CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ
TỔNG QUAN VỀ BỘ NGUỒN LIÊN TỤC UPS
1.Tổng quan về bộ UPS
 Trong thực tế có rất nhiều những nơi đòi hỏi phải được cung cấp
điện một cách liên tục như : phòng cấp cứu ở các bệnh viện , phòng
máy tính lưu trữ thông tin,…Nếu để mất điện kết quả sẽ không
lường trước được.Yêu cầu đặt ra là phải cung cấp điện một cách
liên tục.
 Trong mạng lưới điện có rất nhiều nguyên nhân có thể gây mất
điện đột xuất như : sét đánh vào đường dây,vào trạm phân phối
điện,máy phát điện ; Cành cây rơi vào gây ngắn mạch và đứt dây;
Sự hư hỏng trong hệ thống cung cấp;…
2.Yêu cầu và giải pháp dùng UPS:
 Điều cần chú ý trước hết của những sự cố và những hậu quả của
nó về phương diện :
 An toàn cho con người
 An toàn cho thiết bị , nhà xưởng
 Mục tiêu vận hành kinh tế
 Từ đó phải tìm cách loại bỏ nhưng sự cố ra khỏi hệ thống . Có
nhiều giải pháp kĩ thuật khác nhau , những giải pháp này được so
sánh trên cơ sở của 2 tiêu chuẩn sau để đánh giá:
 Liên tục cung cấp điện
 Chất lượng cung cấp điện
Phụ tải ưu tiên thông thường có các thiết bị điện tử nhạy cảm đòi hỏi
việc cung cấp liên tục,yêu cầu một “Giao diện công suất” giữa nguồn
cung cấp
1
 và tải,nó cung cấp một điện áp mà không có bất kì sự cố nào dù rất
nhỏ ảnh hưởng đến hệ thống cung cấp trong phạm vi sai số cho
phép về biên độ và tần số.Bộ nguồn có chức năng làm việc tin cậy
như vậy là UPS(Unteruptible power system).

~
=
~
=
acquy
=
~
M
G
M
G
HTCC2
chỉnh lưu
Bộ nạp
nghịch lưu
điều khiển
chuyển mạch tĩnh
b. UPS gián tiếp(off-line) và UPS trực tiếp(on-line):
 Off –line UPS:
~
= =
~
=
F
acquy
chỉnh lưu/nạp
nghịch lưu
Lọc
Tải
3

Taỉ
K b ng tayĐ ằ
HTCC2
HTCC1
4
HTCC
a) Hệ thống cung cấp
-HTCC1: Đường vào bình thường cung cấp cho Chỉnh lưu-nạp
-HTCC2: Cung cấp cho chuyển mạch tĩnh,có tần số trùng HTCC1;
HTCC2 có thể trùng HTCC1
b) Bộ chỉnh lưu-nạp
Dùng để biến đổi áp xoay chiều thành 1 chiều để cung cấp cho bộ
chỉnh lưu và nạp ắcquy.
c) Ắc quy
-Là nguồn dự trữ năng lượng điện cung cấp cho bộ nghịch lưu khi mất
điện hoặc chất lượng điện suy giảm.
d) Bộ Nghịch lưu
- Nghịch lưu từ một chiều sang xoay chiều từ bộ Chỉnh Lưu hoặc
ắcquy với tần số xác định.
e) Chuyển mạch tĩnh
-Chuyển tải của UPS từ bộ Nghịch lưu sang HTCC2 mà không làm
gián đoạn cung cấp điện cho tải. Việc này xảy ra khi Nghịch lưu
ngừng hoạt động hoặc bảo dưỡng UPS.
6.Nhiệm vụ và yêu cầu kĩ thụât đối với bộ chỉnh lưu:
 Nhiệm vụ:Biến điện áp từ xoay chiều sang một chiều để:
• Cung cấp cho nghịch lưu
• Nạp thường trực cho acquy

0
IT2,3
0
Id
0
IT1,4
I1,I2

- Giá trị trung bình của dòng điện qua tải :

- Giá trị trung bình của dòng chạy qua 1 Tiristor là:

- Giá trị điện áp ngược mà Tiristor phải chịu

ma 2
2.
ng ch
U U=
- Giá trị dòng thứ cấp máy biến áp: I
2
=1,11.I
d
Công suất biến áp

1,23.
BA d
S P
=
2.2 Sơ đồ chỉnh lưu 3 pha hình tia:
- Giá trị trung bình của điện áp trên tải

2
d
V
I
I
=
α
π
cos
2
63
2
U
U
d
=
R
EU
I
d
d
−
=

- Giá trị điện áp ngược mà Tiristor phải chịu

- Giá trị dòng thứ cấp máy biến áp: I
2
=0,58.I
d

1
Uac
Uab
3
d
V
I
I
=
2max
6UU
ng
=
T4
T1
T3T6
T5T2
E
LR
A
B
C
Sơ đồ gồm 6 Tiristor được chia làm hai nhóm:
- Nhóm Katot chung : T1, T3, T5
- Nhóm Anot chung : T2, T4, T6
Góc mở α được tính từ giao điểm của các nửa hình sin
- Giá trị trung bình của điện áp trên tải

- Giá trị trung bình của dòng điện qua tải


d
d
−
=

- Giá trị điện áp ngược mà Tiristor phải chịu :

ma 2
6.
ng ch
U U
=

- Giá trị dòng thứ cấp máy biến áp: I
2
=0,816.I
d

Công suất biến áp

2.4.Nhận xét các mạch
a.Chỉnh lưu cầu 1 pha đối xứng
• Ưu điểm : điện áp ngược đặt lên mỗi van trong sơ đồ nhỏ
• Nhược điểm : không dùng được cho tải có công suất lớn, nếu
dùng gây ra hiện tượng công suất bị lệch pha. Sơ đồ chỉnh lưu
cầu một pha dòng tải chảy qua hai van nối tiếp, vì vậy tổn thất
diện áp và công suất trên van sẽ lớn. Sơ đồ cầu một pha hợp
với những tải vừa và nhỏ.
b. chỉnh lưu tia 3 pha
* Ưu điểm : so với chỉnh lưu một pha thì chỉnh lưu tia 3 pha có

nhưng với công suât nhỏ dưới 10 kw thì có thể dùng sơ đồ một pha.Do đó
ta quyết định chọn sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha. Trong chỉnh lưu cầu 1 pha
ta chọn phương án chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển đối xứng vì yêu cầu độ
tin cậy cao , độ ổn định và chất lượng điện áp cao. Nếu dùng sơ đồ cầu 1
pha điều khiển không đối xứng thì sẽ tiết kiệm van hơn nhưng dải điều
khiển góc ở sẽ hẹp hơn
2.6.Tính toán mạch lực
- Chọn sơ đồ Máy biến áp một pha làm mát tự nhiên bằng không
khí,mạch từ hình chữ E.
1. Điện áp sơ cấp MBA:
2. Điện áp thứ cấp MBA
Phương trình cân bằng điện áp khi có tải:
11
∞
3
∏
≤
α
)(220
1
VU
=
0
2
(1 cos )
2 2
. . 2
2
d v BA
U U U U

=
4. Dòng điện hiệu dụng thứ cấp MBA:I
2
=1,11.I
d

S
đm
=U
d
.I
d
=>
3
1,5.10
6,81
220
d
d
S
I
U
= = =
=>I
2
=1,11.6,81=7,6(A).
5. Công suất của máy biến áp:
S
ba
=1,23*P

