TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT HƯNG
YÊN
Khoa Điện – Điện Tử
----------o0o---------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
----------***---------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Nhóm sinh viên thực hiện :
1. Vũ Quang Đạt
2. Lê Văn Duân
Ngành đào tạo
: Điện tử công nghiệp
Tên đề tài :Thiết kế, chế tạo bộ biến đổi AC/DC (chỉnh lưu)
Số liệu cho trước:
- Các thiết bị hiện có trên phòng thí nghiệm
- Tải của bộ biến đổi plasma có thông số = 660v;
Nội dung cần hoàn thành:
1. Tổng quan về bộ biến đổi AC/DC có điều khiển dung các bán dẫn công suất
và lựa chọn sơ đồ đáp ứng yêu cầu của đề tài
2. Các dạng tải đối với sơ đồ đã lựa chọn
3. Thiết kế, tính toán và chế tạo bộ biến đổi AC/DC theo sơ đồ lựa chọn
4. Sản phẩm của đề tài phải đảm bảo kỹ thuật, mỹ thuật
5. Quyển thuyết minh thể hiện nội dung của đề tài
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:
Trần Quang Phú

Ngày giao đề:

DĐ: 0962227070

Ngày hoàn thành:

Email:

Hưng Yên, ngày 10 tháng 2 năm 2017
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

1


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………….
……………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………….
………………

2


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1.......................................................................................................4
TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ MẠCH CHỈNH LƯU
CÔNG SUẤT....................................................................................................4
1.1 Khái quát chung về điện tử công suất.........................................................4
1.1.1 Khái niệm về điện tử công suất...........................................................4
1.1.2 Nhiệm vụ về điện tử công suất............................................................4
1.1.3 Ứng dụng của điện tử công suất.........................................................4
1.2 Khái niệm về chỉnh lưu công suất...............................................................9
1.2.1 Khái niệm............................................................................................9
1.2.2 Phân loại.............................................................................................9
1.2.3 Luật dẫn của van công suất trong các mạch chỉnh lưu......................9
1.2.4 Cấu trúc m chỉnh lưu, các thông số cơ bản......................................10
1.3 Các mạch chỉnh lưu một pha.....................................................................11
1.3.1 Mạch chỉnh lưu hình tia một pha nửa chu kỳ không điều khiển.......11
1.3.2 Mạch chỉnh lưu hình tia một pha hai nửa chu kì không điều khiển..13
1.3.3 Mạch chỉnh lưu hình cầu một pha không điều khiển........................13

1.3.4 Mạch chỉnh lưu hình tia một pha nửa chu kỳ có điều khiển.............14
1.3.5 Mạch chỉnh lưu hình tia một pha hai nửa chu kỳ có điều khiển.......15
1.3.6 Mạch chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển hoàn toàn.....................15
1.3.7 Mạch chỉnh lưu một pha bán điều khiển...........................................16
CHƯƠNG 2.....................................................................................................19
TÍNH TOÁN VÀ CHẾ TẠO MẠCH CHỈNH LƯU CẦU MỘT PHA..........19
2.1 Các thông số yêu cầu.................................................................................19
2.2 Lựa chọn sơ đồ mạch chỉnh lưu................................................................19
2.3 Tính toán các thông số của mạch điện......................................................19
2.3.1 Tính toán, chế tạo máy biến áp.........................................................19
2.3.2 Tính toán, chọn van công suất..........................................................20
3


2.3.3 Tính toán, chọn phần tử bảo vệ........................................................21
Hình 2.1. Sơ đồ mạch động lực có thiết bị bảo vệ..........................................21
2.3.4 Tính toán, chọn phần tử mạch điều khiển.........................................21
2.3.5 Tính toán, chọn phần tử cách ly........................................................29
2.4 Sơ đồ nguyên lý mạch điện.......................................................................31
2.4.1 Sơ đồ nguyên lý.................................................................................31
2.4.2 Phân tích sơ đồ nguyên lý.................................................................31
2.4.3 Nguyên lý làm việc toàn mạch..........................................................34
2.5 Lắp ráp mạch điện.....................................................................................35
2.5.1 Mạch in.............................................................................................35
2.5.2 Sơ đồ linh kiện...................................................................................35
2.5.3 Hình ảnh mạch điện thực tế..............................................................35
CHƯƠNG 3.....................................................................................................36
KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ..........................................................................36
3.1 Nội dung khảo sát......................................................................................36
3.1.1 Tín hiệu điều khiển............................................................................36

