Ảnh hưởng của cộng hưởng mạng lưới lên đáp ứng điều khiển
MỤC LỤC
làm việc c 28
được trình bày ở 30
một giá trị â 30
chế khác bảo vệ cho TCSC 32
thay đổi điện kháng (thường 34
giới thiệu hai phương pháp điều khiển TCC 34
m xét vấn đề tạo các tác động điều khiể 37
ức trên, ta xét hiệu quả của một số tác động điều khiển thường 40
động đúng cắt tối ưu 40
TCSC tác động theo tín hiệu dòng công suất 40
y ra khi chuyển từ chế độ AV 70
HVTH: Hồng Văn Năng Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV: CA120089
Ảnh hưởng của cộng hưởng mạng lưới lên đáp ứng điều khiển
MỞ ĐẦ
Lý thuyết điều khiển tự động là một nhánh liên ngành của
kỹ thu và toáọc
, liên quan đến hành vi của
hệ thống độlực
. Đầu ra mong muốn của một hệ thống được gọi là giá trị đặt trước. Khi
một hoặc nhiều biến đầu ra của hệ thống cần tuân theo một giá trị đặt trước
theo thời gimột
bộ đu khiển
điều khiển các đầu vào cho hệ thống để đạt được hiệu quả mong muốn
trên đầu ra hệ thống, lý thuyết điều khiển hiện đại sử dụô tả
không gian ạng thái
trong miền thời gian, một mô hình toán học của một hệ thống vật lý như
là một cụm đầu vào, đầu ra và các biến trạng thái quan hệ với phương trình
trạng thá
bậc một.

không ngừng cải tiến phát minh ra những máy móc thiết bị ngày càng hiện
đại, phức tạp, chính xác và năng suất cao. Việc điều khiển máy móc và quản
lý sản xuất làm con người mất rất nhiều sức lực, óc thông minh, và độ nhạy
bén cao. Do vậy cần phải tạo ra những thiết bị, hệ thống đặc biệt để thay thế
toàn bộ hay một phần sức lao động vất vả của con người trong việc theo dõi
điều khiển, kiểm tra các quá trì
sản xuất.
Ngành kỹ thuật tạo ra các phương pháp, thiết bị, phương tiện để giải
HVTH: Hồng Văn Năng Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV: CA120089
2
Ảnh hưởng của cộng hưởng mạng lưới lên đáp ứng điều khiển
phóng sức lao động của con người trong việc quản lý và điều khiển quá trình
sản xuất gọi là tự động hoá và điều k
ển tự động. Hiện nay tự động hoá và điều khiển tự động ngày càng phát
triển mạnh mẽ và phục vụ đắc lực cho con người trong quá trình sản xuất,
nghiên cứu khoa học, chinh phục vũ trụ,
ốc phòng
Những thiết bị kỹ thuật dựng để giải quyết các vấn đề tự động hoá và
điều khiển tự động là các thi
bị tự động.
Thiết bị tự động là thiết bị có thể thực hiện một chức năng nào đó mà
không cần sự tham gia trực tiếp của con người. Chúng được xây dựng từ
những phần tử tự động khác nhau như: phần tử điện cơ, phần tử từ, phần tử
bán dẫn, điện từ, phần tử nhiệt, khí n
thuỷ lực
Điện tử công suất là lĩnh vực áp dụng khá rộng trong sản xuất, trong
công nghiệp, mà nó dựa trên nền tảng của các môn học mạch điện tử, kỹ thuật
xung số… Trong đó đối tượng được điều khiển để truyền năng lượng điện
có kiểm soát từ nguồn đến tải. Công suất này có trị số từ vài chục watt đến vài
gigawatt. Yêu cầu quan trọng trong điện tử công suất là hiệu suất và giá trị

tử b ằ ng
HVTH: Hồng Văn Năng Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV: CA120089
4
Ảnh hưởng của cộng hưởng mạng lưới lên đáp ứng điều khiển
y vi tính. 1. DI
- Đi ốt
Các thông số cơ bản củ
một diode
1. Dòng đi
ệ
n thuận I D : Giá trị trung bình của dòng điện cho phép chạy qua
diode theo chi
ều

thuận I D Đây là giá trị lựa chọn diode cho ứng d
g thc tế
2. iện
áp ng
c U Ng.max : Giá trịđiện áp ng ợc lớn nhất mà diode có thể hịu
dựng đ ợc. Luô
l
a
chọn:
U AK < U
uoc max
3. Thời gian p
ụ
c hồi t r : thời gian chuyển mạch để phân chiadode th ờng, cắ t
nhanh và cực nhanh ( micro giây) và điện tích p
ụ

của I G mà T sẽ mở sớm
HVTH: Hồng Văn Năng Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV: CA120089
6
Ảnh hưởng của cộng hưởng mạng lưới lên đáp ứng điều khiển
y muộn.
Mở và k
thrstor
T đ ư ợc mở với hi
iều
ki
ện :
U AK > 0,
+ Xungdòng điện đ
vào cực G
Khi T đã mở, nế
u
tồn tạiI DT uy tr ì th ì T tiếp tục dẫn, không cần tác động dòng
điều khiển : Có thể đ/k mở T bằng xung dòng có độ rộng xun
nhất
ịnh.
T
k
hó:
I <I
T duy tr ì .
T chỉ U
AK
khó
àn toàn khi có
HVTH: Hồng Văn Năng Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV: CA120089

