LỜI CÁM ƠN Đề tài luận văn được hoàn thành, Em xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ của quí
thầy cô trong Bộ Môn Kỹ Thuật Điện đã tận tình chỉ bảo. Cám ơn các bạn cùng lớp và
gia đình đã tạo mọi điều kiện về vật chất và tinh thần giúp đỡ Em trong quá trình thực
hiện luận văn.

Một lần nữa Em xin thành thật cám ơn

Svth: Nguyễn Văn Bé Sáu

LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay phương pháp dạy học đã có nhiều thay đổi. Xu hướng giảm bớt lý
thuyết và tăng cường thực hành được áp dụng. Tại Bộ Môn Điện, do mới thành lập nên
cơ sở vật chất còn thiếu, nhất là các phòng thí nghiệm chuyên môn. Trên tinh thần từng
bước hoàn thiện các phòng thí nghiệm, nhà trường, bộ môn đã cố gắng mua những
thiết bị thí nghiệm đắt tiền phục vụ học tập. Nhưng do còn khó khăn nên bộ môn không
thể mua đầy đủ các thiết bị thí nghiệm. Chính vì vậy mà nội dung đề tài luận văn của
sinh viên sẽ tiến hành làm một số mô hình thí nghiệm cho các phòng thí nghiệm và nội
dung của đề tài “ Tìm hiểu - thiết kế - triển khai mô hình thí nghiệm nghuyên lý điều
khiển tự động trong ổn áp” cũng nhằm mục đích trên.

Nội dung của đề tài sẽ tìm hiểu về nguyên lý ổn áp trong các ổn áp xoay chiều,
từ đó sẽ thiết kế, triển khai thành mô hình thí nghiệm. Bên cạnh đó cũng trình bày một
số lý thuyết có liên quan .


1.2.3 Chất lượng điện áp 2
1.2.3.1 Độ lệch điện áp so với điện áp định mức của lưới điện 2
1.2.3.2 Độ dao động điện áp 3
1.2.3.3 Độ không đối xứng 3
1.2.3.4 Độ không sin 3
1.3 Mục tiêu điều chỉnh điện áp 4
1.3.1 Sự biến đổi điện áp trên lưới hệ thống 4
1.3.2 Điều kiện để có thể điều chỉnh được điện áp 5
1.4 Phương pháp điều chỉnh điện áp tập trung 5
1.4.1 Điều chỉnh điện áp bằng cách điều chỉnh kích từ máy phát 6
1.4.2 Điều chỉnh dưới tải hệ số biến áp 6
1.4.3 Điều chỉnh điện áp bằng các biến áp hỗ trợ 6
1.4.4 Điều chỉnh bằng cách thay đổi các thông số của đường dây 7
1.4.5 Điều chỉnh điện áp bằng cách thay đổi dòng công suất phản kháng 8
1.4.5.1Máy bù đồng bộ 8
1.4.5.2 Tụ điện 8
1.5 Điều chỉnh điện áp cục bộ 9
1.6 Phương thức điều chỉnh điện áp 9
1.6.1 Điều chỉnh sơ cấp 10
1.6.2 Điều chỉnh thứ cấp 10
1.6.3 Điều chỉnh cấp 3 10
Chương II: Lý thuyết điều khiển 11
2.1 Nguyên lý hồi tiếp 11
2.2 Hồi tiếp âm 12
2.3 Hồi tiếp dương 12
2.4 Ảnh hưởng của hồi tiếp đến độ ổn định 13
2.5 Ảnh hưởng của hồi tiếp lên độ nhạy 13
2.6 Ảnh hưởng của hồi tiếp đối với nhiễu 13
2.7 Ứng dụng của mạch hồi tiếp 13
2.7.1 Nguyên tắc thực hiện các sơ đồ ổn áp một chiều có hồi tiếp. 14

4.3.5 Khối điều khiển 36
4.3.6 Khối chấp hành 37
4.4 Các loại ổn áp khác 37
4.4.1 Ổn áp Shita 37
4.4.2 Ổn áp Vinaftab 38
4.4.3 Ổn áp thay đổi từng nấc 39
4.5 Phương pháp nghiên cứu 40
Chương V: Triển khai mô hình thí nghiệm 42
5.1 Các thông số của biến áp từ ngẫu 42
5.2 Tính toán cầu phân thế 43
5.2.1 Chọn V
Z
= 5V 44
5.2.1.1 Tính toán các điện trở R
1
, R
2
, R
3
44
5.2.1.2 Tính độ nhạy của mạch 45
5.2.2 Chọn V
Z
= 10V 47
5.2.2.1 Tính toán các điện trở R
1
, R
2
, R
3


CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH 1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ điện năng ở nước ta

Hiện nay với chủ trương công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, tất cả các
ngành, các lĩnh vực không ngừng mở rộng qui mô sản xuất. Nhu cầu về năng lượng
là một vấn đề cấp thiết. Hiện nay nước ta đang tiến hành xây dựng nhiều nhà máy
điện lớn khắp cả ba miền. Song song đó là các hệ thống đường dây truyền tải điện
năng từ Nam ra Bắc, từ thành thị về nông thôn. Điện năng không chỉ được sử dụng
ở thành thị, các khu công nghiệp mà còn ở vùng nông thôn xa xôi.

Tuy đạt được những thành tựu trên nhưng nhìn chung hệ thống điện nước ta
vẫn còn nhiều khó khăn. Hệ thống đường dây cũ kỹ không được thay thế mới gây ra
tổn thất điện năng lớn làm cho chất lượng điện năng không cao. Độ lệch điện áp
trên đường dây và nơi tiêu thụ không nằm trong giới hạn cho phép. Điều đó làm cho
cả nhà quản lý và hộ tiêu thụ điện tốn kém trong việc đầu tư thiết bị để nâng cao
chất lượng điện năng.

1.2 Chất lượng điện năng

1.2.1 Khái niệm chung

Chất lượng điện năng được đặc trưng bằng các giá trị qui định của điện áp và
tần số trong mạng điện. Các yêu cầu chất lượng điện năng được định lượng cụ thể
và có tính chất pháp định mà hệ thống điện phải thỏa mãn.

Chất lượng điện năng ảnh hưởng nhiều đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của
các hộ dùng điện. Các thiết bị dùng điện chỉ có thể làm việc với hiệu quả tốt trong

1.2.2 Chất lượng tần số

Chất lượng tần số được đánh giá bằng độ lệch tần số so với tần số định mức:
100
dm
dm
f
ff
f
−
=∆
Độ lệch tần số phải nằm trong giới hạn cho phép:

maxmin
fff
∆
≤
∆
≤
∆

Cũng có nghĩa là tần số phải luôn nằm trong giới hạn cho phép:

maxmin
fff ≤≤
Trong đó:
minmin
fff
dm
∆

UU
−

Chương I: Chất lượng điện năng và các phương pháp điều chỉnh
Svth: Nguyễn Văn Bé Sáu 3
U là điện áp thực tế trên cực các thiết bị dùng điện, δU phải thỏa mãn điều kiện:
δU
-

≤
δU
≤
δU
+

δU
-
, δU
+
là giới hạn trên và dưới của độ lệch điện áp.

Khi điện áp quá cao làm tuổi thọ thiết bị dùng điện giảm, nhất là thiết bị
chiếu sáng, còn khi điện áp thấp quá làm cho các thiết bị dùng điện giảm công suất,
nhất là đèn điện. Điện áp cao quá hoặc thấp quá đều gây ra phát nóng phụ cho thiết
bị dùng điện, làm giảm tuổi thọ và năng suất, làm hỏng sản phẩm.

Độ lệch điện áp cho phép ở các hộ tiêu thụ được qui định theo tiêu chuẩn Việt Nam
như sau:
+ Trên các cực của các thiết bị chiếu sáng làm việc trong nhà
±

không nhỏ hơn 1%/s.

