MỤC LỤC
Số trang
Lời nói đầu

3

Chương 1: Thiết kế sơ đồ mạch động lực

4

1.1.

Đặt vấn đề

1.2.

Chọn bộ biến đổi

4

4
1.3.

Thiết kế sơ đồ mạch động lực

11

a. Sơ đồ nguyên lý

11

b. Giới thiệu các thiết bị mạch động lực

11

c. Giản đồ điện áp và dòng điện mạch động lực

12

d. Nguyên lý làm việc

13

Chương 2: Thiết kế mạch điều khiển
2.1. Phân tích, chọn lựa phương án điều khiển bộ biến đổi

15
16

2.1.1. Phương pháp điều khiển theo nguyên tắc khống chế pha ngang 16
2.1.2. Phương pháp điều khiển theo phuong pháp pha dọc

17

2.2. Thiết kế từng khối trong sơ đồ

20

2.2.1. Mạch đồng bộ hóa

20


2.2.2. Mạch phát xung răng cưa

21

2.2.3. Mạch so sánh

23

2.2.4. Mạch sửa xung

25

2.2.5. Mạch khuếch đại xung

27

2.2.6. Phân tích, chọn tín hiệu phản hồi và thiết kế sơ đồ nguyên lý
mạch tổng hợp khuếch đại

30

2.2.7. Phân tích thiết kế nguồn ni

31

Chương 3: Tính chọn thiết bị

32


3.1. Tính chọn các link kiện – thiết bị động lực

32

3.1.1. Tính tốn máy biến áp chỉnh lưu

31

3.1.2. Tính chọn các thơng số của van bán dẫn

34

3.1.3. Tính chọn cuộn kháng san bằng

35

-1-


3.1.4. Tính chọn thiết bị bảo vệ

36

3.2. Tính chọn các thiết bị mạch điều khiển

37

3.2.1. Tính biến áp xung

38


3.2.2. Tính tầng khuếch đại cuối cùng

39

3.2.3. Tính chọn thiết bị mạch sửa xung

39

3.2.4. Tính chọn mạch so sánh

40

3.2.5. Tính chọn thiết bị khâu tạo điện áp răng cưa

40

3.2.6. Tính chọn biến áp đồng pha

41

3.2.7. Tính chọn diot dùng trong mạch điều khiển

41

Chương 4: Xây dựng mạch ổn áp

42

4.1. Hệ điều tốc có phản hồi âm điện áp


42

4.2. Mơ hình tốn học trạng thái của động cơ điện một chiều

42

4.3. Bộ chỉnh lưu bán dẫn thyristor

44

4.4. Xác định hệ số khuếch đại của bộ điều khiển điện áp theo
Giải điều chỉnh điện áp D và sai lệch tĩnh St

-2-

46


LỜI NÓI ĐẦU
Những năm gần đây kỹ thuật điện tử và bán dẫn công suất lớn phát triển
mạnh mẽ. Các thiết bị điện tử cơng suất này có ưu điểm là khả năng điều khiển
rộng, có chỉ tiêu kinh tế cao, kích thước và trọng lượng thấp, độ tin cậy và chính
xác cao...ứng dụng của chúng vào việc biến đổi và điều khiển điện áp, dòng điện
xoay chiều thành một chiều và ngược lại ngày càng sâu rộng. Do đó mà các thiết
bị điện tử điều khiển có mặt trong hầu hết các lĩnh vực của cuộc sống. Với
chương trình đào tạo của nhà trường, yêu cầu của BM em được phân công đồ án
môn học Điện Tử Công Suất với đề tài:"Thiết kế bộ biến đổi xoay chiều - một
chiều tự động duy trì điện áp ra theo lượng đặt ".
Nội dung thuyết minh gồm 4 chương

Chương 1. Thiết kế sơ đồ mạch động lực.
Chương 2. Thiết kế mạch điều khiển.
Chương 3. Tính chọn thiết bị.
Chương 4. Xây dựng hệ ổn định điện áp
Với sự cố gắng của bản thân em đã đã hoàn thành đồ án này. Song với sự
hạn chế về kiến thức nên đồ án không khỏi nhữnh thiếu sót. Rất mong những
đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo. Em xin chân thành cảm ơn!

