Chuong 2
This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA
Overview
Download & View Chuong 2 as PDF for free.
More details
- Words: 2,205
- Pages: 15
[email protected]
Ch−¬ng 2 c¸c ph−¬ng ph¸p vµ s¬ ®å ghÐp nèi vi xö lý - m¸y tÝnh ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu HiÖn nay do c«ng nghÖ m¹ch tæ hîp ph¸t triÓn m¹nh mÏ nªn gi¸ thµnh c¸c thiÕt bÞ IC rÊt h¹. Trong c«ng nghiÖp kü thuËt ®iÒu khiÓn sè ®−îc ¸p dông mét c¸ch rÊt réng r·i. ë møc ®é ®¬n gi¶n, cã thÓ thùc hiÖn bé ®iÒu khiÓn b»ng c¸c IC rêi r¹c cì nhá. ë møc ®é trung b×nh cã thÓ sö dông c¸c µP vµ c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi ®¬n gi¶n. ë nh÷ng m¸y mãc vµ hÖ thèng phøc t¹p yªu cÇu ®Æc tÝnh kü thuËt cao cã thÓ sö dông microcomputer. C¸c hÖ vi xö lý trong c«ng nghiÖp tr−íc n¨m 1976 th−êng sö dông lo¹i 4 bit nh− 4004, 4040. Kho¶ng tõ nh÷ng n¨m 1977 ®Õn 1985 trªn thÞ tr−êng kh¸ phæ biÕn lo¹i 8 bÝt nh− 8080, 8085, Z80... HiÖn nay c¸c hÖ thèng yªu cÇu ®é chÝnh x¸c cao ng−êi ta th−êng sö dông c¸c hÖ vi xö lý 16 bits hoÆc 32 bits. Ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn xung Transistor
H×nh2.1: S¬ ®å nguyªn lý ghÐp nèi m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ Trong ®ã:
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected] K§CS: bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt. §C: ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. FT : m¸y ph¸t tèc. CL : m¹ch chØnh l−u ®iÖn ¸p cho m¸y ph¸t tèc. M¸y tÝnh ngoµi chøc n¨ng lµm bé so s¸nh, t¹o ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn tèc ®é vµ ®Þnh chiÒu quay cho ®éng c¬ cßn lµm chøc n¨ng cña bé biÕn ®æi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. TÝn hiÖu ra cña bé DAC lµ c¸c xung vu«ng cã ®é réng thay ®æi T = f(E). víi E lµ sai lÖch gi÷a gi¸ trÞ thùc vµ gi¸ trÞ ®Æt. Bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt chØ ®¬n thuÇn lµm nhiÖm vô phèi hîp t¶i, cung cÊp dßng ®iÖn ®Ó ®éng c¬ lµm viÖc.
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch. KhuÕch ®¹i thuËt to¸n lµm nhiÖm vô cña bé phËn kªnh. Khi ®Çu vµo (-) cã tÝn hiÖu U1> 0 cßn U2 = 0 th× ®Çu ra khuÕch ®¹i thuËt to¸n b·o hoµ ©m. ThÕ ©m ®Æt vµo c¸c ch©n baz¬ cña Transistor T1 vµ T3 do ®ã T3 ph©n cùc thuËn nªn dÉn cßn T1 ph©n cùc ng−îc nªn kho¸. T3 dÉn nªn T4 dÉn vµ ®éng c¬ quay theo chiÒu thuËn. Khi U1 = 0 vµ U2 > 0 th× ®Çu ra khuÕch ®¹i thuËt to¸n b·o hoµ d−¬ng lµm cho Transistor T1 vµ T2 dÉn lµm cho ®éng c¬ sÏ quay theo chiÒu ng−îc. Cuén d©y L vµ tô C dïng ®Ó san b»ng ®iÖn ¸p ra cña ®éng c¬ khi ®¶o chiÒu quay. HiÖn t−îng nµy ®−îc gi¶i thÝch nh− sau: ta biÕt r»ng m¸y ®iÖn mét chiÒu cã thÓ lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ hoÆc chÕ ®é m¸y ph¸t. Khi ta ®Æt ®iÖn ¸p kÝch tõ hay ®iÖn ¸p phÇn øng cho m¸y ®iÖn th× sÏ sinh ra trong m¸y ®iÖn mét m«men lµm quay rotor vµ m¸y ®iÖn mét chiÒu lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬. Ng−îc l¹i khi quay rotor cña m¸y ®iÖn mét chiÒu vµ ®Æt ®iÖn ¸p kÝch tõ cho nã lóc nµy m¸y ®iÖn mét chiÒu lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t. Khi ta ®¶o chiÒu quay cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu, lóc ®ã ta kh«ng ®Æt ®iÖn ¸p vµo phÇn øng ®éng c¬ n÷a (Uu = 0) nh−ng ®éng c¬ vÉn quay theo qu¸n tÝnh vÉn cã kÝch tõ do vËy ë phÇn øng ®éng c¬ ta cã mét søc ®iÖn ®éng vµ ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t. §é lín cña søc ®iÖn ®éng nµy phô thuéc vµo tèc ®é ®éng c¬ lóc ®¶o chiÒu.
