ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

Đề tài:
“Thiết kế Mạch chỉnh lưu điều khiển Tiristo cho nạp accqui.”
Số liệu ban đầu:
12 bình Accqui 12V-100Ah.

SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta hiện nay đang trên con đường Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa.
Bởi vậy tự động hóa đang phát triển mạnh trong những năm gần đây. Tự động
hóa đã phát triển và mang lại những ứng dụng vô cùng to lớn cho sự phát triển tất
cả các ngành kĩ thuật của thế giới. Nó giúp nước ta phát triển để tiến tới trở thành
một nước Công nghiệp hóa- Hiện đại hóa. Bởi vậy tự động hóa được nghiên cứu
ở tất cả các ngành kĩ thuật trong trường nói chung và ngành tự động hóa nói
riêng.
Ngày nay hầu như tất cả các máy móc thiết bị trong công nghiệp cũng như
trong đời sống hàng đều phải sử dụng điện năng, phần lớn các thiết bị đều sử
dụng điên lưới. Tuy nhiên thực tế có những lúc rất cần năng lượng điện mà ta
không thể lấy năng lượng điện từ lưới điện được. Do đó ta phải lấy các nguồn
điện dự trữ như ác quy, hơn nữa ác qui được sử dụng nhiều trong công nghệ ô tô,

xe máy …v…v…
Do vậy mà việc có một công nghệ nạp ác qui tối ưu là rất cần thiết và quan
trọng. Trong đồ án này, em được giao đề tài “Thiết kế Mạch chỉnh lưu điều khiển
Tiristo nạp accqui”. Trong quá trình làm chúng em luôn được sự giúp đỡ, chỉ bảo
hết sức tận tình của Thầy Nguyễn Tiến Mạnh, nhờ có Thầy chỉ dẫn mà em hoàn
thành đồ án một cách tốt nhất. Tuy nhiên do có hạn chế về mặt kiến thức nên em
không thể tránh khỏi những thiếu sót.
Em xin cám ơn tất cả các thầy cô trong ngành Điện đã cho em được làm đồ
án đầy bổ ích này, đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Tiến Mạnh,
người luôn tận tình giúp đỡ và hướng dẫn chúng em.
Em xin chân thành cảm ơn.

SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

Chương 1
Khái quát Accqui và các phương pháp nạp điện
1.1 Cấu tạo chung của ắc quy
Ắc quy là nguồn điện hóa hoạt động trên cơ sở hai điện cực có điện thế khác
nhau dùng để tích trữ điện năng, cung cấp dòng một chiều cho các thiết bị điện
trong công nghiệp cũng như trong dân dụng.
Có nhiều loại ắc quy nhưng phổ biến là hai loại: ắc quy axit ( ắc quy chì) và ắc
chi kiềm. Tuy nhiên ắc quy axit được sử dụng rộng rãi và phổ biến hơn vì so với
ắc quy kiềm thì ắc quy axit có:

- Sức điện động cao ( 2V ) , sụt áp trong quá trình phóng nhỏ.
- Điện trở trong nhỏ.
- Giá thành của ắc quy axit rẻ hơn so với ắc quy kiềm.
Trong đồ án này em dùng ắc quy axit để nghiên cứu công nghệ và thiết kế
nguồn nạp ắc quy.
1.1.1 Cấu tạo
- Bình ăc quy được chia thành nhiều ngăn, thông thường là 6 ngăn. Mỗi
ngăn ắc quy đơn cho điện áp đầu ra là 2V. Như vậy, nếu đem đấu nối tiếp cả 6
ngăn ắc quy với nhau ta sẽ có bộ nguồn ắc quy 12V.
- Vỏ bình ắc quy được chế tạo bằng vật liệu cứng có tính chịu axit, chịu
nhiệt, do đó mà người ta đúc bằng nhựa cứng hoặc ebonite. Phía trong vỏ bình có
các vách ngăn để tạo thành các ngăn cách riêng biệt, mỗi ngăn riêng biệt được gọi
là một ắc quy đơn. Dưới đáy có 2 yên đỡ gọi là yên đỡ bản cực. Mục đích là để
các bản cực tỳ lên đó, tránh bị ngắn mạch khi trong đáy bình có lắng đọng các
cặn bẩn.
- Bản cực được làm từ hợp kim chì và antimon, trên mặt bản cực có gắn
các xương dọc và xương ngang để tăng độ cứng và tạo ra các ô cho chất hoạt tính
bám trên bản cực. Nếu bản cực dương thì chất hoạt tính để phủ vào khung ô trên
bản cực là dioxit chì. Nếu bản cực âm thì chất hoạt tính được sử dụng là chì xốp.
1.1.2 Dung lượng của ắc quy
Dung lượng của ác qui là đại lượng đánh giá khả năng cung cấp hoặc tích
trữ năng lượng của ác qui và được tính theo công thức:
SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU


Ci = Ii.t (Ah).
Trong đó:
Ci: dung lượng thu được trong quá trình phóng nạp (Ah).
Ii: dòng dịên phóng nạp ổn định (A) tp(h).
1.1.3 Đặc tính phóng điện của ắc quy
Đồ thị biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc của sức điện động, điện áp acqui
và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian phóng khi dòng điện phóng không
thay đổi.

Hình 1.1: Đặc tính phóng điện
Từ đồ thị ta có các nhận xét sau:
- Trong khoảng thời gian phóng từ tp =0 tới tp = tgh, sức điện động, điện áp
và nồng độ dung dịch điện phân giảm dần, tuy nhiên độ dốc của các đồ thị
là không lớn, đây là giai đoạn phóng ổn định hay thời gian phóng điện cho
phép của ác quy.
- Từ thời điểm tgh trở đi, nếu tiếp tục phóng điện thì độ dốc sức điện động,
điện áp của acqui giảm rất nhanh, mặt khác các tinh thể sunfat chì ( PbSO4)
tạo thành trong phản ứng sẽ có dạng thô, rắn, khó hoà tan (biến đổi hoá
học).
- Sau khi ngắt mạch phóng một khoảng thời gian, các giá trị sức điện động,
điện áp và nồng độ dung dịch điện phân của ác qui lại tăng lên, đây là thời

SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1


THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

gian hồi phục hay khoảng nghỉ của ác qui thời gian phục hồi này phụ thuộc
vào chế độ phóng điện của ắc qui.
1.2.4 Đặc tính nạp của ắc quy
Biểu diễn quan hệ phụ thuộc của sức điện động, điện áp ăcqui và nồng độ
dung dịch điện phân theo thời gian nạp khi trị số dòng điện nạp không thay đổi.

Hình 1.2: Đặc tính nạp của ắc qui
Từ đồ thị đặc tính nạp ta có nhận xét sau:
- Trong khoảng thời gian nạp từ tn = 0 đến tn = ts, sức điện động, điện áp,
nồng độ dung dịch điện phân tăng dần lên.
- Tới thời điểm tn = ts trên bề mặt các bản cực xuất hiện các bọt khí do dòng
điện điện phân nước thành ôxy và hyđrô (còn gọi là hiện tượng sôi), lúc
này điện thế giữa các cực của acqui đơn tăng tới giá trị 2,4 V, tiếp tục nạp
giá trị này nhanh chóng tăng tới 2,7 V và giữ nguyên, thời gian nạp này gọi
là thời gian nạp no và thường kéo dài từ 2-3h, làm tăng thêm dung lượng
phóng điện của acqui.
Trong quá trình đó sức điện động và nồng độ dung dịch điện phân là không
thay đổi:
- Sau khi ngắt mạch nạp, điện áp, sức điện động và nồng độ dung dịch điện
phân giảm xuống và ổn định. Đây là khoảng nghỉ của ác qui sau khi nạp.
SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU


- Dòng điện nạp định mức đối với ác qui qui định bằng 0,5.C20 (0,1.C10).
1.2 Các phương pháp nạp ắc quy
1.2.1 Phương pháp nạp ổn áp U=const
- Phương pháp nạp áp, ắc quy được mắc song song với nguồn nạp. Hiệu điện
thế cho mỗi ngăn đơn được giữ ổn định và có giá trị từ 2,3 - 2,5 V với độ
chính xác lên đến 3%.
- Dòng nạp: In = lúc đầu sẽ rất lớn sau đó khi Eaq tăng dần lên thì In giảm đi
khá nhanh.
- Ưu điểm: thời gian nạp ngắn, dòng điện nạp tự động giảm dần theo thời
gian.
- Nhược điểm: ắc quy không được nạp no, vì vậy phương pháp này chỉ dùng
nạp bổ xung cho ắc quy trong quá trình sử dụng.
1.2.2 Phương pháp nạp ổn dòng I = const
- Phương pháp nạp điện với dòng nạp không đổi cho phép chọn dòng điện
nạp thích hợp, đảm bảo cho ắc quy được ạp no.
- Các ắc quy được mắc nối tiếp nhau thỏa mãn: Un >= 2,7 Naq
Trong đó

Un: điện áp nạp (V)
Naq: số ngăn ắc quy đơn trong mạch nạp

- Khi nạp sức điện động của ắc quy tăng dần, để duy trì dòng điện nạp không
đổi ta phải bố trí trong mạch nạp biến trở R với trị số:
R=
- Nhược điểm: thời gian nạp kéo dài.
- Để khắc phục: sử dụng phương pháp nạp cưỡng bức theo 2 nấc. Dòng địên
nạp ở nấc thứ nhất chọn bằng (0,3 - 0,5).C10, và khi ác qui bắt đầu sôi thì
nạp nấc thứ hai bằng 0,1.C10.
Để khắc phục những nhược điểm và tận dụng được hết những ưu điển của các

phương pháp nạp trên, ta kết hợp hai phương pháp nạp lại thành phương pháp
dòng áp.
1.2.3 Phương pháp nạp dòng - áp
- Ban đầu ta nạp với dòng nạp không đổi In = 0,5.C10. Khi thấy ác qui "sôi"
thì hiệu điện thế giữa các cực của của ăcqui đơn 2,4V, tiếp tục nạp thì giá
trị này nhanh chóng tăng tới giá trị là 2,7 V.

SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

- Sau đó chuyển sang chế độ nạp ổn áp với giá trị điện áp nạp không đổi cho
1 ngăn đơn là Un = 2, 7Vvà thường kéo dài từ 2 đến 3 giờ hoặc khi dòng
nạp tiến tới không (In = 0) thì kết thúc quá trình nạp.
Kết luận: Qua phân tích ta chọn phương pháp nạp dòng -áp để nạp cho ác qui
và bộ nguồn nạp ác qui tự động phải đáp ứng những yêu cầu sau:
- Ban đầu tự động nạp ổn dòng với dòng nạp đặt trước In= 0,5 .C10/1 ngăn ác
qui đơn.
- Khi phát hiện thấy hiệu điện thế trên các cực của ác qui đơn tăng tới 2,7 V
thì tự động chuyển từ nạp ổn dòng sang chế độ nạp ổn áp với điện áp nạp
đặt trước Un = 2,7V/ 1 ngăn ác qui đơn.
- Nạp ổn áp cho tới khi dòng điện nạp tiến về 0.

SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG


MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

Chương 2:
Lựa chọn sơ đồ mạch lực và tính toán mạnh lực bộ chỉnh lưu Tiristo
2.1 Mạch lực
Với công suất tải Pd = Uddm.Iddm = 12.12.0,1.100 = 1440W và Uddm=12.12 =144V
và Iddm = 0,1.100 = 10A  chọn mạch chỉnh lưu cầu 3 pha không đối xứng.