3.1.2 Điện áp đầu ra..................................................................................36
3.2 Đánh giá....................................................................................................36
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................38

4


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ MẠCH CHỈNH LƯU
CÔNG SUẤT
1.1 Khái quát chung về điện tử công suất
1.1.1. Khái niệm về điện tử công suất
Để có khái niệm tổng quát về điện tử công suất, cần phải nhắc lại ba lĩnh
vực cơ bản của ngành kỹ thuật điện đó là: điện tử, điều khiển và năng lượng
điện. Lĩnh vực điện tử nghiên cứu các dụng cụ bán dẫn, các mạch tích hợp sử
dụng cho mạch truyền tải và xử lý thông tin. Lĩnh vực điều khiển nghiên cứu
các quá trình, phân tích và tổng hợp các bộ điều khiển nhằm ổn định chế độ
làm việc của hệ thống . Lĩnh vực năng lượng nghiên cứu và giải quyết các vấn
đề liên quan đến các hệ thống phát điện, truyền tải, phân phối và sử dụng điện
năng.
Với sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử và điều khiển, ngày
càng nhiều thiết bị điện tử được sử dụng trong hệ thống truyền tải, biến đổi
sử dụng điện năng. Hệ thống thiết bị điện tử này không hoạt động ở chế độ
khuếch đại mà hoạt động theo nguyên lý đóng - cắt và được gọi là thiết bị
điện tử công suất. Như vậy, điện tử công suất là ứng dụng của kỹ thuật điện
tử, điều khiển vào hệ thống năng lượng điện.
1.1.2 Nhiệm vụ về điện tử công suất
Nhiệm vụ chính của điện tử công suất là biến đổi hệ thống năng lượng
điện từ dạngnày sang dạng khác bao gồm các dạng biến đổi dưới đây:
•


Xoay

chiều

(AC-AlternatingCurrent)

Current):AC-DC.
•Một chiều thành một chiều: DC-DC.
•Một chiều thành xoay chiều: DC-AC.
•Xoay chiều thành xoay chiều: AC-AC.
5

thành

một

chiều(DC-Direct


1.1.3 Ứng dụng của điện tử công suất
1) Các bộ chỉnh lưu có điều khiển
Là loại biến đổi AC-DC được sử dụng rất rộngrãi trong các hệ thống điều
khiển truyền động điện động cơ điện một chiều, hệ thống cung cấp nguồn
điện một chiều, hệ thống mạ và nạp điện... Dưới đây là một ứng dụng của bộ
chỉnh lưu trong hệ thống tự động ổn định tốc độ quay động cơ điện một chiều.
Sơ đồ khối được trình bày như Hình 1.1.

Hình 1.1. Sơ đồ khối bộ tự động ổn định tốc độ quay động cơ điện một chiều.


Bộ chỉnh lưu làm nhiệm vụ của cơ cấu điều chỉnh cho đối tượng là động cơ
điện một chiều. Khi tải của động cơ thay đổi hoặc điện áp nguồn thay đổi,
momen và tốc độ quay trên trục của động cơ thay đổi theo. Cảm biến tốc độ
chuyển đổi tốc độ động cơ thành tín hiệu điện là một hàm phụ thuộc vào tốc
độ. Điện áp tín hiệu được khuếch đại đến mức đủ lớn đưa vào điều chế góc
mở SCR trong bộ chỉnh lưu để điện áp một chiều được điều chỉnh giữ cho tốc
độ động cơ ổn định. Việc điều chỉnh tốc độ quay có thể thưc hiện bằng cách
thay đổi điện áp trên mạch phần ứng, mạch kích thích và có thể thực hiện trên
cả hai mạch.
Theo quan điểm kỹ thuật điều khiển hệ thống tự động ổn định tốc độ quay
trên Hình1 là một hệ điều chỉnh tốc độ mạch vòng kín được biểu diễn trên
Hình 1.2
6


Hình 1.2. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều chỉnh mạch vòng kín.

