§å ¸n m«n häc: §iÖn tö c«ng suÊt
§Ò bµi:
ThiÕt kÕ bé nguån cÊp ®iÖn liªn tôc UPS, phÇn chØnh lu víi c¸c tham sè sau:
- §iÖn ¸p nguån: 220 VAC+10%,-10%, 50Hz.
- C«ng suÊt: 15KVA.
- §iÖn ¸p ra: 220 VAC+/-1%.
- ¾c quy: axist lo¹i kÝn, thêi gian lu ®iÖn 10 phót.
Ch¬ng 1: Tæng quan vÒ bé nguån liªn tôc UPS
(uninterruptible power system)
I.
Giíi thiÖu chung vÒ UPS
1.1 Cung cÊp n¨ng lîng ®iÖn cho nh÷ng t¶i nh¹y c¶m
1. Sù cè nguån n¨ng lîng ®iÖn
Sù cè trong c¸c nguån n¨ng lîng ®iÖn cã thÓ xÈy ra trong qu¸ tr×nh l¾p ®Æt trang
thiÕt bÞ hoÆc ë ®Çu vµo hÖ thèng (qu¸ t¶i, nhiÔu, mÊt c©n b»ng pha, sÊm sÐt, …). Nh÷ng sù
cè nµy cã thÓ g©y ra nh÷ng hËu qu¶ kh¸c nhau.
VÒ mÆt lý thuyÕt: HÖ thèng ph©n phèi n¨ng lîng ®iÖn t¹o ra mét ®iÖn ¸p h×nh sin
v¬i biªn ®é vµ tÇn sè thÝch hîp ®Ó cung cÊp cho thiÕt bÞ ®iÖn (400V-50Hz ch¼ng h¹n).
Trong thùc tª, nh÷ng sãng h×nh sin ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn cïng tÇn sè bÞ ¶nh hëng
trong ph¹m vi kh¸c nhau bëi nh÷ng sù cè cã thÓ xuÊt hiÖn trong hÖ thèng.
§èi víi hÖ thèng cung cÊp ®iÖn: Cã thÓ bÞ sù cè hoÆc gi¸n ®o¹n cung cÊp ®iÖn v×:
HiÖn tîng nhiÔm ®iÖn ë bÇu khÝ quyÓn (thêng kh«ng tr¸nh khái). §iÒu nµy
cã thÓ ¶nh hëng ®Õn ®êng d©y ngoµi trêi hoÆc c¸p ch«n, ch¼ng h¹n:
- SÊm sÐt lµm ®iÖn ¸p t¨ng ®ét ngét trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn
- S¬ng gi¸ cã thÓ lµm cho ®êng d©y bÞ ®øt
Nh÷ng hiÖn tîng ngÉu nhiªn, ch¼ng h¹n:
- Cµnh c©y r¬i g©y g¾n m¹ch hoÆc ®øt d©y
- §øt c¸p do ®µo ®Êt
- Sù h háng trong hÖ thèng cung cÊp
Nh÷ng thiÕt bÞ dïng ®iÖn cã thÓ ¶nh hëng ®Õn hÖ thèng cung cÊp
L¨p ®Æt c«ng nghiÖp, ch¼ng h¹n:
- §éng c¬ g©y ra ®iÖn ¸p r¬i vµ nhiÔm RF trong qu¸ tr×nh khëi ®éng.
- Nh÷ng thiÕt bÞ g©y « nhiÔm: lß luyÖn kim, m¸y hµn, … g©y ra ®iÖn ¸p
r¬i vµ nhiÔm RF
Nh÷ng hÖ thèng ®iÖn tö c«ng suÊt cao
Thang m¸y, ®Ìn huúnh quang
Nh÷ng sù cè ¶nh hëng ®Õn viÖc cung cÊp n¨ng lîng ®iÖn cho thiÕt bÞ cã thÓ ph©n
thµnh c¸c lo¹i sau:
LÖch ®iÖn ¸p
Ngõng ho¹t ®éng
T¨ng ®ét ngét ®iÖn ¸p
Thay ®æi tÇn sè
XuÊt hiÖn sãng hµi
NhiÔu tÇn sè cao…
Sù cè cã thÓ g©y ra nh÷ng hËu qu¶ nghiªm träng, ®Æc biÖt lµ lµm gi¸n ®o¹n viÖc
cung cÊp ®iÖn, nhÊt lµ hÖ thèng d÷ liÖu cña m¸y tÝnh.