Ng.ma
x
Lựa chọn U Ng.max = (1,2 đến 1,5) U sử dụ
thực tế trong mạch
3
Thời gian phục hồi:
Thời gian dành cho quá trình
k
t = (1,5 đến 2) t r
4. Tốc độ tăng điện áp cho phép
U/dt ( V/ micro giây)
+ Với T tần số thấp dU/dt = 5
đến 200 V/ micro giây
+ Với T tần số cao dU/dt = 500
ến 2000 V/ micro giây
5. Độ tăng dòng cho phép d
dt ( A/ micro giây)
+ Với T tần số thấp dI/dt = 5
đến 200 A/ micro giây
+ Với T tần số cao dI/dt = 500
HVTH: Hồng Văn Năng Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV: CA120089
9
Ảnh hưởng của cộng hưởng mạng lưới lên đáp ứng điều khiển
ến 2000 A/ micro giây
3. Tr
sistor công suất BJT
(Bipol
nction Transistor)
Cấu trúc gồm 3 lớp bán dẫn npn hoặc pnp tạo nên 2 tiếp giáp pn, vì
dòng chạy trong 2 lớp tiếp giáp gồm cả hai loại điện tích âm và dương nên

vùn. Đặc tính U CE = U – R.I C . Điể
cắt nhau là điểm
à
m việc.
Vùng nghịch với I B = 0. Tran
is
tor ở chế độ ngắt, dòng I C0 có giá trị không
đáng kể. Cần
ạn
chế điện áp ngược trên U BE vì khả năng chịu điện á
ngược trên Emitor khá nhỏ.
Vùng bão hồ nằm giữa đường giới hạn a với giới hạn bão hồ b. Điểm làm việc
HVTH: Hồng Văn Năng Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV: CA120089
11
Ảnh hưởng của cộng hưởng mạng lưới lên đáp ứng điều khiển
nằm trong vùng bão hồ, transistor
ẽ
đúng (điểm ĐÓNG),
dò
ng I C dẫn và
iện t
hế
U CE đạt giá trị U
S
hế bão hồ.

Đặc tính động:
Thời gian đúng T. on trong khoảng vài miligiây. Thời gian T. off kéo
ài hơn vượt quá 10 miligiây.
Hệ quả không tốt của đúng ngắt quá độ là tạo nên công suất tổn hao không

bão hồ.
HVTH: Hồng Văn Năng Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV: CA120089
14
Ảnh hưởng của cộng hưởng mạng lưới lên đáp ứng điều khiển
Kích ngắt: Nếu điện áp
U
B giảm xuống giá trị âm U 2 < 0, điện áp
ngược đặ
l
ên Bằng tổng điệáp U B và U C . Gai d
n
g I B xuất hiện, sau khi C 1
xả hết, đi
n
HVTH: Hồng Văn Năng Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV: CA120089
15
Ảnh hưởng của cộng hưởng mạng lưới lên đáp ứng điều khiển
ằn 2
6. T ranisto r ờng , mosfet ( metal M- oxie semiconductor fed
effect transistor ) :
MOSFET được điều khiển bằng điện áp với dòng điều khiển rất nhỏ.
MOSFET có hai loại pnp và npn. Giữa lớp kim loại ở mạch cổng G và các
mối nối n+ và p có lớp đ
ệ
môi silicon oxit SiO 2 . Hai cực còn lại là cực gốc S
( Source – Emittor) và cực máng D ( Drain – Collector). Khi đặt điện áp
dương lên cổng G và source, tác dụng của điện trường FET sẽ kéo các
electron từ lớp n+ vào p tạo điều kiện hình thành kênh dẫn gần cổng G.
MOSFET đòi hỏi công suất tiêu thụ ở mạch cổng kích thấp, tốc độ đúng ngắt
nhanh và tổn hao cho đúng ngắt thấp. Tuy nhiên, MOSFET có điện trở khi

m
ức cao Q 1 dẫn,Q 2 khó làm M
ẫ
n. Khi
đ
ệ
n áp
1
thấp, Q 1 khó, Q 2 dẫn làm các diện tích trên mạch cổng được giải
phóng, M n
ắ
t điện. Tín hiệu U 1 có thể lấy từ mạch collector mở( open collector
TTL) và totem – pole đóng vai trị mạch đệm ( buffer). Giảm t
ời
gian kích đúng
h a/
HVTH: Hồng Văn Năng Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV: CA120089
18
Ảnh hưởng của cộng hưởng mạng lưới lên đáp ứng điều khiển
M gần như không cần bảo vệ. Có thể sử dụng R
mắc hêm ởcửa ra.
T th ờng đ ợc khó lại một cách tự hiê
theo điện áp l ới.
Mạch một chiều, cực tính điện áp không đổi trong suốt quá trình làm việc – T
kông khó tự nhiên đ ợc, phải sử dn các mạch khó c
ỡng bức phứctạp
GTO – khó đ ợc bằ
cực điều khiển
7. GTO (Gate Tu
-

Mạch
HVTH: Hồng Văn Năng Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV: CA120089
21
Ảnh hưởng của cộng hưởng mạng lưới lên đáp ứng điều khiển
GTO
M
BẢO VỆ GTO
Quá trình ngắt GTO đòi hỏi sử dụng dòng xung kích thich dài, GTO chịu
du/dt và di/dt kém nên cần phải giới hạn một trị số an toàn. Tụ điện trữ năng
lượng khi cần thiết, diode cắt bớt xung gai. Cầu chì c
ng ngắn mạch.
GTO (Gate Turn
HVTH: Hồng Văn Năng Lớp 12AKTĐHTĐ-PC MSHV: CA120089
22
Ảnh hưởng của cộng hưởng mạng lưới lên đáp ứng điều khiển
Thyrist
)
8. IGBT
INSUATED GATE BIPO
AR TRANSISTOR
IGBT man
hai ưu điểm:
+ Đúng cắt nh
h của MOSFET,
+ Chịu tải lớn của tra
istor thườ
.
Đặc điểm:
+ Điều khiển được bằng điện áp: Côn
suất y/c nhỏ,