Nguyên lý mạch điều khiển 1. Nguyên lý mạch điều khiển :
Bộ điều khiển là bộ biến đổi tín hiệu điều khiển
dk
U
thành góc điều khiển
α
được tính từ thời điểm chuyển mạch tự nhiên của van động lực. Để xác
định được góc
α
cần phải biết thông tin về pha của điện áp đặt lên van
động lực. Tức là bộ điều khiển phải tạo ra xung đồng pha với điện áp điện
áp đặt lên van động lực. Bộ điều khiển của sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha
không đối xứng được thiết kế theo nguyên lý điều khiển dọc (có cấu trúc
như hình vẽ)
Bộ điều khiển này gồm : bộ tạo xung răng cưa
hoặc còn gọi là điện áp tựa (RC) và bộ so sánh
(SS). Tín hiệu đồng bộ sẽ đồng bộ quá trình
làm việc của máy phát xung răng cưa. Xung
răng cưa (
RC
U ) sẽ được so sánh với tín hiệu
điều khiển trong bộ so sánh.
Tại thời điểm
dkRC
UU = , bộ so sánh sẽ tạo ra
một xung mà vị trí của nó trên trục thời gian sẽ

R
R
= 0 ( thực tế R
R
= 0
÷
200
Ω

)
- Thời gian chuyển mạch từ A đến B bằng
không ( thực tế vô cùng nhỏ )
Nên ngày nay mạch so sánh chủ yếu là
dùng khếch đại thuật toán. Tín hiệu so
sánh được mắc hau đầu vào của khếch đại
thuật toán ( U1 và U2 ) khi U1 = U2,
khếch đại thuật toán sẽ lật trạng thái và UR sẽ đổi dấu. Dấu của hai tín
hiệu này trùng nhau.
2.2. Khâu tạo tín hiệu đồng bộ :
Formatted: Font: 20 pt
Formatted: Centered
Formatted: Font: Times New Roman
Dùng chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ
có điểm trung tính (D
1
,D
2
2.3. Khâu tạo điện áp răng cưa dùng khếch đại thuật toán và transistor :
Nguyên lý cơ bản của nó là dùng mạch tích
phân và khóa K. Khóa K được điều khiển bằng
tín hiệu đồng bộ. Khi xung đồng bộ kết thúc,
khóa K mở ra, tụ C sẽ được nạp điện bở dòng :
t
RC
E
dt
R
E
C
dtI
C
UU
constI
R
E
I
tt
CCR
CR
−
=
−

2
==
và
EU
R
=
ta có :
01.0
502
1
2
1
2
1
===⇒=
xf
RC
fRC
E
E
Chọn
FC
μ
1.0=
suy ra :
Ω==
−
k
x
R 100

nằm ở chế độ bão hòa dương. Lúc này tụ C
được nạp thông qua điện trở R1 tới giá trị
URmax. Khi t = t1, điện áp UC đạt giá trị U0,
khếch đại thuật toán lật trạng thái và UR = -
Umax ≈ -E. Điện áp trên tụ C không thể thay
đổi đột ngột và lúc này tụ C lại phóng điện qua
R1. Ở thời điểm t = t2, khi
3
32
0
R
RR
E
UU
C
+
−=−=
, khếch đại thuật toán lại
lật trạng thái và UR = Umax ≈ +E và sau đó
quá trình lặp lại.
Thời gian phóng tụ C :
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−

Ch
ọ
Để

2.5

Để
th
ư
Lú
c
B
I
=
1
β

2
β

η

Ng
ư
củ
a
cu
ộ
khi
trạ

n
= RR
2
3
3ln 2 CR
=
a
y
k
H
f 3=
3
l
.10.3.2
1
=
C
ọ
n
C
μ
1.0=
tiện điều
. Khâu k
h
nâng cao
ư
ờng nối
k
c

.
=
,
K
i
cuộn W1
m
phân áp
ạ
ch khếch
á
lớn (
t
x
>
ụ
c người t
⎟
⎟
⎠
⎞
+
2
3
2
R
R

á
y phát sẽ

F
μ
suy ra
chỉnh ta
c
h
ếch đại x
u
hệ số kh
ế
k
ép hai bó
n
k
hếch đại
k
hếch đại
u
ất thườn
g
ư
ờng chọn
còn bóng
c
ó thể ch
ọ
t
rở RB đư
o
hòa khi