Trên sơ đồ cấu trúc các đại lượng được biểu diễn dưới dạng toán tử
Laplace trong đó X(s) là giá trị đặt, Y(s) là giá trị thực của quá trình, E(s) là
độ sai lệch giữa giá trị đặt và giá trị thực, U(s) tác động điều chỉnh, C(s) và
O(s) là hàm truyền của bộ điều chỉnh và đối tượng trong miền toán tử.
2)Điều chỉnh dòng điện và điện áp một chiều
Sơ đồ khối hệ thống tự động ổn định tốc độ quay của động cơ điện một
chiều bằng bộ biến đổi DC-DC được trình bày trên Hình 1.3.

Hình 1.3. Sơ đồ khối bộ tự động ổn định tốc độ quay động cơ điện một chiều.

Nguồn cung cấp cho hệ thống là nguồn điện một chiều Uo. Khi tải hoặc
điện áp nguồn thay đổi làm momen và tốc độ quay trên trục động cơ thay đổi.
Tín hiệu ra của cảm biến tốc độ làm thay đổi tần số đóng cắt của bộ biến đổi

DC-DC làm điện áp trung bình đặt trên động cơ thay đổi giữ cho tốc độ quay
của động cơ ổn định trong phạm vi làm việc nhất định.
3) Điều chỉnh dòng điện và điện áp xoay chiều

7


Các bộ điều chỉnh dòng điện và điện áp xoay chiều được sử dụng rộng rãi
trong các hệ thống tạo nhiệt của nung, sấy... Các bộ điều chỉnh này còn được
sử dụng trong việc điều chỉnh tốc độ quay cảu động cơ điện xoay chiều. Tuy
nhiên, việc sử dụng các bộ điều chỉnh trong truyền động điện động cơ điện
xoay chiều có chất lượng không cao nên ít được sử dụng cho các loại tải công
suất lớn.
Nếu có sự thay đổi trạng thái của buồng sấy hoặc điện áp nguồn cung cấp
nhiệt độ trong buồng thay đổi làm tín hiệu ra của cảm biến nhiệt độ tahy đổi
theo góc mở của các Thyristor trong bộ điều chỉnh thay đổi để điện áp và
dòng đi qua phần tử đốt thay đổi giữ cho nhiệt độ trong buồng sấy ổn định.
Các bộ điều chỉnh có thể áp dụng cho mạch một pha và ba pha, được trình
bày trên Hình 1.4.

Hình 1.4. Bộ điều chỉnh dòng điện và điện áp một pha.

4) Bộ biến đổi ngược
Các bộ biến đổi ngược DC-AC (nghịch lưu) dùng để biến đổi hệ thống
dòng điện và điện áp một chiều cố định thành hệ thống dòng điện và điện áp
xoay chiều có tần số ổn định. Các bộ biến đổi ngược thường được sử dụng
trong các hệ thống năng lượng gió,năng lượng mặt trời dùng để biến đổi hệ
thống năng lượng điện một chiều hoặc điện xoay chiều không ổn định thành
hệ thống năng lượng điện xoay chiều có tần số và biên độ ổn định. Sơ đồ khối
của hệ thống cung cấp điện không gián đoạn sử dụng bộ biến đổi ngược được

mô tả trên Hình 1.1.5
8


Hình 1.5. Sơ đồ khối hệ thống cung cấp điện không gián đoạn.

Nguồn điện xoay chiều lấy từ lưới điện xoay chiều sau khi được chỉnh lưu
vừa nạp cho ắc quy vừa được lọc phẳng cung cấp cho bộ nghịch lưu DC-AC
thành nguồn điện xoay chiều có tần số ổn định. Khi mất điện lưới năng lượng
được nạp từ ắc quy cung cấp cho tải .
5) Biến tần
Là bộ biến đổi AC-AC dùng để biến đổi hệ thống dòng điện và điện áp
xoay chiều từ tần số này sang tần số khác. Có hai loại biến tần: trực tiếp và
gián tiếp được sử dụng trong hệ thống điều khiển truyền động điện động cơ
điện xoay chiều. Sơ đồ hệ thống điều khiển truyền động điện động cơ điện
xoay chiều sử dụng biến tần giao tiếp được trình bày trên hình 1.6.