E(t ) = C c .n(t ) Søc ®iÖn ®éng nµy gi¶m dÇn theo thêi gian v× tèc ®é n(t) sÏ gi¶m dÇn. Do ®ã ®Ó b¶o vÖ c¸c Transistor T2 vµ T4 ta m¾c thªm D7 vµ D8 nèi gi÷a colector vµ emitor cña c¸c Transistor nµy. Khi ®éng c¬ quay thuËn mµ ta ®¶o chiÒu quay th× thÕ ϕA >Vcc vµ D7 th«ng, tiÕp gi¸p C - E cña Transistor T4 kh«ng ph¶i chÞu ®iÖn ¸p ng−îc : Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected] U ng = Vcc + E ( t )
mµ chØ lµ :
U ng = Vcc + 0,7V
M¸y ph¸t tèc vµ ®éng c¬ cã trôc g¾n trùc tiÕp víi nhau. §iÖn ¸p phÇn øng cña m¸y ph¸t tèc ph¶n ¸nh tèc ®é thùc tÕ cña ®éng c¬. §iÖn ¸p nµy ®−îc chØnh l−u b»ng cÇu ®i«t D1 ÷ D4 ®Ó ®−a vµ ADC. Ph¶i dïng cÇu chØnh l−u bëi v× ®éng c¬ quay thuËn nghÞch nªn ®iÖn ¸p ë m¸y ph¸t tèc sÏ lóc d−¬ng lóc ©m tuú theo chiÒu quay cña ®éng c¬ mµ ADC chØ chÞu ®iÖn ¸p analog ®−a vµo lµ lín h¬n 0 do vËy ph¶i dïng cÇu chØnh l−u ®Ó ®¶m b¶o ®iÖn ¸p vµo ADC lµ lu«n d−¬ng. M¸y ph¸t tèc chÝnh lµ ®−êng ph¶n håi tèc ®é cña hÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ . Ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®éng c¬ trong m¸y tÝnh sÏ tÝnh ra sai lÖch E vµ l−îng ®iÒu khiÓn U = f (E), sau ®ã l−îng ®iÒu khiÓn sÏ ®Õn mét ch−¬ng tr×nh biÕn l−îng ®iÒu khiÓn U thµnh xung vu«ng cã ®é réng thay ®æi cßn biªn ®é vµ tÇn sè lµ h»ng sè. §©y chÝnh lµ ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ ®é réng xung vu«ng. NÕu sai lÖch lín th× l−îng ®iÒu chØnh U còng lín vµ do ®ã ®é réng cña xung vu«ng còng lín. Gi¶ sö ta ®ang cho ®éng c¬ quay ng−îc ë cña vµo U2 ta cã xung d−¬ng cã ®é réng τ. §Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n còng cã xung vu«ng cã ®é réng τ c¸c Transistor T1 vµ T2 sÏ më vµ thay ®æi tèc ®é ®éng c¬. Khi ta ®¶o chiÒu ®éng c¬ th× c¸c ®Çu ra cña ADC ®Òu b»ng 0 vµ c¸c Transistor T1 ÷ T2 ®Òu kho¸. §éng c¬ ®−îc ng¾t khái m¹ch ®éng lùc. R4 lµ triÕt ¸p dïng ®Ó ®iÒu chØnh cho 2 kªnh ®iÒu khiÓn c©n b»ng nhau. Tøc lµ khi U1 = U2 = 0 th× thÕ ϕA b»ng thÕ ®Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n. C¸c ®ièt D5, D6 dïng ®Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p cung cÊp cho khuÕch ®¹i thuËt to¸n. Ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu b»ng m¸y tÝnh vµ bé biÕn ®æi Thyristor S¬ ®å ®iÒu khiÓn kinh ®iÓn Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Tr−íc khi ®i vµo x©y dùng hÖ thèng theo yªu cÇu, ta xÐt mét s¬ ®å ®iÒu khiÓn ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu b»ng bé biÕn ®æi Thyristor chØnh l−u hai nöa chu kú kinh ®iÓn sau:
H×nh 2.3 - S¬ ®å khèi hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu Trong ®ã: 1: Bé t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha. 2: M¸y ph¸t xung r¨ng c−a. 3: Bé so s¸nh. 4: Bé khuÕch ®¹i xung c«ng suÊt. 5: BiÕn ¸p xung (BAX). 6: Thyristor.