1.2 Gi¶i ph¸p dïng UPS
§iÒu cÇn chó ý tríc hÕt cña nh÷ng sù cè vµ hËu qu¶ cña nã vÒ ph¬ng diÖn:
An toµn cho con ngêi
An toµn cho thiÕt bÞ, nhµ xëng
Môc tiªu vËn hµnh kinh tÕ
Tõ ®ã ph¶i t×m c¸ch lo¹i chóng ra. Cã nhiÒu gi¶i ph¸p kü thuËt kh¸c nhau cho vÊn
®Ò nµy, nh÷ng gi¶i ph¸p nµy ®îc so s¸nh trªn c¬ së cña hai tiªu chuÈn sau ®Ó ®¸nh gi¸:
Liªn tôc cung cÊp ®iÖn
ChÊt lîng cung cÊp ®iÖn
1.3 Nh÷ng chøc n¨ng cña UPS
Ho¹t ®éng nh mét giao diÖn gi÷a hÖ thèng cung cÊp ®iÖn vµ nh÷ng t¶i nh¹y c¶m.
UPS cung cÊp cho t¶i mét n¨ng lîng ®iÖn liªn tôc, chÊt lîng cao, kh«ng phô thuéc mäi
t×nh tr¹ng cña hÖ thèng cung cÊp.
UPS t¹o ra mét ®iÖn ¸p cung cÊp tin cËy
Kh«ng bÞ ¶nh hëng cña nh÷ng sù cè cña hÖ thèng cung cÊp, ®Æc biÖt khi hÖ
thèng cung cÊp ngõng ho¹t ®éng.
Ph¹m vi sai sè cho phÐp tuú theo yªu cÇu cña nh÷ng thiÕt bÞ ®iÖn tõ nh¹y c¶m
(ch¼ng h¹n: GALAXY-sai sè cho phÐp cña biªn ®é 0,5 %, tÇn sè 1 %)
UPS cã thÓ cung cÊp ®iÖn ¸p tin cËy, ®éc lËp vµ liªn tôc th«ng qua c¸c kh©u trung
gian: Acquy vµ chuyÓn m¹ch tÜnh.
II.
øng dông cña UPS trong thùc tÕ
HiÖn nay nhu cÇu øng dông UPS trong c¸c lÜnh vùc tin häc, viÔn th«ng, ng©n hµng lµ
rÊt lín. Sè lîng UPS ®îc sö dông gÇn b»ng 1/3 sè lîng m¸y tÝnh ®ang ®îc sö dông.
Cã thÓ lÊy mét vµi vÝ dô vÒ c¸c thiÕt bÞ sö dông UPS, ®ã lµ nh÷ng m¸y tÝnh, viÖc truyÒn d÷
liÖu vµ toµn bé thiÕt bÞ ë mét tr¹ng th¸i nµo ®ã lµ rÊt quan träng vµ kh«ng cho phÐp ®îc
mÊt ®iÖn. UPS ®îc sö dông trong ngµnh hµng kh«ng ®Ó ®¶m b¶o sù th¾p s¸ng liªu tôc
cña ®êng b¨ng s©n bay Nãi tãm l¹i UPS lµ mét nguån ®iÖn dù phßng nã cã mÆt ë mäi
chç mäi n¬i, nh÷ng n¬i ®ßi hái cao vÒ yªu cÇu cÊp ®iÖn liªn tôc.
Ch¬ng II: tÝnh to¸n vµ lùa chän bé ¾c quy cho nguån UPS
I.
Giíi thiÒu chung vÒ ¾c quy.
II.
TÝnh to¸n vµ lùa chän cho ¾c quy.
