Đồ án Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển động cơ một chiều

Trường đại học bách khoa Hà Nội
https://ebook.net.vn/ 1
MỤC LỤC.
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................................ 2
CHƯƠNG I: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ VÀ PHÂN TÍCH. .......................................................... 3
1.1. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập. ............................... 3
1.2. Bộ chỉnh lưu..................................................................................................................... 7
CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN MẠCH LỰC. .............................................................. 9
2.1. Chọn mạch động lực. ........................................................................................................... 9
2.2. Tính toán máy biến áp động lực......................................................................................... 11
2.2.1. Tính toán điện áp chỉnh lưu không tải......................................................................... 11
2.2.2. Tính toán thông sô máy biến áp................................................................................... 12
2.3. Tính chọn các thông số cơ bản của mạch lực..................................................................... 12
2.3.1. Chọn van động lực....................................................................................................... 12
2.3.2. Chọn thyristor.............................................................................................................. 12
2.3.3. Bảo vệ quá điện áp cho van......................................................................................... 13
2.4. Xác định phạm vi góc điều khiển....................................................................................... 13
2.5. Chọn động cơ. .................................................................................................................... 14
CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN. ............................................ 14
3.1. Cơ sở lý thuyết điều khiển Thyristor.................................................................................. 14
3.2. Cấu trúc mạch điều khiển................................................................................................... 15
3.3. Khâu đồng bộ. .................................................................................................................... 16
3.4. Khâu tạo răng cưa. ............................................................................................................. 17
3.5. Khâu so sánh. ..................................................................................................................... 18
3.6. Khâu tạo xung chùm. ......................................................................................................... 19
3.7. Khâu khuếch đại tạo xung.................................................................................................. 21
CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM....................................................................... 22
4.1. Mô phỏng trên proteus. ...................................................................................................... 22
4.2. Mô phỏng trên Matlab........................................................................................................ 25
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 29

LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc đổi mới công nghệp hóa hiện đại hóa đất nước, vấn đề áp
dụng khoa học kĩ thuật vào các quy trình sản xuất là vấn đề cấp bách hàng đầu.
Cùng với sự phát triển của một số ngành như điện tử, công nghệ thông tin……
ngành tự động hóa công nghiệp cũng đã phát triển vượt bậc. Tự động hóa các quy
trình sản xuất đang rất phổ biến, có thể thay thế sức lao động con người, đem lại
năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt.
Hiện nay, các hệ thống dây chuyền tự động trong các nhà máy, xí nghiệp được
sử dụng rất rộng rãi, vận hành có độ tin cậy cao. Vấn đề quan trọng trong các dây
chuyền sản xuất là điều chỉnh tốc độ động cơ, để nâng cao năng xuất.Với hệ truyền
động điện một chiều được ứng dụng nhiều trong các yêu cầu điều chỉnh cao, cùng
với sự phát triển không ngừng của kỹ thuật điện tử và kỹ thuật vi điện tử. Hệ
truyền động một chiều điều chỉnh đồng thời điện áp phần ứng động cơ và từ thông
đã trở thành giải pháp tốt cho các hệ thống có yêu cầu chất lượng cao.
Cùng với sự phát triển của ngành điện tử công suất ứng dụng động cơ điện một
chiều và công nghiệp là hết sức quan trọng. Việc sử dụng động cơ 1 chiều với
nhiều mục đích như để đảm bảo yêu cầu công nghệ của phụ tải. Để hiểu rõ được
vai trò của hệ truyền động điện, điện tử công suất và động cơ điện 1 chiều thông
qua môn đồ án II này, được sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Danh Huy với nội
dung chính của đề tài:
Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập,
điều chỉnh động cơ, có bảo vệ mất kích từ.
Công suất định mức (kW) Điện áp định mức(V) Dải điều chỉnh Nguồn cấp
30 440 30:1 3x380;50Hz
Em xin chân thành cảm ơn sự tận tình giúp đỡ của thầy Nguyễn Danh Huy đã
hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 28,tháng 12, năm 2018.
Sinh viên thực hiện
LÊ VĂN NAM

