Đồ án môn học điện tử công suất




19

19

2. Khâu tạo xung chùm :

Nguyên lý hoạt động : khâu A3 thực
hiện so sánh 2 điện áp Ur và Uc , tạo
chuỗi xung chữ nhật ở đầu ra .
1III
UkUr . trong đó k = R6/( R5 + R6)
Xác định chu kỳ xung ra :
Tụ C2 đợc nạp từ điện áp Ubh qua R4.
Chọn điện áp trên tụ lúc bắt đầu nạp là
Uc(0) = -k.Ubh
Ta có biểu thức tính thời gian nạp cho
tụ là :
T1 =
5R
5
R
6
R
2
2C4R

.
ln
Chọn R5 = R6 = 1k : T1 = 1,1.R4.C2
Vì khi fóng và nạp điện cho tụ C2 thì dòng đều chạy qua R4 nên thời gian fóng
T2 = T1
Vậy biểu thức tính chu kỳ xung ra : T = T1 + T2 = 2,2R4.C2
Chọn xung có độ rộng là 50s , chọn R4 = 100 :
C2 = 0,45F






A 3
C 2
R 4
R 6
R 5
+ E
- E
U c
U r
Ubh
- Ubh
Uc
k.Ubh

Đồ án môn học điện tử công suất





20

20

3.Khâu so sánh điện áp :

A4 thực hiện so sánh điện áp răng ca của UII
với điện áp điều khiển Uđk :
- khi Uđk > UII thì Ud = Uđk UII > 0
ở đầu ra của A4 có xung dơng +Ubh =13V
- khi Uđk < UII thì Ud = Uđk UII < 0
ở đầu ra của A4 có xung âm Ubh = -13V .
chọn R18 = R19 =1k

































A 4
R1 8
R1 9
U II
U đk
Time [s]
0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m 60.00m 70.00m
Output
-20.00
-10.00
0.00
10.00

20.00
Uđk
Đồ án môn học điện tử công suất




21

21

4.Khối fản hồi :
Nguyên lý hoạt động :
- khâu fản hồi dòng : Điện trở sun Rs chuyển dòng fản hồi thành áp đặt vào khâu
khuyếch đại không đảo A5 .
- khâu fản hồi áp : Điện áp fản hồi đơch đa vào so sánh với điện áp đặt Uvr1 .
. Khi 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 hiện xung dơng làm K2 mở và K1
khoá ,do đó ăc-quy ở chế độ nạp theo áp .
- Nguyên tắc ổn dòng tự động :
Ta có :
Raq
E
Udo
Id


; )cos(


1
22U
Udo ;
12
1
UrcUdk





.
max
.khi dòng nạp Id tăng , cần giảm Id cần giảm Udo cần tăng Uđk fải
tăng lên , ngợc lại khi Id giảm cần giảm Uđk .
Rs
+ E
- E
+ E
+ E
+ E
- E
- E
- E
- E
- E
Us
Uf
+ E
U VII

UV
U X
UVI
A6
A5
R7
R9
Rf1
Rf2
R10
VR1
A10
R13
R16
R15
R31
A7
R8
VR2
VR4
R21
R32
NOT
R34
R33
Đồ án môn học điện tử công suất





22

22

Đa điện áp Us vào khâu khuyếch đại không đảo A5 , ta có : ).(
7R
9
R
1UsU
V
.
Mặt khác : Uđk = -U
V
- Uđ

Vậy khi dòng nạp Id tăng ,điện áp fản hồi trên điện trở sun tăng Uđk tăng
Ngợc lại khi dòng nạp giảm thì Uđk giảm .
- Nguyên tắc ổn áp tự động : khi điện áp nạp cho ăc-quy Ud tăng ,cần giảm Ud
Do đó góc fải tăng lên , điện áp Uđk tăng và ngợc lại khi Ud giảm thì Uđk
fải giảm .
Đa điện áp fản hồi qua khâu khuyếch đại đảo A8 ,sau đó trộn với lợng điện
áp đặt Uđ . Ta có : U
VIII
= Uf1(1 + R12/R11) ; Uđk = - U
VIII
- Uđ
Vậy khi Uf1 giảm sẽ làm U
VIII
giảm nên Uđk giảm ,ngợc lại khi Uf1 tăng thì
U

