Đồ án môn học Điện tử công suất (Bản đẹp)

b.Quá trình fóng điện ở ăc-quy : Trong quá trình fóng điện của ăc-quy , xảy ra các fản ứng hoá học sau: Tại cực dương : + + 2 + 2e → + 2 42SOH 2PbO +H 4PbSO OH2 Tại cực âm: Pb + → + 2e 42SO − 4PbSO Như vậy khi ăc-quy fóng điện , chì sunfat lại được hình thành ở hai chùm bản cực , làm cho các bản cực dần dần trở lại giống nhau còn dung dịch a-xit bị fân tích thành catiôn 2 và aniôn , đồng thời quá trình fóng điện cũng tạo ra nước trong dung dịch , do đó nồng độ của dung dịch giảm dần và sức điện động của ăc-quy giảm dần . +H 42SO − Quá trình fóng điện của ăc-quy cũng có thể chia làm hai giai đoạn :ở giai đoạn đầu điện áp ,sức điện động , nồng độ dung dịch điện fân của ăc-quy giảm chậm,đây gọi là giai đoạn fóng ổn định hay thời gian fóng điện cho fép của ăc-quy .Trong giai đoạn tiếp theo ,điện áp ăc-quy sẽ giảm rất nhanh . 3. Các thông số cơ bản của ăc-quy : a.Sức điện động của ăc-quy : Sức điện động của ăc-quy chì fụ thuộc vào nồng độ dung dịch điện fân Người ta thường sử dụng công thức kinh nghiệm : Eo = 0.85 + δ (V) Eo : sức điện động tĩnh của ăc-quy đơn δ: nồng độ dung dịch điện fân ở 15 . c0 )/( 3cmg -Sức điện động trong quá trình fóng điện của ăc-quy : Ep = Up + Ip.Rp Up là điện áp đo trên các cực của ăc-quy khi fóng điện. Rp là điện trở trong của ăc-quy . -Sức điện động trong quá trình nạp điện của ăc-quy : En = Un – In.Rn Un là điện áp đo trên các cực của ăc-quy khi nạp điện. 3 Đồ án môn học điện tử công suất 4 Rn là điện trở trong của ăc-quy . b.Dung lượng của ăc-quy ( C ): Dung lượng fóng là đại lượng đánh giá khả năng cung cấp năng lượng của ăc-quy cho fụ tải : Cp = Ip.Tp Tp là thời gian fóng điện Dung lượng nạp là đại lượng đánh giá khả năng tích trữ năng lượng của ăc-quy : Cn = In.Tn Tn là thời gian fóng điện . 4 Đồ án môn học điện tử công suất 5 CHƯƠNG 2 Thiết kế mạch chỉnh lưu. Bộ chỉnh lưu được thiết kế nhằm biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện một chiều. Theo dạng nguồn cấp xoay chiều,chúng ta chia các bộ chỉnh lưu thành một pha , ba pha hay n pha . Các bộ chỉnh lưu này có thể là chỉnh lưu không điều khiển nếu dùng van chỉnh lưu là diode , chỉnh lưu có điều khiển nếu dùng van chỉnh lưu là tiristo , và chỉnh lưu bán điều khiển nếu van chỉnh lưu dùng cả diode lẫn tiristo . Với các số liệu cho trước như sau: . Điện áp định mức của ăc-quy nằm trong khoảng 5V đến 50V. . Dòng nạp định mức ăc-quy là 50A . Dòng nạp min của ăc-quy là 10A. Công suất nguồn nạp nhỏ hơn 10kw nên chọn bộ biến đổi là bộ chỉnh lưu một pha . Ta có thể dùng các sơ đồ sau : . Chỉnh lưu một pha 2 nửa chu kỳ có điều khiển. . Chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển đối xứng. . Chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển không đối xứng . A .Các phương án thiết kế mạch chỉnh lưu : 1. Chỉnh lưu một pha 2 nửa chu kỳ có điều khiển: Trong sơ đồ này ,máy biến áp fải có hai cuộn dây thứ cấp với thông số giống hệt nhau ,ở mỗi nửa chu kỳ khi có xung tới điều khiển mở tiristo có một van dẫn cho dòng điện chạy qua . T1 T2 RE Điện áp đập mạch trong cả hai nửa chu kỳ với tần số đập mạch bằng hai lần tần số điện áp xoay chiều . Hình dáng các đường cong điện áp và dòng điện tải (Ud,Id ) cho trên hình vẽ . Điện áp trung bình trên tải thuần trở được tính theo công thức : )cos( α+= 1UdoUd 2 Với Udo là điện áp chỉnh lưu khi không điều khiển và bằng 5 t U , I E Id Ud T1 T2 T1 α Đồ án môn học điện tử công suất 6 2U90Ud ,= α là góc mở của các tiristo. Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van : 22Un =max 2U Mỗi van dãn thông trong một nửa chu kỳ , do vậy dòng điện mà van bán dẫn fải chịu tối đa là bằng 1/2 dòng điện tải Trị hiệu dụng của dòng điện chạy qua van 2 I I dhd = * Nhận xét : trong sơ đồ này , dòng điện chạy qua van không quá lớn . Khi van dẫn ,điện áp rơi trên van nhỏ.Việc điều khiển các van bán dẫn ở đây tương đối đơn giản .Tuy vậy ,việc chế tạo biến áp có hai cuộn dây thứ cấp giống nhau , mà mỗi cuộn chỉ làm việc trong nửa chu kỳ ,làm cho việc chế tạo máy biến áp phức tạp hơn và hiệu suất sử dụng biến áp xấu hơn , mặt khác điện áp ngược của các van bán dẫn fải chịu có trị số rất lớn. 2. Chỉnh lưu cầu một fa có điều khiển một fa đối xứng: Trong nửa chu kỳ đầu , lúc U2 > E điện áp anod của tiristo T1 dương lúc đó catod của T2 âm , nếu có xung điều khiển cả hai van T1 ,T2 đồng thời ,thì các van này sẽ được mở thông để đặt điện áp lưới lên tải , T1 , T2 sẽ dẫn đến khi U2 < E. R E T 2 T 3T 1 T 4 U 2 Trong nửa chu kỳ sau , khi U2 > E , điện áp anod của tiristo T3 dương lúc đó catod của T4 âm , nếu có xung điều khiển cả hai van T3 ,T4 đồng thời ,thì các van t U ,I E Id Ud T1,T2 T3,T4 T1,T2 α này sẽ được mở thông để đặt điện áp lưới lên tải. Điện áp trung bình đặt lên tải: )cos( α+= 1UdoUd 2 với 2U90Udo ,= Dòng trung bình chạy qua tiristo : Itb = Id/2 Dòng hiệu dụng chạy qua van : 2 I I dhd = 6 Đồ án môn học điện tử công suất 7 Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van : 22UUn =max * Nhận xét : So với sơ đồ trên ,ở sơ đồ này điện áp ngược lớn nhất đặt lên van chỉ bằng một nửa,biến áp dễ chế tạo và có hiệu suất cao hơn . Tuy nhiên , sơ đồ này nhiều khi gặp khó khăn trong việc mở các van điều khiển , nhất là khi công suất xung không đủ lớn . 3 . Chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển không đối xứng : Ở nửa chu kỳ đầu , khi > E , nếu có xung tới mở tiristo T1 , xuất hiện dòng chạy qua T1 , D1 .Ở nửa chu kỳ sau , khi > E , nếu có xung điều khiẻn mở tiristo thì T2 và D2 thông, cho phép dòng qua tải 2u 2u E R T1 D1T2 D2 U2 Điện áp trung bình đặt lên tải: )cos( α+= 1UdoUd 2 với 2U90Udo ,= Với Udo là điện áp chỉnh lưu khi không điều khiển Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van 2UUn 2=max t U , I E Id Ud T1,D1 T2,D2 T1,D1 α Dòng hiệu dụng qua tiristo : π α−π= 2 II dT Dòng hiệu dụng qua diode : π α+π= 2 II dD Dòng trung bình qua diode : dtbD I2 I π α+π= Dòng trung bình qua tiristo : π α−π= 2 ItbT dI * Nhận xét : Ngoài những ưu điểm của sơ đồ cầu đối xứng thì ở sơ đồ cầu không đối xứng ,việc điều khiển mở các tiristo là đơn giản hơn . Mặt khác , sơ đồ này sử dụng một nửa số van là diode và một nửa số van là tiristo nên giá thành của van giảm . Vậy ta dùng sơ đồ chỉnh lưu cầu một fa có điều khiển không đối xứng để thiết kế nguồn nạp cho ăc-quy . 