Trong đó:
AT: Áp tô mát làm nhiệm vụ đóng cắt nguồn có bảo vệ quá tải và ngắn
mạch.
MBA: Máy biến áp làm nhiệm vụ biến đổi điện áp nguồn sao cho phù hợp
với điện áp ra của tải.
RS: là điện trở lấy tín hiệu phản hồi dùng loại …. 30A - 75mV.
AQ: ắc quy.
Rf: là điện trở phụ để lấy tín hiệu phản hồi áp, cho mạch ổn định điện áp.
CK: Cuộn kháng dùng để hạn chế sự tăng trưởng tốc độ của dòng điện.
SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU


T1, T3, T5: Là bộ chỉnh lưu, dùng để điều chỉnh điện áp xoay chiều
D2, D4, D6: thành điện áp một chiều.
Mô tả hoạt động:
- Trong sơ đồ trên ta sử dụng 3 thyristor và 3 diot. Các thyristor được điều
khiển bằng các xung dòng điện điều khiển iG1, iG2, iG3 . Mỗi thyristor chỉ mở
khi có tín hiệu iG và điện áp trên cuộn dây thứ cấp nối với nó là lớn nhất
trong ba điện áp u1, u2, u3. Mỗi thyristor sẽ mở cho đến khi một thyristor
khác mở.
- Mỗi diot trong nhóm diot sẽ mở trong thời gian mà điện áp trên cuộn thứ
cấp có trị số bé nhất ( âm nhất) trong số u1, u2, u3.
- Khi góc mở α < π/3 có đồ thị biến thiên của điện áp và dòng chỉnh lưu. Khi
α > π/3 xuất hiện những khoảng mở đồng thời thyristor và diot được nối
với nhau cùng một cuộn dây thứ cấp. Ta có giản đồ chỉnh lưu áp và dòng:

SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

Từ các thông số đã cho: 12 bình 12V – 100Ah
- 72 bình ắc quy đơn mắc nối tiếp, mỗi bình 2V.
- Điện áp nguồn 3 pha 380V, f = 50 Hz.
- Ắc quy có dung lượng C = 100 Ah.
Điện áp danh định của mỗi ắc quy đơn là 2V. Nhưng khi nạp ắc quy, để nạp no thì
điện áp danh định của mỗi ắc quy đơn lên tới 2,7V

Ud = 2,7.72 = 194,4 V
Khi nạp ắc quy ta nạp dòng điện bằng 10% dung lượng định mức  nên sẽ sư
dụng bộ nguồn có dòng điện bằng 20% dung lượng định mức
Id = 20.100/100 = 20 A
2.2 Tính toán máy biến áp
Máy biến áp công suất lớn cỡ chục KVA là loại máy biến áp công suất nhỏ,
sụt áp trên biến áp khoảng 4%; sụt áp trên cuộn kháng 1,5%; điện áp sụt trên hai
van nối tiếp nhau là 2V.
Khi đó ta có điện áp chỉnh lưu không tải
Uddm = Ud + ∑∆Ud

mà ∑∆Ud = ∆UBA + ∆UCK + ∆UV
= 0.04Ud + 0.015Ud + 4V

 Uddm = Ud + 0.055Ud + 4 = 194.4 + 0.055*194.4 + 4 = 210 V
 Giá trị hiệu dụng của điện áp pha thứ cấp máy biến áp:
Chọn đầu vào α = 10 => Ud0 = = 212 V
Cho sụt áp lưới điện = 0 => = 2.34 => U2 = 210/2.34 = 90.6 V
Hệ số máy biến áp: kba = = 220/90.6 = 2.43
 Công suất máy biến áp: Sba = 1.05Pd = 1.05*20*210 = 4410 VA
 Trị số hiệu dụng dòng điện cuộn thứ cấp : I2 = 0.816*Id = 0.816*20 =
16.32A
 Dòng điện cuộn sơ cấp: I1 = 0.816Id/kba = 6.72 A
2.3 Tính toán chọn van
Máy biến áp: U2 = 90.6 V ; I2 = 16.32 A ; Id = 20 A
 Dòng trung bình chảy trên mỗi van : Itbv = Id/3 = 20/3 = 6.67 A
 Điện áp ngược lớn nhất mỗi van phải chịu:
Ungmax = 2,45U2Ku
trong đó Ku: hệ số dự trữ điện áp
chọn Ku = 1.6

SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

Ungmax = 2.45*90.6*1.6 = 356 V
Mạch có công suất nhỏ nên sử dụng phương pháp làm mát tự nhiên, cách tản
nhiệt gắn vào van kết hợp với đới lưu không khí. Chọn hiệu suất làm mát bằng
25%
Dòng điện van cần có là: Iv = Itbv.Ki.η
Trong đó:
η : hiệu suất làm mát
Ki = 1,2 : hệ số dự trữ dòng điện
 Iv = = 32 V
Chọn van:
- Chọn van điốt loại ΠBKЛ – 50 :
• Dòng điện trung bình qua van: Itb = 50 A
• Điện áp ngược cực đại: Ungmax = 1000 V
• Tổn thất điện áp: ∆U = 0.6 V
- Chọn van thyristo loại T10 – 40 :
• Dòng điện qua van: Itb = 40 A
• Điện áp qua van: Vdm = 800 V
• Tổn thất điện áp: ∆U = 1.75 V
• Udk = 4V
• Idk = 150 mA
• di/dt = 200 A/µs

• du/dt = 200 V/µs
2.4 Tính toán cuộn kháng
- cosαmax
Udmin = 1/10Uddm = 1/10.212 = 21.2 V
Udmin = Ud0 => cosαmax = 2Udmin/Ud0 -1 = -0.8
Kdm = K*dm . 1/cosαmax = 0.1 * 1/0.8 = 0.125
Ksb = Kdm/K*dm = 0.125/0.1 = 1.25
- L
L = Ksb = *1.25 = 0.042 H
2.5 Tính mạch bảo vệ

SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

Ta có =
Ungmax = U2 = * 90.6 = 222 V
Có

≤ 200V/µs

trong đó: � = RC

 � ≥ µs
 � ≥ 222/200 = 1.11 µs

 RC ≥ 1.11 µs

Chương 3:
SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

Thiết kế mạch điều khiển thyristor
3.1 Sơ đồ chức năng
Dựa vào nguyên tắc điều khiển và yêu cầu của công nghệ ta thiết lập được sơ đồ
khối của bộ điều kiển:

Trong đó:
Ung: Điện áp nguồn
Uđk: Điện áp điều khiển
a. Khâu đồng pha (ĐF)
- Tạo điện áp trùng pha với điện áp thứ cấp biến áp mạch lực. Và cách ly
giữa mạch lực điện áp cao với mạch điều khiển điện áp thấp.
b. Khâu tạo điện áp tựa (Utựa):
- Tạo điện áp có dạng răng cưa có chu kỳ làm việc theo nhịp của điện áp
đồng pha.
c. Khâu so sánh ( SS )
- So sánh giữa điện áp tựa USựa và điện áp điều khiển U đk, tìm thời điểm
hai điện áp này bằng nhau ( Uđk= Utựa) để phát xung điều khiển tức là xác
định góc mở α.

d. Khâu dạng xung (DX)
- Nhằm tạo ra các xung có dạng phù hợp để mở chắc chắn van chỉnh lưu.
3.2 Xây dựng mạch điều khiển
3.2.1 Khâu đồng pha
a. Sơ đồ nguyên lý

SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

TR1

U1:A(V-)

D1

R1

ub

U1:A
1

R2


2

2
Udb

3

D2
ua

TL084

TRAN-2P3S

2k

40 %

RV2

R3

U1:A(V+)

R3(1)

- Điện áp đồng pha được so sánh với điện áp trên biến trở VR7. Điện áp chỉnh
lưu được đưa đến cửa âm của opamp so sánh với Ung lấy từ biến trở VR.
Điện áp đồng bộ sẽ tuân theo quan hệ :
- Ucl > Ung thì Udb âm sẽ bằng Ubh của opamp: Udb = -Ubh

- Ucl < Ung thì Udb dương và Udb = Ubh
Ta Thu được kết quả:

b. Tính toán chọn phần tử
SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

- Điện áp đồng pha qua điốt D1, D2 được dạng điện áp một chiều nửa hình
sin.
- Chọn E = 12V.
- Chọn diot loại 1N4002 (phụ lục 5 sách giáo trình hướng dẫn thiết kế điện
tử công suất).
- Chọn opamp loại TL084 (điện trở R1 nhằm hạn chế dòng vào opamp).
- Chọn R1= 15(KΩ).
- Chọn R2=1(KΩ).
- Chọn dòng qua phân áp ( Rv2+R3) là 1mA. Tồng trở của RV2 +R3 là:
R=12/0.001=12 (KΩ).
- Chọn RV2= 2k; chọn R3=10k.
3.2.2 Khâu tạo điện áp răng cưa
a. Sơ đồ nguyên lý

