Tài liệu Thiết kế sơ đồ mạch động lực

Đề tài: Thiết kế sơ đồ mạch động lực

LỜI NÓI ĐẦU
Sự xuất hiện điện năng và các thiết bị điện đă mang tới cho con người những bước tiến mạnh mẽ trong đời sống và sản xuất. Trong lĩnh vực sản xuất các thiết bị điện đă mang đến những lợi ích vô cùng to lớn cả về năng suất cũng như chất lượng.
Điện tử công suất là lĩnh vực kỹ thuật hiện đại nghiên cứu những ứng dụng các linh kiện bán dẫn làm việc ở chế độ chuyển mạch vào quá tŕnh biến đổi điện năng. Sự ra đời của các linh kiện điện tử công suất như điốt công suất, tranzitor, thyristor, GTO, IGBT với những tính năng ḍng điện, điện áp, tốc độ chuyển mạch ngày càng được nâng cao làm cho kỹ thuật điện thay đổi một cách sâu sắc.
Môn học Điện tử công suất là một trong những môn chủ yếu để đào tạo các sinh viên Tự động hóa nói riêng và sinh viên ngành kỹ thuật điện nói chung. Xuất phát từ những yêu cầu thực tế và tầm quan trọng của môn Điện tử công suất, các thầy cô trong bộ môn Điện tử công suất đă cho chúng em từng bước tiếp xúc với việc thiết kế thông qua đồ án môn học Điện tử công suất.
Là sinh viên năm thứ tư, đây là lần đầu tiên em được tiếp xúc với thực tế, v́ vậy không thể tránh được những thiếu xót. Mong thầy cô thông cảm và giúp đỡ em.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Tự động hóa Xí nghiệp công nghiệp và đặc biệt là thầy giáo Trần Xuân Minh đă tận t́nh hướng dẫn em hoàn thành đồ án này.