-3-


Chơng 1. Thiết kế sơ đồ mạch động lực
1.1. Đặt vấn đề.
Nội dung chính của đồ án là thiết kế bộ nguồn thoả mÃn
các yêu cầu của phụ tải. Để cấp nguồn cho tải một chiều thoả
mÃn các yêu cầu ®· cho, cÇn thiÕt kÕ bé chØnh lu cã ®iỊu
khiĨn. Với yêu cầu thiết kế bộ nguồn áp một chiều có một số
các phơng án lựa chọn bộ biến đổi nh sau.
1.2. Chän bé biÕn ®ỉi.
Bé ngn chØnh lu thêng đợc phân loại theo các cách nh sau:
* Theo cách nối dây: Mạch chỉnh lu hình tia, hình cầu
* Theo sè pha: M¹ch chØnh lu 1 pha, 2 pha, 3 pha
* Theo cách điều khiển: Không điều khiển, có điều khiển,
bán điều khiển
Với bộ chỉnh lu cầu 1 pha có một số phơng án sau:
a, Sơ đồ chỉnh lu cầu 1 pha dùng 4 thyristor
+ Sơ đồ nguyên lý:(hình 1.1)
BA

u1


T1

Rd

T3

u2

ud

T2

T4

Ld
Ed

Hình 1.1
Trong đó:
- BA là máy biến áp một pha cung cấp điện áp cho mạch chỉnh
lu
-4-


- W1 là cuộn dây sơ cấp có điện áp sơ cấp u1
- W2 là cuộn dây thứ cấp có điện áp thứ cấp u2
- Các Thyritor T1,T2 T3,T4 làm nhiệm vụ biến điện áp xoay
chiều thành điện áp môt chiều, 4 van này đợc phân làm 2
nhóm : +T1,T3 ®ỵc ®Êu Katot chung

+T2,T4 ®ỵc ®Êu
Anot chung
- Ed, Ld, Rd là các phần tử phụ tải
Giản đồ điện áp và dòng điện nh hình 1.2

Gin in ỏp v dũng điện

u

u2

α

α

-u2

α
v3

v2

v1

π

0

ud(nét đậm)


2π

ωt

iT1= iT2
Id

iT3= iT4

0

ωt
v1

Id

0

ωt

i1

Id/kba

π

0

uT1 = uT2


v2

v1

0

2π

π

-5-

ωt

v3

2π

ωt


+ Các biểu thức cơ bản
-

Ud=Ud0 cos ; Ud0 0,9.U2

trong đó U2 giá trị hiệu dụng của điện áp bªn thø cÊp BA.
- ITtb =Id /2; IT =Id / 2
- UTthmax = UTngmax= 2. U2
- I2 = Id ; I1 = Id / kba

b, Mạch chỉnh lu hình cầu một pha bán điều khiển. (Có
2 cách mắc)
* Cách thứ nhất.
+ Sơ đồ nguyên lý.

BA

u1

T1

T2

u2

Rd
u

D1

d

Ld

D2

Trong sơ đồ này 2 Thyritor đợc bố trí ở cùng nhóm van mắc
Katot chung,2 Diot đợc bố trí ở cùng nhóm van mắc Anot
chung.
Các biểu thức cơ bản

-6-


- Ud =Ud0 (1+cosα)/2 ; ITtb =Id/2 ; IT = Id/ 2
- UTthmax= 2. U2; UTngmax= 2 .U2 ;
- IDtb = Id/2 ; ID = Id / 2 ; UDngmax= 2 .U2 .
Trong cả hai
u sơ đồ trên thì giá trị hiệu dụng dòng điện
cuộn dây thứ cấp và u
sơ cấp giống
ud(đợc
nét xác định bởi
-u2 nhau và
2



đậm)
các biểu thức:
I2 =Idv1 (-)/ v2 ; I1 = Iv23/ kba .