VIII
tăng nên Uđk tăng .
Tính toán chọn điện trở :
- Với khâu ổn dòng : Dùng 2 điện trở sun loại 50A_75mV mắc song song .Ta
cần nạp cho 4 bình ăc-quy , mỗi bình có 6 ngăn ăc-quy đơn , mỗi ngăn ăc-quy
đơn có sức điện động ban đầu là 2V , điện trở trong của mỗi ăc-quy đơn là
0,015 .
Điện áp nạp cho 4 bình ăc-quy khi dòng nạp là 100A là :
Un = In.Raq + E = 100.0.015.6.4 + 2.6.4 = 51,6V
Ta có Un = )cos(

1
2U
U
2
do

Do đó góc = 44,36
o


12
1
UrcUdk





.

max nên Uđk = Urcmax.0,24 = -13.0,24 = -3,12V
Uđk = -U
V
- Uđ điện áp đặt Uđ = 3,12 0,075.150 = -8,13V .
Ta có R9/R7 = 150 chọn R7 = 10 ; R9 = 1,5k
min = 1 Uđkmin = 0 Uđmax = - U
V
= -11,25V
VR2 / ( VR2 + R8 ) = 11,25/15 chọn R8 = 4k ; VR2 = 11k
Chọn R21 = R10 = R34 = 1k .
- Với khâu so sánh A6 :
chọn Rf1/( Rf1 + Rf2 ) = 11/50 Rf1 = 11k ; Rf2 = 39k
Nh vậy khi nạp cho ăc-quy có điện áp định mức là Ud = 50V ta để điện áp
1VR
U
ở mức : 93% .11 = 10,23V
Khi điện áp trên ăc-quy vợt quá 93%Uđm thì ta có :
Uf1 > 93%Uđm.Rf1/(Rf1+Rf2) = 10,23V
ở đầu ra A6 xuất hiện xung dơng ngắt K1 và mở K2
ăc-quy chuyển sang chế độ nạp áp

Đồ án môn học điện tử công suất




23

23



- Với khâu ổn áp nạp : điện áp nạp cho 4 ăc-quy khi ăc-quy đợc nạp
no là 113% Un = 113%.51,6 = 58,31 V
Un = )cos(

1
2U
U
2
do
= 0,357rad =20,5
o

Uđk = -13.0,102 = -1,326V
điện áp fản hồi lúc này là : Uf1 = 113%.51,6.11/50 = 12,83V
Uđk = -Uf1 Uđ điện áp đặt trên biến trở VR4 là: Uđ = -Uf1 Uđk = -
11,504V
Chọn VR4 / (R31+ VR4) =11,504/15 chọn R31 = 4k ; VR4 = 11 k .
Chọn R32 = R33 = R13 = 1k .
Ta dùng khoá chuyển mạch loại 4066B Quad Bilateral Switches .
5. Khâu biến áp xung :

Khâu biến áp xung bao gồm khối khuyếch đại T2 , T3 mắc theo kiểu Darlington
và máy biến áp xung tạo ra các xung điều khiển có công suất theo yêu cầu của van .
Diode D6 ngăn chặn xung áp âm có thể
có khi van bị khoá .
D7 chống điện áp âm đặt lên 2 cực
G-K của tiristo
D8 hạn chế quá áp trên các cực colecto và
emito của tranzito T2 , T3

Điện trở R25 có tác dụng tạo một sụt áp
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 dòng ngắn mạch
của tranzito T3 .
Van cần điều khiển có các thông số :
Ug = 6,5V ; Ig = 150 mA
giá trị dòng thứ cấp của biến áp xung :
I2 = Ig = 150mA
điện áp thứ cấp của BAX là : U2 =
6,5V + 0,6 = 7,1 V
MBAX có tỉ số biến đổi là 2/1 điện áp sơ cấp của BAX là : U1 = 7,1.2 =
14,2V
Dòng sơ cấp I1 = 150/2 = 75mA .
điện trở R26 = ( En U1)/I1 = ( 24 14,2 )/0,075 = 130 .
Chọn tranzito T3 loại ST603 có các thông số cơ bản : Uce = 30V ; Ice = 800mA
= 30100
R26
R25
D6
D8
D5
D7
T3
T2
MBAX
T
En
RH