CHƯƠNG I: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ VÀ PHÂN TÍCH.
1.1. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập.
1.1.1. Động cơ một chiều kích từ độc lâp.
1.1.1.1. Động cơ một chiều kích từ độc lập gồm 2 phần chính là roto và stato.
- Phần stator (phần tĩnh): đó là phần đứng yên của máy, gồm các bộ phần như
cực từ chính, cực từ phụ, gông từ, chổi than , nắp máy.
+ Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm lõi sắt cực từ và dây quấn
kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ được tạo thành từ những lá
thép kĩ thuật điện hay thép cacbon tán chặt. Dây quấn kích từ được quấn
bằng dây dồng bọc cách điện.
+Cực từ phụ: cực từ phụ là cực từ đặt giữa các cực từ chính. Lõi thép cảu
cực từ phụ được làm bằng thép khối.
+ Gông từ: gông từ là mạch từ dùng để nối liền các cực từ, đồng thời là vỏ
máy.
- Phần roto (phần động) : là phần chuyển động của động cơ, bao gồm lõi sắt
dây quấn, cổ góp và một số bộ phận khác.
+ Lõi sắt phần ứng: là lõi sắt dùng để dẫn từ, được làm từ những tấm thép
kĩ thuật điện, có phủ lớp cách điện mỏng giữa hai mặt.
+ Dây quấn phần ứng: là phần sinh ra suất điện động và có dòng chạy qua.
Dây quấn được làm bằng dây đồng có bọc cách điện.
+ Cổ góp: hay gọi là vành góp dùng để đổi dòng xoay chiều thành dòng
một chiều.
1.1.1.2. Nguyên lí làm việc:
- Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần
ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau, lúc này
động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập.

Hình 1.1: Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập.
- Để tiến hành mở máy, đặt mạch kích từ vào nguồn Ukt, dây quấn kích từ sinh
ra từ thông Φ . Trong tất cả các trường hợp, khi mở máy bao giờ cũng phải
đảm bảo có Φmax tức là phải giảm điện trở của mạch kích từ Rkt đến nhỏ
nhất có thể. Cũng cần đảm bảo không xảy ra đứt mạch kích thích vì khi đó Φ
= 0, M = 0, động cơ sẽ không quay được, do đó Eư =0 và theo biểu thức U =
Eư + Rư Iư thì dòng điện Iư sẽ rất sớm làm cháy động cơ. Nếu momen do
động cơ điện sinh ra lớn hơn momen cản, roto bắt đầu quay và suất điện
động Eư sẽ tăng lên tỉ lệ với tốc độ quay n. Do sự xuất hiện và tăng lên của
Eư, dòng điện Iư sẽ giảm theo, M giảm khiến n tăng chậm hơn. Tăng dần Iư
bằng cách tăng Uư hoặc giảm điện trở mạch điện phần ứng cho tới khi máy
đạt tốc độ định mức. Trong quá trình tăng Iư cần chú ý không để lớn quá so
với Iđm để không xảy ra cháy động cơ.
1.1.2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ:
1.1.2.1. Phương pháp thay đổi điện trở phụ.
- Phương pháp này người ta thường áp dụng để hạn chế dòng điện khởi động
và điều khiển tốc độ động cơ dưới tốc độ cơ bản. Tuy vậy nhương phương
pháp này điều khiển tốc độ không triệt để.

Hình 1.2: Đặc tính điều chỉnh động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ.
1.1.2.2. Phương pháp thay đổi từ thông.
- Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh
mômen điện từ của động cơ M = K.Φ.Iư và sức điện động quay của động cơ
Eư = K.Φ.ω Mạch kích từ của động cơ là mạch phi tuyến nên hệ điều chỉnh
từ thông cũng là hệ phi tuyến:
ik =
k
b
k
r
r
e
+
+ ωk
dt
d
Trong đó rk – điện trở dây quấn kích thích
rb – điện trở của nguồn điện áp kích thích
ωk – số vòng dây của dây quấn kích thích
Thường khi điều chỉnh điện áp phần ứng được giữ nguyên bằng giá trị
định mức, do đó đặc tính cơ thấp nhất trong vùng điều chỉnh từ thông chính
là đặc tính có điện áp phần ứng định mức, từ thông định mức và được gọi là
đặc tính cơ bản.

Hình 1.3:Đặc tính điều chỉnh động cơ bằng cách thay đổi từ thông.
Vì βΦ =
u
R
K 2
)
( 
nên độ cứng đặc tính cơ giảm rất nhanh khi ta giảm từ
thông để tăng tốc độ cho động cơ
1.1.2.3. Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng.
- Khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính cơ
song song với đặc tính cơ tự nhiên.
Hình 1.4: Đặc tính điều chỉnh động cơ bằng thay đổi điện áp.

- Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp ( giảm áp ) thì mômen ngắn mạch, dòng
điện ngắn mạch giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất
định. Do đó phương pháp này cũng được dùng để điều chỉnh tốc độ động cơ
và hạn chế dòng điện khi khởi động
1.2. Bộ chỉnh lưu.
1.2.1. Mạch chỉnh lưu tia ba pha.
Hình 1.6: Sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha.
Nhận xét: Chỉnh lưu tia ba pha cần có biến áp nguồn để đưa điểm trung tính
ra tải. Công suất máy biến áp này hơn công suất một chiều 1,35 lần, tuy
nhiên sụt áp trên mạch van nhỏ nên thích hợp trong phạm vi điện áp thấp. Vì
sử dụng nguồn ba pha nên cho phép nâng công suất tải lên nhiều. Mặt khác
độ đập mạch ra sau chỉnh lưu cũng giảm đáng kể nên kích thước bộ lọc cũng
nhỏ đi nhiều.
1.2.2. Mạch chỉnh lưu cầu ba pha.
R1
L1
T3
T2
T1

Hình 1.1: sơ đồ dạng sóng của chỉnh lưu cầu 3 pha.
- Các van nhóm lẻ thay nhau dẫn cho điện áp ở điểm katốt chung UKC, các van
nhóm chẵn thay nhau dẫn cho điện áp ở điểm anốt chung UAC.
- Công thức:
𝑈𝑑𝛼 = 𝑈𝑑0 cos 𝛼 =
3√6
𝜋
𝑈2 cos 𝛼 , 𝐼𝑑 =
𝑈𝑑𝛼
𝑅𝑑
, 𝐼𝑡𝑏 =
𝐼𝑑
3
,
𝑈𝑛𝑔.𝑚𝑎𝑥 = √6𝑈2, 𝑆𝑏𝑎 = 1,05𝑃𝑑, 𝐼2 = 0.816𝑃𝑑.

- Nhận xét: chỉnh lưu cầu ba pha là loại được sử dụng rộng rãi nhất vì ưu
điểm lớn hơn cả. Nó cho phép đấu thẳng vào điện lưới 3 pha, độ đập mạch
nhỏ hơn 5%. Nếu có sử dụng máy biến áp thì gây méo lưới điện ít hơn các
loại khác. Đồng thời công suất mạch chỉnh lưu này có thể lớn đến hang trăm
kW. Nhược điểm là sụt áp trên van lớn gấp đôi so với sụt áp trên van của sơ
đồ hình tia.
- Chọn mạch van:
Theo đề bài Pd = 30 (kW), Udm =440 V.
Pd = 30 > 5 (kW) ta nên chọn sơ đồ ba pha.
Udm cao nên ta nên chọn sơ đồ cầu
 Như vậy: Ta sẽ chọn mạch lực là chỉnh lưu sơ đồ cầu 3 pha có điều
khiển.
CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN MẠCH LỰC.
2.1. Chọn mạch động lực.
Như đã trình bày ở chương II, em chọn mạch động lực là chỉnh lưu cầu 3 pha
có điều khiển.
Sơ đồ mạch lực như hình dưới:

Hình 2.1: Sơ đồ mạch lực.