1
0
−

:
=R
1
.1,0
.52,1
c
họn R là
b
u
ng :
ế
ch đại cũ
n
n
g theo ki
của bón
g
của bón
g
g lấy xấp
bóng T2
c
T1 làm n
h
ọ
n tùy ý p

6
4
b
iến trở 2
k
n
g như cô
ểu sơ đồ
D
g
T1
g
T2
xỉ 0,7
c
ó công s
u
h
iệm vụ
k
h
ụ thuộc
v
đ
ể thỏa
m
ã
:
g
khoảng

d
v
ào số lư
ợ
ã
n điều ki
ệ
1
,1
÷
1,2.
R
k
hi biến á
p
n cuộn
W
i truyền
m
ế
n áp xun
g
n
như sơ
đ
ủ
a xung r
a
n
(như hì

a
n
h vẽ )
ớ
i công su
ấ
l
ượng các
tor cần đi
ề
1 và T2 ở
m
ắc nối t
i
bão hòa
v
c
ó độ rộn
g
u
đi. Để k
h
a

ấ
t
ề
u
i
ếp

÷
=
.
Biến áp xung được tính với độ rông xung bằng Tf.
2.6. Biến áp xung :

Biến áp xung dùng để cách ly mạch lực với mạch điều khiển và phối hợp
trở kháng giữa cực điều khiển của tiristo với mạch khếch đại đầu ra và
thay đổi cực tính của xung. Yêu cầu lớn nhất đối với biến áp xung là
truyền xung từ mạch điều khiển lên cực điều khiển tiristo với độ méo ít
nhất.
Giả sử ngườ
i ta đặt điện áp U1(t) lên sơ cấp máy biến áp ( hình vẽ ), theo
định luật cảm ứng điện từ:
d
t
d
WtU
Φ
=
11
)(

W1 - số vòng dây sơ cấp;
Φ - từ thông trong lõi máy biến áp xung;
W2 - số vòng dây thứ cấp;
Ở đây ta bỏ qua từ trở các cuộn dây và coi từ thông tản là rất lớn.
Nếu giả thiết từ thông phân bố đều trong lõi thép thì Φ = B.S ( S là tiết
diện của lõi ), thay vào công thức ta có :
dt

)( BdtU
SW
tBdtUdt
dt
dB
SW
t
m
T
m
B
X
m
+=→=
∫∫∫

Thông thường biến áp xung truyền xung có cực tính nên lõi thép sẽ làm
việc theo đường cong từ hóa riêng ( hình vẽ ).
Khi có xung, lõi thép sẽ bị từ hóa và cảm ứng từ sẽ thay đổi từ điểm
0
B

đến điểm
m
B luôn ứng với thời điểm mà kết thúc ( OA là đường từ hóa
trung bình ).
Sau khi kết thúc xung, cảm ứng từ tại
m
B giảm về
0

2
=
, (
2
1
U
U
n =
là hệ số máy biến áp )

Nếu sử dụng những biện pháp đặc biệt để
đưa điểm làm việc của lõi thép về điểm C
trong thời gian không có xung thì :
m
BB 2=Δ
Thông thường người ta chế tạo thêm một
cuộn dây phụ và đặt vào nó một sức từ
động chuyển dịch
cd
H có giá trị âm để
đưa điểm làm việc ban đầu về điểm C (
khi không có xung đặt vào sơ cấp ). Biện
pháp này rất hữu hiệu đối với lõi thép có mạch từ trễ gần hình vuông, tức
là
0
B có giá trị gần tiệm cận với
m
B .
Trong thực tế xung đi qua biến áp xung bị méo và có dao động do tụ ký
sinh trong biến áp xung gây ra. Để giảm dao động và độ đỉnh xung, cần

Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changedl - chiều dài mạch từ;

Nên chọn lõi ferit có độ từ thẩm
μ
lớn.
Khi mắc biến áp xung và mạch colectơ của trazito thì điện cảm của nó
phải thỏa mãn điều kiện :
)1(
max
1
xI