2
0
t
* Đồ thị biểu diễn đờng cong điện áp chỉnh lu,dòng các van,
điện áp van T1và D1, dòng điện cuộn dây sơ cấp nh sau:

Giản
đồI điện áp và dòng điện
i

d

0

ωt

T
1

iT2

Id

0

ωt

iD1

Id

0

ωt

iD2

Id

0


ωt

i1

Id/kba

0

ωt

uT1
0

ωt

UD1
0

-7-

ωt


* Cách thứ hai.
+ Sơ đồ nguyên lý:

ATM

BA


u1

T1

Rd

D1

u2

u

Ld

d

T2

D2

Ed

Trong sơ đồ này 2 van cùng tên đợc bố trí ở 2 nhóm van, T1 và
D1 mắc Katot chung, T2 và D2 đợc bố trí ở cùng nhóm van mắc
Anot chung.
Các biểu thức cơ bản
-8-



- Ud=Ud0 (1+cosα)/2
- ITtb =Id(π-α)/2π ; IT =Id (π-α)/2π
- UTthmax= 2. U2; UTngmax= 2 .U2
u - IDtb = Id(π+α)/2π ; ID = Id (+)/2
u2
-u2
- UDngmax= 2 .U2

ud(nét
đậm)



*Đồ thị biểu diễn
đờngv congđiện
v3 áp chỉnh lu,dòng các
v
2

1

van,điện áp van
nh sau:
2 dây sơ cấp
0 T1và D1, dòng điện cuộn
t

i
0
iT2


Id

t

T
1

Gin in áp Ivà dòng điện
d

0

ωt

iD1

Id

0

ωt

iD2

Id

0

ωt


i1

Id/kba

0

ωt

uT1
0

ωt

uD1
0

-9-

ωt


Nhận xét:
Qua các mạch chỉnh lu vừa trình bày trên ta thấy:
+ ở mạch chỉnh lu hình cầu một pha dùng 4 T có u điểm là
đơn giản , các T đợc chọn ở điện áp thấp, mạch điều khiển
đơn giản, áp có phần âm nên phù hợp cho các tải cần đảo
chiều.
Nhng có một số nhợc điểm là số lần đập mạch q =2 nên
điện áp nhấp nhô nhiều công suất không lớn chỉ phù hợp cho

các tải có chất lợng điện áp không cao, cần có xung chùm để
điều khiển 2T nên khó khăn khi cần mở đồng thời các van.
+ ở mạch chỉnh lu cầu dùng 2T và 2D: Mạch này có chất lợng
điện áp đầu ra tơng đối tốt dòng điện qua tải đợc duy trì
liên tục, không có phần điện áp âm nên phù hợp với các tải
- 10 -


không cần đảo chiều. Mạch điều khiển đơn giản vì chỉ cần
xung điều khiển 1 Thyristo. Mặt khác mạch chỉ dùng 2T nên
giá thành hạ.
Dựa vào các u điểm trên của mạch chỉnh lu cầu 1 pha
dùng 2T và 2D và theo yêu cầu, đề tài chọn BBĐ cầu 1 pha dùng
2T và 2D. (Cách thứ 2 2 van điều khiển đợc mắc ở 2 nhóm
van khác nhau)

1.3. Thiết kế sơ đồ mạch động lực:
CK

a. Sơ đồ nguyên lý:
ATM

R

BA

C

u1


T1

Rd

D1

u2

u

Ld

d

R
C

- 11 -

T2

D2

Ed


b. Giới thiệu các thiết bị mạch động lực:
ã

ATM là aptomat làm nhiệm vụ đóng,cắt điện cho


mạchđộng lực đồng thời bảo vệ cho mạch khi gặp sự cố ngắn
mạch.
u2
-u
BA là máy biến
áp
một pha 2cung cấp điện áp một pha phù


hợp cho bộ chỉnh lu và cách ly về điện giữa lới và mạch động
ã

v

v

v1
lực đảm bảo an toàn
cho ngời 2và thiết bị3

2
0
t
ã
T1,T2,D1,D2 là các thyritor và điot có nhiệm vụ biến đổi

điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều.
iT1
Id song với các thyritor để bảo vệ quá áp