Dao động điện áp gây ra dao động ánh sáng, làm hại mắt người, gây nhiễu
máy thu thanh, máy thu hình và các thiết bị điện tử.

1.2.3.3 Độ không đối xứng

Phụ tải các pha không đối xứng dẫn đến các pha không đối xứng, sự không
đối xứng này được đặc trưng bởi thành phần thứ tự nghịch của điện áp.

Điện áp không đối xứng làm giảm hiệu quả công tác và tuổi thọ của thiết bị
dùng điện, giảm khả năng tải của lưới điện và tăng tổn thất điện năng.

1.2.3.4 Độ không sin

Các thiết bị dùng điện có đặc tính phi tuyến như máy biến áp không tải, bộ
chỉnh lưu, tiristor…làm biến dạng đường đồ thị điện áp, khiến nó không còn là hình
Chương I: Chất lượng điện năng và các phương pháp điều chỉnh
Svth: Nguyễn Văn Bé Sáu 4
sin nữa và xuất hiện các sóng hài bậc cao U
j
, I
j
. Các sóng hài bậc cao này góp phần
làm giảm điện áp trên đèn và thiết bị sinh nhiệt, làm tăng thêm tổn thất sắt từ trong
động cơ, tổn thất điện môi trong cách điện, tăng tổn thất trong lưới điện và thiết bị
dùng điện, giảm chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện.

Chất lượng điện áp được đảm bảo nhờ các biện pháp điều chỉnh điện áp.
Điều chỉnh điện áp có thể được tiến hành tập trung hay cục bộ. Điều chỉnh tập trung

Ta thấy điện áp trên lưới hệ thống phụ thuộc chủ yếu vào dòng công suất phản
kháng Q và sơ đồ lưới điện X. Bù công suất phản kháng, một mặt làm giảm tổn thất
điện áp ( do giảm Q.X ) tức là làm tăng mức điện áp.

Có hai loại biến thiên điện áp trên lưới hệ thống:
+ Biến đổi chậm gây ra bởi sự biến đổi tự nhiên của phụ tải theo thời gian.
+ Biến đổi nhanh do nhiều nguyên nhân klhác nhau: sự dao động điều hòa
hoặc ngẫu nhiên của phụ tải, sự biến đổi sơ đồ lưới điện, hoạt động của bảo vệ rơle
và các thiết bị tự động hóa, khởi động hay dừng tổ máy phát.

Mục tiêu điều chỉnh điện áp trên lưới như sau:

a) Giữ vững điện áp trong mọi tình huống vận hành bình thường cũng như sự cố,
trong phạm vi cho phép xác định bởi giới hạn trên và dưới. Các giới hạn này được
xác định như sau:
+ Giới hạn trên được xác định bởi khả năng chịu áp của cách điện và hoạt
động bình thường của các thiết bị phân phối cao và siêu cao áp. Nếu điện áp tăng
cao sẽ làm già hóa nhanh cách điện và làm cho thiết bị hoạt động không chính xác.

+ Giới hạn dưới được xác định bởi điều kiện an toàn hệ thống, tránh quá tải
đường dây và máy biến áp ( trong lưới điện có điều áp dưới tải khi P là hằng số thì
nếu U giảm I sẽ tăng gây quá tải ), tránh gây mất ổn định điện áp. Nếu có nhà máy
điện nguyên tử thì phải giữ điện áp trên lưới tự dùng của các nhà máy này rất chặt
chẽ.
Chương I: Chất lượng điện năng và các phương pháp điều chỉnh
Svth: Nguyễn Văn Bé Sáu 5

Giới hạn trên gọi là giới hạn kỹ thuật hay điều kiện kỹ thuật. Nói chung trong lưới
điện 220kV trở lên, điện áp chỉ được phép dao động trong giới hạn
±

dây dài với các cấp điện áp khác nhau, vì vậy tổng tổn thất điện áp trên đường dây
truyền tải điện năng từ các nguồn đến các hộ dùng điện có giá trị lớn. Mặt khác sự
thay đổi phụ tải từ giá trị lớn nhất đến giá trị nhỏ nhất dẫn đến thay đổi giá trị tổn
thất điện áp. Kết quả là điện áp trên các cực của các thiết bị dùng điện thay đổi
trong các giới hạn vượt quá các giới hạn cho phép.

