§å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt Sinh Viªn: Vò ThÞ BÝch- T§H2-K46 25 I 2nm = BA Z U 2 = 07308,0 86,67 = 928,57 (A) Đồ án điện tử công suất Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 26 Chơng 5 Tính toán các thông số mạch điều khiển Sơ đồ một kênh điều khiển chỉnh lu cầu 3 pha đợc thiết kế theo sơ đồ hình Việc tính toán mạch điều khiển thờng đợc tiến hành từ tầng khuếch đại ngợc trở lên. Mạch điều khiển đợc tính xuất phát từ yêu cầu về xung mở Tiristo. Các thông số cơ bản để tính mạch điều khiển. + Điện áp điều khiển Tiristo: U dk =3,0 (v) +Dòng điện điều khiển Tiristo: I dk =0,3 (A) + Thời gian mở Tiristo: t m =10 (s) + Độ rộng xung điều khiển t x =167 (s)- tơng đơng 3 o điện + Tần số xung điều khiển: f x =10 (k Hz). + Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển U = 12 (v ) + Mức sụt biên độ xung: U x = 0,1 1. Tính biến áp xung: + Chọn vật liệu làm lõi là sắt Ferit HM. Lõi có dạng hình xuyến, làm việc trên một phần của đặc tính từ hoá có: B = 0,2 (T), H = 30 ( A/m ) [1], không có khe hở không khí. + Tỷ số biến áp xung : thờng m = 23, chọn m= 3 + Điện áp cuộn thứ cấp máy biến áp xung: U 2 = U dk =3,0 (v) + Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp máy biến áp xung: U 1 = m. U 2 = 3.3 = 9 (v) + Dòng điện thứ cấp biến áp xung: I 2 = I dk =0,3 (A) + Dòng điện sơ cấp biến áp xung: I 1 = I 2 : m =0,3 : 3 = 0,1(A) + Tính toán kích thớc tổng: k ba . U 2 . I 2 .t x . U x V = B . H Thay số ta thu đợc 3 . 3 . 0,5 . 0,3 . 167. 10 -6 . 0,1 V = 0,2 . 30 = 2,505 cm 3 Tra bảng cho trờng hợp từ hóa 1 phần chọn lõi thép loại 782E272 có thể tích là 3,79 cm 3 , diện tích cửa sổ là 0,968 cm 2 , diện tích lõi từ là 0,577 cm 2 . Đồ án điện tử công suất Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 27 Số vòng cuộn sơ cấp: U 1 . t x W 1 = B . S ba = 2,130 10.0577,0.2,0 10.167.9 4 6 vòng Lấy W 1 = 130 vòng thì số vòng dây cuộn thứ cấp là W 2 = 130 : 2 = 65 vòng 2. Tầng khuyếch đại cuối cùng: khuyếch đại xung ghép bằng biến áp xung. + E c s C 2 D 3 R 7 R 2 5 R 6 T r 3 T r4 Phơng pháp ghép này thông dụng hiện nay vì dễ dầng cách ly mạch điều khiển và mạch lực, tuy nhiên do tính chất vi phân của biến áp nên không nên cho phép truyền các xung rộng vài mili giây. Chính vì tính chất này mà ngời ta phải truyền xung rộng dới dạng xung chùm để biến áp xung hoạt động bình thờng. Để đơn giản mạch , đồng thời vẫn đảm bảo hệ số khuyếch đại dòng cần thiết , tầng khuyếch đại hay dấu kiểu Dalintơn. Tính chọn: P 0 đã chọn biến áp xung có tỉ số các cuộn dây bằng 3, vậy tham số và dây điện cuộn sơ cấp: U 1 = U . K = 3 . 3 =9. I 1 = I đk /k = 0,3 : 3 =0,1. Nguồn công suất phải có trị số lớn hơn U 1 để bù đắp sụt áp trên điện trở, vì vậy chọn E cs = 15V. Từ E cs và i 1 chọn bóng T 4 loại BD135 có tham số U ce =45V, I cmax = 1,5A, min = 40. Giá trị R 7 thờng chọn từ khả năng dẫn dòng tối đa cho phép của T 4 : R 7 > 10 5,1 15 cp cs I E (), suy ra chọn R = 12. Công suất điện trở này thờng 2,5W do dòng qua nó lớn và khá thờng xuyên, lớn nhất là khi góc điều khiển nhỏ nhất. Kiểm tra độ sụt áp trên điện trở này khi bóng dẫn dòng: U r7 = I 1 . R 7 = 0,1 . 12 = 1,2 V, suy ra điện áp còn lại trên biến áp xung là Đồ án điện tử công suất Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 28 U 1 = E cs U r7 = 15 12 =13,8V, suy ra đạt yêu cầu. Tuy nhiên để phát triển mạch xung kích cho van vẫn có thể dùng thêm tụ tăng cờng áp C 2 : tần số xung chùm 3kHz t với chu kỳ 1 xung là: T xc = s f xc 100 10.10 11 3 Cho rằng 2 xung đối xứng thì khoảng nghỉ bằng khoảng xung, có nghĩa khoảng cách giữa 2 xung chùm là tn = 0,5T xc = 50 s Chọn C 2 < 138.0 12 . 