ã
Mạch R-C mắc song
0
t
iT2kháng lọc.
ã
CK cuộn
Id

0
iD1

t
Id

0

t

iD2

Id

0
t
c. Giản đồ iđiện áp và dòng ®iƯn m¹ch ®éng lùc:
1
Id/kba

0


ωt

uT1
0

ωt

UD1
0

- 12 -

ωt


d. Nguyên lý làm việc.
Nguyên lý làm việc của 2 sơ đồ trên tơng tự nhau. Sau đây ta
xét nguyên lý làm việc của cách mắc thứ hai:
Sơ đồ chỉnh lu này làm việc tốt khi có điện cảm lớn trong
mạch tải. do vậy ta xét trờng hợp khi phụ t¶i cã Ld = ∞. Ta gi¶
thiÕt r»ng tõ ωt = 0 đến t dẫn dòng dới tác dụng của s.đ.đ tự cảm sinh ra trong Ld.Tại t
= v1 = ta trun tÝn hiƯu ®iỊu khiĨn ®Õn më van T 1, lóc
- 13 -


này T1 đang có điện áp thuận (vì khi D1 mở thì uT1 = u2và tại
v1 = thì u2 > 0) nên T1 đủ 2 điều kiện để mở. Khi T1 mở thì
điện áp trên nó giảm về bằng 0 nªn ta cã u D1 = - u2< 0,tøc là

D1bị đặt điện áp ngợc và khoá lại,từ thời điểm này trong sơ
đồ có 2 van T1 và D2 dẫn dòng, điện áp nguốn xoay chiều u2
tác động thuận chiều dẫn dòng cuẩ 2 van này khi đó ta có:
ud =u2; iT1 = id= Id; iT2 = 0; iD1= 0; iD2 = id= Id
uT1= uD2=0; uT2= uD1= - u2.
§Õn ωt = thì u2= 0 và bắt đầu chuyển sang âm đặt điện
áp thuận lên T2và D1, do T2 cha có tín hiệu điều khiển nên cha
mở còn D1 mở. D1 mở thì điện áp trên nó giảm về bằng 0 và
ta có uT1= u2 mà u2 đang âm nên T1 bị đặt điện áp ngợc nên
khoá lại, ở thời điểm này có 2 van D1 và D2 dẫn dòng nªn ta cã:
ud = 0; iT1 = 0; iT2 = 0; iD1= id= Id; iD2 = id= Id
uT1= u2; uT2 = - u2; uD1= uD2= 0.
Đến khoảng t = v2= + thì van T2 có tín hiệu điều khiển, lúc
đó nó đang có điện áp thuận nên đủ điều kiện để mở . Khi
van T2 mở thì điện áp uT2 giảm về bằng 0 nên u D2= u2<0 tức là
D2 bị đặt điện áp ngợc nên khoá lại.Vậy trong khoảng này có 2
van T2 và D1 cùng dẫn dòng, khi ®ã ta cã:
ud = - u2; iT1 = 0; iT2 = id= Id; iD1= id= Id; iD2 = 0
uT1= u2; uT2 = 0; uD1= 0. uD2= u2
§Õn ωt = 2 thì u2 = 0 và bắt đầu chuyển sang dơng đặt
điện áp thuận lên T1và D2, do T1 cha cã tÝn hiƯu ®iỊu khiĨn
- 14 -


nên cha mở còn D2 mở. Van D2 mở thì điện áp trên nó giảm về
bằng không và ta có uT2 = - u2 < 0 nên T2 bị đặt điện áp ngợc
nên khoá lại . Lúc này trong sơ đồ có 2 van D 1 và D2cùng dẫn
dòng, khi ®è ta cã

ud = 0; iT1 = 0; iT2 = 0; iD1= id= Id; iD2 =

id= Id
uT1= u2; uT2 = - u2; uD1= uD2= 0.
Đến khoảng t = v3= 2+ thì van T1 có tín hiệu điều khiển,
lúc đó nó đang có điện áp thuận nên đủ điều kiện để mở.
Khi van T1 mở thì điện áp uT1 giảm về bằng 0 nên uD2= u2<0
tức là D1 bị đặt điện áp ngợc nên khoá lại.Vậy trong khoảng
này có 2 van T1 và D2 cùng dẫn dòng, sơ đồ lặp lại trạng thái
làm việc giống nh trờng hợp t = v1 = α.

