Đặc tính vào của tiristo

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



3.2.2 KHÂU SO SÁNH (hình 4.8)

Có nhiệm vụ so sánh các tín hiệu và phản ánh các sai lệch tín hiệu ở đầu ra.

Các thông số của khối so sánh là độ nhạy, điện trở vào, độ ổn định ngưỡng so

sánh và mức độ tác động nhanh của khối. Để điều khiển các bộ biến đổi dùng

Tiristor, ngày nay các mạch so sánh thường dùng khuếch đại thuật toán như hình

vẽ:

Vì Ud = UR – U1

Nên khi U1 < UR thì Ud < 0

U 2 = Us

Khi

U1 > UR thì Ud < 0

U2 = -Us

+

u2

Ur

U1

t

u

Us

-Us



+

+

+

+



+

+

+

+

Ur

+

u1

+

Hình 4.8.: Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng đầu ra của mạch so sánh

u2

+



Ở đầu ra của khâu so sánh ta nhận được một chuỗi xung hình chữ nhật, dương

và âm kế tiếp nhau. Có thể dùng điốt đấu ở đâùu ra của khâu so sánh để loại đi một

loại xung âm hoặc dương.



26



26



3.2.3 Khâu tạo dạng xung (hình 4.9)

Nếu đưa cả xung rộng hình chữ nhật vào khâu khếch đại xung, thì toàn bộ giai

đoạn mang cực tính dương (hay âm) của xung sẽ làm bộ khuếch đại Darlingtơn mở

dây trì dòng qua biến áp xung, gây tổn hao công suất trong mạch điều khiển một

cách vô nghĩa. Vì vậy trong mạch điều khiển người ta đưa vào khâu tạo dạng xung ,

đó là băm xung rộng thành xung chùm đưa vào máy biến áp xung, làm biến áp

xung hoạt động kinh tế hơn và đảm bảo mở tiristor V chắn hơn. trên hình là sơ

chắc

đồ nguyên lý khối tạo dạng xung dùng A, C khuếch đại thuật toán.