Sơ đồ và nguyên lý khâu tạo điện áp tựa dạng răng cưa

- Khi Udb = Ubh sẽ làm transistor loại n-p-n dẫn nối ngắn mạch tụ C nên

điện áp trên tụ ( cũng là điện áp ra của opamp bằng 0). Như vậy transistor
làm nhiệm vụ phóng điện cho tụ điện C.
SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

- Khi Udb = -Ubh sẽ làm cho transistor khoá, lúc này tụ C được nạp nhờ
chính điện áp ra của opamp trong khâu tạo điện áp đồng bộ.
b. Tính toán chọn phần tử
Chọn transistor loại BC107

tp = 9.44ms; tn=0.56ms

Chọn tụ C=220nF
R6 = *Ubh =

= 57 kΩ

Điện trở R8 sấp sỉ R6, chọn R8 = 37 kΩ
3.2.3 Khâu so sánh
a. Sơ đồ nguyên lý
U3:A(V+)

R9
Urc


2

R10

Udk

3
Uss

2

U3:A(V-)

So sánh điện áp tựa và điện áp điều khiển, điểm cân bằng của hai điện áp này là
thời điểm mở thyristor:
- Khi Udk > Urc thì điện áp ra của khâu so sánh là Ura = +Ubh =E -1.5V =
10.5V
- Khi Udk < Urc thì điện áp ra của khâu so sánh là Ura = -Ubh =-E +1.5V =10.5V
Kết quả của khâu so sánh:

SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU


b. Tính toán chọn phần tử
Chọn R9 = R10 = 10kΩ nhằm hạn chế dòng điện chạy qua opamp
Chọn Opamp loại TL082, nguồn nuôi E = ±12V.
3.2.4 Khâu tạo xung chùm
a. Sơ đồ nguyên lý
Đây là mạch tạo xung chùm được sử dụng phổ biến, opamp được sử dụng
như bộ so sánh hai cửa. Tụ điện C liên tục được phóng nạp cho opamp đảo trạng
thái mỗi lần điện áp trên tụ đạt trị số của bội chia điện áp R12 và R13.
Chu kì dao động: T = 2R11*C*ln(1+2*R1/R2)

SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

R11
U4:A(V-)

2
Uxc

3

U4:A(V+)

1


C4

R12

R13

b. Tính toán chọn phần tử
Chọn tần số làm việc của mạch dao động là 10kHz
C4 = 20nF
R11 = R12 = R13 = 10k.
3.2.5 Khâu tách xung
a. Sơ đồ nguyên lý
Trong khâu tạo điện áp tựa được tạo ra trong cả hai nửa chu kì. Lúc này
khâu so sánh sẽ xác định góc điều khiển cho cả 2 van trong cùng 1 pha của mạch
lực. Như vậy sau khâu tạo dạng xung ta nhận được 2 xung điều khiển , như vậy
trong 1 chu kì Thyristor sẽ nhận 2 xung điều khiển cả nửa chu kì dương và nửa
SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

chu kì âm. Để tránh điều này xảy ra cần có 1 khâu tách xung, lúc đó Thyristor chỉ
nhận xung điều khiển khi điện áp trên nó dương.