7 Đồ án môn học điện tử công suất 8 B . Tính toán mạch chỉnh lưu : 1 . Tính toán chọn van : -Dòng hiệu dụng qua tiristo E R T1 D1T2 D2 U2 π α−π= 2 II dT -Dòng hiệu dụng qua diode π α+π= 2 II dD Khi 6 π=α : )(A108 6 1 1100ID =+= )(, A391 6 1 1100IT =−= - Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van 22UUn =max - Điện áp chỉnh lưu trung bình khi không tải )cos( α+π= 1 2U U 2do Mặt khác UbaUvUU ddo Δ+Δ+= Trong đó : ΔUv là điện áp rơi trên van khi van dẫn là điện áp trung bình trên tải dU ΔUba = ΔUr + là sụt áp trên điện trở và điện kháng máy biến áp LUΔ -Tính sụt áp trên máy biến áp : Máy biến áp công suất cữ chục KVA thuộc loại MBA công suất nhỏ ,sụt áp trên điện trở khoảng 4%Ud , sụt áp trên cuộn kháng khoảng 1,5% Ud. U , I E Id Ud T1,D1 T2,D2 T1,D1 α Id I T1 I T2 I D1 I D2 θ θ θ θ θ θ Vậy ΔUba = 4%Ud + 1,5%Ud = 5,5%Ud - Sụt áp trên van khi van dẫn : lấy sụt áp trên mỗi van khoảng 1,7V 8 Đồ án môn học điện tử công suất 9 → ΔUv = 1,7.2 = 3,4V  + 5,5%Ud + 3,4V = 1,055 + 3,4 =doU dU dU  )(,, )(, )cos( ),,( )cos( . max V5394284662UU V8466 21 43U0551 21 U U 2n ddo 2 === =α+ π+=α+ π= * Chọn van : hệ số dự trữ về áp Ku = 1,6 Hệ số dự trữ về dòng Ki=1,8 . Điện áp ngược của van có tính đến hệ số dự trữ : )(,,.,.max V25151615394KuUU NN === Dòng định mức qua diode : )(,,.,. A41948110881II DDm === Ta chọn loại diode 1N3976 có các thông số như sau : Imax = 250A ; Un = 200 V ; ΔUv = 0,6V .Dòng định mức qua tiristo : A316481391ImT ,,., == Với điều kiện làm mát tự nhiên thì dòng làm việc của tiristo chỉ bằng một fần ba dòng cho fép qua nó . Do đó , dòng cho fép qua tiristo là : 164,3.3 = 492,9A Ta chọn loại tiristo NLC510E có các thông số như sau : Imax = 550A ; Un = 500V ; ΔUv = 1,5V ; Igmax = 150mA ; Ugmax = 6,5V . ¾ Bảo vệ quá áp cho tiristo : Trong quá trình hoạt động van có thể fải chịu các xung điện áp rất lớn so với điện áp mà van có thể chịu được . Các xung điện áp đó có thể là do các nguyên nhân sau : - Xung điện áp do quá trình chuyển mạch van - Xung điện áp từ fía lưới xoay chiều mà nguyên nhân thường gặp là do tải có điện cảm lớn trên đường dây - Xung điện áp do cắt đột ngột máy biến áp non tải . T R C Để bảo vệ van khỏi các xung điện áp ta dùng mạch RC mắc song song với tiristo như hình bên . Khi có xung điện áp trên bề mặt tiếp giáp của van , mạch RC mắc song song với van bán dẫn tạo mạch vòng fóng điện tích tránh sự quá áp trên van . Theo kinh nghiệm người ta thường chọn các thông số RC có giá trị : R = 10Ω ; C = 1μF 2. Tính toán MBA cho mạch chỉnh lưu : * Tính công suất MBA : Điện áp chỉnh lưu không tải : 9 H h e a c D b Đồ án môn học điện tử công suất 10 = + = 2,1 +1,055 doU dU baUUv Δ+Δ dU → = 2,1 + 1,055 . 