2.2. Tính toán máy biến áp động lực.
➢ Chọn máy biến áp ba pha sơ đồ đấu dây Y/Y0, làm mát bằng không khí tự
nhiên.
2.2.1. Tính toán điện áp chỉnh lưu không tải.
Udo = Ud,kt = Ud + ∆Uv + ∆UR + ∆UX
Trong đó: Ud :Điện áp chỉnh lưu yêu cầu.
∆Uv: sụt áp trên van.
∆UR : sụt áp trên điện trở thuần.
∆UX: sụt áp gây bởi hiện tượng chuyển mạch.
Ud = 440V
Sụt áp trên van: ∆Uv = 1,5 (V), với sơ đồ cầu bap ha là: 2∆Uv = 3(V).
Điện áp chỉnh lưu: Ud,kt = 2,34 U2.
Công suất một chiều trên tải: Pd = 30 (kW) = Ud,kt Id.
→ Sba = 1,05Pd =31,5 (kW).
Chọn sụt áp tương đối trên điện trở dây cuốn: eR =4%.
Sụt áp tương đối trên điện kháng tản: eX = 7%.
Sụt áp trên điện trở là:
∆𝑈𝑅 = 2𝑅𝑎𝐼𝑑 = 2 (𝑒𝑅
3𝑈2
2
𝑆𝑏𝑎
) 𝐼𝑑 = 2 𝑒𝑅
3(𝑈𝑑0/2.34)2
1.05𝑈𝑑0𝐼𝑑
𝐼𝑑 = 1,044𝑒𝑅𝑈𝑑0.
Sụt áp chuyển mạch là:
∆𝑈𝑋 = 6
𝑋𝑎𝐼𝑑
𝜋
=
3
𝜋
(𝑒𝑋
3𝑈2
2
𝑆𝑏𝑎
) 𝐼𝑑 =
3
𝜋
𝑒𝑋
3(𝑈𝑑0/2.34)2
1.05𝑈𝑑0𝐼𝑑
𝐼𝑑 = 0,497 𝑒𝑋𝑈𝑑0.

⇒ 𝑈𝑑0 =
𝑈𝑑 + 2∆𝑈𝑣
1 − (1,044𝑒𝑅 + 0.497𝑒𝑋)
=
440 + 3
1 − (1,044 ∗ 0,04 + 0.497 ∗ 0,07)
= 479,72 (𝑉).
⇒ 𝑃𝑑 = 𝑈𝑑 𝐼𝑑 = 30 (𝑘𝑊) ⇒ 𝐼𝑑 =
30000
479,72
= 62,53(𝐴).
2.2.2. Tính toán thông sô máy biến áp.
- Công suất : Sba =1,05 Pb =1,05 * 30 =31,5 (kW).
- Điện áp thứ cấp: U2 = Ud0 / 2,34 = 479,72 / 2,34 = 205 (V).
- Điện áp thứ cấp MBA: U1 = 380 (V).
- Hệ số máy biến áp:
𝑘𝑏𝑎 =
𝑈1
𝑈2
=
380(1 − 15%)
205
= 1,575.
- Giá trị dòng hiệu dụng thứ cấp MBA: I2 = 0,816 Id = 51,02 (A).
- Giá trị dòng hiệu dụng sơ cấp MBA : I1 = I2 / kba = 32,396 (A).
2.3. Tính chọn các thông số cơ bản của mạch lực.
2.3.1. Chọn van động lực.
- Dòng trung bình qua van là: Iv = Id /3 =20,84 (A).
- Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van, tính tới trường hợp điện áp nguồn lên cao
nhất (hơn 10% định mức ) là:
𝑈𝑛𝑔.𝑚𝑎𝑥 = 1,1 𝑈2,,1
𝑚
= 1,1 √2𝑈2,1 = 1,1 √6𝑈2 = 1,1 √6
𝑈𝑑0
2,34
= 552,38
Giả sử điều kiện làm mát tự nhiên, van gắn lên tản nhiệt:
⇒ Chọn van có dòng cho phép ít nhất là: 62,53 (V).
Van chọn có hệ số dự trữ quá điện áp ku =2.
Tức Umax > 2Ung.max =2* 552,38 = 1104,72(V).
2.3.2. Chọn thyristor.

