HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MẠCH CHỈNH LƯU

1. Phát xung điều khiển đến các van lực theo đúng pha và với góc điều khiển

cần thiết

2. Đảm bảo phạm vị điều chỉnh góc điều khiển αmin ÷ αmax tương ứng với phạm

vi thay đổi điện áp ra tải của mạch lực.

3. Cho phép bộ chỉnh lưu làm việc bình thường với các chế độ khác nhau do tải

yêu cầu như chế độ khởi động, chế độ nghịch lưu, các chế độ dòng điện liên

tục hay gián đọan, chế độ hãm hay đảo chiều điện áp

4. Có độ đối xứng xung điều khiển tốt, không vượt quá 1 0 ÷ 30 điện, tức là góc

điều khiển với mọi van không được lệch quá giá trị trên

5. Đảm bảo mạch hoạt động ổn định và tin cậy khi lưới điện xoay chiều dao

động cả về giá trị điện áp và tần số

6. Có khả năng chống nhiễu công nghiệp tốt

7. Độ tác động của mạch điều khiển nhanh, dưới 1ms

8. Thực hiện các yêu cầu về bảo vệ bộ chỉnh lưu từ phía điều khiển nếu cần như

ngắt xung điều khiển khi sự cố, thông báo các hiện tượng không bình thường

của lưới và bản thân bộ chỉnh lưu

9. Đảm bảo xung điều khiển phát tới các van lực phù hợp để mở chắc chắn các

van, có nghĩa là thoả mãn các yêu cầu

- Đủ công suất (về điện áp và dòng điện điều khiển)

- Có sườn xung dốc đứng để mở van chính xác vào thời điểm quy định,

thường tốc độ tăng áp điều khiển phải đạt 10V/µs, tốc độ tăng điều

khiển 0.1A/µs

-



Độ rộng xung điều khiển đủ cho dòng qua van kịp vượt trị số dòng

điện duy trì Idt của nó, để khi ngắt xung van vẫn giữ trạng thái dẫn

- Có dạng phù hợp với sơ đồ chỉnh lưu va tính chất tải. Có ba dạng

xung điều khiển phổ biến là xung đơn, xung rộng, xung chùm

3.1.2. ĐẶC ĐIỂM VÀ CHÚ Ý

1. Đặc điểm vùng điều khiển GK của tiristor

Vùng giữa cực điều khiển G và K là miền điều khiển để mở tiristo và có đặc

tính trên hình 4.1. Tuy nhiên các quá trình trong nó có thể chia thành ba giai đoạn

a. Đặc điểm khi tiristo đang khoá

Hình 4.1



UGK

21



21



A

K

iG

Rs

A

K

Rg

Ig

UGK

Hình 4.2



Khi tiristo chưa dẫn dòng điện Ia =0, miền điều khiển GK có thể dùng sơ đồ thay

thế hình 4.2. Trong đó RG đặc trưng cho điện trở dọc theo lớp bán dẫn p 2; Rs đặc

trưng cho các điện trở xuyên ngẫu nhiên giữa GK; trị số R G, Rs phụ thuộc cụ thể vào

từng loại tiristo. Miền quá độ p2 – n2 đặc trưng bằng điôt ổn áp chứ không phải đơn

thuần bằng điôt vì tiristo chịu điện áp ngược thì nó sẽ thông ở mức điện áp 5 đến 20

V



b. Đặc điểm khi tiristo vừa mới mở (chưa dẫn hẳn)

Khi đặt điện áp thuận lên tiristo (U AK > 0) và cho dòng điều khiển xuất hiện sẽ

làm cho tiristo mở ra, tuy nhiên lúc đầu dòng quá độ điều khiển sẽ khác đặc tính

tĩnh vì qua quá độ còn có dòng van I a đi qua. Đặc tính có dạng trên hình 4.1. Càng

tăng UGK thì dòng qua van càng lớn càng làm cho điện trở động của miền quá độ

giảm dần, rồi giảm tới không và thậm chí còn âm nữa. Điểm M sẽ là điểm mà tiristo

chuyển từ khoá sang dẫn.

c. Đặc điểm khi tiristo đã dẫn:

Khi van đã dẫn hoàn toàn và trị số dòng điện qua van lớn hơn giá trị duy trì để

van tự giữ trạng thái mở của nó(Ia > Idt) thì điện áp rơi trên quá độ GK sẽ xấp xỉ điện

áp rơi trên cả van: UGK ≈ UAK; điện trở vùng GK còn lại bằng RG.