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
C¸c ®i«t D1 ÷D4 t¹o thµnh m¹ch chØnh l−u l−íi ®iÖn 50Hz. §iÖn ¸p mét chiÒu sau bé chØnh l−u nµy ®−îc ®−a tíi kh©u ®ång pha (1) ®Ó t¹o ra xung r¨ng c−a. §Ó t¹o ra xung r¨ng c−a ta lÊy tÝn hiÖu tõ kh©u ®ång pha (1) ®−a vµo m¹ch t¹o xung theo nguyªn lý phãng n¹p tô. Transistor T1 ®ãng më víi tÇn sè f=100Hz do sù so s¸nh gi÷a thÕ nguån mét chiÒu (+15V) vµ tÝn hiÖu ®iÖn ¸p sau khi chØnh l−u. Khi T1 kho¸, tô C1 ®−îc n¹p qua ®iÖn trë R3. H»ng sè thêi gian n¹p tô: Tn =R3C1. Khi Transistor T1 më th× C1 phãng ®iÖn qua T1, h»ng sè thêi gian phãng: Tf = RCEC1. V× RCE rÊt nhá nªn Tf << Tn v× vËy s−ên xung phÝa tr−íc tho¶i, s−ên xung phÝa sau dèc ®øng (trªn biÓu ®å thêi gian ta vÏ cho tr−êng hîp lý t−ëng ho¸). §Ønh xung r¨ng c−a cã biªn ®é 10V. §iÖn ¸p chñ ®¹o Uc® cã gi¸ trÞ tõ 0V ®Õn 10V. §é lín cña tÝn hiÖu nµy phô thuéc vµo ®iÓm ®Æt. Kh©u so s¸nh tiÕp theo kh©u ®ång pha dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n ®Ó so s¸nh tÝn hiÖu ®iÖn ¸p r¨ng c−a víi ®iÖn ¸p chñ ®¹o. T¹i thêi ®iÓm hai tÝn hiÖu nµy b»ng nhau, khuÕch ®¹i thuËt to¸n sÏ lËt tr¹ng th¸i , ë ®Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n ®iÖn ¸p ra cã d¹ng lµ c¸c chuçi xung ch÷ nhËt. Khi cã c¸c xung ©m cña Transistor T2 vµ T3 sÏ më cho dßng qua cuén s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p xung (5) vµ phÝa cuén thø cÊp sÏ cã xung ra. PhÇn m¹ch khuÕch ®¹i c«ng suÊt nµy dïng hai Transistor m¾c theo kiÓu Darlington. Nh− vËy gãc α sÏ tuú thuéc vµo ®é lín cña ®iÖn ¸p chñ ®¹o. Rf lµm nhiÖm vô gi¶m dßng ®−a vµo cùc ®iÒu khiÓn cña Thyristor. Ta thÊy trong s¬ ®å ®iÒu khiÓn xung Thyristor b¾t buéc ph¶i cã ®iÖn ¸p ®ång pha ®Ó ®¶m b¶o qóa tr×nh ®iÒu khiÓn thay ®æi nhÞp nhµng víi pha ®iÖn ¸p ®éng lùc. Gi÷a phÇn ®éng lùc ( ®iÖn ¸p cao) vµ phÇn ®iÒu khiÓn ( ®iÖn ¸p thÊp) ph¶i sö dông biÕn ¸p xung nh»m chØ thùc hiÖn liªn hÖ b»ng tõ mµ Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected] c¸ch ly hoµn toµn vÒ ®iÖn ®Ó sao cho ®iÖn ¸p cao kh«ng trµn sang ph¸ háng c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn. Ta cã thÓ bá hai khèi: ph¸t xung r¨ng c−a (2) vµ khèi so s¸nh (3) nhê thiÕt bÞ bªn trong vµ ®iÒu khiÓn b»ng phÇn mÒm. Khi ®ã ta chØ sö dông khèi ®ång pha (1). ViÖc t¹o tÝn hiÖu ®ång pha rÊt ®¬n gi¶n v× chØ cÇn t¹o ®iÖn ¸p d−¬ng ®−a vµo A/D cña m¸y tÝnh.
H×nh 2.6 - S¬ ®å nguyªn lý thùc hiÖn ®ång pha trong m¸y tÝnh S¬ ®å ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu b»ng m¸y tÝnh vµ bé biÕn ®æi Thyristor.