- 15 -


Chơng 2. Thiết kế mạch điều khiển
Trong chơng 1 chúng ta đà nghiên cứu nguyên lý làm việc
mạch động lực của bộ biến đổi dùng 2T+2D. Để các van của
bộ chỉnh lu có thể mở tại các thời điểm mong muốn thì ngoài
điều kiện tại thời điểm đó trên van phải có điện áp thuận
đặt lên A-K thì trên điện cực điều khiển và cực K của van
phải có một điện áp điều khiển (gọi là tín hiệu điều khiển).
Để tín hiệu điều khiển xuất hiện đúng theo yêu cầu lúc mở
van ngời ta sử dụng một mạch điện tạo ra các tín hiệu đó đợc
gọi là mạch điều khiển hay hệ thống điều khiển bộ chỉnh lu.
Điện áp điều khiển của các T phải đáp ứng đợc các yêu cầu
cần thiết về công suất, biên độ và thời gian tồn tại. Do đặc
điểm của T là khi van đà mở thì việc còn tín hiệu điều
khiển hay không đều không ảnh hởng đến dòng qua van, vì
vậy để hạn chế công suất của mạch phát tín hiệu ngời ta thờng tạo ra các tín hiệu điều khiển T có dạng xung điều khiển.
Các hệ thống phát xung điều khiển bé chØnh lu hiƯn nay
®ang sư dơng cã thĨ chia làm 2 nhóm:

+ Nhóm các hệ thống điều khiển đồng bộ
+ Nhóm các hệ thống điều khiển không đồng bộ
Nhóm các hệ thống điều khiển đồng bộ đợc sử dụng phổ
biến nhất hiện nay. Đây là nhóm các hệ thống điều khiển mà
các xung điều khiển xuất hiện trên điện cực điều khiển các T
đúng thời điểm cần mở van và lặp đi lặp lại mang tính chu
kỳ, với chu kú thêng b»ng chu kú nguån xoay chiÒu cung cÊp
cho sơ đồ mạch chỉnh lu.Các hệ thống điếu khiẻn đồng bộ đợc sử dụng hiện nay gồm:
- 16 -


+ Hệ thống điều khiển chỉnh lu theo nguyên tắc khèng
chÕ pha ®øng
+ HƯ thèng ®iỊu khiĨn chØnh lu theo nguyên tắc khống
chế pha ngang
+ Hệ thống điều khiển chỉnh lu dùng đi ốt 2 cực gốc

2.1. Phân tích, lựa chọn phơng án điều khiển bộ biến
đổi
2.1.1. Mạch điều khiển bộ chỉnh lu theo nguyên tắc
khống chế pha ngang
* Nội dung của phơng pháp.
Để tạo xung điều khiển cho các van chỉnh lu trớc tiên ngời ta tạo ra các tín hiệu điều khiển hình sin có tần số bằng
tần số nguồn cung cấp xoay chiều và có biên độ không đổi.
Có xung điều khiển các van sẽ đợc tạo ra tại các thời điểm
bằng không và bắt đầu chuyển sang dơng của các điện áp
điều khiển hình sin đà nêu. Việc thay đổi giá trị góc điều
khiển đợc thực hiện bằng cách thay đổi góc pha của các điện
áp ®iỊu khiĨn h×nh sin.
Nh vËy ®èi víi hƯ thèng ®iỊu khiển này thì việc trớc tiên

là phải tạo ra đợc hệ điện áp điều khiển hình sin với biên độ
không đổi và góc pha điều khiển đợc. Để thực hiện nhiệm vụ
này, hiện nay ngời ta sử dụng các sơ đồ cầu dịch pha dùng
điện trở, tụ điện (gọi là cầu R-C) hoặc điện trở, điện cảm
(gọi là cầu R-L). Khi đà có dạng điện áp điều khiển hình sin
nh đà nêu thì việc tạo ra các xung điều khiển cho các T tại
- 17 -