Phần I
THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC
1.1. Lựa chọn sơ đồ bộ biến đổi (BBĐ)
1.1.1. Một số sơ đồ bộ biến đổi 1C – 1C
Trong kỹ thuật điện cũng có nhiều trường hợp phải thực hiện quá tŕnh biến đổi một điện áp một chiều không đổi thành một điện áp một chiều khác có giá trị điều chỉnh được trong phạm vi rộng. Để thực hiện quá tŕnh biến đổi này người ta đă sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Phương pháp biến đổi cho hiệu suất cao, dùng được trong giải công suất từ nhỏ đến lớn và thực hiện điều chỉnh điện áp ra một cách thuận tiện nhất là sử dụng các bộ biến đổi điện áp một chiều thành một chiều, thường gọi tắt là BBĐ một chiều – một chiều và cũng c̣n được gọi là xung điện áp hoặc bộ băm điện áp. BBĐ một chiều – một chiều là thiết bị biến đổi điện năng ứng dụng các dụng cụ bán dẫn có điều khiển, các dụng cụ được sử dụng chủ yếu là tranzitor và thyristor.
Các khóa bằng tranzitor có kết cấu gọn hơn do đặc tính làm việc của tranzitor là mở khi có tín hiệu điều khiển đủ yêu cầu và khóa khi mất tín hiệu điều khiển hoặc có một tín hiệu ngược chiều nhỏ ở cực gốc (được xem như là cực điều khiển). Các khóa loại này có ưu điểm là dễ khống chế, có thể làm việc ở tần số cao nhưng cũng có nhược điểm là công suất c̣n bị hạn chế tranzitor được dùng làm van động lực cho các bộ băm áp một chiều khá phổ biến.
Các khóa đóng cắt bằng thyristor có nhược điểm là kết cấu phức tạp hơn do chỗ thyristor mở khi có tín hiệu điều khiển nhưng lại không khóa được bằng tín hiệu điều khiển ngược chiều (hiện nay có nhưng công suất nhỏ và chưa thông dụng) mà nguồn cung cấp cho BBĐ là nguồn một chiều. V́ vậy đối với khóa đóng cắt bằng thyristor th́ cần phải có thêm một số thiết bị phụ để chuyển mạch thyristor mà ta thường gọi là thiết bị chuyển mạch hay chuyển đổi.
Với các nhận xét trên và ở đây đối với tải công suất không lớn (điện áp định mức tải 220V, ḍng điện định mức tải 10A) ta chọn linh kiện là tranzitor.
Hiện nay trên thị trường có ba loại tranzitor: tranzitor lưỡng cực, tranzitor trường và tranzitor IGBT.
Tranzitor lưỡng cực là loại kinh điển thông dụng, ưu điểm là tần số làm việc cao, ḍng điện đáng kể (tới 1000 A), tổn hao công suất làm giới hạn ḍng điện làm việc (đáng kể).
Tranzitor trường đă khắc phục được nhược điểm của tranzitor lưỡng cực, được sử dụng rất hiệu quả, tuy nhiên hiện nay được chế tạo với ḍng không lớn bằng tranzitor lưỡng cực.
Phối hợp các ưu điểm của hai loại tranzitor lưỡng cực và tranzitor trường, IGBT được sử dụng.
̃ Chọn sơ đồ dùng van động lực là tranzitor IGBT.
Nguyên tắc hoạt động của BBĐ một chiều – một chiều được minh họa bằng số đồ nguyên tắc h́nh.
Trong sơ đồ này khóa đóng cắt K đặc trưng cho BBĐ một chiều – một chiều, phụ tải gồm các phần tử sđđ phụ tải E[SUB]t[/SUB](c̣n được gọi là sức phản điện động, điện trở tải R[SUB]t[/SUB] và điện cảm phụ tải L[SUB]t[/SUB] (thường gồm tự cảm của tải, ví dụ như điện cảm cuộn dây phần ứng động cơ một chiều và điện cảm của cuộn kháng đưa thêm vào mạch để san bằng ḍng tải); điốt ngược D[SUB]o[/SUB] (c̣n gọi là điốt không). Điện áp U[SUB]d[/SUB] là điện áp một chiều thường có giá trị không đổi dùng để cung cấp cho BBĐ. Ḍng qua khóa đóng cắt K đồng thời là ḍng nguồn, kư hiệu là i[SUB]d[/SUB]. Ḍng qua điốt ngược kư hiệu là i[SUB]Do[/SUB], ḍng và áp trên tải kư hiệu là i[SUB]t[/SUB] và u[SUB]t[/SUB]. Điện áp trên D[SUB]o[/SUB] là u[SUB]Do[/SUB] = -u[SUB]t[/SUB] giống như điốt không trong sơ đồ chỉnh lưu.


[TABLE=align: left]
[TR]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD][/TD]
[TD=colspan: 2, align: left][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[TD=colspan: 2, align: left][/TD]
[/TR]
[/TABLE]

