C¨n cø vµo ®Çu ra cña bé chØnh lu ®éc lËp nguån dßng ®iÖn, ta cã thÓ chän ®îc
®iÖn ¸p ®Çu vµo ®Æt lªn ¾cquy.
D¹ng ®iÖn ¸p ra cña bé nghÞch lu ®éc lËp nguån dßng ®iÖn cã d¹ng:
Ta cã:
1
4 / 3 Ed 2
2 2 / 3 Ed 2
U=
E=
( ) d
( ) d =0,47Ed
2 0
2 0 3
2 / 3 3
Víi U=220V=> Ed=220/0,47=468V.
NÕu sö dông mét nguån lín 468V cã mét u ®iÓm lµ dßng tiªu thô sÏ nhá nhng
kÝch thíc cña bé chØnh lu sÏ lµ rÊt lín, cång kÒnh. §Ó kh¾c phôc ®iÒu nµy ta chØ sö dông
mét nguån ¸p trung b×nh Ed=120VDC ®Ó cung cÊp cho ¨cquy vµ chØnh lu. Sau khi qua bé
chØnh lu sÏ sö dông mét m¸y biÕn ¸p ®Ó n©ng ®iÖn ¸p lªn 220V xoay chiÒu phï hîp víi
t¶i.
¾cquy ®îc chän lµ lo¹i ¨cquy 12. Nh vËy ta cÇn m¾c 120/12=10 ¾c quy m¾c nèi
tiÕp nhau.
T×nh to¸n dung l¬ng cña ¾c quy.
Víi yªu cÇu vÒ c«ng suÊt cña UPS lµ 15KVA, U=220V ta cÇn sö dông m¸y biÕn ¸p.
NÕu coi hiÖu suÊt cña m¸y biÕn ¸p lµ 95% th× hiÖu suÊt phÝa s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p
nghÞch lu lµ:
SnghÞch lu=
15
15.8 (KVA)
0.95
Do tæn hao cña c¸c van c«ng suÊt cña bé biÕn ®æi lµ kh«ng ®¸ng kÓ do ®ã ta cã thÓ
coi c«ng suÊt ®Çu vµo vµ ®Çu ra cña bé nghÞch lu lµ nh nhau.
Dßng ®iÖn cÇn thiÕt ®Ó l¹p cho ¾c quy lµ:
Id=
15800
131(A)
120
Th«ng thêng khi chän ¨cquy ph¶i chän dung lîng lín h¬n 2 lÇn dung lîng ®Þnh
møc. VËy ®Ó ®¶m b¶o cho ¨cquy kh«ng bÞ háng ta cÇn chän dung lîng cña ¾cquy lµ
262A.h
Do trong bé ¾c quy cã néi trë trong do ®ã ®iÖn ¸p ®Çu ra cña bé chØnh lu ®îc tÝnh
nh sau:
Ucl=Ud+Ut
Trong ®ã:
Ucl: ®iÖn ¸p ®Çu ra bé chØnh lu.
Ud: ®iÖn ¸p ®Æt trªn hai ®Çu ¾c quy. Ud=120VDC
Ut: ®iÖn ¸p tæn hao do néi trë cña ¾c quy.
Víi lo¹i ¨cquy 12V ta tra ®îc néi trë trong cña ¨cquy lµ r=0,09 . VËy néi trë
trong cña bé ¨cquy lµ R=0,09*12=1,08
§iÖn ¸p ®Çu ra cña bé chØnh lu lµ:
Ucl=120+131.1,08=262VDC.
III.
Ph¬ng ph¸p n¹p ¨c quy vµ ph¬ng thøc ®iÒu khiÓn n¹p.
1. Ph¬ng ph¸p n¹p cho ¾c quy.
Cã ba ph¬ng ph¸p n¹p ¾c qui lµ
+
Ph¬ng ph¸p dßng ®iÖn.
+
Ph¬ng ph¸p ®iÖn ¸p.
+
Ph¬ng ph¸p dßng ¸p.
a) Ph¬ng ph¸p n¹p ¾c qui víi dßng ®iÖn kh«ng ®æi.