Đồ án môn học điện tử công suất




24

24

chọn tranzito T2 loại C828 có các thông số nh sau : Uce = 30 V ;Ice = 300mA
= 30100

Điện trở R25 =

k160
30
75
4
0
3
3Ice
3
Ube
2Ice
3
Ube
,
,
. Chọn điện trở R25 = 150
Chọn điện trở D5 , D6 , D7 , D8 loại D-1001 có các thông số : I = 1A ; Ung =

200V
Tính toán máy biến áp xung :
Điện áp sơ cấp U1 = 7,1V
Điện áp thứ cấp U2 = 14,2V
Dòng sơ cấp I1 = 75mA ; Dòng thứ cấp I2 = 150mA .
Chọn vật liệu lõi BAX là ferit làm việc trên một fần đặc tính từ hoá Bs = 0,45 T
Độ từ thẩm = 6000A/m
Số vòng dây sơ cấp : W1 = U1.tx/Bs.S
trong đó tx là chiều dài xung truyền qua BAX có giá trị tx = 50s = 50.10
6
s
tiết diện của lõi ferit S = 1cm
2
= 10
4
m
2

số vòng sơ cấp : W1 = 16 vòng
số vòng thứ cấp : W2 = 8 vòng
Giá trị dòng điện trung bình ở sơ cấp : mA753
1020
1050
75
T
tx
II
3
6
11tb

,
.
.




Giá trị dòng điện trung bình ở thứ cấp : mA57
1020
1050
150
T
tx
II
3
6
22tb
,
.
.





Chọn mật độ dòng điện J = 2,5A/mm2
Đờng kính dây sơ cấp : d1 = mm0440
J
1I
2 ,



Đờng kính dây sơ cấp : d2 = mm0620
J
2I
2 ,


Chọn dây đồng có tiết đờng kính:d1 = d2 = d
= 0,1mm .

6. Khâu bảo vệ quá áp cho ăc-quy :
Khâu bảo vệ quá áp cho ăc-quy ngừng quá
trình nạp cho ăc-quy khi điện áp nạp cho ăc-
quy lớn hơn 113%.Uđm .
Đặt
3VR
U = 113%.50.Rf1/( Rf1+Rf2 ) =12,43V
Nh vậy khi điện áp nạp cho ăc-quy lớn hơn
113%.50 = 56,5V thì điện áp fản hồi
A9
VR3
R23
R22
R24
T4
D4
D3
E
E

RH
Uf1
Đồ án môn học điện tử công suất




25

25

Uf1 > 56,5.11/50 = 12,43V ở đầu ra A9 xuất hiện xung dơng mở tranzito
T4Rơle
RH đợc cấp điện tiếp điểm RH ngắt mạch điều khiển tiristo bị ngắt quá trình
nạp dừng .
Ngợc lại , khi Uf1 <
3VR
U T4 khoá quá trình nạp cho ăc-quy hoạt động bình
thờng . Chọn biến trở VR3 = 15k .
Chọn R22 = R23 = R24 = 1k
. Diode D4 có tác dụng chống điện áp ngợc đặt lên cuộn hút của Rơle RH
. Diode D3 chống điện áp ngợc đặt lên Ube của tranzito T4 .
Chọn tranzito T4 loại C828 . Chọn diode loại D-1001 .

