Đồ án môn học Mạch điện tử: Thiết kế mạch điều khiển chỉnh lưu cầu 1 pha

Đồ án môn học mạch điện tử GVHD: Ths. Trần Thái Anh Âu ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỆN TỬ I. Mục tiêu 1.1 Mục tiêu chung: ­ Sinh viên nắm được quy trình thiết kế mạch điện tử ứng dụng. ­ Sinh viên rèn luyện kỹ năng phân tích, thiết kế, thi công mạch điện tử. 1.2 Mục tiêu cụ thể: ­ Kiến thức: nắm vững nguyên lý hoạt động của mạch dao động ­ Kỹ năng: phân tích và thiết kế mạch, mô phỏng mạch bằng các phần miềm mô phỏng, xây dựng mạch phần cứng. ­ Thái độ: lên lớp đúng giờ, hoàn thành các phần đồ án đúng giờ, có thái độ tích cực chủ động và tinh thần hợp tác khi làm việc nhóm. II. Nội dung đồ án:“Thiết kế mạch điều khiển chỉnh lưu cầu 1 pha” Sản phẩm của đồ án bao gồm bản thuyết minh và mạch thực tế. Bản thuyết minh gồm các phần sau: Chương I: Nguyên lý hoạt động của mạch Chương II: Thiết kế mạch nguyên lý và mô phỏng mạch. Chương III: Tính chọn linh kiện sử dụng trong mạch. Chương IV: Chế tạo mạch thực tế. III. Tài liệu tham khảo [1] Bài giảng mạch điện tử ­ TS.Lê Quốc Huy. [2] Giáo trình Điện tử công suất – Trần Văn Thịnh (Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 2009). Đà Nẵng, ngày….tháng….năm 2015 Giáo viên hướng dẫn Trần Thái Anh Âu Hoàng Minh Tuấn ­ Lớp 14TDH1 1 Đồ án môn học mạch điện tử GVHD: Ths. Trần Thái Anh Âu Kiểm tra tiến độ thực hiện đồ án của sinh viên: MỤC LỤC MỞ ĐẦU Điện năng là một nguồn năng lượng chiếm vị trí quan trọng trong đời sống sản suất. Năng lượng này hầu như là năng lượng điện xoay chiều. Trong khi đó năng lượng điệu một chiều không kém phần quan trọng như: + Truyền điện cho động cơ điện một chiều + Cung cấp cho các mạch điện tử, sạc acquy. Vì vậy, cần biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện một chiều, để làm được điều này, ta dùng các bộ chỉnh lưu. Chỉnh lưu là biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều, nghĩa là biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều trên tải. Sự biến đổi đó được thực hiện nhờ các thiết bị bán dẫn. Chỉ cho dòng điện đi qua theo một chiều nhất định như: Diod, Tiristor… Có 2 loại chỉnh lưu: + Chỉnh lưu không điều khiển (Diod): Không thay đổi được điện áp trên tải. + Chỉnh lưu có điều khiển (Tiristor): Thay đổi được điện áp trên tải. Ở đây, ta chỉ xét về bộ chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển. Hoàng Minh Tuấn ­ Lớp 14TDH1 2 Đồ án môn học mạch điện tử GVHD: Ths. Trần Thái Anh Âu ỨNG DỤNG VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH ỨNG DỤNG CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHỈNH LƯU CẦU 1 PHA. Yêu cầu của mạch điều khiển. Mạch điều khiển là khâu rất quan trọng trong bộ biến đổi thyristor vì nó đóng vai trò chủ đạo quan trọng trong việc quyết định chất lượng và độ tin cậy của bộ biến đổi. Yêu cầu của mạch điều khiển có thế tóm tắt trong 6 điểm chính sau: Độ rộng xung điều khiển Độ lớn xung điều khiển Yêu cầu về độ dốc của răng Sự đối xứng của xung trong các kênh điều khiển Yêu cầu về độ tin cậy: Điện trở kênh điều khiển phải nhỏ để Thyristor không tự mở khi dòng rò tăng. Xung điều khiển ít phụ thuộc vào giao động nhiệt độ, dao động điện áp nguồn. Cần khử được nhiều cảm ứng để tránh mở nhầm. Yêu cầu về lắp ráp và vận hành: Thiết bị thay thế dễ lắp ráp và điều chỉnh. Mỗi khối có khả năng làm việc độc lập cao. Nhiệm vụ của mạch điều khiển. Mạch điều khiển có nhiệm vụ tạo ra các xung ở vào những thời điểm mong muốn để mở các van động lực của bộ chỉnh lưu. Hoàng Minh Tuấn ­ Lớp 14TDH1 3 Đồ án môn học mạch điện tử GVHD: Ths. Trần Thái Anh Âu Thyristor chỉ mở cho dòng điện chạy qua khi có điện áp dương đặt trên anốt và có xung áp dương đặt vào cực điều khiển không còn tác dụng gì nữa. Chức năng của mạch điều khiển: + Điều chỉnh được vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ dương của điện áp đặt trên anot – katot của thyristor. + Tạo ra được các xung đủ điều kiện mở thyristor, độ rộng xung tx < 10µs. Biểu thức độ rộng xung: Trong đó: Idt là dòng điện duy trì của thyristor. di/dt là tốc độ tăng trưởng của dòng tải. Đối tượng cần điều chỉnh được đặc trưng bởi đại lượng điều khiển là góc . NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN. Mạch điều khiển thyristor có thể phân loại theo nhiều cách. Song các mạch điều khiển đều dựa theo nguyên lý thay đổi góc pha và theo đó ta có 2 nguyên lý khống chế ngang và khống chế đứng. Khống chế ngang là phương pháp tạo góc thay đổi bằng cách dịch chuyển điện áp sang hình sin theo phương ngang so với điện áp tựa. Nhược điểm của phương pháp này là góc phụ thuộc vào dạng điện áp và tần số lưới, do đó độ chính xác của góc điều khiển thấp. Khống chế đứng là phương pháp tạo góc thay đổi bằng cách dịch chuyển điện áp chủ đạo theo phương thẳng đứng so với điện áp tựa. Phương pháp này có độ chính xác cao và khoảng điều khiển rộng (0­180o) Có 2 phương pháp điều khiển thẳng đứng là: tuyến tính và arccos: Hoàng Minh Tuấn ­ Lớp 14TDH1 4 Đồ án môn học mạch điện tử GVHD: Ths. Trần Thái Anh Âu NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN THẲNG ĐỨNG TUYẾN TÍNH: Theo nguyên tắc này người ta thường dùng hai điện áp: Điện áp đồng bộ Us, đồng bộ với điện áp đặt trên anod – catod của thyristor, thường đặt vào đầu đảo của khâu so sánh. Điện áp điều khiển Uđk, là điện áp một chiều , có thể điều chỉnh được biên độ. Thường đặt vào đầu không đảo của khâu so sánh . Do vậy hiệu điện thế đầu vào của khâu so sánh là: Ud = Uđk – Us Khi Us = Uđk thì khâu so sánh lật trạng thái, ta nhận được sường xuống của điện áp đầu ra của khâu so sánh. Sườn xuống này thông qua đa hài một trạng thái bền ổn định tạo ra xung điều khiển. Hình 1.1 Như vậy bằng cách làm biến đổi Uđk, ta có thể điều chỉnh được thời điểm xuất hiện xung ra, tức là điều chỉnh góc . Giữa và Uđk có quan hệ sau: Hoàng Minh Tuấn ­ Lớp 14TDH1 5 ... - tailieumienphi.vn