Hình 1.6. Sơ đồ khối ổn định tốc độ quay động cơ điện xoay chiều.

Hệ thống điện áp xoay chiều U1 có tần số cố định được biến đổi thành hệ
thống điện áp xoay chiều U2 có tần số thay đổi dùng để tự động ổn định tốc độ
quay động cơ khi tải và điện áp lưới thay đổi.
6) Các bộ biến đổi trong hệ thống truyền tải điện năng
9


Các bộ biến đổi công suất lớn còn được sử dụng trong hệ thống truyền tải
điện năng như các hệ thống bù hệ số cosφ, điều khiển hệ thống năng lượng,
và truyền tải điện một chiều cao áp được trình bày như trên Hình 1.1.7.


Hình 1.7. Truyền tải điện một chiều cao áp (HVDC).

Hệ thống truyền tải điện một chiều cao áp có thể điều khiển được hướng
truyền năng lượng bằng cách thay đổi chế độ làm vieecjcuar các bộ biến đổi ở
hai đầu đường dây từ chế độ chỉnh lưu sang chế độ nghịch lưu. Tuy nhiên hệ
thống truyền tải năng lượng này có hệ thống thiết bị điều khiển và biến đổi
phức tạp, đắt tiền mới chỉ sử dụng ở một số nước công nghiệp phát triển.
1.2 Khái niệm về chỉnh lưu công suất
1.2.1 Khái niệm
Mạch chỉnh lưu là thiết bị dùng để biến đổi nguồn điện xoay chiều thành
nguồn điện một chiều nhằm cung cấp cho phụ tải điện một chiều.
1.2.2 Phân loại
 Theo số pha: một pha, ba pha, m pha ...
 Theo loại van: diode hoặc thyristor
 Mạch chỉ dùng toàn diode là chỉnh lưu không điều khiển.
 Mạch chỉ dùng toàn Thyristor là chỉnh lưu có điều khiển.
 Một nửa thyristor, một nửa diode là chỉnh lưu bán điều khiển
 Phân loại theo sơ đồ mắc: Anode chung hoặc Cathode chung

10


1.2.3 Luật dẫn của van công suất trong các mạch chỉnh lưu
 Nhóm nối chung Cathode:
Hình 1.8 trình bày nhóm nối Cathode chung.

Hình 1.8. Nhóm nối chung Cathode.

Điện áp anode của diode nào dương hơn thì diode ấy dẫn. Khi đó điện thế
điểm A bằng điện thế anode dương nhất

 Nhóm nối chung Anode:
Hình 1.9 trình bày nhóm nối Anode chung.

Hình 1.9. Nhóm nối chung Anode.

Điện áp cathode van nào âm hơn hơn thì diode ấy dẫn.Khi đó điện thế
điểm K bằng điện thế anode âm nhất.
1.2.4 Cấu trúc m chỉnh lưu, các thông số cơ bản
Trong thực tế các mạch chỉnh lưu có nhiều loại và khá đa dạng về hình
dáng cũng như tính năng. Tuy nhiên về cơ bản cấu trúc trong bộ biến đổi
thường có các bộ phậnsau:
+ Biến áp nguồn nhằm biến đổi điện áp từ cao xuống thấp hoặc ngược lại.
+ Van công suất chỉnh lưu, các van này có nhiệm vụ biến đổi nguồn điện xoay
chiều thành nguồn một chiều.