Trong các điều kiện đó cần phải tiến hành các điều chỉnh điện áp để đảm bảo
các yêu cầu của điện áp.

Điều chỉnh điện áp là quá trình thay đổi điện áp tại các điểm đặt trưng của hệ
thống điện nhờ các phương tiện kỹ thuật đặc biệt. Các phương pháp điều chỉnh điện
áp bao gồm:
+ Điều chỉnh kích từ máy phát điện
+ Điều chỉnh dưới tải hệ số biến áp (đầu phân áp ) ở máy biến áp tăng và
giảm áp.
Chương I: Chất lượng điện năng và các phương pháp điều chỉnh
Svth: Nguyễn Văn Bé Sáu 6
+ Điều chỉnh điện áp ở các máy biến áp hỗ trợ chuyên dùng để điều chỉnh
điện áp.
+ Điều chỉnh điện áp bằng cách thay đổi thông số của đường dây.
+ Điều chỉnh công suất phản kháng của các nguồn công suất phản kháng đặt
trên lưới gồm máy bù đồng bộ và tụ điện.

Để đảm bảo các chế độ cần thiết của điện áp trong các mạng phân phối cần
phải đặt các thiết bị tập trung để điều chỉnh điện áp trong các trung tâm cung cấp.
Các thiết bị này là các máy biến áp điều chỉnh dưới tải, các máy bù đồng bộ và các
tụ tĩnh.

Nếu như điều chỉnh điện áp trong các trung tâm cung cấp không đảm bảo các
mức cần thiết của điện áp, cần điều chỉnh cục bộ bằng phương pháp thay đổi tỷ số

nhà máy điện trong các khu công nghiệp.

1.4.2 Điều chỉnh dưới tải hệ số biến áp

Tỷ số k của máy biến áp có thể thay đổi khi thay đổi số vòng dây w của các
cuộn dây. Để thực hiện điều đó cần phải chế tạo các đầu điều chỉnh điện áp trong
các máy biến áp. Các đầu điều chỉnh được đặt ở hai phía đầu ra chính của máy biến
áp. Thay đổi các đầu điều chỉnh được thực hiện bằng các thiết bị chuyển mạch.
Theo cấu trúc của các thiết bị này có thể phân ra thiết bị chuyển đầu điều chỉnh khi
cắt máy biến áp ( gọi là thiết bị không điều chỉnh điện áp dưới tải ) và thiết bị
chuyển đầu điều chỉnh khi máy biến áp đang vận hành ( gọi là thiết bị điều chỉnh
dưới tải ). Thiết bị điều chỉnh dưới tải đắt hơn nhiều thiết bị không điều chỉnh dưới
tải. Vì vậy thiết bị điều chỉnh dưới tải được sử dụng chủ yếu cho các máy biến áp
công suất lớn, điện áp cao hơn 20kV. Các máy biến áp công suất S
≤
630kVA, điện
áp 6 – 10kV có thiết bị không điều chỉnh dưới tải.
Chương I: Chất lượng điện năng và các phương pháp điều chỉnh
Svth: Nguyễn Văn Bé Sáu 7

1.4.3 Điều chỉnh điện áp bằng các biến áp hỗ trợ

Các máy biến áp hỗ trợ bao gồm các máy biến áp điều chỉnh đường dây và
các máy biến áp điều chỉnh nối tiếp được sử dụng để điều chỉnh điện áp trên các
đường dây riêng biệt hay là trên một nhóm các đường dây.