U
U
Q Q
f: tần số nguồn điện xoay chiều, f=50 Hz.
Thay số:
2
0
1850
. 6. 36,5( )
. 50
BA
Fe
S
Q k cm
m f
= = =
Để đảm bảo cho kích thước của máy biến áp được phù hợp đảm bảo yêu cầu công
nghệ người ta thường chọn chiều dài a và chiều dày b sao cho
dựa vào tiết diện trụ Q
Fe
= a.b = 36.5 ( cm
2
) ta chọn
a = 4,6 ( cm); b = 7,8 ( cm )
8.Chọn loại thép ∋381, các lá thép có độ dày 0.35 mm.
Chọn sơ bộ mật độ từ cảm trong trụ B =1(T).
9.Đường kính quy tròn của trụ:
4 4.36,5
6,81( )
3,14

a. Số vòng dây mỗi pha thứ cấp của máy biến áp:
13
25,1
=
a
b
T
4
10
−

2
2
274
338
0,81
U
W
X
= = =
(vòng)
b. Dòng điện hiệu dụng sơ cấp MBA

1 2
274
. .7,6 9,5( )
220
BA
I k I A
= = =

3
I
S mm
J
= = =
Chọn dây dẫn có tiết diện hình chữ nhật bọc sợi thủy tinh cấp cách điện B
(130
0
C)
Kích thước kể cả cách điện S
2cđ
=2,5
2
mm
2.7.Tính chọn van và bảo vệ van:
1.Tính chọn van:
Chế độ làm việc của các van rất khắc nghiệt, rất nhạy cảm với nhiệt
độ. Nhiệt độ của van tăng lên do công suất tổn hao trên van gây ra. Khi
nhiệt độ của van cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh nhiệt lượng
được truyền vào môi trường. Nếu nhiệt độ của van vượt quá giới hạn cho
14
)/(3
2
21
mmAJJ
==
phép sẽ phá hủy van, vì vậy làm mát cho van là một vấn đề rất quan
trọng. Thông thường van được gắn lên một cánh tản nhiệt với thông số
phù hợp. Có các biện pháp làm mát thường gặp :
+ Làm mát tự nhiên : chỉ dựa vào sự đối lưu không khí xung quanh

T thực
.K
i
=13,6.2=27,2(A)
Điện áp ngược đặt lên van:U
ng
= U
2
=1,41.274=387(V)
Chọn hệ số an toàn là:K
u
=1.5
Vậy điện áp ngược lớn nhất mà van phảI chịu được là: 387.1.5=580(V).
Từ các thông số trên tra bảng chọn van ta chọn : 4 Thysistor loại
HTS150/06VG1 do Mỹ sản xuất có các thông số sau :
Điện áp cực đại của van : U = 600 (V)
Dòng điện định mức của van : I
đm
=150 (A)
15
⇒
2
Dòng điện của xung điều khiển : I
G
=0,15 (A)
Điện áp của xung điều khiển : U
G
=1,4 (V)
Sụt áp lớn nhất của Thyristor ở trạng thái dẫn là : ∆U = 2,0 (V)
Tốc độ biến thiên điện áp : =200 (V/µs)

dI
1
1.5
2 2.5 k
0.1
0.2
0.3
0.5
1
2
3
5
R*,C*
C*min
R*max
R*min
+ Truyền năng lượng phát nhiệt ra ngoài hoặc sang hướng khác
có lợi
Có 2 loại mạch trợ giúp RC:
- Mạch RC đấu song song với Tiristor nhằm bảo vệ quá điện áp do
tích tụ điện tích khi chuyển mạch gây nên.
- Mạch RC đấu giữa các pha thứ cấp MBA là để bảo vệ quá điện
áp do cắt không tải MBA gây nên
+Gọi U
đmp
,U
imp
là giá trị cực đại cho phép của điện áp thuận và ngược đặt
lên van 1 cách có chu kì
+Gọi U

.
.
=

Đồ thị chọn R*, C*
Tính các thông số trung gian
C = C
*
min

R
*
min
≤ R ≤

R
*
max
Trong đó L là điện cảm của mạch RLC
Cuối cùng ta chọn
2.8.Chọn các thiết bị khác :
1.Aptomat
- Có chức năng đóng cắt mạch động lực khi đóng, mở hoặc sửa
chữa đồng thời tự động bảo vệ quá tải hoặc ngắn mạch đầu ra bộ
Chỉnh lưu , ngắn mạch thứ cấp Máy biến áp
- Chọn AP là loại xoay chiều 1 pha có:
+ I
đm
= 1,1.I
d