22



22



2 Ảnh hưởng của các phần tử nối song song với cực điều khiển

• Ảnh hưởng của điện trở nối song song với cực điều khiển. Điện trở này ảnh

hưởng rất lớn đến tiristo:

- Làm tăng giá trị dòng qua van I a cần thiết để mở được và duy trì cho van dẫn vì

điện trở này rẽ nhánh dòng qua van qua nó

- Hạn chế ảnh hưởng của tốc độ tăng áp đu/ dt, nó sẽ dẫn bớt dòng ký sinh có hại

này qua nó, giảm bớt tác động này đến cực điều khiển

- Các tiristo có độ nhạy cao thường bắt buộc phải có điện trở này để dẫn dòng

nhiệt(dòng điện rò) qua nó để tránh tiristo bị mở vì dòng này làm giảm hệ số khuếch

đại dẫn đến làm tăng điện áp chuyển mạch của van

- Làm giảm được thời gian phục hồi tính chất khoá cho tiristo vì nó tạo thành mạch

thoát cho điện tích dư tích tụ trong vùng p2 và n2.

3. Đặc tính vào của tiristo

a) Đặc tính vào

Đường đặc tính V-A giới hạn tương quan giữa dòng điều khiển với điện áp điều

khiển.

Trên đồ thị hình 4.3 là các đường A và B

- Đường điện áp điều khiển tối đa cho phép (C)

- Đường dòng điện điều khiển tối đa cho phép (D)

- Đường công suất điều khiẻn tối đa cho phép Pđkmax (E), đường này phụ

thuộc vào độ rộng xung điều khiển; xung càng rộng thì đường này

càng thu vào trong

- Đường chứa vùng không đảm bảo mở van (vùng gạch chéo) tương

ứng với các trị số nhiệt độ môi trường

- Đường chứa vùng không đảm bảo mở van (vùng gạch chéo)

IG

UGK

C

B

D

A

E

Hình 4.3



23



23



b) Độ rộng xung điều khiển

Xung điều khiển phải có độ rộng tx sao cho thời gian tồn tại xung dòng điều

khiển này dòng điện chảy qua van (I a) đã kịp tăng vượt trị số duy trì. Độ rộng

xung điều khiển và dòng điện duy trì có mối quan hệ sau đây:

• Chế độ dòng điện liên tục:

π

U 2 m sin( )

m [ cos α − cos(α + ωt )]

I dt =

x

Xa



trong đó:

m: số pha của nguồn xoay chiều cung cấp cho mạch van lực

Xa: điện kháng pha của mạch lực.

• Chế độ dòng điện gián đoạn và chế độ khởi động

π

U 2 m sin( )

m [ cos α − cos(α + ωt )]

I dt ≤

x

Xt



Xt: là điện kháng của tải

Thực tế cho thấy độ rộng xung điều khiển dạng xung đơn chỉ cần cỡ 500µs là

đảm bảo mở van với các dạng tải

3.2. CÁC KHÂU CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN

3.2.1 Khâu tạo xung răng cưa (hình 4.7)

C

RC

Rb

U ra



24



24



U ra



HÌNH 4.7

Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng đầu ra của mạch tạo xung răng cưa

+

EC

t

t

Uđb

Khâu này tạo ra điện áp đồng pha với điện áp nguồn , đảm bảo vùng điều chỉnh

đủ rộng, để đáp ứng được yêu cầu về vùng điều khiển, độ chính xác và tính ổn định

trong điều khiển xung.



Dưới đây là mạch tạo xung răng cưa dùng mạch phóng của tụ điện.

Nguyên lý làm việc của khâu tạo xung như sau:

UV = 0



Khi

, T khoá, ic = 0. Tụ C nạp điện.

Thời gian nạp:

Tnạp = C.RC = t1

Khi UV là một xung dương, T mở cho dòng chảy qua i C ≠ 0. Tụ C phóng

điện.

Kết quả thu được xung răng cưa.

Với t1 là thời gian quét thuận (thời gian làm việc); t 2 là thời gian quét ngược

(thời gian phục hồi).

Chu kỳ của xung T

T = t1 + t2

25



25