1.4.4 Điều chỉnh bằng cách thay đổi các thông số của đường dây

Trong các mạng phân phối điện trở tác dụng R lớn hơn điện kháng X. Vì vậy
tổn thất điện áp phụ thuộc nhiều vào điện trở tác dụng của đường dây. Khi thay đổi

để tăng điện áp ở cuối đường dây đến giá trị điện áp yêu cầu U
2yc
cần đặt nối tiếp
các tụ có dung kháng X
c vào đường
dây. Như vậy
U
2yc
= U
1 -
yc
cL
U
XXQXP
2
22
)(.
−
+

Trong thực tế chỉ tiến hành bù một phần cảm kháng của đường dây. Bù toàn bộ hay
bù thừa trong các mạng điện phân phối, cung cấp trực tiếp cho các phụ tải, thường
không được áp dụng, bởi vì điều đó liên quan đến khả năng xuất hiện quá điện áp
trong mạng.

Sử dụng thiết bị bù nối tiếp cho phép cải thiện chế độ điện áp trong các
mạng. nhưng cần chú ý rằng, điện áp bổ sung của các tụ phụ thuộc vào giá trị và
pha của dòng điện chạy qua thiết bị bù. Vì vậy khả năng điều chỉnh điện áp của các
tụ bị hạn chế. Do đó các tụ nối tiếp được áp dụng chủ yếu để giảm độ lệch điện áp
trong các đường dây hình tia quá tải.

-
2
22

U
XQRP +

Giả thiết rằng điện áp U
2
nhỏ hơn điện áp yêu cầu ở cuối đường dây U
2yc
.
Để thay đổi điện áp U
2
đến điện áp U
2yc
cần phải đặt máy bù đồng bộ có công
suấtQ
b
. Như vậy sau khi đặt thiết bị bù, điện áp U
2yc
được tính theo biểu thức
U
2yc
= U
1
-
yc
b
U

yc
yc
U
UU
2
22
X
−
trong thực tế Q
b
được tính theo công thức này.

Điều chỉnh công suất bằng máy bù đồng bộ có thể áp dung chỉ trong trường
hợp các trạm khu vực không có máy biến áp điều chỉnh dưới tải.

1.4.5.2 Tụ điện

Chương I: Chất lượng điện năng và các phương pháp điều chỉnh
Svth: Nguyễn Văn Bé Sáu 9
Nối song song các tụ điện vào mạng điện chỉ cho phép nâng cáo điện áp, bởi
vì các tụ chỉ có thể phát công suất phản kháng. Các tụ nối song song với mạng điện
sẽ phát công suất phản kháng, nâng cao hệ số công suất của mạng và đồng thời điều
chỉnh điện áp, vì giảm tổn thất điện áp trong mạng.
Công suất của các tụ thường được chọn theo phụ tải phản kháng lớn nhất.
Trong chế độ phụ tải nhỏ, điện áp trong mạng tănng lên. Vì vậy cần phải dự kiến
giảm công suất của các tụ.

Công suất của tụ được chọn xuất phát từ điều kiện nâng cao nâng cao điện áp
trên đường dây khi phụ tải tác dụng không thay đổi.
Nếu như tổn thất điện áp trong mạng trước khi đặt tụ bù có giá trị:

Khi đặt các tụ song song với phụ tải sự tăng điện áp thực tế không phụ thuộc vào
dòng điện phụ tải I, và được xác định chủ yếu bằng các thông số của mạng và giá trị
công suất phát của các tụ Q
b
. Đối với các giá trị công suất không đổi của các tụ. Sự
tăng điện áp trên một đoạn của mạng hay là trên đường dây sẽ có giá trị lớn nhất tại
chỗ đặt tụ bù, còn ở đầu đường dây sự tăng điện áp là nhỏ nhất. Có thể cho rằng, sự
giảm tổn thất điện áp trên đường dây được phân phối đều dọc theo chiều dài đường
dây, và đạt được giá trị lớn nhất tại chỗ đặt các tụ.