Nguyên tắc hoạt động của BBĐ như sau: Người ta điều khiển đóng cắt khóa K theo một chu kỳ nào đó. Ví dụ trong khoảng từ t = 0 đến t = t[SUB]1[/SUB] th́ đóng K trên tải sẽ được đặt điện áp bằng U[SUB]d[/SUB] và có ḍng từ nguồn qua khóa K kín và qua tải. Phương tŕnh vi phân để xác định ḍng qua tải trong giai đoạn này là:
(3-1)
Ḍng qua tải sẽ tăng từ giá trị I[SUB]min[/SUB] đến I[SUB]max[/SUB] tại t = t[SUB]1[/SUB]. Trên D[SUB]o[/SUB] có điện áp ngược và D[SUB]o[/SUB] không làm việc. Tại thời điểm t = t[SUB]1[/SUB], người ta thực hiện cắt khóa K, điện áp nguồn một chiều U[SUB]d[/SUB] được tách khỏi mạch tải, sđđ tự cảm xuất hiện trong điện cảm phụ tải L[SUB]t[/SUB] sẽ làm mở van D[SUB]o[/SUB] và ḍng tải sẽ được duy tŕ qua D[SUB]o[/SUB]. Phụ thuộc vào chế độ làm việc cũng như thông số của các phần tử phụ tải mà có thể xảy ra 2 chế độ làm việc tương tự như với sơ đồ chỉnh lưu. Nếu giá trị L[SUB]t[/SUB] đủ lớn, giá trị ḍng tải không quá nhỏ th́ năng lượng tích lũy trong L[SUB]t[/SUB] ở giai đoạn K đóng đủ để duy tŕ ḍng tải đến thời điểm đóng lại khóa K (t = t[SUB]2[/SUB]) ta có chế độ ḍng tải liên tục (dạng ḍng tải trường hợp này biểu diễn trên đồ thị h́nh 3-1b) và ḍng tải giai đoạn này sẽ giảm dần từ I[SUB]max[/SUB] xuống bằng I[SUB]min[/SUB] tại t = t[SUB]2[/SUB]. Trường hợp do L[SUB]t[/SUB] quá nhỏ hoặc do ḍng tải quá nhỏ (tải nhỏ hoặc không tải) th́ năng lượng tích lũy trong L[SUB]t[/SUB] không đủ để duy tŕ ḍng tải đến thời điểm đóng lại khóa K, ta có chế độ ḍng điện tải gián đoạn, khi sơ đồ làm việc ở chế độ ḍng tải gián đoạn th́ ḍng tải khi cắt K sẽ giảm dần đến bằng không tại một thời điểm t[SUB]1[/SUB]’ nào đó (t[SUB]1[/SUB]’ = t[SUB]2[/SUB]).
Trong giai đoạn t = t[SUB]1[/SUB] – t = t[SUB]1[/SUB]’ th́ D[SUB]o[/SUB] dẫn ḍng, bỏ qua sụt áp trên điốt mở ta có u[SUB]1[/SUB] = u[SUB]Do[/SUB] = 0.
Từ t = t[SUB]1[/SUB]’ đến t = t[SUB]2[/SUB] th́ ḍng tải bằng không, van D[SUB]o[/SUB] khóa, điện áp trên tải giai đoạn này là u[SUB]t[/SUB] = E[SUB]t[/SUB], phương tŕnh vi phân để t́m ḍng tải khi van D[SUB]o[/SUB] dẫn ḍng là:
(3-2)
Thông thường đối với BBĐ này người ta phải tính toán sao cho khi BBĐ làm việc b́nh thường (ḍng tải từ 0,2 ḍng tải định mức trở lên) th́ BBĐ làm việc ở chế độ ḍng liên tục. Do vậy ta chủ yếu nghiên cứu sự làm việc của BBĐ ở chế độ ḍng tải liên tục.
Tại t = t[SUB]2[/SUB], người ta lại đóng khóa K nên trên tải lại được đặt điện áp bằng U[SUB]d[/SUB] và lại có ḍng từ nguồn U[SUB]d[/SUB] đi vào tải, ḍng tải lại tăng, van D[SUB]o[/SUB] lại bị đặt điện áp ngược và khóa lại. Các chu kỳ tiếp theo sự hoạt động của sơ đồ tương tự như đă xét.
Từ đó th́ điện áp trên tải ở chế độ ḍng điện tải liên tục ta có giá trị trung b́nh của điện áp trên tải được xác định bằng biểu thức:
(3-3)
Trong đó td là thời gian một lần đóng khóa K, tc là thời gian một lần cắt của khóa K, t[SUB]CK[/SUB] là thời gian một chu kỳ đóng cắt của khóa K.
Nếu ta đặt g = td/t[SUB]CK[/SUB] – gọi là độ rộng xung; f = 1/t[SUB]CK[/SUB] là tần số xung th́ biểu thức điện áp trung b́nh trên tải có thể viết:
U[SUB]tb[/SUB] = g.U[SUB]d[/SUB] = U[SUB]d[/SUB].t[SUB]d[/SUB].f (3-3a)
1.2. Phương pháp điều khiển
Xuất phát từ các biểu thức (3-3) và (3-3a) ta thấy rằng có thể điều chỉnh giá trị trung b́nh điện áp trên tải bằng một số phương pháp sau:
+ Giữ nguyên thời gian một chu kỳ đóng cắt t[SUB]CK[/SUB] = t[SUB]d[/SUB] + t[SUB]c[/SUB] và thay đổi thời gian đóng t[SUB]đ[/SUB], tức là thay đổi độ rộng xungg. Được gọi là phương pháp điều chỉnh độ rộng xung rộng.
+ Giữ nguyên thời gian đóng t[SUB]đ[/SUB], thay đổi thời gian chu kỳ t[SUB]CK[/SUB], tức là thay đổi tần số đóng cắt f. Được gọi là phương pháp điều chỉnh xung tần.
+ Thay đổi thời gian đóng t[SUB]d[/SUB] và tần số đóng cắt f. Được gọi là phương pháp điều chỉnh xung rộng – tần.
Để điều khiển BBĐ một chiều – một chiều đơn giản ta chọn phương pháp điều chỉnh xung rộng.
1.3. Phương pháp điều khiển BBĐ có đảo chiều ḍng ứng dụng phương pháp điều chỉnh xung rộng (PWM) sử dụng tranzitor IGBT
Mạch xung áp một chiều sử dụng các van điều khiển hoàn taonf IGBT và các điốt. Sơ đồ được bố trí như h́nh vẽ.


