datv1050

Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần
Trọng Minh
I. Về sơ đồ chỉnh l u :
Ta phải lựa chọn một trong các bộ chỉnh lu có điều khiển sau :1 pha nửa chu
kỳ,hình tia(1 pha và 3pha),hình cầu(1 pha và 3 pha).Do chỉnh lu cầu có u điểm hơn
các mạch chỉnh khác về hệ số sử dụng máy biến áp và điện áp ngợc đặt lên van - rất
phù hợp với đặc điểm của tải là điện áp cao và dòng tải nhỏ nên chỉnh lu cầu đợc
chọn.Chỉnh lu cầu 3 pha có u điểm hơn về hệ số sử dụng máy biến áp và chất lợng
điện áp 1 chiều đầu ra nhng để đơn giản hoá vấn đề điều khiển và xét đến giá thành
của hệ thống ta chọn sơ đồ cầu 1 pha có điều khiển.
Tuy nhiên vì điện áp đầu ra rất cao nên việc thoả mãn đợc điện áp ngợc đặt lên
van là một vấn đề quan trọng cần giải quyết.Ta xem xét đến hai phơng án mạch lực
sau:
- Phơng án 1:
Dùng một bộ chỉnh lu cầu 1 pha không điều chỉnh đợc đó là bộ chỉnh lu dùng
các điôt sau máy biến áp và một bộ điều áp xoay chiều trớc máy biến áp
- Phơng án 2:
Dùng một bộ chỉnh lu cầu 1 pha có thể điều chỉnh đợc góc mở dùng các
thyristor đặt sau máy biến áp.

Ph ơng án I : Sử dụng mạch điều áp bằng thyristor trớc máy biến áp :

