THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



Ucm : là điện áp điều khiển, điện áp một chiều.

Ur : là điện áp đồng bộ, là điện áp xoay chiều hay biến thể của nó,

đồng bộ với điện áp của anôt- catôt của Tristo.

Hiệu điện áp Ucm –Uz được đưa vào khâu so sánh 1, làm việc như một

trigơ lật trạng thái, ở đầu ra của nó ta nhận được một chuỗi xung hình chữ

nhật.

- Khâu 2 là điện áp hài 1 trạng thái ổn định.

- Khâu 3 là khâu khuếch đại xung.

- Khâu 4 là khâu biến áp xung.

Bằng cách tác động vào Ucm ta có thể điều chỉnh vị trí xung điều khiển,

cũng tức là điều chỉnh góc α.

II.



Hệ thống điều chỉnh thiết bị chỉnh lưu:



a) Nguyên tắc điều khiển:

Trong điều khiển chỉnh lưu thì việc tạo thời điểm để phát xung mở Tristo là

một khâu rất quan trọng. Việc điều khiển chỉnh lưu thường sử dụng hai

nguyên tắc đó là nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính và nguyên tắc

điều khiển thẳng đứng arcost để điều chỉnh vị trí xung trong nửa chu khì

dương của điện áp đặt lên Tristo.

Sau đây ta sẽ mô tả về 2 nguyên tắc điều khiển này:

* Nguyên tắc điều khiển arccost được thể hiện như sau:



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



Người ta sử dụng 2 điện áp:

- Điện áp đồng bộ Us vượt trước Uak =Umsinωt của Tristo một góc bằng

π/2 -> Umcosωt.

- Điên áp điều khiển là điện áp một chiều có thể điều chỉnh được biên độ

theo hai chiều (dương và âm). Nếu đặt Us vào cổng đảo và Ucm vào công

không đảo của một khâu so sánh thì ta sẽ nhận được một xung rất mảnh ở

đầu ra của khâu so sánh khi khâu này lật trạng thái.

Usmcosωt = Ucm

Vậy khi Ucm = Usm thì α=0

Ucm = 0 thì α = π/2

Ucm = -Usm thì α = π

Nh vậy khi điều chỉnh Ucm từ giá trị Usm đến giá trị –Usm thì ta có thể điều

chỉnh góc α từ 0 đến π.

* Đối với nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính thì tại thời điểm

xuất hiện sự cân bằng giữa điện áp điều khiển Ucm và điện áp tựa (cũng

chình là điện áp đồng bộ trùng ra với điện áp đặt lên A-K của Tristo và

thường đặt vào cổng đảo của khâu so sánh).



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



Thông thường điện áp tựa thường có dạng răng cưa. Nh vậy bằng cách biến

đổi Ucm người ta có thể điều chỉnh được thời điểm xuất hiện xung ra theo đồ

thị nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính nh hình vẽ sau:



Ta xác định góc điều khiển α theo phương trình:

α

Π



=



U dk

U sm



Với : - α : góc mở của Tristo

- Udk điện áp điều khiển.

- Usm điện áp đồng bộ cực đại

Thông thường người ta hay lấy Ucm max =Ucm. Nhận thấy rằng góc α là

một hàm tuyến tính của điện áp điều khiển Ucm. Vậy ta có thể điều khiển

góc α thông qua điều khiển điện áp một chiều.

* Nguyên tắc điều khiển hệ thống chỉnh lưu 3 pha đối xứng:

Nguyên tắc điều khiển chỉnh lưu cầu ba pha đối xứng gồm 6 kênh

Một máy biến áp đồng bộ 6 pha và một nguồn điện áp điều khiển Ucm cho

cả 6 kênh. Cấu trúc của mỗi kênh gần giống cấu trúc điều khiển 1 Tristo.

Yêu cầu đối với sơ đồ là phải đảm bảo luôn có thể mở 2 Tristo, owr một

nhóm catôt chung và ở 1 nhóm anot chung. Có nh thế mới khởi động



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



được thiết bị chỉnh lưu và đảm bảo hoạt động của thiết bị khi làm viếc ở

chế độ dòng tải gián đoạn. Chính vì vậy mà sơ đồ có sử dụng 6 cổng ỏ và

sự tổ hợp của các tín hiệu logic.

* Vi mạch TCA 780:

Đây là 1 vi mạch phức hợp thực hiện được 1 chức năng của một mạch

điều khiển. Đó là tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp răng cưa đồng bộ, so

sánh và tạo xung ra. TCA780 do hãng sicmems chế tạo có thể điều chỉnh

được góc α từ αmin 1800.



Thông số của TCA780 là:



TCA780



+ Điện áp nguồn nuôi : Us = 18V.

+ Dòng điện tiêu thụ : Is = 10mA

+ Dòng điện ra



I = 50mA



+ Dòng điện răng cưa : Uz max = (Us -2)V

+ Điện trơt trong mạch tạo điện áp răng cưa: R9 =(20 -500)kΩ



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



+ Điện áp điều khiển U11 = -0,5 - (Us -2)V

+ Dòng điện đồng bộ : Is =200μA

+ Tụ điện C10 =0,5μF

+ Tần sè xung ra : f=(10-500)Hz

Theo đồ thị điều chỉnh điện áp tại chân 11 sẽ thay đổi 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 có thể phát xung tại 2 thời điểm α+π . Do đó chỉ cần 1 vi

mạch ta có thể mở được 2 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 Tristo ta sử dụng bộ phát xung

chùm. Bộ phát xúng chùm được đưa vào kết hợp phát xung phối hợp với

xung điều khiển mở Tristo. Khi đó xung đưa vào cực điều khiển Tristo là

xung chùm. Bộ phát xung chùm được thực hiện qua 2 cổng NOT và bộ

dao động RC được đấu nh trên hình vẽ.

Tần số phát xung chùm được tính theo công thức:

1



f= 1,4 RC

Khi ta thay đổi điện trơ R thì ta có thể thay đổi tần số f của xung đầu ra.

Để lắp ráp ta dùng 2 cổng NOT của vi mạch (nó 4069, nguồn 3-15V)



Đồ án môn học

ĐIỆN CƠ



Sơ đồ điều khiển một bộ chỉnh lưu :



TỔNG HỢP HỆ



Đồ án môn học

ĐIỆN CƠ



TỔNG HỢP HỆ



Đồ án môn học

ĐIỆN CƠ



TỔNG HỢP HỆ



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



Đồ thị điện áp tại các điểm trên sơ đồ điều khiển



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



CHƯƠNG 6



Mô phỏng simulink

I. Sơ đồ mô phỏng Simulink hai vòng điều chỉnh tốc độ và dòng điện :



III.



Đồ thị quá độ dòng điện :



Đồ án môn học

ĐIỆN CƠ



IV.



Đồ thị quá độ tốc độ :



TỔNG HỢP HỆ