§©y lµ ph¬ng ph¸p n¹p cho phÐp chän ®îc dßng n¹p thÝch hîp víi mçi lo¹i ¾c qui,
b¶o ®¶m cho ¾c qui ®îc no. §©y lµ ph¬ng ph¸p sö dông trong c¸c xëng b¶o dìng söa
ch÷a ®Ó n¹p ®iÖn cho ¾c qui hoÆc n¹p sö ch÷a cho c¸c ¾c qui bÞ Sunfat ho¸. Víi ph¬ng
ph¸p nµy ¾c qui ®îc m¾c nèi tiÕp nhau
Nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p n¹p víi dßng ®iÖn kh«ng ®æi lµ thêi gian n¹p kÐo dµi
vµ yªu cÇu c¸c ¾c qui ®a vµo n¹p cã cïng dung lîng ®Þnh møc. §Ó kh¾c phôc nhîc
®iÓm thêi gian n¹p kÐo dµi, ngêi ta sö dông ph¬ng ph¸p n¹p víi dßng ®iÖn n¹p thay ®æi
hai hay nhiÒu nÊc
b) Ph¬ng ph¸p n¹p víi ®iÖn ¸p kh«ng ®æi.
Ph¬ng ph¸p nµy yªu cÇu c¸c ¾c qui ®îc m¾c song song víi nguån n¹p. HiÖu ®iÖn
thÕ cña nguån n¹p kh«ng ®æi. Ph¬ng ph¸p n¹p víi ®iÖn ¸p kh«ng ®æi cã thêi gian n¹p
ng¾n, dßng n¹p tù ®éng gi¶m theo thêi gian.Tuy nhiªn dïng ph¬ng ph¸p nµy ¾c qui
kh«ng ®îc n¹p no. V× vËy n¹p víi ®iÖn ¸p kh«ng ®æi chØ lµ ph¬ng ph¸p n¹p bæ xung cho
¾c qui trong qu¸ tr×nh sö dông.
c) Ph¬ng ph¸p n¹p dßng ¸p.
§©y lµ ph¬ng ph¸p tæng hîp cña hai ph¬ng ph¸p trªn. Nã tËn dông ®îc nh÷ng u
®iÓm cña mçi ph¬ng ph¸p.
§èi víi ¾c qui axit: §Ó b¶o ®¶m thêi gian n¹p còng nh hiÖu suÊt n¹p th× ta tiÕn hµnh
n¹p theo hai giai ®o¹n.
Giai ®o¹n 1: n¹p víi dßng ®iÖn kh«ng ®æi cho tíi khi dung lîng ¾cquy b»ng
95% dung lîng ®Þnh møc.
Giai ®o¹n 2: n¹p víi ¸p kh«ng ®æi cho tíi khi ¾cquy no th× dõng.
KÕt luËn :
V× ¾c qui lµ t¶i cã tÝnh chÊt dung kh¸ng kÌm theo søc ph¶n ®iÖn ®éng cho nªn khi ¾c
qui ®ãi mµ ta n¹p theo ph¬ng ph¸p ®iÖn ¸p th× dßng ®iÖn trong ¾c qui sÏ tù ®éng d©ng
nªn kh«ng kiÓm so¸t ®îc sÏ lµm s«i ¾c qui dÉn ®Õn háng hãc nhanh chãng. V× vËy trong
vïng n¹p chÝnh ta ph¶i t×m c¸ch æn ®Þnh dßng n¹p cho ¾c qui.
Khi dung lîng cña ¾c qui d©ng lªn ®Õn 90% lóc ®ã nÕu ta cø tiÕp tôc gi÷ æn ®Þnh
dßng n¹p th× ¾c qui sÏ s«i vµ lµm c¹n níc. Do ®ã ®Õn giai ®o¹n nµy ta l¹i ph¶i chuyÓn chÕ
®é n¹p ¾c qui sang chÕ ®é æn ¸p. ChÕ ®é æn ¸p ®îc gi÷ cho ®Õn khi ¾c qui ®· thùc sù no.
Khi ®iÖn ¸p trªn c¸c b¶n cùc cuÈ ¾c qui b»ng víi ®iÖn ¸p n¹p th× lóc ®ã dßng n¹p sÏ tù
®éng gi¶m vÒ kh«ng, kÕt thóc qu¸ tr×nh n¹p.
2. Ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn n¹p ¨cquy
S¬ ®å khèi cña m¹ch ®iÒu khiÓn n¹p ¨cquy theo hai giai ®o¹n
U®Æt
§K
B§
Z t¶i
Ch¬ng III: tÝnh to¸n vµ lùa chän m¹ch chØnh lu
I. ChØnh lu ®iÒu khiÓn ®èi xøng s¬ ®å cÇu 3 pha
1. S¬ ®å nguyªn lý
S¬ ®å gåm 6 Tiristor ®îc chia lµm hai nhãm:
- Nhãm Katot chung : T1, T3, T5
- Nhãm Anot chung : T2, T4, T6
Gãc më ®îc tÝnh tõ giao ®iÓm cña c¸c nöa h×nh sin
Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p trªn t¶i
Ud
6
2
5
6
6
2 U 2 sin d
3 6U 2
cos
Tõ c«ng thøc trªn ta thÊy khi U d 262 VDC , chän gãc pha ®Çu 450
VËy U 2
125.
125.3,14
75,57 (V)
3 6. cos 3 6. cos 45
Nh vËy ta ph¶i sö dông m¸y biÕn ¸p ®Ó h¹ ®iÖn ¸p tõ 380V xuèng 76V.
Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ch¹y qua 1 Tiristor lµ:
ITBV max
Id max
43,66A
3
Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ngîc mµ Tiristor ph¶i chÞu
Ung max 6U2 Ud max 1,05Ud max 275V
3
C«ng suÊt biÕn ¸p
Sba
Ud max Id max .262.131.103 35,94kVA
3
3
NhËn xÐt :
Víi s¬ ®å chØnh lu cÇu 3 pha cã ®iÒu khiÓn th× ®iÖn ¸p ra Ud Ýt ®Ëp m¹ch ( trong
mét chu k× ®Ëp m¹ch 6 lÇn ) do ®ã vÊn ®Ò läc rÊt ®¬n gi¶n, ®iÖn ¸p ngîc lªn mçi van nhá,
c«ng suÊt biÕn ¸p nhá nhng m¹ch phøc t¹p nhiÒu kªnh ®iÒu khiÓn.
2. §êng ®Æc tÝnh biÓu diÔn
II. ChØnh lu cÇu 3 pha b¸n ®iÒu khiÓn
1. S¬ ®å nguyªn lý
Trong s¬ ®å nµy sö dông 3 Tiristor ë nhãm Katot chung vµ 3 Diot ë nhãm Anot
chung.
Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p trªn t¶i
U
d
U
d1
U
d2
Trong ®ã :
Ud1 lµ thµnh phÇn ®iÖn ¸p do nhãm Katot chung t¹o nªn
Ud2 lµ thµnh phÇn ®iÖn ¸p do nhãm Anot chung t¹o nªn
U d1
3
2
11
6
7
6
U d2
3
2
2 U 2 sin d
3 6U 2
cos
2
2 U 2 sin d
3 6U 2
2
11
6
7
6
VËy
Ud
3 6U 2
(1 cos )
2
Tõ c«ng thøc trªn ta thÊy khi U d 262 VDC , chän gãc pha ®Çu lµ 450
VËy U 2
262.2
262.2.3,14
131(V)
3 6.(cos 1) 3 6.(cos 45 1)
Nh vËy ta còng ph¶i sö dông m¸y biÕn ¸p ®Ó h¹ ®iÖn ¸p líi tõ 380V xuèng 131V
Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ngîc mµ Tiristor ph¶i chÞu
Ung max 6U2 Ud max 1,05Ud max 275V
3
Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ch¶y trong Tiristor vµ §ièt
ITBV max Idiot max
Id max
43,66A
3
C«ng suÊt biÕn ¸p
Sba
U d max Id max .262.131.10 3 35,94kVA
3
3
NhËn xÐt :
Tuy ®iÖn ¸p chØnh lu chøa nhiÒu sãng hµi nhng chØnh lu cÇu 3 pha kh«ng ®èi
xøng cã qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh ®¬n gi¶n , kÝch thíc gän nhÑ h¬n.