Điện áp thứ cấp :
VUU
g
3
2
==

Dòng điện thứ cấp :
mAII
g
150
2
==

Độ rộng xung :
msTT
fX
2,0==

• Chọn vật liệu máy biến áp xung là sắt Ferit HM, lõi dạng hình xuyến.
Theo đặc tính từ hóa, xác định được :
mH
H
B
mAHTB 01,0
30
3,0
30;3,0 ==
Δ

1
1
=
Δ
=
SB
TU
W
X

• Điện cảm của biến áp xung :
mHL
xI
TU
L
C
X
8,4
)1(
max
1
≥→
Δ−
≥
; Chọn mHL 5
=
( thỏa mãn điều kiện không
làm bão hòa mạch từ )
• Chiều dài trung bình mạch từ:
cm

Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed • Chọn mật độ dòng điện sơ cấp và thứ cấp :
2
21
4 mmAJJ ==
• Tiết diện dây quấn sơ cấp :
2
1
1
1
009375,0 mm
J
I
S ==

2
2
0375,0 mm
J
I
S ==

• Đường kính dây thứ cấp : mm
S
d 218,0
4
2
2
==
π
. Chuẩn hóa theo tài liệu:
2
22
03464.0;21,0 mmSmmd ==

3.2. Tính toán khâu khếch đại xung :

• Do dòng qua sơ cấp máy biến áp nhỏ
mAI 5,37
1
=
nên chọn tranzitor T2,
T3, T4, T5 là loại PN2222 có các thông số như sau :
Trazitor loại NPN, vật liệu bán dẫn Si.
Dòng điện lớn nhất ở colectơ : mAI

• Điện trở R15 và R16 có giá trị : Ω====
−
k
IK
U
RR
B
10
10.2,1
12
.
3
max8
1615

d
D
a
b
H×nh 1.79 .H×nh chiÕu lâi biÕn ¸ p xung
cml
mmS
mmD
mmd
mmb
mma
1,8
2,16
25
20

D
1N
4
•

C
ch
ế

loạ
i
OP
Đi
ệ
Hi
ệ
Tổ
n
Cô
n
+V

c
14
1
P
AMP, c
ổ
ò
ng điện
t
ác thông
s
Dòng điệ
n
Điện áp
đ
Điện áp
m
AND lo
ạ
IC có 4 c
ổ
Nguồn n
u
Nhiệt độ
l
Điện áp
ứ
Điện áp
ứ
Dòng điệ

ổ
ng AND,
t
rong mạc
h
s
ố như sa
u
n
lớn nhấ
t
đ
ặt ngược
m
ở thông
d
ạ
i CD4081
ổ
ng với c
á
u
ôi :
V
CC
=
l
àm việc :
ứ
ng với m

.S¬ ®å c
diode :
h
điều kh
i
u
:
t
chịu đư
ợ
lớn nhất :
d
iode :
U
t
họ CMO
á
c thông s
V183 ÷
.
C

C
o
8
40 ÷−
ứ
c logic "
ứ
c logic "

50=
V6,0=

S do hãn
g
ố như sa
u
C
họn
V
CC
=
C
o
8
0

1" :
V8≥
0
" :
V3≤
C
ổng
:t
rusment
c

c
hế tạo,
m
V
12
±
=

8
7
ode loại
ậ
n :
A
I
F
1=
n
strusmen
t
ọ
n OPA
M
m
ỗi IC gồ
m
A

t


han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed

3.6
•

C
Từ
4
R

•

Đ

U
d
k
•

Đ
cá
c
R
6
n
g điện r
a
i
ệt độ là
m
c
độ biến

. Tính to
á
T
heo đồ th
ị
2
→
=
X
T
RC
E
. Tính to
á
C
họn
max
=
α
đó chọn
đ
và
5
R
là
2
Đ
ể có góc
đ
RC

C
á
n máy ph
á
t
ạo xung
c
kR
50
13
=

2
2
1ln.
⎜
⎜
⎝
⎛
+
R
R
C
→
1,0 RF
μ
á
n khâu tạ
o
ị

ế
dòng ra,
Các điện
RR
109
=
=
=
n
A

C
o
150
6
5 ÷

n
áp cho p
h
C
LM324:
á
t xung c
h
c
hùm :
f
=
suy ra :

ra :
U
o
=
h
ân áp :
R
R
ủ
a biến tr
ở
n

o
86=
α

đ
3
10.1,0.
0
12
63 −
vào các
O
trở này c
ó
I
E
R

ủa tại
t
=
ọn
C
μ
1,0=
k
hâu
t
ạo t
í
U
5
sin2
)1(
48,1
4
,112
5
4
−
=
R
R
ở
10k.
đ
iện áp đi
.5