t

UC

KUS

KU3

T1

T2



R

R4

U2

Ud

Ur

C

UC

+

Hình 4.9

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

u



```



27



27



Khi Ud = VR - UC > 0 thì V2 = Vs

Ud = VR - UC < 0 thì V2 = -Vs

VR =



R3

.V2 = K .V2

R3 + R4



Trong đó:

Khi đóng nguồn , sau một pha quá độ, mạch tự tạo ra một chuỗi xung chữ nhật

ở đầu ra như hình vẽ. Sự phóng nạp của tụ điện C được thể hiện bằng đường cong

dạng hàm mũ trên hình vẽ.

Tại thời điểm O tụ điện C bắt đầu được nạp điện từ nguồn + V s qua R, ta có

phương trình:

R i + UC = Vs

Giải phương trình này người ta có kết quả sau:

T1 = R.C. ln .



2 R3 + R 4

R4



Nếu chọn R3 = R4 thì T1 = 1,1 RC.

Vì tụ C khi nạp điện từ nguồn + Vs cũng như khi nạp từ nguồn -Vs , dòng điện

nạp đều chảy qua R, do đó T2 = T1. Cuối cùng biểu thức chu kỳ xung ra là:

T = 2,2R.C

3.2.4 Mạch sửa xung.

+ Sơ đồ nguyên lý

+Ucc

R4



R1

R2



IC



R3



R5



C

T



+ -



Ur



D

-Ucc



Urc



U®k



Hình 4-13: Sơ đồ mạc sửa xung

U ss > 0



Khi

, T mở , tụ C bắt đầu nạp điện dòng đi từ nguồn

qua tụ C qua transistor T về mass .



28



28



(+)Εcc



qua



R3



Khi



U ss < 0



, T khoá , tụ C phóng điện , dòng phóng có đường từ



(+ )C → R3 → (−)Ε cc → D → (−)C



.

3.2.5. Khâu khuếch đại xung ( Hình 4.10)

+U

RC

i

BAX



L1



iC

T

Rb

Dr

Ue

Ue

V1

t1

o

t

T1

T2

Hình 4.10

Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng đầu ra của mạch khuếch đại xung

Thoạt đầu khi VC = 0, iL = iC = 0, UCE = U, T mở, điện cảm L1 của biến áp xung

ngăn cản không cho IC ngang tới trị số bão hoà.



29



29



I=



U

RC



Vậy dòng IC chỉ có thể tăng trường từ từ theo luật hàm mũ.

U

i L = iC =

RC



1



1 − e T

















T=



L1

RC



với

Sau thời gian khoảng 5T thì iC = I1

Bên thứ cấp máy biến áp xung xuất hiện xung áp để mở Tiristor.

Khi t = t1 = T1, VC = 0, bấy giờ iL mới đạt tới giá trị i L(t1) = iC(t1) = I0 < U/R, T

bị khoá lại iC = 0.

¦W =



1

Li.I 02

2



Nếu không có Điốt DR thì năng lượng

sẽ sinh ra quá điện áp trên

C và E của Transistor có thể phá huỷ Transistor. Điốt Dr loại trừ hiện tượng quá áp

nêu trên , bởi vì vừa khi UCF = 0,8V thì Dr cho dòng chảy qua, nó làm ngắn mạch

2đầu C và F.

3.2.6. Ghép nối tầng công suất và Tiristor (Hình 4.11)

Rb

RC

Rg

+U

T1

T2

C

G

A

K

U~

a. Ghép trực tiếp



Khi chưa có xung dương đưa vào chân B của T1, T1, và T2 khoá.

Khi đó: UGK = U – URC – URg > 0.

Kết hợp với UAK > 0, Tiristor mở cho dòng chảy qua.

30



30



Khi có xung dương đưa tới chân B của T 1… T1, T2 mở cho dòng qua. U GK kết

hợp với UAK < 0 Tiristor khoá không cho dòng chảy qua.

b. Ghép qua biến áp xung (Hình 4.12)

+U

D2

RC

Rb

Rg

A

R2

G

Th

K

T1

T2



RC : là điện trở hạn chế dòng Colectơ.

Dr : Điốt hạn chế quá điện áp trên cực C, E của Transistor T1 và T2

Rg: hạn chế dòng điện điều khiển.

R2: là điện trử ảnh hưởng đến biên độ và sườn xung ra.

D2: ngăn chặn xung âm có thể khi Tiristor bị khoá.

T1, T2: hai bóng khuếch đại Transistor mắc theo kiểu Darlingtơn.

3.2.7. Nguồn điều khiển (hình 4.13)

W1

220V

7812

7912

C1

C2

C3

C4

31



31



C5

+12V

-12V

W21

W21

Đ1÷4

Đ5 ÷8

W22

Là khối tạo ra điện áp thích cho các phần tử tích cực trong mạch điều khiển

như các Transistor, IC , biến áp xung…



32



32



CHƯƠNG IV

BỘ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU

4.1 Giới thiệu chung

Để điều chỉnh điện áp xoay chiều một pha, ta có thể sử dụng các sơ đồ sau:

- Sử dụng hai tiristor song song ngược

- Sử dụng một triac về cấu tạo gồm hai tiristor nối song song ngược và chỉ một

cực điều khiển. Sơ đồ này được ứng dụng trong trường hợp công suất nhỏ

- Sử dung hai điôt và hai tiristor ca tôt nối chung để đơn giản hoá mạch điều

khiẻn

- Sử dụng bốn điôt và một tiristor để giảm giá thành trong trường hợp công

suất lớn nhưng tăng tổn hao dẫn



Hình 6.1 Bộ điều áp xoay chiều một pha

Trong bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều, các linh kiện điện tử công suất làm

việc ở chế độ dẫn – khoá theo chu kỳ của điện áp nguồn. Sự chuyển mạch từ dẫn

sang khoá một cách tự nhiện tuỳ theo dấu điện áp đặt trên các linh kiện

4.2. Điều áp xoay chiều một pha

4.2.1. Điều áp xoay chiều một pha tải thuần trở



33



33



Hình 6.2: Hình dáng điện áp và dòng điện khi tải thuần trở

4.2.2. Điều áp xoay chiều một pha tải R-L

Khi tải R-L, góc lệch pha của tải ϕ =arctg



ωL

R



làm giảm sự biến thiên của ϕ



a) Khi ϕ < α < π (hình 6.3)

Tiristor T được mở ở thời điểm θ =α . Phương trình của mạch là :

L.



di

+ R.i = U m sin θ

dt



(6-3)



Nghiệm dòng điện i có biểu thức:

R



a



− (t − )

U

U

i = i f + il = m sin(θ − ϕ ) − m sin(ϕ − a)e L ω

Z

Z



Z = R 2 + L2ω 2



và tgϕ =



Lω

R



(6-4)



(6-5)



b) Khi α < ϕ

Khi α <ϕ, sự hoạt động của bộ điều áp phụ thuộc vào tín hiệu đưa vào cực

điều khiển.



34



34