2. §êng ®Æc tÝnh biÓu diÔn
III. ChØnh lu ®iÒu khiÓn cÇu mét pha kh«ng ®èi xøng
1. S¬ ®å nguyªn lý
Trong s¬ ®å nµy, gãc dÉn dßng ch¶y cña Tiristor vµ cña ®ièt kh«ng b»ng nhau.
Gãc dÉn cña ®ièt lµ :
D
Gãc dÉn cña Tiristor lµ :
T
Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i
1
U d 2 U 2 sin d
U d max
U2
Do ®ã
2 2U 2
U d max .84
139 V
2 2
2 2
Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng t¶i
Id
2U 2
(1 cos )
Ud
Zt
Dßng qua Tiristor
1
IT
I
d
I
d
d
2
2
Dßng qua §ièt
1
ID
I
d
I
d
d
2
2
Gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng ch¹y qua s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p
I2
1 2
I
d
I
1
d
d
NhËn xÐt :
S¬ ®å chØnh lu ®iÒu khiÓn 1 pha kh«ng ®èi xøng cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n, gän nhÑ , dÔ
®iÒu khiÓn , tiÕt kiÖm van . ThÝch hîp cho c¸c m¸y cã c«ng suÊt nhá vµ võa.
2. §êng ®Æc tÝnh biÓu diÔn
KÕt luËn :
Qua ph©n tÝch 3 ph¬ng ¸n trªn ta nhËn thÊy, ph¬ng ph¸p chØnh lu 1 pha cã u
®iÓm lµ gän nhÑ, tiÕt kiÖm ®îc linh kiÖn, van tuy nhiªn chÊt lîng ®iÖn ¸p chØnh lu
kh«ng cao b»ng s¬ ®å chØnh lu cÇu 3 pha. Do yªu cÇu cña ®Çu bµi lµ thiÕt kÕ nguån ®iÖn
liªn tôc víi chÊt lîng ®iÖn ¸p cao do ®ã ta quyÕt ®Þnh chän s¬ ®å chØnh lu cÇu 3 pha.
Trong 2 ph¬ng ¸n chØnh lu cÇu 3 pha ta chän ph¬ng ¸n chØnh lu cÇu 3 pha kh«ng ®èi
xøng víi nh÷ng u ®iÓm sau:
Sö dông 3 van thyristor, 3 ®ièt, tiÕt kiÖm h¬n nªn gi¶m gi¸ thµnh cho bé biÕn
®æi.
S¬ ®å ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n.
§Çu ra cña bé biÕn ®æi kh«ng cã yªu cÇu cao vÒ mÆt sãng hµi.
Ch¬ng 4 : nguyªn lý ®iÒu khiÓn vµ mét sè kh©u ®iÒu khiÓn
I.
Nguyªn lý thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn.
§iÒu khiÓn thyristor trong s¬ ®å chØnh lu hiÖn nay thêng gÆp lµ ®iÒu khiÓn theo
nguyªn t¾c th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh. Néi dung cña nguyªn t¾c nµy cã thÓ m« t¶ theo gi¶n ®å
h×nh díi ®©y:
Khi ®iÖn ¸p xoay chiÒu h×nh sin ®Æt vµo anod cña thyristor, ®Ó cã thÓ ®iÒu khiÓn ®îc
gãc më cña thyristor trong vïng ®iÖn ¸p+anod, ta cÇn t¹o mét ®iÖn ¸p tùa d¹ng tam
gi¸c, ta thêng gäi lµ ®iÖn ¸p tùa hay ®iÖn ¸p r¨ng ca Urc. Nh vËy ®iÖn ¸p tùa cÇn cã
trong vïng ®iÖn ¸p d¬ng anod.