Với các thông số về dòng và áp ta chọn Thyristor T10_80 ( theo bảng 2.2.1
trang 429 sách hướng dẫn thiết kế điện tử công suất ), có các thông số sau:
- Dòng trung bình tối đa cho phép qua van: Itb = 80(A).
- Dòng điện đỉnh: Iđỉnh = 1200(A).
- Dòng điện rò khi van ở trạng thái khóa: Irò = 6(A).
- Điện áp tối đa mà van chịu được: Umax =1200(V).
- Tốc độ tăng điện áp thuận max: du / dt = 1000(V/𝜇s).
- Thời gian phục hồi tính chất khóa của van: tph = 100(𝜇s).
- Giá trị tốc độ tăng dòng: di / dt = 150(A/𝜇s).
- Sụt áp thuận cho van: ∆U = 2,7 (V).
- Dòng điều khiển: Iđk = 150(mV).
- Điện áp điều khiển nhỏ nhất đám bảo mở van: Uđk= 4(V).
2.3.3. Bảo vệ quá điện áp cho van.
Bảo vệ quá điện áp do trong quá trình đóng cắt các thyristor được bảo vệ bằng
cách mắc R- C song song với thyristor. Khi có sự chuyển mạch, các điện tích tụ
trong các lớp bán dẫn phóng ra ngoài tạo dòng điện ngược trong khoảng thời
gian ngắn, sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện tạo ra suất điện động cảm
ứng rất lớn trong các điện cảm, làm cho quá điện áp giữa anot và katot trên
thyristor. Khi có R-C mắc song song với thyristor tạo ra mạch vòng phòng điện
tích trong quá trình chuyển mạch nên thyristor không bị quá điện áp.
Ta chọn thông số R1 và C1 như sau: R1 = 5 – 30 (Ω)
C1 = 0,25 - 4 (𝜇𝐹)
2.4. Xác định phạm vi góc điều khiển.
- Chọn góc mở cực tiểu : 𝛼𝑚𝑖𝑛 = 10 ° với góc mở này là góc dự trữ ta có thể
bù được sự giảm điện áp lưới.
- Khi góc mở nhỏ nhất 𝛼 = 𝛼𝑚𝑖𝑛 thì điện áp trên tải là max.

𝑈𝑑 𝑚𝑎𝑥 = 𝑈𝑑0 cos 𝛼𝑚𝑖𝑛
- Khi góc mở lớn nhất 𝛼 = 𝛼𝑚𝑎𝑥 thì điện áp trên tải là min.
𝑈𝑑 𝑚𝑖𝑛 = 𝑈𝑑0 cos 𝛼𝑚𝑎𝑥
- Từ đó ta có:
𝑈𝑑 𝑚𝑎𝑥
𝑈𝑑 𝑚𝑖𝑛
=
cos 𝛼𝑚𝑖𝑛
cos 𝛼𝑚𝑎𝑥
=
𝜔𝑚𝑎𝑥
𝜔𝑚𝑖𝑛
= 𝐷
cos 𝛼𝑚𝑎𝑥 =
cos 𝛼𝑚𝑖𝑛
𝐷
=
cos 10
30
→ 𝛼𝑚𝑎𝑥 = cos−1
(
cos 10
30
) = 88°
2.5. Chọn động cơ.
- Ta chọn động cơ có sẵn trong phần mềm matlab, có thông số như sau:
+ Công suất: P = 5 HP.
+ Điện áp: U = 500V.
+ Tốc độ quay: n = 1750 (vòng/p).
CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN.
3.1. Cơ sở lý thuyết điều khiển Thyristor.
Thyristor chỉ được mở cho dòng điện chạy qua khi có điện áp dương đặt lên
cực anode và có xung điện áp dương đặt vào cực điều khiển, sau khi Thyristor đã
mở thì xung điều khiển không còn tác dụng nữa, dòng điện chạy qua Thyristor do
thông số của mạch động lực quyết định và Thyristor sẽ khóa khi dòng điện chạy
qua nó bằng 0, muốn mở lại ta phải cấp xung điều khiển lại.
Do đó, với điện áp hình sin, tùy thuộc vào thời điểm cấp xung điều khiển mà
ta có thể khống chế được dòng điện Thyristor. Để thực hiện được các đặc điểm này
ta có thể dùng 2 nguyên tắc sau:
- Nguyên tắc điều khiển ngang.
- Nguyên tắc điều khiển dọc.
Hiện nay điều khiển Thyristor trong sơ đồ chỉnh lưu, người ta thường dùng
nguyên tắc điều khiển dọc, nên em sử dụng phương pháp này để thiết kế mạch điều
khiển.

Nội dung của phương pháp này:
Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc nguyên tắc điều khiển ngang.
Sơ đồ cấu trúc và đồ thị minh họa như hình. Ở đây, Utựa tạo ra điện áp tựa có
dạng cố định( thường là dạng răng cưa), theo chu kì do nhịp đồng bộ của Udb .
Khâu so sánh SS xác định điểm cân bằng của hai điện áp Utựa và Uđk để phát động
khâu tạo xung TX. Như vậy trong nguyên tắc này thời điểm phát xung hay góc mở
van thay đổi do sự thay đổi của trị số Uđk .
Hình 3.2: hình minh họa.
3.2. Cấu trúc mạch điều khiển.
Mạch điều khiển bao gồm các khâu cơ bản sau:

Hình 3.3: Cấu trúc mạch điều khiển.
3.3. Khâu đồng bộ.
- Chọn mạch đồng bộ hai nữa chu kì:
Hình 3.4: Sơ đồ mạch đồng pha.
Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kì có điểm giữa dùng điôt D1, D2 và tải cho chỉnh
lưu là điện trở R0. Điện áp chỉnh lưu Ucl sau khi được tạo ra thì đưa tới cực (+) của
Opam để so sánh với 0 ( vì cực ( - ) của opam nối đất ).
Nếu Ucl > 0 thì Udb bằng điện áp bão hòa (Ubh).
Nếu Ucl > 0 thì Udb bằng điện áp bão hòa âm (-Ubh).

Điểm giao nhau của Ucl và 0 là điểm chuyển trạng thái của điện áp ra.
⇒Dạng điện áp ra được mô phỏng trên phần mềm proteus.
3.4. Khâu tạo răng cưa.
Hình 3.5: Mạch tạo răng cưa.
- Hoạt động:
+ Khi Udb < 0 thì D3 dẫn ; Do 𝑈𝑂𝐴2
−
= 𝑈𝑂𝐴2
+
= 0 ⇒ 𝑈𝐶1 = 𝑈𝑟𝑐
UR4 = Udb ⇒ Udb = UC1
Khi Cnạp đạt đến ngưỡng của điôt ốn áp Dz thì nó thông giữ điện áp ra ở vị trị
số ổn áp này ( nếu không có Dz ⇒ UC tăng đến +Udb ).
+ Khi Udb > 0 thì D3 khóa ⇒ Tụ được phóng ⇒ UC giảm đến 0 và Dz giữ UC ở
giá trị ≈ - 0,7.
- Tính toán:

Chu kì: T = 1 / f = 0,02 (s) = 20 (ms).
Chọn OA loại TL082. Phạm vi góc điều khiểu 168 độ.
⇒ Thời gian tụ C phóng: tp =
168 ×10 ×10−3
180
= 9,33 (ms).
Chọn điốt ổn áp BZX79C có UDZ = 10 (V).
Chọn tụ C = 220 (nF).
⇒ 𝑅6 =
𝐸 𝑡𝑝
𝑈𝐷𝑍 𝐶
=
12 × 9,33 × 10−3
10 × 220 × 10−9
= 50,9 × 103 (Ω).
⇒ Chọn R6 = 51k nối tiếp biến trở P1 = 8k.
Thời gian tụ C nạp: tn = T/2 – tp = 10 – 9,33 = 0,67 (ms).
Điện áp bão hòa của OA: Udb = E – 1,5 = 12 – 1,5 = 10,5 (V).
⇒ 𝑅4 <
𝑈𝑏ℎ − 0,7
𝐶 𝑈𝐷𝑧
𝑡𝑛
+
𝐸
𝑅3
=
10,5 − 0,7
0,22 × 10−6 × 10
0,67 10−3 +
12
51 × 103
= 2,79 × 103(Ω)
Nên chọn R4 = 1 (k Ω).
⇒ Dạng xung răng cưa được mô phỏng tròn phần mềm Proteus.
3.5. Khâu so sánh.
- Chức năng: So sánh điện áp điều khiển với điện áp tựa để xác định thời điểm
phát xung điều khiển ⇒ Xác định góc điều khiển 𝛼
- Khâu so sánh có thể thực hiện bằng phần tử như transistor, hay khuếch đại
thuật toán OA.
- Ta sử dụng phần tử OA vì cho phép đảm bảo độ chính xác cao nhất là dùng
OA chuyên dụng coparator, có giá thành hạ, không cần chỉnh định phức tạp.
- So sánh dùng OA kiểu hai cửa:

Hình 3.6: Mạch so sánh.
Hai điện áp cần so sánh được đưa tới hai cực khác nhau của OA.
Trong trường hợp trên Uđk = U+
, Utựa = U –
Nếu Uđk > Utựa ⇒ Ura = +Ubh.
Nếu Uđk < Utựa ⇒ Ura = - Ubh.
- Tính chọn van:
Chọn Opam loại TL082.
Chọn điện trở R1 = 10k , R2=10k.
Udk = 4 (V).
⇒ Dạng xung so sánh được mô phỏng tròn phần mềm Proteus.
3.6. Khâu tạo xung chùm.
- Để tạo được xung chùm ta tạo xung dao động rồi cho kết hợp với xung
đồng pha.
- Tạo dao động xung: ta dùng Opam tạo xung dao động , Opam được sử dụng
như bộ so sánh hai cửa.
- Để kết hợp giữa dao đông xung và xung đồng pha ta dùng cổng AND.