những thời điểm bằng không và bắt đầu chuyển sang dơng
của các điện áp hình sin có thể thực hiện bằng nhiều sơ đồ
khác nhau, đơn giản nhất là dùng các Điốt, ngoài ra có thể dùng
mạch biến đổi tơng tự - số bằng vi mạch. Sau khi đà có các
xung điều khiển đúng thời điểm cần thiết thì tuỳ thuộc vào
dạng và công suất xung đà có và xung yêu cầu cần có ta có thể
sử dụng các mạch sửa xung và mạch khuếch đại xung để có đợc xung theo đúng yêu cầu.
Một hệ thống điều khiển theo pha ngang thờng có sơ đồ
khối nh sau:
ã

Khối 1: Khối đồng bộ hoá và phát xung răng ca (ĐBH và

PSRC)
ã

Khối 2: Khối dich pha

ã

Khối 3: Khối tạo xung

ã

Khối 4: Khối khuếch đại xung

ã

Khôi 5: Khối điện áp điều khiển .
Khối điện áp điều khiển này đợc đa vào khối đồng bộ

thờng tạo ra điện áp hình sin có góc lệch pha cố định so với
điện áp tựa. Khối dch pha có nhiệm vụ thay đổi góc mở của
điện áp theo tác động của đện áp điều khiển, xung điều
khiển đợc tạo ra ở khâu tạo xung vào tời điểm khi điện áp
dịch pha qua điểm không. Xung này nhờ nhờ khâu khuếch
đại xung tăng đủ công suất gửi tới cùc ®iỊu khiĨn cđa van. Nh
vËy gãc më α hay thời điểm phát xung mở van thay đổi đợc là
do sự tác động của điện áp điều khiển làm cho điện áp dịch

- 18 -


pha di chun theo ph¬ng ngang cđa trơc thêi gian. Vì vậy ta
gọi phơng pháp này là phơng pháp khống chế theo pha ngang.
* Ưu nhợc điểm của phơng pháp điều khiển bộ chỉnh lu
theo nguyên tắc khống chế pha ngang.
Phơng pháp này có u điểm là hệ thống hoạt động ổn
định, thực hiện dễ dàng. Song lại có nhợc điểm là: phạm vi
thay đổi góc mở không rộng, rất nhậy với sự thay đổi dạng
của điện áp nguồn, khó tổng hợp nhiều tín hiệu điều khiển

nên rất ít đợc sử dụng.
2.1.2. Phơng pháp điều khiển theo phơng pháp pha dọc.
Phơng pháp này có mạch phát xung khá phức tạp nhng có
nhiều u điểm nổi bật là: khoảng điểu chØnh gãc më α réng
Ýt phơ thc vµo sù thay đổi của điện áp nguồn, tổng hợp tín
hiệu dễ ràng, làm việc tin cậy, chính xác với độ nhậy cao,
điều khiển đợc hệ có công suất lớn.
Từ các phân tích trên đây ta thấy rằng phơng pháp điều
khiển chỉnh lu theo nguyên tắc khống chế pha đứng có nhiều
u điểm hơn cả nên trong đồ án này tôi lựa chọn phơng pháp
này.
* Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển theo pha đứng
(hình)

- 19 -


U

ĐBH
H

rc

SRC

SS

TX

PCX

U1

U

đ

k

Sơ đồ khối bao gồm:



Khối 1: Khối đồng bộ hoá (ĐBH)
Khối 2: Khối tạo ra điện áp tựa dạng răng ca (SRC)



Khối 3: Khối so sánh (SS)



Khối 4: Khối tạo xung( TX)



Khối 5: Khối phân chia xung(PCX)

Trong đó

ã
U1: Là điện áp nguồn xoay chiều cung cấp cho sơ đồ
chỉnh lu
ã
Urc: Là điện áp tựa thờng có dạng hình răng ca lấy từ
khối ĐBH- FSRC
ã

Uđk: Là điện áp điều khiển, đây là điện áp một chiều

đợc đa từ ngoài vào để điều giá trị góc mở
ã

UđkT: Là điện áp điều khiển Thyritor, là chuỗi các xung

điều khiển lấy từ đầu ra khối tạo xung và đợc truyền đến
điện cực điều khiĨn G vµ K cđa Thyritor.