50 = 54,95 (V) doU → = . = 54,95 . 100 = 5495 (W) doP doU dI  Công suất của MBA :  = Ks . = 1,23 . 5,495 = 6,76 KVA baS doP Trong đó Ks là hệ số công suất MBA . Lấy Ks= 1,23 ( Sách hướng dẫn thiết kế thiết bị điện tử công suất ) * Tính thông số áp dòng của các cuộn dây: - Điện áp cuộn thứ cấp : )(, )cos( ),,( )cos( . V465 21 22U0551 21 U U ddo2 =α+ π+=α+ π= - Điện áp cuộn sơ cấp : U1 =220 V - Dòng chạy trong cuộn thứ cấp : A391II T2 ,== -Dòng chạy trong cuộn sơ cấp : A7302207661US1I ba ,/,/ === * Tính toán dây quấn : -Số vòng cuộn sơ cấp : BQfef444 1U 1W ..., = trong đó : Qfe là tiết diện trụ Qfe = 2cm349 502 6760 6 fm Sba Kq , .. == với : m là số trụ MBA Kq là hệ số fụ thuộc fương thức làm mát Chọn loại tôn có B = 1,5 T → 134 105134950444 220 1W 4 == −.,.,.., vòng -Số vòng cuộn thứ cấp : 40 105134950444 465 2W 4 ≈= −.,.,.., , vòng -Tiết diện dây sơ cấp : chọn J = 2,75A/mm 2 2mm211752730J1I1Scu ,,/,/ === đường kính dây sơ cấp : mm7731S41d ,/. =π= -Tiết diện dây thứ cấp : mm562S42d mm233391J2I2Scu 2 ,/. ,,/ =π= === * Tính kích thước mạch từ : mạch từ dùng tôn silic có trọng lượng riêng 7,5kg/dm 3 - Chọn trụ hình chữ nhật :diện tích Q=a.b=49,3cm 2 10 Đồ án môn học điện tử công suất 11 - Chọn các lá thép có độ dày là 0,4mm - Theo các công thức kinh nghiệm như sau : b/a = 1,5 ; c/a =2 ; h/a = 2,5 ; e/a = 0,5 (Sách hướng dẫn thiết kế thiết bị điện tử công suất ) → a = 5,7cm ; b = 8,6cm ; c = 11,5cm ; h = 14,3 cm ; e = 2,87 cm → D = 2a + c =22,96 cm ; H = h + 2e = 20cm * Tính kết cấu dây quấn : -Số vòng dây của mỗi lớp : với sơ cấp : Wl1 = h/d1 = 143/3,77 ≈ 38 vòng với thứ cấp : Wl2 = h/d2 = 143/6,5 = 22 vòng Vậy số lớp cuộn dây sơ cấp : N1 = W1/Wl1 =134/38 ≈ 4 lớp Số lớp cuộn dây thứ cấp : N2 = W2/Wl2 = 40/22 = 2lớp -Bề dày mỗi cuộn dây Sơ cấp : B1 = d1.N1 + cd .N1 = 3,77.4 +0,1.4 = 15,48mm Thứ cấp : B2 = 6,5.2 + 0,1.2 = 13,2 mm Trong đó cd là chiều dày lớp cách điện ( cd = 0,1mm ) - Tổng bề dày các cuộn dây : B = B1 + B2 + cd + cd = 15,48 + 13,2 + 1 + 0,1 = 29,78mm Trong đó cd là chiều dày cách điện trong ( cd = 1mm) cd n là chiều dày cách điện ngoài ( cd n=0,1mm) t n t t * Tính khối lượng đồng và sắt : . ;.mfeVfeMfe = 3cm843673baD2bah2Vfe ,...... =+= kg5271084367357Mfe 3 ,.,., ==→ − . 3dmkg98mcumcuVcuMcu /,;. == 2l2Scu1l1ScuVcu .. += ; Dtb=(Dt1 + Dn1)/2 =1l Dtb1W ..π Dt1 = cm4210106875cdba 22t22 ,,,, =++=++ cm547122111341Dtb1W1l cm2112971142101Dtb cm97114010377042101Ncd1d1Dt1Dn ,,.... ,/),,( ,).,,(,).( =π=π= =+= =++=++= l1 là chiều dài dây quán sơ cấp chiều dài dây quấn thứ cấp l2 được tính như sau: cm6513910811402Dtb2W2l cm08112741142102Dtb cm74112Ncd2dDt2Dn42102Dt ,,.... ,/),,( ,).