11


+ Mạch lọc nhằm lọc và san phẳng dòng điện hay điện áp nguồn để mạch
chỉnh lưu có chất lượng tốt hơn.
+Mạch đo lường trong bộ chỉnh lưu thườngdùng để đo dòng điện, điện áp.
+ Mạch điều khiển là bộ phận rất quan trọng trong các bộ chỉnh lưu có điều
khiển,nó quyết định độ chính xác, ổn định và chất lượng bộ chỉnhlưu.
+ Phụ tải của mạch chỉnh lưu thường là phần ứng động cơ điện một chiều,
kích từ máy điện một chiều, xoay chiều, cuộn hút nam châm điện, các tải có
sức điện động E, đôi khi tải là các đèn chiếu sáng hay các điện trở tạo
nhiệt...vv.

Hình 1.10 Sơ đồ cấu trúc của bộ chỉnh lưu.


1.3 Các mạch chỉnh lưu một pha
1.3.1 Mạch chỉnh lưu hình tia một pha nửa chu kỳ không điều khiển
Tải thuần trở R Ở bán kỳ dương diode cho dòng qua tải, Uo=Ui . Bán kỳ âm
diode khóa không cho dòng qua tải Uo = 0. Gía trị điện áp chỉnh lưu trung
bình : Utb=0,45Ui với Ui trị hiệu dụng của điện áp vào.

12


Hình 1.11. Sơ đồ chỉnh lưu bán kỳ và dạng điện ra trên tải.

Tải điện trở và điện cảm (R + L): Vì tải có tính cảm nên sẽ sinh ra sức điện
động tự cảm e ngược với chiều biến thiên của dòng điện: e = - L.di/dt, tức là
nó có xu hướng chống lại sự tăng hoặc giảm dòng điện sinh ra nó. Trên hình
ta thấy rằng, trong 1 dòng id tăng từ từ (vì nó chống lại sự tăng của dòng điện
vào), cuộnkhoảng 0 2 dòng vào giảm dần, sức điện động   1cảm L
tích lũy năng lượng. Trong khoảng MBA Chỉnh lưu Lọc Phản hồi Điều khiền
Tải một chiều Ui R Uo 0 uO Uimax Utb t uO iR ĐH Tôn Đức Thắng - Phòng
TCCN Bài giảng điện tử công suất Huỳnh Tấn Đệ Trang 10 tự cảm e sinh một
dòng điện cùng chiều với dòng vào (chống lại sự giảm của dòng vào) vì vậy
dù ui đổi chiều nhưng vẫn có dòng qua tải. Trong thực tế đối với mạch tải R +
L người ta dùng một diod Dr mắc song song với tải để dẫn dòng tự cảm hoàn
trả năng lượng, vừa để duy trì được dòng điện tải trong nửa chu kỳ âm của
điện áp nguồn vừa 1bảo vệ diode. Dòng điện i đạt giá trị cực đại tại 1

13


Hình1.12. Sơ đồ chỉnh lưu bán kỳ tải R + L và dạng điện áp, dòng điện ra trên tải.


1.3.2 Mạch chỉnh lưu hình tia một pha hai nửa chu kì không điều khiển

Hình1.13. Sơ đồ chỉnh lưu toàn bán kỳ và dạng điện áp ra trên tải.

Với mạch chỉnh lưu hình tia dùng diode điện áp ra trung bình: Utb = 0,45.Ui.
Dòng trung bình qua tải
Sơ đồ hình tia có nhược điểm là điện áp ngược đặt lên Diode lớn gấp đôi nên
ít được dùng
1.3.3 Mạch chỉnh lưu hình cầu một pha không điều khiển

Hình 1.14. Sơ đồ chỉnh lưu toàn bán kỳ và dạng điện áp ra trên tải

Vào bán kỳ dương D2 và D4 dẫn, dòng điện chạy từ nguồn dương (+) (chân
số 1) qua D2 đến tải R qua D4 và về nguồn âm (-) (chân số 3). Vào bán kỳ âm
14


D3 và D1 dẫn, dòng điện chạy từ nguồn dương (chân số 3) qua D3 đến tải R
qua D1 và về nguồn (chân số 1).

1.3.4. Mạch chỉnh lưu hình tia một pha nửa chu kỳ có điều khiển
*. Trường hợp tải thuần trở:

Hình 1.15. Mạchh chỉnh lưu một pha dùng SCR và dạng điện áp ra trên tải thuần trở R.