=
f
C
R
Để tiện đ
i

s
T
X
01,0
2
=
=
F
μ
thì
R
=
í
n hiệu đồ
n
V
o
48,1
5
=
7
4
8

)3(
10.1,0
01,0
6
=
=
−
n
g bộ :

tiện điều
p
hải bằng
N
D
1( mA≤
5
0
−

chọn
11
R

l
E
=
suy r
a
k

Field Code C
Field Code C
Field Code C
Field Code C
Field Code C
Field Code C
Field Code C
Field Code C
Field Code C
Field Code C
han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed
han
g

ed
han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed Tranzito trng T1 chn l IRF540 vi hiu in th tranzito dn
VU
GS
6
III. Hệ thống mạch phản hồi:
1. Nguyêờn líớ hệ thống mạch phản hồi:
Trong qúỳa trìỡnh nạp ắcquy thìỡ sức phản điện động của
ắcquy tăng lêờn và điện trở trong của ắcquy giảm đi, vìỡ
vậy trong quáỏ trìỡnh nạp với dòũng khôụng đổi và áỏp khôụng

U
ss
: Điện áỏp chuẩn để so sáỏnh, U
ss
= const.
U
ht
: Điện áỏp hồi tiếp, U
ht
=I
d
.R
s
.
Field Code Changed
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Field Code Changed
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Field Code Changed
Field Code Changed
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman I


U
ht
< U
ss


U
dk
=U
0
+ U
ss
U
ht
>
U
0
, qua bộ so sáỏnh khi U
đk
> U
0
thìỡ góúc điều khiển

giảm

tăng U
d
làm cho dòũng điện I
d

đk
tăng, điều này làm cho góúc
điều khiển

tăng

điện áỏp U
d
giảm làm giảm dòũng I
d

đến giáỏ trị ổn định mong muốn.
b. Nạp với điện áỏp khôụng đổi:
T-ơng tự nh- ph-ơng pháỏp nạp với dòũng khôụng đổi, ở
ph-ơng pháỏp nạp với điện áỏp khôụng đổi, điện áỏp sẽ
đ-ợc ổn định nhờ mạch hồi tiếp âõm điện áỏp. ở mạch
hồi tiếp âõm điện áỏp, điện áỏp hồi tiếp đ-ợc lấy qua 1
chiết áỏp.
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Field Code Changed
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Field Code Changed
Field Code Changed

U
ss
: Điện áỏp chuẩn để so sáỏnh, U
ss
= const.
U
ht
: Điện áỏp hồi tiếp, U
ht
= k.U
d.

U
d
: Điện áỏp cần giữ khôụng đổi trong quáỏ
trìỡnh nạp.
k : Hệ số phản hồi điện áỏp , ta phải tíớnh toáỏn
k sao cho khi điện áỏp U
d
đạt giáỏ trị ổn
định mong muốn thìỡ U
ht
=U
ss
, k =
21
2
RR
R
+

đk
> U
0
thìỡ góúc điều khiển

giảm

U
d
tăng.
Điều chỉnh chiết áỏp cho đến khi U
d
đạt trạng tháỏi ổn
Field Code Changed
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Field Code Changed
Field Code Changed
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Field Code Changed
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Field Code Changed
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed
Field Code Changed

tăng

điện áỏp U
d
giảm đến giáỏ trị ổn định
mong muốn.
2. Cáỏc bài toáỏn điều khiển nạp ắc quy:
Trong quáỏ trìỡnh nạp ắcquy, ta cần thực hiện cáỏc côụng việc
sau:
1 - Đóúng nguồn điện vào mạch nạp khi điện áỏp mỗi ngăn
ắcquy sụt xuống d-ới 1.8V mỗi ngăn.
2 -Tiến hành nạp ở chế độ dòũng khôụng đổi khi điện
áỏp mỗi ngăn của ắc quy từ 1.8V đến 2.5V.
3 - Khi điện áỏp mỗi ngăn của ăcquy đạt tới 2.5V thìỡ tiến
hành nạp với chế độ áỏp khôụng đổi.
4 - Khi điện áỏp mỗi ngăn của ăcquy đạt tới 2.7V thìỡ mạch
lực tự ngắt ra khỏi nguồn.
3. Tíớnh toáỏn mạch phản hồi:
a. Mạch hồi tiếp âõm dòũng điện:
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Field Code Changed
Field Code Changed
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman
Formatted: Font: (Default) Times New Roman