- 20 -


* Nguyên lý điều khiển theo nguyên tắc khống chế pha
đứng .
Tín hiệu điện áp cung cấp cho mạch động lực bộ chỉnh
lu đợc đa tới mạch đồng bộ hoá của khối 1 và trên đầu ra của
mạch đồng bộ ta có các điện áp thờng có dạng hình sin với tần
số bằng tần số điện áp nguồn cung cấp cho sơ đồ chỉnh lu và
trùng pha hoặc lệch pha một góc xác định so với điện áp
nguồn, in áp này gọi là điện áp đồng bộ ký hiệu là Uđb.
Các điện áp đồng bộ đợc đa vào mạch phát điện áp

răng ca để khống chế sự làm việc của mạch điện này kết quả
là trên đầu ra mạch phát điện áp răng ca ta có một hệ thống
các điện áp dạng hình răng ca đồng bộ về tần số và góc pha
với các điện áp đồng bộ đợc gọi là điện áp răng ca ký hiệu là
Urc. Các điện áp răng ca đợc đa vào khối so sánh và ở đó còn
có một tín hiệu khác nữa là điện áp điều khiển điều chỉnh
đợc và ngời ta đa từ ngoài vào, hai tín hiệu này đợc mắc vào
cực tính sao cho tác động của chúng lên mạch vào khối so sánh
là ngợc chiều nhau. Khối so sánh làm nhiện vụ so sánh 2 tín
hiệu này và tại những thời điểm hai tín hiệu này có giá trị
tuyệt đối bằng nhau thì đấu ra khối so sánh sẽ thay đổi trạng
thái. Nh vậy khối so sánh là một mạch điện hoạt động theo
nguyên tắc biến đổi tơng tự - số
Do tín hiệu ra mạch so sánh là dạng tín hiệu số nên chỉ có
hai giá trị là 0 và 1. Tín hiệu ở đầu ra khối so sánh là các xung
st hiƯn víi chu kú b»n chu kú cđa tÝn hiệu của xung răng ca.
Nếu thời điểm bắt đầu xuất hiƯn cđa mét xung n»m trong
vïng sên nµo cđa Urc thì sờn xung ấy của Urc đợc gọi là sờn sö
- 21 -


dụng, điều này có nghĩa rằng: Tại thời điểm Urc = Udk ë sõ¬n
sư dơng trong mét chu kú cđa điện áp răng ca thì trên đầu ra
khối so sánh sẽ xuất hiện một xung điện áp. Từ đó ta thÊy cã
thĨ thay ®ỉi thêi ®iĨm xt hiƯn cđa xung đầu ra khối so
sánh bằng cách thay đổi giá tri của U đk khi giữ nguyên dạng Urc.
Trong một số trng hợp thì xung ra của khối so sánh đợc ®a tíi
cùc ®iỊu khiĨn cđa T, nhng trong ®a sè trờng hợp khi thì tín
hiệu ra khối so sánh cha đủ yêu cầu cần thiết đối với tín hiệu
điều khiển T. Để có tín hiệu đủ yêu cầu ngời ta thực hiện việc

khuếch đại, thay đổi lại dạng xung...Các nhiệm vụ này đợc thực
hiện bởi một mạch điện gọi là mạch tạo xung (TX), cuối cùng trên
đầu ra khối tạo xung ta có chuỗi xung điều khiển có đủ các
thông số yêu cầu.

2.2. Thiết kế từng khối trong sơ đồ
2.2.1.

Mạch đồng bộ hoá: Để tạo ra các điện áp đồng

bộ đảm bảo yêu cầu đặt ra ngời ta có thể dùng 2
kiểu mạch đơn giản là:
+ Mạch phân áp bằng các điện trở hoặc điện trở kết
hợp với điện dung hay điện cảm.
R1

U1

R2

Uđ
bk

+ Mạch đồng bộ dùng biến áp có sơ đồ nguyên lý nh hình vẽ
- 22 -


BAĐB

*

U1

Uđ

*

bk

Ngời ta sử dụng một máy biến áp công suất nhỏ thờng là máy
biến áp hạ áp để tạo ra ®iƯn ¸p ®ång bé .
Trong thùc tÕ ngêi ta dïng mạch đồng bộ dùng máy biến áp vì
nó cách ly về điện giữa mạch động lực và mạch điều khiển
nên rất an toàn, phối hợp với biên độ đầu ra dễ dàng,tổn hao
ít, giá trị điện áp đầu ra tuỳ ý.
Do yêu cầu công nghệ trong đồ án chọn kiểu mạch đồng bộ
dùng máy biến áp.