7. Khối tạo nguồn một chiều :
Khối tạo nguồn một chiều cung cấp điện áp một chiều cho các khuyếch đại thuật
toán hoạt động và cho các điện áp đặt đặt ở đầu vào các IC thực hiện nhiệm vụ so
sánh điện áp .
Chọn IC ổn áp loại :
. UA7815 có điện áp ngỡng = 35V

Dòng điện ra Io = 1,5A
điện áp ra : E = 15V
. UA7915 có điện áp ngỡng = -40V
dòng điện ra Io = 1,5A
Điện áp ra : - E = -15V
Chọn tụ lọc fẳng C1 = 1000F ; C2 =
500F ; C 3 = C4 = 100F
chọn 2 tụ lọc nhiễu C5 = C6 = 0,1F
Chọn các diode loại D-1001 có các thông số : Itb = 800mA ; Ung = 100V

8. Tính máy biến áp cho mạch điều khiển:
Từ các số liệu đã tính toán cho mạch điều khiển , cần có 3 nguồn điện áp cung
cấp cho các mạch sau: mạch tạo điện áp đồng fa ( W21 ), mạch tạo nguồn điện áp
một chiều ổn định cung cấp cho các khuyếch đại thuật toán ( W23 ), mạch cung cấp
điện áp một chiều cho khâu khuyếch đại xung và khâu bảo vệ quá áp cho ăc-quy (
W22 ) .
- Với mạch tạo điện áp đồng fa : U21 = 22V , I21 =100mA .
- Với mạch tạo nguồn điện áp một chiều ổn định cung cấp cho các khuyếch đại
thuật toán : U23 = 32V , I23 = 500mA .
- mạch cung cấp điện áp một chiều cho khâu khuyếch đại xung và khâu bảo vệ
quá áp cho ăc-quy U22 = 24V , I22 = 500mA .
Ta tính đợc công suất của các MBA nguồn :
P21 = 22 . 0,1 = 2,2W
D21
D23
7815
7915
D22
D24
C1

C2
C3
C4
C5
C6
E
-E
Đồ án môn học điện tử công suất




26

26

P22 = 32 . 0,5 = 16W
P23 = 24 . 0,5 = 12W
P = P21 + P22 + P23 = 2,2 + 16 + 12 = 30,2W
Theo kinh nghiệm thực tế ta tính tiết diện lõi sắt từ theo công thức sau :
S = 1,2
2
cm6623021P ,,,
Dựa vào bảng tra MBA công suất nhỏ ta chọn lõi sắt có tiết diện S = 7,28cm
2

Ghép bằng lá thép loại III 2040 có bề dày 0,35mm có các thông số sau :
a = 20mm ; h = 50mm ; H = 70mm ; c = 20mm ; B = 40mm ; C = 80mm
thể tích của thép từ Q=125cm
2

; trọng lợng thép từ G = 0,99kg .
- tính số vôn/vòng dây của MBA : Uv = 4,44 . f .B . T . 10
4

trong đó f = 50Hz ; B = 1,1T ; tiết diện trụ : T = 2,28
Uv = 0,17 V/vòng dây
số vòng của cuộn sơ cấp : W1 = 220/0,17 = 1294 vòng
số vòng dây thứ cấp nguồn đồng fa : W21 = 22/0,17 130 vòng
số vòng dây thứ cấp 22 : W22 = 24/0,17 142 vòng
số vòng dây thứ cấp 23 : W23 = 32/0,17 188vòng
- Dòng điện chạy trong cuộn sơ cấp : I1 = P/U1 = 30,2/220 = 0,14A
với mật độ dòng điện j = 2,5A/mm
2
thì tiết diện dây sơ cấp là :
s1 = 0,14/2,5 = 0,056mm
2

ta chọn dây có tiết diện s1 = 0,056mm
2
; d = 0,31mm
tiết diện dây thứ cấp 21 : S21 = I21/j = 0,1/2,5 = 0,04 mm
2
.
ta chọn dây có tiết diện s2 = 0,0413mm
2
; d = 0,23mm
tiết diện dây thứ cấp 22 : S22 = I22/j = 0,5/2,5 = 0,2 mm
2
.
ta chọn dây có tiết diện s3 = 0,2040mm

2
; d = 0,51mm
tiết diện dây thứ cấp 23 : S23 = I23/j = 0,5/2,5 = 0,2 mm
2
.
ta chọn dây có tiết diện s4 = 0,2040mm
2
; d = 0,51mm


H
c
a
a/2
C
h
§å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt




27

27