đm
= 10.50=500(A)
+ Dòng quá tải :
I
quá tải
= 1,1.I
đm
=55A
Chọn I
quá tải
=60A
2.Biến dòng, Ampe kế , rơle dòng điện,vôn kế:
a.Biến dòng
Dùng để đo lường đưa ra mạch đo , đo giá trị dòng điện hiệu dụng
thứ cấp Máy biến áp và đưa vào cuộn dây rơle dòng điện.
Chọn biến dòng loại 60/5A công suất 10(VA)
b.Ampe kế : Chọn loại có thang đo 5A
c.Rơle dòng điện cực đại
Dùng để bảo vệ quá dòng cho mạch Chỉnh Lưu
Chọn rơle thường dùng PT81
d.Vôn kế : chọn loai có thang đo 250V
Chương III
Thiết kế và tính toán mạch điều khiển
3.1. Yêu cầu đối với mạch điều khiển
- Mạch điều khiển là khâu quan trọng trong bộ biến đổi tiristor
vì nó đóng vai trò chủ đạo trong việc quyết định chất lượng
và độ tin cậy của bộ biến đổi . Yêu cầu của mạch điều khiển
có thể tóm tắt trong 6 điểm chính sau:
+ yêu cầu về độ rộng của xung
+ Yêu về độ lớn của xung

=
Trong đó I
dt
: dòng duy trì của Tiristor
di/dt: tốc độ tăng trưởng của dòng tải
Đối tượng cần điều khiển được đặc trưng bởi góc α
a. Cấu trúc của mạch điều khiển Tiristor
20
dtdi
I
dt
/
SS
1
U
đk
-
1
2
3
4
T
Hiệu điện áp u
đk
-u
rc
được đưa vào khâu so sánh 1, làm việc như một trigơ
Khi u
đk
-u

0
0
U
đk

Theo nguyên tắc này, người ta thường dùng 2 điện áp:
- Điện áp điều khiển U
đk
là điện áp 1 chiều có thể điều chỉnh được
biên độ
- Điện áp đồng bộ U
rc
có dạng răng cưa,đồng bộ với điện áp Anod-
Catod
Tổng đại số của U
rc
+ U
đk
đưa đến đầu vào của một khâu so sánh. Bằng
cách làm biến đổi U
đk
ta có thể điều chỉnh được thời điểm xuất hiện xung
ra tức là điều chỉnh được góc α.
Khi U
đk
= 0 ta có α = 0.
Khi U
đk
< 0 ta có α > 0.
Quan hệ giữa α và U

AK
= A.sinwt thì U
r
= B.coswt)
- Điện áp điều khiển U
đk
là điện áp 1 chiều có thể điều chỉnh được
theo 2 hướng
Trên hình vẽ đường nét đứt là điện áp anod – catod tiristor, từ điện áp
này người ta tạo ra U
rc
. Tổng đại số U
rc
+ U
đk
được đưa đến đầu vào của
khâu so sánh .
Khi U
rc
+ U
đk
= 0 ta nhận được một xung ở đầu ra của khâu so sánh
:
23
U
đk
+ B.cosα = 0
Do đó α = arccos(-U
đk
/B)

sat
V
sat
24
E
V
-
+
+
-
S
-
E
V
p
p
M
+
2
V
-
V
d
+
M
V
+
1
+
U

 < ; V
2
= -V
sat
ứng dụng:
OA được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật điều khiển tự động: tạo hàm
số, tạo các bộ điều chỉnh P, PI, PID, tạo các đa hài, các trigơ, các khâu so
sánh, v.v
- Khâu đồng pha
Đây là khâu có nhiệm vụ xác định thời điểm mốc để tính góc mở α.
Nó liên hệ chặt chẽ về pha với điện áp lực. Bên cạch đó nó còn để cách li
mạch điều khiển và mạch lực ở đầu vào hệ điều khiển. Do vậy mà khối
đồng pha có thể dùng biến áp để cách li hoặc dùng phần tử otocupler
(phototransistor).
25
A
V
sat
A
V
sat
A
V
sat