ss
=3V.
- U
0
là điện áỏp điều khiển khi dòũng nạp I
d
= 44A.
ở ch-ơng tr-ớc ta đãó tíớnh toáỏn khi nạp với dòũng khôụng
đổi I
d
= 44A thìỡ


=86
o
v U
0
=5,73V.
Từ đóú ta cóú: U
cđ
= 5,73 + 3 = 8,73V.
Mạch phản hồi thực chất là một mạch trừ thực hiện hàm
U
đk
=U
cđ
-U
ht

Ta cóú: U

thìỡ ta sẽ thực hiện đ-ợc hàm U
đk

=U
cđ
-U
ht
.
Chọn khuyếch đại thuật toáỏn loại LM324 với I
lv
< 1mA vậy
ta cóú:
R
1
= R
2
> U
v
/I
v
= 3/10
-3
= 3k

. Chọn R
1
= R
2
= 3,5 k



Ta
Tr
o

co
n

đ
=1
2
5,6
hi
ệ
L
M
R
4
=
R
M
ạch hồ
T
-ơng
t
p âõm
đ
. Chiết
ịnh E
d

=
R
3
> U
v
/I
v
i tiếp
â
t
ự nh-
m
đ
iện á
ỏ
áỏp đ-

96V thìỡ
-> R = 1,
5
= U
ss
+ U
0
- U
ss
=3
V
U
0

â
õm đi
ệ
m
ạch hồ

ỏ
p lấy
đ

ợc chọ

U
ht
= 3V
.
5
6

.
0
.
V
.
đ
iện áỏ
p
ũ
ng khôụ
n

iện áỏ
p

n sao c
h
.
Chọn c
h
p
điề
u
n
g đổi
t
đ
ầu c
ự
ì
ỡ U
0
=5,
6

nh- trêờ
n
ọ
n khuy
ế
c
óú:

6
9 V. Từ

n
, dùựng
m
ế
ch đ
C
họn R
5

=

n R
3
= R
4
n
g điệ
n
p từ 1
m
đ
iện á
ỏ
cóú 50k

khi áỏp
r

ổ

, ta cóú:
r
a E
d
=9
6
với

=
1

ắcqu
y
t
a cóú:U
c
đ

để t
h

t toáỏn
l
k
h

Field Code C
Formatted:

F
Field Code C
Formatted:

F
Formatted:

F
Formatted:

F
Formatted:

F
Formatted:

F
Field Code C
Field Code C
Field Code C
Formatted:

F
Field Code C
Field Code C
Formatted:


T
F
ont: (Default)
T
F
ont: (Default)
T
han
g
ed
han
g
ed
han
g
ed
F
ont: (Default)
T
han
g
ed
han
g
ed
F
ont: (Default)
T
T
imes New Ro

m
an
m
an
m
an
m
an
m
an
m
an
m
an
m
an
m
anR
7
= R
8
> U
v
/I
v
=8,69/10
-3

thìỡ mở khoáỏ
K
1
đóúng khoáỏ K
2
. K
1
,K
2
là hai khoáỏ điện tử H060.
Chọn tỉ lệ chiết áỏp trêờn 2 đầu ắcquy là R
1
/R
=29/71=0,4 thìỡ khi điện áỏp trêờn mỗi ngăn của ăcquy là 2.5V

6 ngăn ắcquy cóú điện áỏp là 2,5. 6 = 15 V suy ra điện áỏp
chuẩn của bộ so sáỏnh là: 15. 0,4 = 6V. Khi U
ss
< 6V thìỡ khoáỏ K
1

mở, U
đk1
đ-ợc đ-a tới bộ so sáỏnh và mạch ở chế độ
nạp với dòũng khôụng đổi, lúỳc đóú khoáỏ K
2
đóúng. Ng-ợc
lại, khi U
ss
> 6V t-ơng ứng điện áỏp d-ới mỗi ngăn ăcquy