U9:A(V+)


R5
Uluc

D14

3

D15

R21

D16
Utx

2

U9:A(V-)

b. Tính toán chọn phần tử
Chọn diot loại 1N4002
Điện trở R5 = R21 = 10kΩ.
3.2.6 Khâu khuếch đại xung
a. Sơ đồ nguyên lý
TR3

R17

2


D11
G1

C3

K1

D8
TRAN-1P2S

U8

Q2

R15

Utx
Uss
Uxc
AND_3

Q3

D7
R16

SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445



ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

- Khuếch đại xung có nhiệm vụ tang công sất xung do khâu tạo dạng xung
DX hình thành đến mức đủ mạnh để mở van lực.
- Khuếch đại xung được ghép bằng biến áp xung giúp cách li mạch điều
khiển và mạch lực.
- Khối khuếch đại xung gồm hai tranzitor Q1, Q2 mắc theo sơ đồ
Darlington.
- Diot D7 bảo vện transistor nếu điện áp vào khuếch đại xung có phần âm.
- Điện trở R15 nhằm hạn chế dòng đi vào transistor Q1.
- Điot D8 nhằm chống quá áp gây hỏng các transistor khi chúng chuyển từ
dẫn sang khoá do ảnh hường bởi súc điện động tự cảm trên cuộn dây sơ
cấp của biến áp xung.
- Điện trở R16 tạo một sụt áp, điều khiển Q2 lúc dòng ra đủ lớn và chuyển
từmở sang khóa nhanh hơn.
- Điện trở R17 nhằm hạn chế dòng ngắn mạch của Q2.
- Tụ điện C3 nạp điện khi chưa có xung điều khiển, khi có xung điều khiển,
C3 phóng điện cung cấp điện cho biến áp xung.
Kết quả ta thu được :

b. Tính toán chọn phần tử
- Chọn dòng điều khiển van Ig = 150 mA, Ug = 1.4 V.
- Chọn biến áp xung có tỉ số k = 2.
 Điện áp và dòng điện cuộn sơ cấp:
U1 = 1.4*2 = 2.8V
I1 = 0.15/2 = 0.075A
- Chọn nguồn Esc = 18V ( phải có giá trị lớn hơn U1)

- Chọn Q1 là transistor loại BD135 có tham số Ucc = 45V; Ic = 1.5V; β1=
40.
- R17 > Esc/Ic = 12Ω, chọn R17 = 15Ω.
SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

- Fxc = 10Khz => Txc = 100µs. Vì là xung đối sứng nên khoảng nghỉ bằng
khoảng phát xung => tn = 50µs.
- Ta có: C < tn/(3R17) = (50*10^-6)/(3*15) = 1.11*10^-6. Ta chọn C = 1µF.
- Chọn Q2 là transistor loại BC 107 có tham số Ucc = 45V; Ic = 0.1A;
β2=110
- Chọn R15 = 15k.
3.2.7 Khâu phản hồi điện áp và dòng điện
a. Sơ đồ nguyên lý

- Các tín hiệu phản hồi dòng UphI và UphU được lấy từ mạch lực rồi đưa về
các khâu phản hồi tạo ra Udk để điều khiển góc mở α nhằm ổn định các giá
trị dòng hoặc áp đã đặt trước.
- Do áp, dòng ra tải (dòng, áp nạp) là liên tục nên ta có
Ud = 2.34*U2*(1 + cosα )/2
do vậy thực hiện ổn định dòng và áp theo nguyên tắc sau:

SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG


MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

b. Tính toán chọn phần tử
 Khâu ổn dòng
- Dòng điện phản hồi được lấy từ mạch lực, chuyển dòng phản hồi thành áp
phản hồi lấy trên điện trở Rsun rồi đặt vào OA5.
o Chọn Rsun loại 100A/60mV
o Điện áp trên Rsun khi dòng điện cực đại là: UphI = 60mV
- Có 72 ngăn, mỗi ngăn đơn có sức điện động ban đầu là 2V, điện trở là
0.015Ω nên điện áp ban đầu nạp cho ác qui khi dòng điện ban đầu là 20A
là:
Ud = 20*0.015*72 + 72*2 = 165.6V
Ud = 2.34*U2*(1 + cosα)/2
α = 55.78
Udk = Urcmax*(180 – α)/180
Udk = 6.51V.
- OA1 là bộ khuếch đại không đảo, chọn hệ số khuếch đại là:
K = 1 + R3/R1 = 100
Chọn R3 = 99kΩ, chọn R1 = 1kΩ.
- OA2 là mạch cộng đảo chọn R4 = R5 = R6 = 10kΩ
Udk = -(Ud + Uph)
Ud = (6.51 + 20*0.0006*100) = 7.71V
Ud = E1*R8/(R8 + R9) = 12*R8/(R8 + R9) = 7.71V
Suy ra: R8 = 1.8R9
Chọn R8 = 1.8kΩ, R9 = 1kΩ.