3 10.50 . 3 6 R t n F Chọn C 2 = 0.1 F. Bóng T 3 : dòng qua colectơ T 3 chính là dòng qua bazơ T 4 , nh vậy bóng T 3 luôn nhỏ hơn T 4 do chịu dòng nhỏ hơn nhiều. Chọn bóng T 3 loại BC107 có U ce = 45V, I cmax = 0,1A, min = 110. Vậy điện trở đầu vào có trị số: R 25 44 25,1.2,1 15.110.40 . max1 21 IS E cs (k), suy ra chọn R = 10k Với S = 1,2 I 1max = 25,1 12 15 R E cs 3. Khâu AND. + Đầu ra của mạch AND là xung chùm có độ rộng xung dùng ở mạch so sánh. + Chọn AND là vi mạhc CMOST085 của Nhật có nguồn cấp 15V. 4. Khâu so sánh: U RC U đk Đồ án điện tử công suất Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 29 Sử dụng khuyếch đại thuật toán, kiểu 2 cửa. ở đây so sánh điện áp điều khiển và điện áp tựa. Điện áp điều khiển đa vào âm (-), còn điện áp tựa đa vào cửa dơng (+). U + U t , U - = U đk thì điện áp ra theo qui luật U ra = k 0 (U + - U - ) = k 0 (U + - U đk ) Do đó khi U đk > U + điện áp ra là âm bão hòa. Do đó khi U đk < U + điện áp ra là dơng bão hòa. Đầu ra của A 1 cso chuỗi xung vuông liên tiếp. Phần tử chính của khâu so sánh là A 1 loại TL084 của hãng Texas intnuments chế tạo chọn R 4 = R 26 = 15 k. 5. Tạo xung chùm. C 6 C 5 R 20 R 19 1 2 3 5 8 4 7 6 + E D 8 Xung chùm thực chất là một chùm các xung có tấn số cao gấp nhiều lần lới điện (f xe = 8 12kHz) . Độ rộng của 1 chùm xung có thể đợc hạn chế trong khoảng 100 300 độ điện, về nguyên tắc nó phải kết thúc khi điện áp trên van lực mà nó điều khiển đổi dấu sang âm. Nguyên tắc tạo xung xung chùm thờng dùng là coi tín hiệu do bộ so sánh đa ra nh một tín hiệu cho phép hay cấm khâu khuyếch đại xung đợc nhận xung tấn số cao phát từ một bộ tạo dao động đa hài tới nó. ở đây sử dụng bộ tạo doa động dùng timer 555 Tính chọn nh sau: Chu kỳ dao động T = 0,7 (R 19 + R 20 ) . C 5 + 0,7 R 20 .C 5 = 100 ms. = 0,7. (R 19 + R 20 ) . C 5 C 5 = 22 nF, suy ra R 19 + 2.R 20 = 6.5 K Chọn tiếp R 19 = 1,5 K thì R 20 = 5 K Chân 1: nối với đất. Chân 2: kích lật trạng thái khu U 2 = 3 2E thì U 3 = 0. Đồ án điện tử công suất Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46 30 Chân 3: cổng ra U 3 (min) = 0,1 V. U 3 (max) = E 0,5V. I 3min = 0 A. I 3max = 0,2 A. Chân 4: khi U 1 = 0 thì U 3 = 0 nếu không cần khóa thì nối tiếp với 8. Chân 5: lọc nhiễu thờng có tụ C = 0,01 F. Chân 6: ngỡng lật U 6 = 3 2E thì U 3 = 0. Chân 7: chân phóng điện. Chân 8: nối với cực dơng của nguồn E = 15V. Tiêu thụ dòng 0,7mA, 1V nguồn nuôi. 6. Tạo răng ca tuyến tính, dùng tranzito. + Chọn điốt ổn áp Đ z và R oa (R) Giá trị điện áp ổn áp giả thảo mãn điều kiện U 0A < E - U cmax 1V. U cmax < 70%E, chọn E = 15V, suy ra chọn U 0A = 5V. Chọn điốt KC 139A của Liên Xô. U ổn áp = 3,9V. P max = 300 mW. Rd = 60 I max = 70mA. Sai số điện áp 10%. Tính điện trở R 0A : R 0A nhằm đảm bảo điểm làm việc của điốt ổn áp nằm trong vùng điện áp ổn định theo đặc tính VA của nó. min0 0 max0 0 A oA A A A I UE R I UE chọn I 0Amin = 8mA. Thay số: 3 0 3 10 . 8 9,315 10 . 70 9,315 A R .5,13878,158 0 A R R OA = R 2 = 1 K . 2 ,50 5 cm 3 Tra bảng cho trờng hợp từ hóa 1 phần chọn lõi thép loại 782E272 có thể tích là 3,79 cm 3 , diện tích cửa sổ là 0,968 cm 2 , diện tích lõi từ là 0 ,57 7 cm 2 . Đồ án điện tử công suất. dùng timer 55 5 Tính chọn nh sau: Chu kỳ dao động T = 0,7 (R 19 + R 20 ) . C 5 + 0,7 R 20 .C 5 = 100 ms. = 0,7. (R 19 + R 20 ) . C 5 C 5 = 22 nF, suy ra R 19 + 2.R 20 = 6 .5 K Chọn. U ce = 45V, I cmax = 0,1A, min = 110. Vậy điện trở đầu vào có trị số: R 25 44 25, 1.2,1 15. 110.40 . max1 21 IS E cs (k), suy ra chọn R = 10k Với S = 1,2 I 1max = 25, 1 12 15 R E cs