[TABLE=align: left]
[TR]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[/TABLE]











Sơ đồ mạch hăm xung áp sử dụng tranzitor IGBT







[TABLE=align: left]
[TR]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[/TABLE]





























Giản đồ điện áp, ḍng điện mạch động lực
Đưa xung điều khiển vào cực G của tranzitor IGBT, xung điều khiển dương th́ IGBT dẫn xung điều khiển bằng 0 th́ IGBT sẽ khóa.
a) Trường hợp với tải tiêu thụ công suất tác dụng
- Tại thời điểm t = 0 phát sung Tr1, Tr2, mở Tr1, Tr2 ḍng đi từ A qua tải đến B.
- Tại thời điểm t = t[SUB]1[/SUB] mất xung Tr1, Tr2, phát xung Tr3, Tr4, ḍng điện I có xu hướng giảm về bằng 0, năng lượng tích lũy trong cuộn cảm L duy tŕ ḍng điện ḍng đi qua D[SUB]3[/SUB], D[SUB]4[/SUB].
- Đến thời điểm t = t[SUB]2[/SUB] phát xung Tr1, Tr2 tại đó ḍng chưa bằng 0 th́ lại tăng lên theo chiều đi qua Tr1 ® A ® tải® B ® Tr2.
b) Trường hợp 2
- Tại thời điểm t = t[SUB]1[/SUB]’, ḍng giảm về bằng 0 lúc đó Tr3, Tr4 đang mở, đảo chiều ḍng điện, ḍng qua Tr3 ® B ® tải® A ® Tr4.
- Đến thời điểm t = t[SUB]2[/SUB], phát xung mở Tr1, Tr2, Tr3, Tr4 mất xung khóa lại. Ḍng có xu hướng giảm về 0, tại thời điểm t = t[SUB]2[/SUB]’, ḍng đảo chiều đi qua Tr1 ® A ® tải ® B ® Tr2.
c) Trường hợp 3
- Quá tŕnh hăm, từ thời điểm t = 0 đến t = t[SUB]1[/SUB] ḍng qua D[SUB]1[/SUB], D[SUB]2[/SUB], ḍng có xu hướng giảm về 0, đến thời điểm t = t[SUB]1[/SUB], phát xung mở Tr3, Tr4, ḍng lại tăng theo chiều Tr3 ® B ® tải ® A ® Tr4, đến thời điểm t = t[SUB]2[/SUB], khóa Tr3, Tr4, mở Tr1, Tr2 do Tr3, Tr4 khóa nhưng E lớn, năng lượng tích lũy trong điện cảm tiếp tục duy tŕ ḍng qua D[SUB]1[/SUB] ® D[SUB]2[/SUB] ® B ®tải ® A ® D[SUB]1[/SUB]. Với các khoảng thời gian đă nêu ở trên là:
;
;
Điện áp ngược đặt lên các van là U[SUB]ng[/SUB] = E.