Điều chỉnh điện áp bằng giải pháp thay đổi công suất của các tụ nối song
song với phụ tải được áp dụng phổ biến trong các mạng điện công nghiệp.

1.5 Điều chỉnh điện áp cục bộ

Mặc dù hệ thống điện đã được điều chỉnh điện áp, tuy nhiên ở nơi tiêu thụ độ
lệch điện áp vẫn còn lớn. Một số thiết bị tiêu thụ điện năng đòi hỏi điện áp ít dao
động và độ lệch điện áp thấp. Ở nơi tiêu thụ, việc điều chỉnh điện áp phải đảm bảo
độ lệch điện áp thấp. Mặc dù đòi hỏi chất lượng điện áp cao như vậy nhưng việc
điều chỉnh điện áp ở nơi tiêu thụ lại không khó khăn và phức tạp như điều chỉnh
điện áp tập trung. Điều này là do điều chỉnh điện áp chỉ áp dụng trong phạm vi hộ
tiêu thụ mà không bao gồm cả khu vực hay hệ thống và được thực hiện chỉ bằng
phương pháp chủ yếu là dùng thiết bị ổn áp. Ổn áp là một thiết bị điện kết hợp với
công nghệ điện tử để có thể tự động điều chỉnh điện áp. Ở nơi tiêu thụ thường thì
phụ tải tập trung và đường dây truyền tải không dài. Ổn áp được đặt ở đầu đường
dây, ngay sau biến áp hạ áp cũng vẫn đảm bảo độ lệch điện áp ở cuối đường dây
Chương I: Chất lượng điện năng và các phương pháp điều chỉnh
Svth: Nguyễn Văn Bé Sáu 10

thấp. Ổn áp được điều khiển hoàn toàn tự động đáp ứng tức thời với các dao động

CHƯƠNG II LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN 2.1 Nguyên lý hồi tiếp

Định nghĩa: hồi tiếp là ghép một phần tín hiệu ngõ ra ( điện áp, dòng điện )
của một mạng bốn cực tích cực về đầu vào thông qua một mạng gọi là hồi tiếp.

Hồi tiếp đóng vai trò rất quan trọng trong các mạch tín hiệu tương tự. Hồi
tiếp cho phép cải thiện và nâng cao chất lượng các thông số ngõ ra như điện áp,
dòng điện, tốc độ

Hình 2.1 - Sơ đồ một mạng có hồi tiếp

Hình 2.2 - Tín hiệu ngõ ra của mạng không hồi tiếp và có hồi tiếp

Ta thấy là tín hiệu ra của mạng không hồi tiếp sẽ thay đổi suốt thời gian sau
đó khi có sự biến đổi trong khi mạng có hồi tiếp chỉ thay đổi một khoảng nhỏ.

t
t
C(s)
C(s)
Chương II: Lý thuyết điều khiển
Svth: Nguyễn Văn Bé Sáu 12
Người ta phân biệt ra hai loại hồi tiếp cơ bản, đó là hồi tiếp âm và hồi tiếp dương.
Tín hiệu hồi tiếp âm ngược pha với tín hiệu đầu vào nên làm suy giảm tín hiệu đầu

Ta thấy là tín hiệu ra giảm đi một lượng H(s).C(s)

2.3 Hồi tiếp dương

Hồi tiếp dương làm cho tín hiệu ra mạnh lên do tín hiệu hồi tiếp cùng pha với
tín hiệu đầu vào.

Xét một hệ thống hồi tiếp dương của hình 2.4

Ngõ ra của bộ so sánh
Q(s) =R(S) + H(s).C(s)
C(s) = Q(s).G(s) = [ R(s) + H(s).C(s) ]G(s)
[ 1 – H(s).G(s) ]C(s) = R(s).G(s)

_

+
G(s)
C(s)
H(s)
R(s)
Chương II: Lý thuyết điều khiển
Svth: Nguyễn Văn Bé Sáu 13
Hình 2.4 - Hệ thống hồi tiếp dương

M =
)().(1
)(
)(
)(

hiệu nhiễu trong suốt quá trình hoạt động. Ví dụ về các tín hiệu nhiễu như điện áp
nhiễu do nhiệt trong các mạch điện tử và nhiễu khi chuyển mạch trong các động cơ
điện. Do đó trong thiết kế hệ thống điều khiển cần phải làm sao để hệ thống không
nhạy với tín hiệu nhiễu nhưng nhạy với tín hiệu vào.