Hình 3.7: Mạch tạo xung chùm.
- Hoạt động của mạch dao động xung:
+ Tụ C liên tục được phóng – nạp làm cho Opam đảo trạng thái, mỗi lần
điện áp trị số của bộ chia điện áp R1, R2.
+ Tổng trở bộ phân áp ( R1 + R2) ≈ 20 (k Ω).
+ Dùng tần số cao để tạo xung ( fxc = 6 – 12 kHz ).
- Chọn thông số mạch dao động xung:
Mạch tạo xung chùm có tần số:
𝑓 =
1
2𝑡𝑥
=
1
2 × 100 × 10−6
= 5 (𝐾𝑧).
→ 𝑇 =
1
𝑓
=
1
5 × 103
= 200(𝜇𝑠).
Chọn C ≈ 10 (nF) , R1 = 5 (k Ω) , R2 = 15 (k Ω) , R3=10 (k Ω).
Chọn loại Opam là TL082.
⇒ Dạng xung chùm được mô phỏng tròn phần mềm Proteus.

3.7. Khâu khuếch đại tạo xung.
- Nhiệm vụ : Tạo xung để mở Thyristor, xung để mở Thyristor có yêu cầu:
+ Đủ công suất.
+ Có sườn dốc thẳng đứng, thường là xung chữ nhật.
+ Cách ly giữa mạch điều khiển và mạch lực ⇒ Dùng biến áp xung.
- Một số cách khuếch đại xung.
+ Trực tiếp: Không cho phép cách ly giữa mạch điều khiển và mạch lực.
+Ghép qua phần tử quang: Chỉ chịu được dòng tải vài chục mA
⇒ Không đủ công suất để mở van lực.
+ Bằng cách khuếch đại xung: Thông dụng nhất hiện nay, Dễ cách ly giữa
mạch điều khiển và mạch lực, truyền xung dưới dạng xung chùm.
⇒ Chọn cách khuếch đại bằng biến áp xung.
- Khuếch đại bằng biến áp xung:
Hình 3.8: Mạch khuếch đại.
- Hoạt động : Điện áp đầu vào là điện áp dạng xung chùm, có dạng hình chữ
nhật, cần mở 2 thyristor, khi có xung vào thì có dòng I5 nên có dòng chạy
qua biến áp xung. Dòng này sẽ cảm ứng sang thứ cấp cùa biến áp xung điều
khiển. Dùng xung dương vì xung dương năng lượng được lấy từ nguồn E,

còn xung âm do năng lượng của cuộn dây điện cảm xả ra, năng lượng này
nhỏ.
CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM.
4.1. Mô phỏng trên proteus.
- Tổng hợp các khâu được nói đến ở chương 4, em tổng hợp mô phỏng trên phần
mềm proteus như hình ở dưới :

Kết quả mô phỏng:
+ Xung điện áp của các khâu.
+ Xung điện áp điều khiển.

4.2. Mô phỏng trên Matlab.
Ta mô phỏng mạch lực và kết quả trên phần mềm matlab như hình dưới:

Hình 4.5: Mạch lực mô phỏng trên phần mềm matlab.

Hình 4.6: điện áp sau chỉnh lưu

Hình 4.7: Các đường đặc tính của động cơ.

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.
1. Sách hướng dẫn thiết kế điện tử công suất, Phạm Quốc Hải, Nhà xuất bản
Khoa Học & Kĩ Thuật Hà Nội, 2009.
2. Giáo trình Điện tử công suất, Trần Trọng Minh, Nhà xuất bản giáo dục Việt
Nam, 2012.
3. Cơ sở truyền động điện, Bùi Quốc Khánh – Nguyễn Văn Liên, Nhà xuất bản
khoa học và kĩ thuật, 2007.

Đồ án Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển động cơ một chiều

Recommended

Recommended

More Related Content

Featured

Featured (20)

Đồ án Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển động cơ một chiều