(;, =π=π= =+= =++== trong đóDt,Dn là đường kính trong và ngoài của cuộn dây (sơ và thứ cấp ) Dtb là đường kính trung bình của cuộn dây (sơ và thứ cấp ) 11 Đồ án môn học điện tử công suất 12 =11,2.47125 + 33,2.13916,5 = 0,99dm 3 2l2Scu1l1ScuVcu .. += Vậy m cu = 0.99.8,9 = 8,9kg *Tính sụt áp bên trong MBA : chọn dây sơ cấp có đường kính d1 = 4,1mm và điện trở trên một đơn vị chiều dài là ro = 0,00123Ω/m. Dây thứ cấp có d2 = 6,5mm ; ro = 0,000811Ω/m - Điện trở dây quán ở 75 là : Co Sơ cấp : R1 = ( 1+ αt)l1.ro = (1 + 0,004.75).47,125.0,00123 = 0,075Ω Thứ cấp : R2 = (1 + 0,004.75).13,9165.0,00811 = 0,015Ω - Sụt áp trên điện trở của MBA là : ΔUr = [R2 + R1.(W2/W2) ].Id = 2,1V 2 - Sụt áp trên điện kháng của MBA là : ΔU = π XId3 ; 0167010 3 2B1B cdohr2W8X 722 ,.])[/.( =ω++π= − Ω trong đó cdo = 0,2mm là chiều dày cách điện các cuộn dây sơ và thứ cấp với nhau → ΔU = 0,0167.100/ = 0,53V π Vậy tổng sụt áp trên MBA là : ΔUba = 0,53 + 2,1 = 2,63V 12 Đồ án môn học điện tử công suất 13 CHƯƠNG 3 Thiết kế mạch điều khiển A. Giới thiệu chung về mạch điều khiển : * Mạch điều khiển có các chức năng sau : - Điều khiển được vị tri xung trong fạm vi nửa chu kỳ dương của điện áp đặt lên anod và catod của tiristo . - Tạo được các xung đủ điều kiện mở được tiristo ( xung điều khiển thường có biiên độ từ 2V dến 10V ,độ rộng xung thường từ 20μs đến 100μs) Độ rộng xung được xác định theo biểu thức sau : dtdi I t dtx / = là dòng duy trì của tiristo dtI * Cấu trúc của một mạch điều khiển như sau : X S S 1 2 3 4 Uc §F Urc Trong đó : - ĐF : khâu tạo điện áp đồng fa - Urc : điện áp răng cưa - Uc : là điện áp điều khiển - khâu 1 : khâu so sánh điện áp giữa Uc và Urc , khi Uc – Urc = 0 thì trigơ lật trạng thái . - khâu 2 : khâu tạo xung chùm - khâu 3 : là khâu khuyếch đại xung - khâu 4 : khâu biến áp xung . Bằng cách điều chỉnh Uc ta có thể điều chỉnh được vị trí xung điều khiển tức là điều chỉnh được góc α 13 Đồ án môn học điện tử công suất 14 B. Sơ đồ nguyên lý và hoạt động của mạch điều khiển :  Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển : Điện áp hình sin sau khi qua MBA để tạo điện áp đồng fa , được đưa vào bộ chỉnh lưu cầu một fa và qua khâu so sánh A1 để tạo điện áp dạng xung hình chữ nhật UI . Do có sự fóng nạp của tụ C1 , ở đầu ra của A2 có điện áp dạng răng cưa UII . UII sau đó được so sánh với điện áp điều khiển Uđk qua khâu A4 tạo điện áp xung chữ nhật . Điện áp này qua diode D13 chỉ còn lại các xung dương UIV. Thời điểm fát xung của A4 được điều chỉnh nhờ thay đổi điện áp Uđk . Do đó góc điều khiển α có thể thay đổi khi điều chỉnh Uđk Khâu A3 và diode D2 tạo xung chùm có điện áp dương UIII . Độ rộng của các xung này tuỳ thuộc vào giá trị R4 và C2 được xác định dựa trên yêu cầu của tiristo cần điều khiển . Các điện áp UIV và UIII qua fần tử AND và được đưa vào khâu khuyếch đại xung và biến áp xung để tạo các xung có công suất đủ lớn để mở các tiristo . Khối phản hồi dòng điện ( bao gồm các khâu A5 và A7 ) tự động điều chỉnh dòng điện ổn định khi nó thay đổi trong quá trình nạp ăc-quy và tạo giá trị dòng nạp ban đầu theo yêu cầu của ăc-quy . Khối phản hồi áp (khâu A10 ) tự động điều chỉnh điện áp khi điện áp thay đổi . Điện áp fản hồi được so sánh với điện áp đặt