Ảnh hưởng của hồi tiếp lên nhiễu phụ thuộc nhiều vào vị trí có tín hiệu nhiễu
xâm nhập vào hệ thống. Trong nhiều trường hợp hồi tiếp làm giảm ảnh hưởng của
nhiễu.

2.7 Ứng dụng của mạch hồi tiếp
Chương II: Lý thuyết điều khiển
Svth: Nguyễn Văn Bé Sáu 14
Trong mạch có hồi tiếp sẽ cải thiện được chất lượng các thông số đầu ra. Hồi
tiếp được sử dụng trong các mạch điều khiển điện áp, tốc độ,… các thông số này sẽ
được điều khiển theo một giá trị định trước nhằm đáp ứng mục đích đặt ra. Mạch
hồi tiếp được sử dụng để điều khiển điện áp thường nhằm mục đích ổn định điện áp
ra khi có thay đổi điện áp đầu vào. Mạch này dùng cho cả điện áp xoay chiều lẫn
một chiều. Sau đây nêu ra một vài ví dụ về mạch ổn áp một chiều có hồi tiếp, còn
mạch ổn áp xoay chiều sẽ được trình bày trong chương sau.

2.7.1 Nguyên tắc thực hiện các sơ đồ ổn áp một chiều có hồi tiếp.

Để thỏa mãn các yêu cầu cao hơn về mặt ổn áp, ổn dòng cũng như công suất
phát ra, người ta thường dùng các mạch ổn áp có hồi tiếp. Nguyên tắc hoạt động
được trình bày trên hình 2.5.

Trong mạch này, một phần điện áp hoặc dòng điện ra được đưa về so sánh
với một giá trị chuẩn. Kết quả so sánh được khuếch đại lên và đưa đến phần tử điều

So sánh
Chương II: Lý thuyết điều khiển
Svth: Nguyễn Văn Bé Sáu 15
+
-
3
2
1
411
1
23
V
UU
Z
RV
Q
RHình 2.6 - Sơ đồ ổn áp song song

Nguyên tắc ổn định nối tiếp là transistor điều khiển sẽ mắc nối tiếp với nguồn điện
áp vào.
1
2 3
+
-
3
2

2
1
2
Z
3

Hình 2.8 - Sơ đồ mạch ổn áp một chiều dùng 2 transistor

Nguyên tắc hoạt động:
Chương II: Lý thuyết điều khiển
Svth: Nguyễn Văn Bé Sáu 16
Transistor Q
1
là phần tử điều khiển đồng thời làm nhiệm vụ khuếch đại công suất.
Transistor Q
2
vừa là phần tử khuếch đại vừa so sánh. Khi U
R
giảm thì qua bộ phân
áp R
1
, R
2
điện áp bazơ Q
2
: U
B2
= V
Z
+ U

= ( V
Z
+ U
BE2
)( 1 +
2
1
R
R
)
Ta thấy là giá trị điện áp ổn định phụ thuộc vào cầu phân thế và V
Z
+ U
BE2
là điện
áp chuẩn.

2.7.3 Sơ đồ ổn áp có hồi tiếp dùng khuếch đại thuật toán ( op-amp )
1
2 3
1 2
12
+
-
3
2
1
4 11
U
U

Op-amp là một linh kiện điện tử quan trọng được dùng trong nhiều ứng dụng
thực tế. Một số tính chất của op-amp hơn hẳn các loại linh kiện khác.