 Khâu ổn áp
- Điện áp phản hồi được lấy từ mạch lực, sau đó giảm áp được Uphu, Uphu
được đưa vào khâu khuếch đại cộng đảo OA4.
- Để ác quy được nạp no thì điện áp cho mỗi ngăn đơn là 2.7V. Vì vậy điện
áp nạp khi đó là:
Ud = 2.7*72 = 194.4V
Ud = 2.34*U2*(1 + cosα)/2
α = 33.5 => Udk = 7.68V.
SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

- OA6 là mạch cộng đảo chọn R12 = R13 = R14 = 10kΩ
Sau khi qua mạch phân áp chọn Uphu = 3.645V
Udk = (-Ud + Uph)
Suy ra: Ud = 7.68 + 3.645 = 11.325V
Mạch phân áp:
Uphu = Uph * R19/(R19 + R20)
Uphu = 194.4*R19/(R19 + R20) = 3.645V
Suy ra: R20 = 52.3R19
Chọn R20 = 52.3kΩ, chọn R19 = 1kΩ
Ta có:
Ud = E*R17/(R17 + R15) = 12*R17/(R17 + R15) = 11.325V
Suy ra: R17 = 16.7R15
Chọn R17 = 16.7kΩ, chọn R15 = 1kΩ.

 Khâu chuyển mạch
- Ban đầu ác quy được mắc vào mạch nạp thì dòng nạp tăng và điện áp ác
quy tăng dần lên, tức là dòng phản hồi và áp phản hồi tăng dần lên. Lúc
này do áp phản hồi nhỏ hơn UR16 ( điện áp đặt trên R16) nên áp đầu ra OA3
ở mức thấp do đó chuyển mạch CM2 ngắt các đường phản hồi áp ra khỏi
mạch. Đồng thời do có cổng NOT nên chuyển mạch CM1 đóng đường
phản hồi dòng với mạch để thực hiện quá trình ổn định dòng.
- Khi áp phản hồi Uphu bằng UR16 thì điện áp đầu ra OA3 ở mức cao do đó
CM2 đóng còn CM1 ngắt nên mạch thực hiện quá trình ổn áp.
Đặt UR16 = Uphu = 3.645V
UR16 = E*R16/(R16+R18) = 3.645V
Suy ra: R18 = 2.3R16
Chọn R18 = 2.3kΩ, R16 = 1kΩ.

SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

MSSV: 20150445


ĐỒ ÁN 1

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

Sơ đồ hoạt động của mạch điều khiển

2

1
U4:A(V-)


6
7

Uxc

5

TR3(S3B)

TR3
ua

4

U4:A(V+)

TR3(S2B)
ub
TR3(S1B)
U3:A(V+)
1

8

uc

1

2


U3:A
TRAN-3PHASE
2

3

12

1

1
1

22

U1:A(V-)
U2:A(V-)

2

U2:A

2
1

1

3

R6

57k

U3:A(V-)

61%

RV1
2

8

U1:A
1

TL082

2
2

1

ua

RV1(2)

1k

2
1
3


TR2

4

uc

2

TL082

U2:A(V+)

34 %

10k

G1
1

4

U1:A(V+)

R3

2k

1


U11

11

RV2

1

Uxc

2

2

AND_3
4

U5:A(V+)
2

U5:A

2
2

TRAN-1P2S

8

R3(1)


1

3
1

1

8

1

1

2

2

2

1

4

U5:A(V-)

Sơ đồ tổng thể mạch điều khiển phát xung thyristo

SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG


MSSV: 20150445

K1


ĐỒ ÁN 1

SVTH: NGUYỄN VĂN CÔNG

THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU

MSSV: 20150445