trên biến trở VR1 . Khi điện áp fản hồi Uf nhỏ hơn điện áp đặt ( bằng 93%Uđm của ăc-quy ) thì ở đầu ra của A6 xuất hiện xung âm làm khoá K2 và mở K1 cho fép ăc-quy vẫn nạp theo dòng . Khi Uf lớn hơn điện áp đặt thì ở đầu ra của A6 xuất hiện xung dương làm K2 mở và K1 đóng , lúc này ăc-quy chuyển sang chế độ nạp theo áp . Trong lúc nạp theo áp , khi điện áp nạp đạt giá trị 113%Uđm thì quá trình nạp được ngắt nhờ khâu bảo vệ quá áp ( gồm khâu A9 , tranzito T4 và rơle RH ) .  Dạng điện áp của các khâu trong mạch điều khiển như sau : 14 Đồ án môn học điện tử công suất 15 U ®k α θ θ θ θ θ θ θ 1,5 U I U II U IV U III 1θ π π2 Ubh - Ubh Ubh - Ubh α 0 0 0 0 15 Đồ án môn học điện tử công suất 16 B. Hoạt động của các khâu trong mạch điều khiển : 1. Khâu tạo điện áp đồng fa và điện áp răng cưa : A2 C1 R3 A 1 D1 R2 DZ D9 D12 D11 D10 R1 R28 R27 MBA Ι I I + E - E + E + E - E  Nguyên lý hoạt động : MBA tạo điện áp đồng fa với điện áp đặt vào mạch lực . Điện áp hình sin sau khi qua chỉnh lưu được đưa vào khâu so sánh A1 tạo điện áp hình xung chữ nhật . Do có diode D1 nên chỉ có xung dương của điện áp UI được đưa vào nạp cho tụ C1. Khi có xung âm , D1 khoá ,T1 mở , tụ C1 fóng điện qua R2 , A1 . Do quá trình fóng nạp của tụ C1 nên ta có được điện áp ra của khâu A2 có dạng xung tam giác . Điện trở R2 nhằm hạn chế dòng qua tranzito T1 . Diode Dz mắc song song tụ C1 nhằm khống chế điện áp ra UII không vượt quá U . DZ - Trong quá trình nạp cho tụ C1 : UodtUI 1C3R 1 UII dt dUII 1C 3R UI t 0 +−=⇔−= ∫ ... tại thời điểm bắt đầu nạp cho tụ C1 , điện áp trên tụ bằng 0 1C3R tUbh tUI 1C3R 1 UII . ... . −=−=→ - Điện áp bão hoà : Ubh = E – 2 = 15 – 2 = 13V - thời gian nạp cho tụ C1 là : tn = T/2 – 2.θ1/ω 16 Đồ án môn học điện tử công suất 17 - chọn điện áp dặt V15U 28R = Uđf = 22 →θsin2 222 51 1 ,sin =θ Time [s] 0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m 60.00m 70.00m O ut pu t -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 U®f U I 1,5V 17 Time [s] 0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m 60.00m 70.00m O ut pu t -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 U®f U II Đồ án môn học điện tử công suất 18 Thời gian nạp cho tụ C1 là: 1C3R tnUbh UII s00970 314 0480 2 2 020 tn . . ,,., −= =−= chọn UII max = -Ubh = -13V → R3.C1 = tn = 0,0097 chọn R3=10k → C1 = 0,0097/10000 = 0,97μF - Trong quá trình fóng của tụ C1 : UoftUI 1C2R 1 UII +−= . . trong đó : Uof = UIImax t là thời gian fóng điện của C1 t < θ1/314 = 0,048/314 = 0,153ms Ω=<→ − − 73157 10970 101530 2R 6 3 , ., ., chọn R2 = 150 Ω - chọn các điện trở R28 = 1k ; R29 = 9k - chọn diode : các diode D9 , D10 , D11 , D12 và D1 dùng loại D-1001 có các thông số I = 1A và Ung = 200 V. - chọn diode Dz loại BZ23-C15 có điện áp ngược cực đại = 14,75 V - chọn tranzito loại C828 có các thông số Uce = 30 V; Ice = 300mA ; β =30 ÷ 100 - chọn IC thuật toán loại μA741 có các thông số như sau : Zvào = 300kΩ ; Zra = 60Ω ; En = ±15V ; t = 55 ÷ 125 . Co Co 18 Đồ án môn học điện tử công suất 19 2. Khâu tạo xung chùm : A 3 C 2 R 4 R 6 R 5 + E - E U c U r  Nguyên lý hoạt động : khâu A3 thực hiện so sánh 2 điện áp Ur và Uc , tạo chuỗi xung chữ nhật ở đầu ra . Ubh - Ubh Uc k.Ubh θ 1IIIUkUr .