3.1.1 Các tính chất cơ bản của op-amp

Giữa bộ khuếch đại thuật toán và các bộ khuếch đại thông thường về cơ bản
không có gì khác. Cả hai loại này đều dùng để khuếch đại điện áp, dòng điện hoặc
công suất. Trong khi tính chất của bộ khuếch đại thông thường phụ thuộc vào kết
cấu bên trong của mạch thì tác dụng của bộ khuếch đại thuật toán có thể thay đổi
được và chỉ phụ thuộc các linh kiện mắc ở mạch ngoài. Để thực hiện được điều đó
bộ khuếch đại thuật toán phải có hệ số khuếch đại rất lớn, trở kháng vào rất lớn và
trở kháng vào rất nhỏ.
+
-
3
2
1
411
U
I
R
R
I
I
U
U
U
P
N
P

: điện áp và dòng điện ra.

Bộ khuếch đại thuật toán khuếch đại điện áp vi sai U
D
= U
P
– U
N
với hệ số khuếch
đại vi sai A
D
> 0. Khi đó điện áp ra U
R
= A
D
.U
D
= A
D
( U
P
– U
N
)
+ Nếu U
P
> U
N
thì U
R

V
CC
- gọi là nguồn đôi. Đôi khi khuếch đại thuật toán hoạt động bằng nguồn đơn
Chương III: Linh kiện điện tử và ứng dụng
Svth: Nguyễn Văn Bé Sáu 18
+V
CC
và mass. Ngoài ra khuếch đại thuật toán còn mốt số chân để điều chỉnh độ
lệch không và bù tần số.

Một khuếch đại thuật toán lý tưởng có những thông số sau:
+Trở kháng vào Z
V
= ∞ tương ứng dòng I
P
, I
N
= 0.
+Trở kháng ra Z
R
= 0.
+Hệ số khuếch đại vi sai A
D
= ∞.

3.1.2 Hệ số khuếch đại vi sai A
D

A
D

Rmin
đến U
Rmax
. Dãy điện áp
này gọi là dãy biến đổi điện áp ra của bộ khuếch đại thuật toán hay còn gọi là chế
độ khuếch đại tuyến tính. Ngoài dãy này, thì điện áp ra không thay đổi và không
phụ thuộc vào điện áp vào. Khi đó khuếch đại thuật toán làm việc ở chế độ bão hòa
và U
R
có giá trị Hình 3.2 - Đặc tính truyền đạt của khuếch đại thuật toán

+ Mức cao U
R
= +U
Rsat
= + V
CC
– 1V.
+ Mức thấp U
R
= -U
Rsat
= VV
CC
1−+
Thực tế +U
Rsat

Nếu đặt vào cửa đảo và không đảo của khuếch đại thuật toán các điện áp
bằng nhau nghĩa là U
P
= U
N
khác không thì U
D
= 0. Theo biểu thức tính
U
R
= A
D
( U
P
– U
N
) thì U
R
= 0. Tuy nhiên thực tế U
R
khác không. Giá trị U
R
khác
không được gọi là độ lệch offset của khuếch đại thuật toán.

3.2 Ứng dụng của khuếch đại thuật toán

Do khuếch đại thuật toán có nhiều ưu điểm hơn các linh kiện khác về độ
khuếch đại, tổng trở vào và tổng trở ra… nên khuếch đại thuật toán được sử dụng
rất nhiều trong các ứng dụng thực tế như mạch khuếch đại điện áp xoay chiều và


Hình 3.3 - Sơ đồ nguyên lý

Điện thế ngõ vào đảo ( - ) được dùng làm điện thế chuẩn và V
I
là điện thế
cần đem so sánh với điện thế chuẩn được đưa vào ngõ vào không đảo (+ ).
+ khi V
I
> V
Ref
thì U
R
= A
D
( V
I
- V
Ref
) = +U
Rsat

+ khi V
I
< V
Ref
thì U
R
= A
D

1
4 11
V
R
I
L
V
U
Ref
R