Điện áp ngợc đặt lên mỗi thyristor là: U
ngmax
=U
1
=400(V)
Sinh viên thực hiện : Nhóm 6 Tự động hóa 3 - K46
5
Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần
Trọng Minh
Nh vậy là điện áp đặt lên mỗi thyristor là tơng đối nhỏ chính vì vậy rất dễ cho
việc chọn van và điều khiển và bảo vệ van , không chỉ vậy còn giảm đợc vốn đầu t
cho thiết kế hệ thống.
Ta tính dòng chảy qua mỗi thyrisstor:
Ta thiết kế hệ thống với lợng dự trữ 10% về công suất, tức công suất dự trữ là
P
max
=167 KW và công suất làm việc là P
max
=150KW
Ta chọn điện áp tối đa trên tải là U
d
= 78kV và dòng điện sẽ là I
d
=2,1(A)
Ta có I
2
= I
d
= 2,1(A)
Giả sử sụt áp trên điện trở và điện kháng là 5%, trên điốt là 120V
Điện áp chỉnh lu không tải là:
U
d
= 78.10
3
.(1+5%)+120
= 82020 (V) = 82,02 (KV)
Điện áp pha thứ cấp MBA:
U
2
= 1,11.82,02=91,04(KV)
Điện áp pha sơ cấp MBA:
U
1
= 400(V)
Tính hệ số biến áp m=
1
2
U
U
=
400
91040
228
=> I
1
=m.I
2
=228.2,1 = 478,8(A)
Ta thấy rằng dòng điện chảy qua thyristor là rất lớn và đây là nhợc điểm của ph-
ơng pháp này nhng không phải là nhợc điểm lớn, có thể vẫn chọn đợc van phù hợp.
Ph ơng án II : Sử dụng mạch chỉnh lu bằng thyristor sau máy biến áp:
Sinh viên thực hiện : Nhóm 6 Tự động hóa 3 - K46
6
Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần
Trọng Minh
Dòng điện chảy qua các thyristor là :
I
tb
=I
d
/2= 2,1/2=1,05(A) dòng điện này là rất nhỏ nên rất dễ chọn van theo điều
kiện dòng điện.Và so với phơng án 1 thì số lợng van ít hơn.
Ưu điểm thứ hai của phơng án là chỉ có một bộ chỉnh lu mà không dùng đến hai bộ
Điện áp ngợc đặt lên mỗi thyristor là
U
ngmax
= 1,41.U
2
= 1,41.91040 = 128,366 (KV) đây là điện áp rất lớn nên rất khó
chọn van, điều khiển và bảo vệ van . Nếu mắc nối tiếp các van thì gây khó khăn cho
việc điều khiển.
Từ những u nhợc điểm của hai phơng án trên ta thấy phơng án thứ nhất là tốt và
khả quan hơn cả . Nh vậy ta chọn phơng án thứ nhất để thiết kế mạch lực cho hệ
thống.
II. Về mạch điều khiển:
Mạch điện thiết kế hoạt động ở điện áp cao và công suất lớn nên các thiết bị trong
mạch điều khiển phải hoạt động tin cậy và có công suất tổn hao nhỏ.Trớc yêu cầu
đó việc sử dụng các IC tích hợp các chức năng khác nhau với kết cấu nhỏ gọn , tiêu
hao công suất bé là 1 lựa chon tối u.
Sinh viên thực hiện : Nhóm 6 Tự động hóa 3 - K46
7
Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần
Trọng Minh
ch ơng III
Thuyết Minh Nguyên Lý Hoạt Động
I. Mạch lực:
Với sơ đồ mạch lực đợc thiết kế nh hình vẽ:
Hoạt động:
Điện áp lới có U=400 V đợc đa vào mạch điều áp xoay chiều một pha dùng một
cặp thyristor nối song song ngợc. Điện áp sau khi qua mạch điều áp xoay chiều
môột pha thì có điện áp không sin nhng vẫn đối xứng, sau đó đợc đa vào máy biến
áp để nầng điện áp lên hàng chục kV. Sau MBA điện áp đợc đa vào chỉnh lu cầu ba
pha, sau đó đa ra cao áp lọc. Cụ thể sự hoạt động của các khâu nh sau:
1. Bộ điều áp xoay chiều ba pha :
a) Sơ đồ:
Sinh viên thực hiện : Nhóm 6 Tự động hóa 3 - K46
8
Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần
Trọng Minh
b) Nhiệm vụ:
Điều khiển điện áp hiệu dụng để đa vào sở cấp máy biến áp. Khoảng điện áp đa
vào sơ cấp có thể điều chỉnh nằm trong khoảng từ 0V->440V. Nhờ có khâu này mà
có thể điều chỉnh tự động đợc hệ thống.
c) Hoạt động:
Các thyristor đợc điều khiển với góc điều khiển là . Đện áp đa vào là điện áp
hình sin có U = 400(V). Sau khi qua bộ XAAC sẽ đợc giảm xuống mức cần thiết để
điều chỉnh ổn định điện áp làm việc.
Dạng điện áp ra của bộ điều áp phụ thuộc vào tải của nó và góc mở thyristor.
Xét tải thuần trở:
- Khi < < : T1 mở, T2 khoá
U
t
= U
XC
- Khi < < + : T1 đóng, T2 cha mở đợc do cha nhận đợc xung điều
khiển nên T2 vẫn khoá.
U
t
= 0
- Khi + < < 2 : T1 khoá, T2 mở
U
t
= U
XC
Điện áp hiệu dụng trên tải sẽ là:
Sinh viên thực hiện : Nhóm 6 Tự động hóa 3 - K46
9
Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần
Trọng Minh

+
=
2
2sin)(2
UU
1
Xét tải trở cảm:
Khi góc điều khiển dòng tải s là liên tục và không phụ thuc góc điều
khiển . Điều này đúng nếu xung điều khiển là xung rộng.
Nếu xung điều khiển là xung hẹp dòng điện trong một nửa chu kỳ sẽ kéo
dài quá thời điểm + . Do đó khi V2 nhận đợc tín hiệu điều khiển tại +
thì V2 cha thể mở ra đợc. Điều này dẫn đến điện áp ra trên tải chỉ có trong một
nửa chu kỳ và dòng có dạng đạp mạch một chiều.
Với góc điều khiển > dòng ti sẽ có dạng gián đoạn và luôn bắt đầu từ 0
tại = .
Dòng tải sẽ tuân theo quy luật:










=

)sin(e)sin(
Z
U
i
Q
m
Điện áp hiệu dụng trên tải:

++
=
2
)22sin(2sin2
UU
hdt
với đợc xác định từ phơng trình:
0)sin(e)sin(
Q
=+

Trong đó :
R
X
arctg
L
=

R
X
Q
L
=
Sinh viên thực hiện : Nhóm 6 Tự động hóa 3 - K46
10
Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần
Trọng Minh
2. Máy biến áp lực:
a) Nhiệm vụ:
Nâng điện áp lới U
P
=380V lên điện áp hàng chục kV để đáp ứng yêu cầu điện
áp cao của công nghệ của lọc bụi tĩnh điện .
b) Hoạt động:
Sau khi qua bộ điều áp thì điện áp đa vào biến áp thờng không sin, nhng theo
phân tích ở trên thì điện áp là đối xứng, có thể tách thành các thành phần bậc 1 và
bậc cao, trong đó không có thành phần một chiều. Do vậy các thành phần xoay
chiều của điện áp sơ cấp MBA (hay điện áp hiệu dụng sơ cấp) vẫn đợc khuếch đại
qua MBA: U
2
=m.U
1
với m là tỉ số biến đổi của MBA.
3. Bộ chỉnh lu :
a) Sơ đồ:
b) Nhiệm vụ:
Biến điện áp xoay chiều sau MBA lực thành điện áp một chiều có độ nhấp nhô
thấp để đa ra cao áp lọc.
Quan hệ giữa điện áp sau chỉnh lu U
d
,dòng I
d
và điện áp thứ cấp U
2
,dòng thứ cấp I
2

của MBA là:
U
2
= 1,11U
d
I
2
= 0,58I
d

Do điện áp đặt lên mỗi điốt D là rất lớn ,theo tính toán U
nmax
= 75 KV.Vì vậy cần nối
tiếp các điôt để sao cho điện áp đặt lên các điốt không vợt quá U
nmax
của mỗi điôt
Sinh viên thực hiện : Nhóm 6 Tự động hóa 3 - K46
11
Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần
Trọng Minh
4. Cao áp lọc:
Tải này mang tính chất là tải điện trở có giá trị phụ thuộc vào điện áp giữa hai
cực của cao áp lọc và dòng điện qua tải hay phụ thuộc vào lợng khí bụi chảy qua cao
áp lọc và hiệu quả làm việc của hệ thống.
II. Mạch điều khiển
1. Mạch tạo tín hiệu điều khiển:
a) Nhiệm vụ:
Tạo ra tín hiệu U
đk
tăng dần đến giá trị E nào đó (tốc độ tăng có thể thay đổi đợc)
để đa vào chân số 11 của phần tử TCA785 so sánh với xung răng ca tạo ra xung điều
khiển ở chân 14, 15 của phần tử TCA785 với góc thay đổi nhỏ dần.
b) Sơ đồ nguyên lý:
Khi tín hiệu phản hồi logic đa vào R11 là 0 (không có tín hiệu) thì transistor T1
khoá ở A có điện áp UA bằng điện áp ổn định ở trên Zener Dz1. Tụ C đợc nạp điện.
Phơng trình nạp điện cho tụ:

+
+

=
)0(UdtU
C)RVR(
1
U
CA
2
C
Do UA = const nên tụ C đợc nạp tuyến tính. Khi điện áp trên tụ đạt đến -UA,
chọn R1 = R3 nên điện áp đó đợc duy trì ở -UA.
Sinh viên thực hiện : Nhóm 6 Tự động hóa 3 - K46
12
Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần
Trọng Minh
Thời gian tụ C nạp đến -UA phụ thuộc vào VR, R2, C nên có thể điều khiển đợc
thông qua biến trở VR.
Điện áp ra ở UB âm qua A2 đợc đảo thành dơng. Vậy ta phải chọn R4 = R5 để
giá trị UD bằng giá trị UB nhng ngợc chiều.
2. Mạch tạo xung điều khiển thyristor:
a) Nhiệm vụ:
Tạo ra xung đièu khiển mở thyristor với góc mở giảm dần để tăng dần điện áp
tải đến điện áp phóng điện.
b) Sơ đồ nguyên lý:
Sử dụng vi mạch chuyên dụng TCA785:
Sơ đồ chân:
Chấn số Ký hiệu Chức năng
1 OS Chân nối đất
2 Q2 Đầu ra 2 đảo
Sinh viên thực hiện : Nhóm 6 Tự động hóa 3 - K46
13
Đồ án môn học điện tử công suất GVHD : Trần
Trọng Minh
3 QU Đầu ra U
4 Q1 Đầu ra 1 đảo
5 VSYNC Điện áp đồng bộ
6 I Tín hiệu cấm
7 QZ Đầu ra Z
8 V
REF
Điện áp chuẩn
9 RP Điện trở mạch răng ca
10 C10 Tụ tạo mạch răng ca
11 V11 Điện áp điều khiển
12 C12 Tụ tạo độ rộng xung
13 L Tín hiệu điều khiển xung
ngắn xung rộng
14 Q1 Đầu ra 1
15 Q2 Đầu ra 2
16 V
S
Điện áp nguồn nuôi
Sơ đồ cấu tạo
Sinh viên thực hiện : Nhóm 6 Tự động hóa 3 - K46
14

Xem chi tiết: datv1050