Vào bán kỳ dương đoạn từ 0- SCR dẫn vì đã có xung kích vào cực G.
Vào bán kỳ đến xung kích vào cực G. Đoạn từ âm SCR được phân cực
nghịch nên SCR ngưng dẫn. Như vậy, tùy thuộc vào vị trí góc mở mà dạng
sóng điện áp ra thây đổi.
Điện áp ra trung bình trên tải: gọi là góc mở tính từvới thời điểm

điện áp đổi chiều từ âm sang dương, tức lúc U = 0.
Trường hợp tải R + L: Do tải mang tính cảm nên đường cong dòng điện id
kéo dài ra khỏi khi mà điện áp Ui đã chuyển sang nửa chu kỳ âm

15


Hình 1.16. Dạng điện áp và dòng điện trên tải R + L khi chỉnh lưu bán kỳ bằng SCR .

là góc tính từ gốc toa độ đến điểm dòng điện iR giảm về 0, gọi là góc tắt
dòng
1.3.5 Mạch chỉnh lưu hình tia một pha hai nửa chu kỳ có điều khiển

Hình 1.17. Mạch chỉnh lưu hình tia có điều khiển và dạng sóng ngõ ra

Với ta có điện áp trung bình lối ra:
Ta có thể kích theo thứ tự từng SCR một, nhưng cũng có thể kích đồng thời
hai SCR vì lúc đó một trong hai SCR bị phân cực ngược do đó không bị ảnh
hưởng bởi xung kích.

16


1.3.6 Mạch chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển hoàn toàn
Mạch chỉnh lưu hình cầu có điều khiển.

Hình 1.18. Sơ đồ chỉnh lưu cầu dùng SCR.

Dạng diện áp ra cũng giống trường hợp chỉnh lưu hình tia nhưng biên độ gấp
đôi. Điện áp trung bình lối ra

Ngoài sơ đồ chỉnh lưu cầu như ở trên, còn có các mạch chỉnh lưu gọi là không
đối xứng với việc thay hai SCR bằng hai diod.

Hình 1.19: Mạch chỉnh lưu cầu không đối xứng.

Giá trị điện áp trung bình trong chỉnh lưu không đối xứng cũng như trường
hợp đối xứng , tuy nhiên mạch điều khiển đơn giản, dễ sử dụng và giá thành
hạ.

17


1.3.7 Mạch chỉnh lưu một pha bán điều khiển
Sơ đồ nguyên lý:
U2

U2
D2

T1

T
2

T1

A

A
F


T
2

D
1

F

E

B

D
1

D2
B

Ld

Rd

Ld

Rd

Hình 1.20 a- sơ đồ cùng cực tính

E


1.20b. sơ đồ ngược cực tính

U
d

U
d
0 1

0 1

0 1





2

2 3
3
I (L=0)
d


2

  3




I (L =
d





2

2

  3

I (L=0)
d

  3



  3



  3

3


T1


0 1

T1
0 1

0 1






2

D1

2

  3



0 1



2


T2

D1
0 1

0 1



2

  3

D2

2



0 1

2

0 1

2

T2


  3

a-cùng cực tính

2 3

D2

  3

b- ngược cực tính

18



I (L=
d


Hình 2.4: Giản đồ các đường cong điện áp, dòng điện tải(Ud, Id) dòng điện các van bán dẫn của
các sơ đồ 2.3-a và 2.3-b.

Nguyên lý làm việc:
 Sơ đồ nối cùng cực tính:
Tại 1 cấp xung điều khiển T1, T1 sã mở cho dòng điện chạy qua từ A qua T1
qua tải về D1 về B.
Đến  điện áp đổi dấu (A âm, B dương) ,T1 khóa. Nếu tải điện cảm
dòng điện tải là đường thẳng. Năng lượng của cuộn dây sẽ được tích lũy xả
qua D2 tới D1 điện áp tải trong vùng   2 là bằng 0.