Dïng mét ®iÖn ¸p mét chiÒu U®k so s¸nh víi ®iÖn ¸p tùa. T¹i thêi ®iÓm (t1,t4) ®iÖn ¸p
tùa b»n ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (Urc=U®k), trong vïng ®iÖn ¸p d¬ng anod, th× ph¸t xung ®iÒu
khiÓn X®k. Thyristor ®îc më t¹i thêi ®iÓm cã xung ®iÒu khiÓn (t1,t4) cho tíi cuèi b¸n kú
(hoÆc tíi khi dßng ®iÖn b»ng 0).
II.
S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn
§Ó thùc hiÖn ®îc ý ®å ®· nªu trong phÇn nguyªn lý ®iÒu khiÓn ë trªn, m¹ch ®iÒu
khiÓn bao gåm ba kh©u c¬ b¶n trªn h×nh vÏ sau:
NhiÖn vô cña c¸c kh©u trong s¬ ®å ®iÒu khiÓn.
Kh©u ®ång pha cã nhiÖn vô t¹o ®iÖn ¸p tùa Urc (thêng gÆp lµ ®iÖn ¸p d¹ng r¨ng ca
tuyÕn tÝnh) trïng pha víi ®iÖn ¸p anod cña thyristor.
Kh©u so s¸nh cã nhiÖn vô so s¸nh gi÷a ®iÖn ¸p tùa víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k, t×m
thêi ®iÓm hai ®iÖn ¸p nµy b»ng nhau (U®k=Urc). T¹i thêi ®iÓm hai ®iÖn ¸p nµy b»ng nhau,
th× ph¸t xung ë ®Çu ra ®Ó göi sang tÇng khuyÕch ®¹i.
Kh©u t¹o xung cã nhiÖn vô t¹o xung phï hîp ®Ó më thyristor. Xung ®Ó më Thyristor
cã yªu cÇu:
Sên tríc dèc th¼ng ®øng
§ñ ®é réng víi ®é réng xung lín h¬n thêi gian më cña thyristor
§ñ c«ng suÊt
C¸ch ly m¹ch ®iÒu khiÓn víi m¹ch lùc
III.
ThiÕt kÕ s¬ ®å nguyªn lý.
HiÖn nay m¹ch ®iÒu khiÓn chØnh lu thêng ®îc thiÕt kÕ theo nguyªn t¾c th¼ng
®øng tuyÕn tÝnh nh giíi thiÖu trªn.
Theo nhiÖm vô cña c¸c kh©u nh ®· giíi thiÖu, tiÕn hµnh thiÕt kÕ, tÝnh chän c¸c kh©u
c¬ b¶n cña ba khèi trªn.
1. Kh©u ®ång pha t¹o ®iÖn ¸p tùa
-E
-E
R2
R2
A
B
R1
D2
Tr
C
A
U1
U2
R1
Ura
C
D
Ur
U1
U2
C
D
(1.a)
(1.b)
S¬ ®å h×nh (1.a) lµ s¬ ®å ®¬n gi¶n, dÔ thùc hiÖn, víi sè linh kiÖn Ýt nhng chÊt lîng
®iÖn ¸p tùa kh«ng tèt. §é dµi cña phÇn biÕn thiªn tuyÕn tÝnh cña ®iÖn ¸p tùa kh«ng phñ
hÕt 1800. Do vËy, gãc më van lín nhÊt bÞ giíi h¹n. Hay nãi c¸ch kh¸c, nÕu theo s¬ ®å nµy
®iÖn ¸p t¶i kh«ng ®iÒu khiÓn ®îc tõ 0 tíi cùc ®¹i mµ tõ mét trÞ sè nµo ®ã ®Õn cùc ®¹i.
§Ó kh¾c phôc nhîc ®iÓm vÒ d¶i ®iÒu chØnh ë s¬ ®å h×nh (1.a) ngêi ta sö dông s¬
®å tao ®iÖn ¸p tùa b»ng s¬ ®å h×nh (1.b). Theo s¬ ®å nµy, ®iÖn ¸p tùa cã phÇn biÕn thiªn
tuyÕn tÝnh phñ hÕt nöa chu kú ®iÖn ¸p. Do vËy khi cÇn ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p tõ 0 tíi cùc ®¹i
lµ hoµn toµn cã thÓ ®¸p øng ®îc.