1.4. Ḍng và áp trên phụ tải của BBĐ một chiều – một chiều
1.4.1. Biểu các ḍng tải tổng quát ḍng tải trong chế độ xác lập
a) Giai đoạn khi các tranzitor mở
Ḍng từ nguồn qua các tranzitor qua tải.
Từ phương tŕnh (3-1) chuyển sang dạng toán tử Laplace ta có:
P.I[SUB]d[/SUB](p) – I[SUB]d[/SUB](0) + a.I[SUB]d[/SUB](p) = (u[SUB]d[/SUB] – E[SUB]t[/SUB])/p (3-4)
trong đó a = R[SUB]t[/SUB]/L[SUB]t[/SUB]; p là toán tử Lablace; I[SUB]d[/SUB](p) là ảnh của Lablace của ḍng tải trong giai đoạn K đóng i[SUB]tđ[/SUB]; I[SUB]d[/SUB](0) là giá trị ḍng tải tại thời điểm của mỗi lần mở tranzitor (đóng khóa K) (chọn mốc t = 0 tại thời điểm đóng K), khi BBĐ làm việc ở chế độ xác lập th́ giá trị tại thời điểm đầu của khoảng K đóng bằng giá trị ḍng tải tại thời điểm cuối của khoảng K cắt và ta kư hiệu là I[SUB]min[/SUB], tức là I[SUB]d[/SUB](0) = I[SUB]min[/SUB].
Giải (3-4) ta được:
I[SUB]d[/SUB](p) = (U[SUB]d[/SUB] – E[SUB]t[/SUB])/[pL[SUB]t[/SUB](p + a)] + I[SUB]min[/SUB]/(p + a)
= a(U[SUB]d[/SUB] – E[SUB]t[/SUB])/[pR[SUB]t[/SUB](p + a) + I[SUB]min[/SUB]/(p + a)
Chuyển sang hàm gốc ta t́m được biểu thức ḍng tại giai đoạn tranzitor mở (khóa K đóng) là:
i[SUB]tđ[/SUB] = [(U[SUB]d[/SUB] – E[SUB]t[/SUB])/R[SUB]t[/SUB]](1 – e[SUP]-at[/SUP]) + I[SUB]min[/SUB]e[SUP]-at[/SUP] (3-5)
b) Giai đoạn tranzitor khóa (khóa K cắt)
Trong giai đoạn tranzitor khóa th́ các điốt D[SUB]1[/SUB], D[SUB]2[/SUB], D[SUB]3[/SUB], D[SUB]4[/SUB] dẫn ḍng, ta có phương tŕnh để xác định ḍng tải là phương tŕnh (3-2). Chuyển phương tŕnh (3-2) sang dạng toán tử Laplace với mốc thời gian xét t = 0 là thời điểm bắt đầu cắt khóa K.
p.I[SUB]c[/SUB](p) – i[SUB]c[/SUB](0) + a.I[SUB]c[/SUB](p) = - E[SUB]t[/SUB]/p (3-6)
trong đó a = R[SUB]t[/SUB]/L[SUB]t[/SUB]; p là toán tử Laplace; I[SUB]c[/SUB](p) là ảnh Laplace của ḍng tải trong giai đoạn K cắt; i[SUB]tc[/SUB], i[SUB]c[/SUB](0) là giá trị ḍng tải tại thời điểm đầu của mỗi lần cắt khóa K, khi BBĐ làm việc ở chế độ xác lập th́ giá trị tại thời điểm đầu của khoảng K cắt bằng giá trị ḍng tải tại thời điểm cuối của khoảng K đóng và ta kư hiệu là I[SUB]max[/SUB]; i[SUB]c[/SUB](0) = I[SUB]max[/SUB]
Giải (3-6) ta được:
I[SUB]c[/SUB](p) = -E[SUB]t[/SUB]/[pL[SUB]t[/SUB](p + a)] + I[SUB]max[/SUB]/(p + a)
= - a.E[SUB]t[/SUB]/[pR[SUB]t[/SUB](p + a)] + I[SUB]max[/SUB]/(p + a)
Chuyển sang hàm gốc ta t́m được biểu thức ḍng tải giai đoạn khóa K cắt là:
i[SUB]tc[/SUB] = -(E[SUB]t[/SUB]/R[SUB]t[/SUB]).(1 – e[SUP]-at[/SUP]) + I[SUB]max[/SUB].e[SUP]-at[/SUP]
c) Biểu thức ḍng tải toàn chu kỳ đóng cắt
Các biểu thức (3-5) và (3-7) là biểu thức ḍng tải trong 2 giai đoạn của một chu kỳ đóng cắt khóa K, trong các biểu thức này cần có I[SUB]min[/SUB] và I[SUB]max[/SUB] là các giá trị chưa biết. Vậy để có thể t́m được giá trị ḍng tải ta xác định các giá trị I[SUB]min[/SUB]và I[SUB]max[/SUB].