2.2.2.

Mạch phát xung răng ca.

Mạch tạo xung răng ca có thể dùng một số sơ ®å sau :
+ S¬ ®å dïng ®iot- ®iƯn trë- tơ điện( D-R-C )và Tranzitor:
Mạch này có điện áp đầu ra khác nhiều so với đờng điện áp
răng ca lý tởng, biên độ điện áp răng ca thì lại phụ thuộc
nhiều vào biên độ điện áp đồng bộ nên ít đợc dùng.
+ Sơ đồ dùng D-R-C và Tranzitor nạp cho tụ bằng nguồn một
chiều: Mạch này có u điểm hơn so với sơ đồ D-R-C song nó
cũng ít đợc dùng vì chất lợng điện áp ra kém, độ dài sờn xung
sử dụng của điện áp răng ca nhỏ hơn 1800 điện.

- 23 -


+ Sơ đồ dùng điot - vi mạch khuếch đại thuật toán - tụ
điện(D- IC- C):Mạch này có dung lợng điện áp ra hầu nh không
phụ thuộc vào tải mắc ở đầu ra mach phát xung răng ca, dung
lợng của tụ nhỏ (khoảng 200nF), do tụ phóng nhanh nên an toàn
cho Tranzitor và điện áp rất gần với dạng răng ca lý tởng. Qua
phân tích ở trên tôi lựa chọn mạch thứ 3 để phân tích. Mạch
có sơ đồ nguyên lý nh hình

+uc
c

R1
Tr1

D

BAĐB

ic C1

*

u1

uđb

R2

i1

*

-ucc

R3

WR

iv
+

iv
- +

IC

Hình 1.8
* Nguyên lý làm việc:
Trong mạch ngời ta sử dụng KĐTT ghép song song với tụ C tạo
thành một mạch tích phân, nguyên lý hoạt động của khâu này
nh sau:
Giả thiết Tranzitor khoá thì tụ đợc nạp bởi dòng đầu
vào của IC và đợc xác định bằng biểu thức ic=- i1+ iv- .Nếu ta
coi KĐTT là lý tởng thì ta có iv-= iv+=0 nên
- 24 -

Urc

ic=- i1, mặt khác i1=- ucc/ (WR+R)= I = const.Điều này có nghĩn
là khi tranzitor khoá thì tụ C đợc nạp bởi dòng không đổi I,ta
có giản đồ điện áp nh sau:

u
Uđb
urcmax
0

v1



2

3

v2

t

Từ giản đồ điện áp ta thấy:
+ Từ t = 0 đến t< thì uđb = 0 và bắt đầu chuyển sang
nửa chu kỳ dơng làm D mở nên mạch phát gốc của Tr bị đặt
điện áp ngợc làm Tr khoá, tụ C đợc nạp điện, điện áp trên tụ
tăng dần .
+ Từ t = đến t< 2 thì uđb = 0 và bắt đầu chuyển sang
nửu chu kỳ âm làm D khoá, Tr mở nên tụ C phóng điện nhanh
qua Tr đến điện áp bằng không và giữ nguyên giá trị bằng

không cho đến khi t = 2π .
+ Tõ ωt =2 π ®Õn ωt< 3π thì uđb = 0 và bắt đầu chuyển sang
nửa chu kỳ dơng quá trình lại xẩy ra nh trờng hợp từ t = 0
đến t< .Quá trình cứ lặp đi lặp lại nh vậy nên ở đầu ra
xuất hiện một dÃy xung tam giác. Ta coi KĐTT là lý tởng ta cã

- 25 -