Ngµy nay víi sù ra ®êi cña c¸c linh kiÖn ghÐp quang, chóng ta cã thÓ sö dông s¬ ®å
t¹o ®iÖn ¸p tùa b»ng bé ghÐp quang nh h×nh (1.c) díi ®©y. Nguyªn lý vµ chÊt lîng ®iÖn
¸p tùa cña hai s¬ ®å h×nh (1.b) vµ (1.c) t¬ng ®èi gièng nhau. ¦u ®iÓm cña s¬ ®å h×nh
(1.c) ë chç kh«ng cÇn biÕn ¸p ®ång pha , do ®ã cã thÓ ®¬n gi¶n h¬n trong viÖc chÕ t¹o vµ
l¾p ®Æt.
+E
R1
R2
GHEP QUANG
Uv
D
C
Ura
(1.c)
C¸c s¬ ®å trªn ®Òu cã chung nhîc ®iÓm lµ viÖc më, kho¸ c¸c Tranzitor trong vïng
®iÖn ¸p l©n cËn 0 lµ thiÕu chÝnh x¸c lµm cho viÖc n¹p, x¶ tô trong vïng ®iÖn ¸p líi gÇn 0
kh«ng ®îc nh ý muèn.
Ngµy nay c¸c vi m¹ch ®îc chÕ t¹o ngµy cµng nhiÒu, chÊt lîng ngµy cµng cao, kÝch
thíc ngµy cµng gän, øng dông c¸c vi m¹ch vµo thiÕt kÕ m¹ch ®ång pha cã thÓ cho ta chÊt
lîng ®iÖn ¸p tùa tèt. Trªn s¬ ®å h×nh (1.d) m« t¶ s¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p tùa dïng khuyÕch ®¹i
thuËt to¸n (K§TT).
Tr
R2
C1
A
R1
B
D1
R3
A1
C
A2
U1
Ur
(1.d)
2. Kh©u so s¸nh
§Ó x¸c ®Þnh ®îc thêi ®iÓm cÇn më Tiristo chóng ta cÇn so s¸nh hai tÝn hiÖu U®k vµ
Urc. ViÖc so s¸nh c¸c tÝn hiÖu ®ã cã thÓ ®îc thùc hiÖn b»ng Tranzitor (Tr) nh trªn h×nh
(2.a). T¹i thêi ®iÓm U®k = Urc, ®Çu vµo Tr lËt tr¹ng th¸i tõ kho¸ sang më (hay ngîc l¹i
tõ më sang kho¸), lµm cho ®iÖn ¸p ra còng bÞ lËt tr¹ng th¸i, t¹i ®ã chóng ta ®¸nh dÊu ®îc
thêi ®iÓm cÇn më Tiristo.
-E
R3
Tr
Urc
Udk
R1
Ura
R2
a.
Víi møc ®é më b·o hoµ cña Tr phô thuéc vµo hiÖu U®k Urc = Ub, hiÖu nµy cã
mét vïng ®iÖn ¸p nhá hµng mV, lµm cho Tr kh«ng lµm viÖc ë chÕ ®é ®ãng c¾t nh ta
mong muèn, do ®ã nhiÒu khi lµm thêi ®iÓm më Tiristo bÞ lÖch kh¸ xa so víi ®iÓm cÇn më
t¹i U®k = Urc.
K§TT cã hÖ sè khuyÕch ®¹i v« cïng lín, chØ cÇn mét tÝn hiÖu rÊt nhá (cì V) ë ®Çu
vµo, ®Çu ra ®· cã ®iÖn ¸p nguån nu«i, nªn viÖc øng dông K§TT lµm kh©u so s¸nh lµ hîp
lý. C¸c s¬ ®å so s¸nh dïng K§TT trªn h×nh (2.b) vµ 2.c) rÊt thêng gÆp trong c¸c s¬ ®å
m¹ch hiÖn nay. ¦u ®iÓm h¬n h¼n cña c¸c s¬ ®å nµy lµ cã thÓ ph¸t xung ®iÒu khiÓn chÝnh
x¸c t¹i U®k = Urc.
- Xem thêm -