= trong đó k = R6/( R5 + R6)  Xác định chu kỳ xung ra : Tụ C2 được nạp từ điện áp Ubh qua R Chọ 4. n điện áp trên tụ lúc bắt đầu nạp là thời gian nạp cho Uc(0) = -k.Ubh Ta có biểu thức tính tụ là : T1 = 5R 5R6R2 2C4R +.ln.. Chọn R5 = R6 = 1k : T1 = 1,1.R4.C2 đều chạy qua R4 nên thời gian fóng kỳ xung ra : T = T1 + T2 = 2,2R4.C2 Vì khi fóng và nạp điện cho tụ C2 thì dòng T2 = T1 Vậy biểu thức tính chu  Chọn xung có độ rộng là 50μs , chọn R4 = 100Ω : → C2 = 0,45μF 19 Đồ án môn học điện tử công suất 20 3.Khâu so sánh điện áp : A4 thực hiện so sánh điện áp răng cưa của UII - k – UII > 0 13V - k ở .  với điện áp điều khiển Uđk : khi Uđk > UII thì Ud = Uđ A 4 R1 8 R1 9 U II U ®k ở đầu ra của A4 có xung dương +Ubh = hi Uđk < UII thì Ud = Uđk – UII < 0 đầu ra của A4 có xung âm – Ubh = -13V chọn R18 = R19 =1k 20 0.0 Time [s] 0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m 60.00m 10.00 70.00m O ut pu t 0.00 -20.00 -10.00 U®k 20 Đồ án môn học điện tử công suất 21 4.Khối fản hồi : ¾Nguyên lý ho Điện trở sun Rs chuyển dòng fản hồi thành áp đặt vào khâu - hồi đươch đưa vào so sánh với điện áp đặt Uvr1 . . i n xung dương làm K2 mở và K1 khoá ,do đó ăc-quy ở chế độ nạp theo áp . ạt động : - khâu fản hồi dòng : khuyếch đại không đảo A5 . khâu fản hồi áp : Điện áp fản Kh Uf1 < Uvr1 : ở đầu ra A6 xuất hiện xung âm mở K1 và khoá K2 , cho fép UV đi qua , do đó ăc-quy ở chế độ nạp theo dòng . Khi Uf1 > Uvr1 : ở đầu ra khâu so sánh xuất hiệ Rs + E - E + E + E + E - E - E - E - E - E Us Uf + E U VII UV U X UVI A6 A5 R7 R9 R21 R10 Rf1 Rf2 VR1 A10 R13 R16 R15 R31 A7 R8 R34 VR2 NOT R32 R33 VR4 21 Đồ án môn học điện tử công suất 22 - Nguyên tắc ổn dòng tự động : )cos( α+π= 2U 1 2 ; 12 1 UrcUdk θ−π θ−α= . max Ta có : Raq Id = ; EUdo − Udo p Id tăng , d → cần giảm Ud cần tăng α → Uđk f tăng lên , ngược lại khi Id giảm cần giảm Uđk . .khi dòng nạ cần giảm I o → ải Đưa điện áp Us vào khâu khuyếch đại không đảo A5 , ta có : ).( 9 7R R 1UsUV += . Uđk tăng Ngược lại khi dòng nạp giảm thì Uđk giảm . m Ud ng và ngược lại khi Ud giảm thì Uđk Ta có : U = Uf1(1 + R12/R11) ; Uđk = - U - Uđ  Tí - i 2 điện trở sun loại 50A_75mV mắc song song .Ta y , mỗi bình có 6 ngăn ăc-quy đơn , mỗi ngăn ăc-quy Đi Un = In.Raq + E = 100.0.015.6.4 + 2.6.4 = 51,6V Mặt khác : Uđk = -U V - Uđ Vậy khi dòng nạp Id tăng ,điện áp fản hồi trên điện trở sun tăng → - Nguyên tắc ổn áp tự động : khi điện áp nạp cho ăc-quy Ud tăng ,cần giả Do đó góc α fải tăng lên , điện áp Uđk tă fải giảm . Đưa điện áp fản hồi qua khâu khuyếch đại đảo A8 ,sau đó trộn với lượng điện áp đặt Uđ . VIII VIII Vậy khi Uf1 giảm sẽ làm U VIII giảm nên Uđk giảm ,ngược lại khi Uf1 tăng thì U tăng nên Uđk tăng . VIII nh toán chọn điện trở : Vớ khâu ổn dòng : Dùng cần nạp