Đến 2 cấp xung điều khiển T2, T2 dẫn. Từ 2  2 dòng tải là dòng
điện của 2 van T2 và D2. Đến 2 điện áp đổi dấu (B âm, A dương) D2 khóa,
D1 mở để năng lượng của cuộn dây xả qua D1 về T2.
2  3 mở thông D1, T2 điện áp tải bằng 0. Kết quả là chuyển mạch các van
bán dẫn có điều khiển được thực hiện bằng việc mở các van kế tiếp. Các van
được dẫn thông trong nửa chu kỳ.
Ta có đường cong dòng điện và điện áp tải như hình 2.4-a

 Sơ đồ nối ngược cực tính:
Tại 1 cấp xung điều khiển T1 với A dương, T1 sẽ mở cho dòng điện chạy
qua từ A qua T1 qua tải về D1 về B. T1 và D1 dẫn từ (1   ).
Đến  điện áp đổi dấu (A âm, B dương) ,D2dẫn làm khóa T1 năng lượng của
cuộn dây sẽ được tích lũy xả qua D1 và D2.
Đến 2 cấp xung điều khiển T2 với A âm, T2phân cực thuận nên t2 mở làm
khóa D1 cho dòng điện chạy từ B qua D2 qua tải về T2 về A.. Đến 2 điện áp
đổi dấu (B âm, A dương) T2 phân cực ngược nên T2 bị khóa.
Ta có đường cong dòng điện và điện áp tải như hình 2.4-b

19


CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN VÀ CHẾ TẠO MẠCH CHỈNH LƯU CẦU MỘT PHA
2.1 Các thông số của tải
Ud = 660 V
Id = 4 A
2.2 Lựa chọn sơ đồ mạch chỉnh lưu
Như ta đã biết để điều chỉnh công suất của tải thì ta phải lựa chọn mạch lực để
điều khiển. Tùy thuộc vào yêu cầu điều chỉnh, công suất tải ta đưa ra phương
án chọn mạch lực điều khiển tải hợp lý, phù hợp với yêu cầu đề tài đưa ra. Ở

đây chọn mạch chỉnh lưu cầu một pha bán điều khiển bởi các lý do :
-

Sơ đồ mạch lực, mạch điều khiển đơn giản.
Không cần sử dụng bộ chuyển đổi nguồn ba pha.
Điện áp ra sau khi chỉnh lưu tương đối ổn định, có tính liên tục.
Đáp ứng được yêu cầu của đề.

2.3 Tính toán các thông số của mạch điện
2.3.1 Tính toán, chế tạo máy biến áp
- Điện áp đầu vào U1 = 220 V
- Điện áp đầu ra Ud = 660 V
- Dòng điện đầu ra Id4= 4A
- Do ta lựa chọn mạch chỉnh lưu cầu nên ta có U2= 1.1×Ud=1.1×660= 726 V
20


P2=U2×I2=726×4=2904 VA
P1=1.1×P2=1.1×=2904VA
Mà

P1=

- Diện

U1×I1
tích

trụ


=>
cuốn

dây

:

I 1=

=

Shi=1.2×=1.2×=

=13.2
64.6

A
cm2

Stt=1.1×Shi=1.1×54.6=71.06 cm2
- Chọn chiều rộng trụ quấn dây a=7 cm -> chiều dày trụ quấn dây là
-

b==8.5 cm
Số lá thép X= = =170 lá
Số vòng dây trên một vôn (n) là : n= = = 0.82 vòng/vôn
Số vòng dây cuộn sơ cấp N1=n×U1=0.82×220=180 vòng
Số vòng dây cuộn thứ cấp N2=n×(U2+10%U2)=0.82×(660+66)=595

-


vòng
Tiết diện dây quấn cuộn sơ cấp S1= = = 3.8 mm
Tiết diện dây quấn cuộn thứ cấp S2= = = 1.2 mm
Đường kính dây dẫn cuộn sơ cấp D1= = = 2.2 mm
Đường kính dây dẫn cuộn thứ cấp D2= = = 1.2 mm

