1 2 1   T CRL R t  Hệ số đặc trưng dao động . Hệ số càng nhỏ thì dao động ở sườn trước xung càng bé. I.2.4 Sử dụng vi mạch trong các mạch điều khiển Thyristor. Sử dụng vi mạch vào hệ thống điều khiển thyristor như đã biết có nhiều ưu điểm. Bên cạnh các ưu điểm như kích thước nhỏ, thiết bò vạn năng lắp ráp đơn giản Khi dùng hệ thống vi mạch còn cho phép dự trữ các khối dễ dàng. Ngày nay người ta đã sản xuất những vi mạch và các vi mạch vạn năng lúc cần sử dụng để điều khiển các sơ đồ Thyristor cụ thể ta có thể lựa chọn một trong những mạch đã có sẵn. Máy phát xung: có loại máy phát 2 xung lệch nhau 180 0 và có khả năng điều chỉnh pha, máy phát 3 kênh với các xung lệch nhau 120 0 , máy phát 6 kênh với các xung lệch nhau 60 0 . - Các bộ khuyếch đại và tạo xung :các bộ này cung cấp xung có độ dài 180 0 -  hoặc 210 - (: là góc điều khiển). - Các bộ điều khiển: các bộ này cò thể thực hiện các luật điều khiển khác nhau như tỷ lệ (p), tích phân (i), hoặc tỷ lệ - tích phân - đạo hàm (PID). - Các bộ lọc điện áp lưới: các bộ này sẽ cho điện áp ra hoàn toàn hình sin để cung cấp cho khối đồng bộ. - Các mạch điều khiển Thyristor dùng vi mạch đều dùng nguyên lý khống chế đứng, trong đó lại chia ra mạch khống chề đồng bộ và mạch khống chế không đồng bộ. - Sơ đồ khối trùng hợp dùng vi mạch khống chế chỉnh lưu 3 pha theo nguyên lý đồng bộ như hình (I-17). 27)-(I 1 21 1 2 RR R    2 4 2 4 2 4   Đến mạch tạo xung 1 3 1 3 1 3 a. Hệ thống khống chế đồng bộ: Hệ thống khống chế gồm 3 kênh trùng hợp giống nhau. Khối 1 để lọc điện áp lưới gồm các khuyếch đại giải tích. Điện áp đồng bộ không phụ thuộc vào sự dao động của điện áp nguồn, tín hiệu đầu ra của bộ lọc được biến thành các áp hình chữ nhật và được hạn chế biên độ qua bộ hai. Điện áp ra của khối 2 được tích phân qua khối 3 do vậy điện áp ra của khối 3 có dạng răng cưa và đồng bộ với tín hiệu điều khiển V đk ở tín hiệu đồng bộ bằng tín hiệu điều khiển thì ở đầu ra của khối 4 sẽ xuất hiện một xung, xung đó được dẫn vào bộ tạo xung để điều khiển Thyristor. Việc điều khiển Thyristor theo nguyên lý đồng bộ có một số nhược điểm như: góc điều khiển phụ thuộc vào tín hiệu đồng bộ (nghóa là phụ thuộc vào điện áp lưới) hơn nữa hệ thống điều khiển nhiều kênh do hiện tượng không đối xứng mà sai lệch góc điều khiển giữa các kênh ít nhất là 2 0 . Khống chế không đồng bộ có đặc điểm cho xung điều khiển )( 2 . 11 đktiti V m      Thyristor sau chỉ phụ thuộc vào thời điểm tác động của Thyristor trước nghóa là: Trong đó:  ti :góc tương ứng với thời điểm cho xung điều khiển Thyristor. M: số pha điều chỉnh. b. Hệ thống khống chế không đồng bộ. Hệ thống khống chế không đồng bộ gồm hai khối chính khối điều khiển ĐK và khối phân phối xung. Khối điều khiển có hai mạch: mạch điều khiển áp và mạch điều khiển dòng điện. Mạch điều khiển điện áp và khối tích phân nhờ bộ khuyếch đại K và tụ C. Tín hiệu vào của mạch điều khiển điện áp gồm tín hiệu chủ đạo V cđ , tín hiệu phản hồi áp V fa và tín hiệu dòch V 0 . Tín hiệu ra của mạch tích phân áp sẽ cung cấp cho phần tử logic MOA, MOA sẽ có tín hiệu ra V cđ bằng V fa . Mạch điểu khiển dòng điện có các phần tử tương tự như mạch điều khiển áp. Tín hiệu ra cả hai mạch điều khiển áp và dòng điện nhân logic với nhau qua phần tử logic L 1 . Phần tử chính của bộ phân phối xung FX là các trigger T 1 , T 2 , T 3 khi đầu vào S của Trigger có tín hiệu 1 thì đầu ra của Trigger có tín hiệu 0. Tín hiệu ở đầu vào R xuất hiện ở góc  min . Tín hiệu 1 ở đầu vào S phụ thuộc vào các phần tử L 5 , L 6 , L 7 . Tín hiệu L 5 , L 6 , L 7 là tín hiệu hạn chế góc điều khiển  max từ bộ HC-2 và tín hiệu ra của phần tử L 2 , L 3 , L 4. Phần tử L 2 , L 3 , L 4 có tín hiệu ra là 1 với 3 điều kiện: có tín hiệu ra của L 1 , có tín hiệu ngược từ bộ HC-1 (hạn chế góc  min ) cà đã khởi động Trigger pha trước (T 1 , T 2 , T 3 ). Tín hiệu ra của T 1 , T 2 , T 3 qua các tụ vi phân C 1 , C 2 , C 3 sẽ đưa vào các mạch khuyếch đại xung KX và mạch ra KR. Mỗi một khối đầu ra KR đều có hai đầu vào: đầu vào (+) để tạo xung đầu ra, đầu vào (-) để khử xung ra (được nối vào KX của pha trước). Các xung ở sau C 1 ,C 3 ,C 5 được dẫn vào các phần tử logic L 8 sau đó qua phần tử tạo xung F để cho tín hiệu vào Transistor T k . Transistor T k sẽ khử tín hiệu ra của bộ khuyếch đại K (ngắn mạch tụ C). Sau mỗi lần T 1 , T 2 hoặc T 3 khởi động. Sơ đồ mạch điều khiển Thyristor theo nguyên lý không đồng bộ như hình vẽ sau: . 4 ) . 1 ( 0 0 1 2 1   T CRL R t  Hệ số đặc trưng dao động . Hệ số càng nhỏ thì dao động ở sườn trước xung càng bé. I.2 .4 Sử dụng vi mạch trong các mạch điều khiển Thyristor. Sử dụng vi mạch vào hệ thống điều khiển thyristor. hợp điện áp mạch tạo xung và điện áp cực điều khiển Thyristor. - Có thể dùng một vài cuộn đầu ra để điều khiển một vài Thyristor. - Đảm bảo ngăn cách về điện giữa mạch động lực và mạch điều. chỉ phụ thuộc vào thời điểm tác động của Thyristor trước nghóa là: Trong đó:  ti :góc tương ứng với thời điểm cho xung điều khiển Thyristor. M: số pha điều chỉnh. b. Hệ thống khống chế không