Như đă nêu, trong chế độ xác lập, nếu ḍng tải là liên tục th́ ta có: I[SUB]min[/SUB] bằng giá trị ḍng tải tại thời điểm cuối khoảng cắt của K, tức là khi cho t = t[SUB]c[/SUB] đối với biểu thức (3-7), c̣n I[SUB]max[/SUB] là giá trị ḍng tải cuối khoảng đóng của K, tương ứng là giá trị biểu thức (3-5) khi cho t = t[SUB]d[/SUB]. Vậy ta có:
I[SUB]max[/SUB] = [(U[SUB]d[/SUB] – E[SUB]t[/SUB])/R[SUB]t[/SUB]](1 – e[SUP]-atđ[/SUP]) + I[SUB]min[/SUB] - e[SUP]-atđ[/SUP] (3-8a)
I[SUB]min[/SUB] = -(E[SUB]t[/SUB]/R[SUB]t[/SUB])(1 - e[SUP]-atđ[/SUP]) + I[SUB]max[/SUB].e[SUP]-atc[/SUP] (3-8b)
Ta đặt:
A = [(U[SUB]d[/SUB] – E[SUB]t[/SUB])/R[SUB]t[/SUB]](1 – e[SUP]-atđ[/SUP]); C = e[SUP]-atđ[/SUP]
B = -(E[SUB]t[/SUB]/R[SUB]t[/SUB])(1 - e[SUP]-atđ[/SUP]); D = e[SUP]-atc[/SUP] (3-9)
Từ (3-8a), (3-8b) và (3-9) ta có:
I[SUB]max[/SUB] – C,I[SUB]min[/SUB] = A (3-10a)
I[SUB]min[/SUB] – D.I[SUB]max[/SUB] = B (3-10b)
Giải (3-10) ta t́m được:
I[SUB]max[/SUB] = A + C(AD + B)/(a – DC)
I[SUB]min[/SUB] = (AD + B)/(1 – DC) (3-11)
Vậy tập hợp các biểu thức (3 -5), (3-7) và (3-11) ta có biểu thức tổng quát ḍng tải trong một chu kỳ đóng cắt khóa K.
i[SUB]tđ[/SUB] = [(U[SUB]d[/SUB] – E[SUB]t[/SUB])/R[SUB]t[/SUB]](1 – e[SUP]-at[/SUP]) + I[SUB]min[/SUB].e[SUP]-atđ[/SUP]
i[SUB]tc[/SUB] = -(E[SUB]t[/SUB]/R[SUB]t[/SUB])(1 - e[SUP]-at[/SUP]) + I[SUB]max[/SUB].e[SUP]-at[/SUP]
I[SUB]max[/SUB] = A + C(AD + B)/(1 – DC)
I[SUB]min[/SUB] = (AD + B)/(1 – DC)
Trường hợp ḍng tải gián đoạn ta có I[SUB]min[/SUB] = 0
Vậy nên:
i[SUB]tđ[/SUB] = [(U[SUB]d[/SUB] – E[SUB]t[/SUB])/R[SUB]t[/SUB]](1 – e[SUP]-at[/SUP]) (3-12)
® I[SUB]max[/SUB] = [(U[SUB]d[/SUB] – E[SUB]t[/SUB])/R[SUB]t[/SUB]](1 – e[SUP]-atđ[/SUP])
và do vậy i[SUB]tc[/SUB] = - (E[SUB]t[/SUB]/R[SUB]t[/SUB]) (1 – e[SUP]-at[/SUP]) + [(U[SUB]d[/SUB] – E[SUB]t[/SUB])/R[SUB]t[/SUB]](1 – e[SUP]-atđ[/SUP]).e[SUP]-at[/SUP] (3-13)
Các biểu thức (3-12), (3-13) là biểu thức ḍng tải tại thời điểm ở chế độ ḍng tải gián đoạn
1.4.2. Điện áp trên tải
a) Chế độ ḍng tải liên tục
Như đă nêu khi ḍng tải liên tục th́ điện áp tức thời trên tải sẽ là U[SUB]t[/SUB] = U[SUB]d[/SUB] khi K đóng và U[SUB]t[/SUB] = 0 khi K cắt. Điện áp trung b́nh trên phụ tải:
U[SUB]tb[/SUB] = g - U[SUB]d[/SUB] = U[SUB]d[/SUB].td.f
b) Chế độ ḍng tải gián đoạn
Trong trường hợp ḍng tải gián đoạn th́ khóa K đóng điện áp tải vẫn không có ǵ thay đổi so với chế độ ḍng tải liên tục, tức là khi K đóng th́ U[SUB]t[/SUB] = U[SUB]d[/SUB]. Giai đoạn khóa K được phân làm hai đoạn nhỏ: từ lúc bắt đầu cắt K cho đến khi ḍng tải vừa giảm xuống bằng không (t = 0 ¸ t = t[SUB]a[/SUB]) lúc này điốt làm việc, ta có U[SUB]t[/SUB] = 0; giai đoạn nhỏ tiếp theo từ lúc điốt khóa (t = t[SUB]o[/SUB]) cho đến thời điểm đóng lại khóa K ở chu kỳ đóng cắt tiếp theo (trong khoảng t = t[SUB]o[/SUB] = t[SUB]c[/SUB]) U[SUB]t[/SUB] = E[SUB]t[/SUB].
Vậy ta có thể xác định biểu thức tính điện áp trung b́nh trên tải trong chế độ ḍng điện tải gián đoạn như sau:

Để tạo ra điện áp một chiều đưa vào BBĐ một chiều – một chiều từ lưới điện ta dùng BBĐ chỉnh lưu xoay chiều – một chiều.
BBĐ chỉnh lưu xoay chiều một chiều – một chiều có:
+ Chỉnh lưu cầu 1 pha
+ Chỉnh lưu tia 3 pha
+ Chỉnh lưu cầu 3 pha
Để chất lượng điện áp ra của BBĐ chỉnh lưu tốt nhất và đơn giản ta sử dụng BBĐ chỉnh lưu cầu 3 pha không điều khiển sử dụng các điốt.
Sơ đồ BBĐ chỉnh lưu cầu 3 pha sử dụng điốt.























Phần 2
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
Cũng như các BBĐ khác, trong BBĐ một chiều – một chiều ta cũng sử dụng các dụng cụ bán dẫn có điều khiển, v́ vậy để BBĐ có thể làm việc theo đúng yêu cầu th́ ta phải tạo ra các tín hiệu điều khiển để khống chế các van. Mạch điện để tạo ra các tín hiệu điều khiển để khống chế các van này được gọi là mạch điều khiển của BBĐ một chiều – một chiều. Từ nguyên lư hoạt động của mạch động lực như đă nêu ta thấy rằng tần số làm việc của BBĐ phụ thuộc vào tần số tín hiệu điều khiển trên điện cực điều khiển của các van. Điều này hoàn toàn khác so với các BBĐ đă xét trước đây. Ngoài ra phụ thuộc vào phương pháp điều chỉnh điện áp ra mà cần phải có các mạch điện khác để thực hiện các nhiệm vụ cần thiết để đảm bảo quy luật điều chỉnh nhất định. Mặt khác phụ thuộc vào loại dụng cụ bán dẫn được sử dụng kiểu sơ đồ mà tín hiệu điều khiển cũng có những yêu cầu cụ thể khác nhau. Trong đồ án này ta sử dụng tranzitor, phương pháp điều chỉnh điện áp ra là phương pháp điều chỉnh độ rộng xung.
Sơ đồ khối mạch điều khiển.





* Mạch phát sóng chủ đạo dùng vi mạch số 555

[TABLE=align: left]
[TR]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[/TABLE]