2.3.2 Tính toán, chọn van công suất
Có U2= 660 V -> Ulv=×U2=×660=933.3 V
Điện áp để chọn diode & thyristor là :
UD=UT=kdt×Ulv max=1.8× 933.3=1680.08 V
kdt : hệ số dự trữ điện áp
Có Idm=I2=4 A
Ilv=Ihd=khd×I2= × 3 = 2.82 A
 Ilvdm=ki × Ilv =4 × 2.82=11.28 A
ki : hệ số dự trữ dòng điện
IAV T,D= = =2 A
IRMS= 1.3 × IAV=1.3× 2 =2.6 A
Từ các thông số trên ta có thể chọn được thyristor sau
- Thyristor :TYN 1225

21


2.3.3 Tính toán, chọn phần tử bảo vệ
Các nguyên nhân gây quá dòng điện cho van:
- Quá dòng dài hạn.
- Ngắn mạch đầu ra
- Ngắn mạch bản thân van.


Hình 2.1 Sơ đồ mạch động lực có thiết bị bảo vệ.

Chọn cầu chì: Dùng dây chảy tác động nhanh (nhóm 1CC) để bảo vệ ngắn
mạch các thyristor. Dòng điện định mức của dây chảy nhóm 1CC là:
I1CC= 1,1.Ilv = 1,1×2.12 =2 ,33 (A)
Chọn cầu chảy nhóm 1CC loại 3 (A)

22


2.3.4 Tính toán, chọn phần tử mạch điều khiển
Mạch điều khiển được tính xuất phát từ yêu cầu về xung mở Thyristor:
 Điện áp điều khiển: Uđk= Ug= 1,5(V)
 Dòng điện điều khiển: Iđk= 15 (mA)
 Độ rộng xung điều khiển tx= 100 ()
 Mức độ sụt biên độ xung: Sx= 0,1
 Độ mất đối xứng cho phép: = 40
 Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển: Unguồn= 15 (V)
Vì mạch lực sử dụng Thyristor & Diode,vì vậy chúng em lựa chọn TCA 785
để điều khiển sự đóng-ngắt của Thyristor & Diode.
-IC TCA 785 (có tích hợp các khâu đồng pha, so sánh, tạo xung, sửa xung
,khuyếch đại) tạo ra 2 xung điều khiển đến kích mở cho Thyristor BT151 ( T1
và T2).
- Vi mạch TCA 785 là vi mạch phức hợp thực hiện 4 chức năng của một mạch
điều khiển: Tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp răng cưa, so sánh và tạo xung ra.
TCA 785 do hang Simen chế tạo được sử dụng để điều khiển các thiết bị
chỉnh lưu, thiêt bị điều chỉnh dòng xoay chiều.
Đặc trưng:
- Dẽ phát hiện việc chuyển qua điểm không.
- phạn vi ứng dụng rộng rãi

- Có thể dung làm chuyển mạch điẻm không.
- Tương thích LSL.
- Có thể hoạt động 3 pha (3 IC).
- Dòng điện ra 250 mA.
- Miền dốc dòng lớn.
Dải nhiệt độ rộng
Nhiệm vụ:

23


Tạo ra xung điều khiển mở thyristor với góc mở α giảm dần để tăng điện áp
tải đến điện áp phóng điện.
a.Kí hiệu
Kí hiệu các chân của TCA 785 được thể hiện trong hình 2.2

Hình 2.2 Sơ đồ chân TCA 785

b. Chức năng
Chân
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12

Kí hiệu
GND

13

L

14
15
16
c. Dạng tín hiệu

Chức năng
Chân nối đất
Đầu ra 2 đảo
Dầu ra U
Đầu ra 1 đảo
Tín hiệu đồng bộ
Tín hiệu cấm
Đầu ra z
Điện áp chuẩn
Điện áp tạo xung răng cưa
Tụ tạo xung răng cưa
Điện áp điều khiển
Tụ tạo độ rộng xung
Tín hiệu điều khiển xung ngắn,


QU
VSYNC
I
QZ
VREF
R9
C10
V11
C12

xung rộng
Đầu ra 1
Đầu ra 2
Điện áp nguồn nuôi

Q1
Q2
VS

Dạng tín hiệu của TCA 785 được thể hiện trong hình 2.3

24


Hình 2.3 Dạng tín hiệu của TCA 785

d. Sơ đồ cấu tạo

25