cho 4 bình ăc-qu đơn có sức điện động ban đầu là 2V , điện trở trong của mỗi ăc-quy đơn là 0,015Ω . ện áp nạp cho 4 bình ăc-quy khi dòng nạp là 100A là : Ta có Un = )cos( α+π= 1Udo 2U2 Do đó góc α = 44,36 o 12 UrcUdk θ−π= .max 1θ−α nên Uđk = Urcmax.0,24 = -13.0,24 = -3,12V đk = -U - Uđ Æ điệ Ta có R9/R7 = 150 Æchọn R7 = 10Ω ; R9 = 1,5kΩ αmi VR2 = 11k 50 ÆRf1 = 11k ; Rf2 = 39k U n áp đặt Uđ = 3,12 – 0,075.150 = -8,13V . V n = θ1 Æ Uđkmin = 0 Æ Uđmax = - U = -11,25V V Æ VR2 / ( VR2 + R8 ) = 11,25/15 Æ chọn R8 = 4k ; Chọn R21 = R10 = R34 = 1k . - Với khâu so sánh A6 : chọn Rf1/( Rf1 + Rf2 ) = 11/ 22 Đồ án môn học điện tử công suất 23 Như vậy khi nạp cho ăc-quy có điện áp định mức là Ud = 50V ta để điện áp ở t quá 93%Uđm thì ta có : mở K2 - Với khâu ổn áp nạp : điện áp nạp cho 4 ăc-quy khi ăc-quy được nạp 1VRU mức : 93% .11 = 10,23V Khi điện áp trên ăc-quy vượ Uf1 > 93%Uđm.Rf1/(Rf1+Rf2) = 10,23V Æ ở đầu ra A6 xuất hiện xung dương ngắt K1 và Æăc-quy chuyển sang chế độ nạp áp no là 113% Un = 113%.51,6 = 58,31 V )cos( α+= 12UU 2 Æ α = 0Æ Un = πdo ,357rad =20,5 n 113%.51,6.11/50 = 12,83V f1 – Uđk = - 4 / (R31+ VR4) =11,504/15 Æ chọn R31 = 4k ; VR4 = 11 k . i 4066B Quad Bilateral Switches . 5. o  Uđk = -13.0,102 = -1,326V điệ áp fản hồi lúc này là : Uf1 = Uđk = -Uf1 – Uđ Æ điện áp đặt trên biến trở VR4 là: Uđ = -U 11,504V Chọn VR Chọn R32 = R33 = R13 = 1k . Ta dùng khoá chuyển mạch loạ Khâu biến áp xung : Khâu biến áp xung bao gồm khối khuyếch đại T2 , T3 mắc theo kiểu Darlington n . m đặt lên 2 cực áp trên các cực colecto và một sụt áp dòng ngắn mạch ển có các thông số : n áp xung : I2 = Ig = 150mA và máy biến áp xung tạo ra các xung điều khiển có công suất theo yêu cầu của va Diode D6 ngăn chặn xung áp âm có thể En có khi van bị khoá . D7 chống điện áp â R26 R25 D6 D8 D5 D7 T3 T2 MBAX T RH G-K của tiristo D8 hạn chế quá emito của tranzito T2 , T3 Điện trở R25 có tác dụng tạo khoảng 0,4V điều khiển mở tranzito T3 lúc dòng ra đủ lớn và chuyển chúng từ mở sang khoá nhanh hơn . Điện trở R26 hạn chế của tranzito T3 . Van cần điều khi Ug = 6,5V ; Ig = 150 mA Æ giá trị dòng thứ cấp của biế 23 Đồ án môn học điện tử công suất 24 điện áp thứ cấp của BAX là : U2 = 6,5V + 0,6 = 7,1 V MBAX có tỉ số biến đổi là 2/1 Æ điện áp sơ cấp của BAX là : U1 = 7,1.2 = sơ cấp I1 = 150/2 = 75mA . – 14,2 )/0,075 = 130 Ω . V ; Ice = 800mA 0mA Điện trở R25 = 14,2V Dòng điện trở R26 = ( En – U1)/I1 = ( 24 Chọn tranzito T3 loại ST603 có các thông số cơ bản : Uce = 30 β = 30÷100 chọn tranzito T2 loại C828 có các thông số như sau : Uce = 30 V ;Ice = 30 β = 30÷100 Ω== β = k160 30 75 40 3 3Ice 3Ube 2Ice 3Ube ,, . Chọn điện trở R25 = 150Ω Chọn điện trở D5 , D6 , D7 , D8 loại D-1001 có các thông số : I = 1A ; Ung = toán máy biến áp xung : ng thứ cấp I2 = 150mA . tính từ hoá Bs = 0,45 T /Bs.S AX có giá trị tx = 50μs = 50.10 s Giá trị 200V ¾ Tính Điện áp sơ cấp U1 = 7,1V Điện áp thứ cấp U2 = 14,2V Dòng sơ cấp I1 = 75mA ; Dò Chọn vật liệu lõi BAX