H×nh 2.7 - S¬ ®å khèi hÖ thèng ®iÒu khiÓn §CMC
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn trong m¸y tÝnh sau khi ®· ®−îc ®ång bé ho¸ víi tÝn hiÖu xoay chiÒu c«ng suÊt lín qua khèi ®ång pha (§F) sÏ t¹o ra xung hÑp cã ®é réng cÇn thiÕt ®Ó ®−a ra ngoµi qua bé biÕn ®æi D/A tíi bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt vµ biÕn ¸p xung ®Ó ®iÒu khiÓn Thyristor.
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
S¬ ®å nguyªn lý gåm cã bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt dïng hai Thyristor T1 vµ T2, biÕn ¸p xung (BAX) bé chØnh l−u c«ng suÊt lín D1 ÷ D4, Thyristor (Th) c¸c ®i«t chØnh l−u, cuén kh¸ng L... Khi x©y dùn xong ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm ®iÒu khiÓn trªn m¸y tÝnh ta cã thÓ ®Æt tèc ®é tõ bµn phÝm khi ®ã bé biÓn ®æi D/A sÏ cho ra mét xung ®iÖn ¸p. Lóc ®ã bé khuÕch ®¹i T1 vµ T2vµ BAX sÏ më Thyristor vµ bé chØnh l−u D1 ÷ D4 sÏ cho mét ®iÖn ¸p chØnh l−u x¸c ®Þnh (UCL) cung cÊp cho ®éng c¬ lµm viÖc. Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ t¹i thêi ®iÓm ban ®Çu lµ lín nhÊt vµ ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é khëi ®éng. Lóc ®Çu ®éng c¬ cßn ®øng yªn vµ b¾t ®Çu quay víi tèc ®é thÊp, m¸y ph¸t tèc ban ®Çu ch−a ph¸t ra ®iÖn nh−ng khi tèc ®é ®éng c¬ dÇn dÇn t¨ng lªn th× ®iÖn ¸p ra cña m¸y ph¸t tèc còng t¨ng theo. §iÖn ¸p ph¶n håi lÊy tõ m¸y ph¸t tèc ®−a vµo bé biÕn ®æi A/D. Ch−¬ng tr×nh trong m¸y tÝnh sÏ thùc hiÖn phÐp trõ cña gi¸ trÞ ®Æt tèc ®é víi tÝn hiÖu ph¶n håi nµy vµ cho xung ra ®iÒu khiÓn tõ D/A t¨ng dÇn tõ α1 ÷ α2 (α1 < α2) lóc ®ã ®iÖn ¸p cña bé chØnh l−u sÏ gi¶m xuèng, ®éng c¬ sÏ lµm viÖc víi mét tèc ®é æn ®Þnh. Muèn thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ ta chØ viÖc thay ®æi gi¸ trÞ ®Æt tõ bµn phÝm.
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
Ch−¬ng 2 c¸c ph−¬ng ph¸p vµ s¬ ®å ghÐp nèi vi xö lý - m¸y tÝnh ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu HiÖn nay do c«ng nghÖ m¹ch tæ hîp ph¸t triÓn m¹nh mÏ nªn gi¸ thµnh c¸c thiÕt bÞ IC rÊt h¹. Trong c«ng nghiÖp kü thuËt ®iÒu khiÓn sè ®−îc ¸p dông mét c¸ch rÊt réng r·i. ë møc ®é ®¬n gi¶n, cã thÓ thùc hiÖn bé ®iÒu khiÓn b»ng c¸c IC rêi r¹c cì nhá. ë møc ®é trung b×nh cã thÓ sö dông c¸c µP vµ c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi ®¬n gi¶n. ë nh÷ng m¸y mãc vµ hÖ thèng phøc t¹p yªu cÇu ®Æc tÝnh kü thuËt cao cã thÓ sö dông microcomputer. C¸c hÖ vi xö lý trong c«ng nghiÖp tr−íc n¨m 1976 th−êng sö dông lo¹i 4 bit nh− 4004, 4040. Kho¶ng tõ nh÷ng n¨m 1977 ®Õn 1985 trªn thÞ tr−êng kh¸ phæ biÕn lo¹i 8 bÝt nh− 8080, 8085, Z80... HiÖn nay c¸c hÖ thèng yªu cÇu ®é chÝnh x¸c cao ng−êi ta th−êng sö dông c¸c hÖ vi xö lý 16 bits hoÆc 32 bits. Ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn xung Transistor
H×nh2.1: S¬ ®å nguyªn lý ghÐp nèi m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ Trong ®ã:
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected] K§CS: bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt. §C: ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. FT : m¸y ph¸t tèc. CL : m¹ch chØnh l−u ®iÖn ¸p cho m¸y ph¸t tèc. M¸y tÝnh ngoµi chøc n¨ng lµm bé so s¸nh, t¹o ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn tèc ®é vµ ®Þnh chiÒu quay cho ®éng c¬ cßn lµm chøc n¨ng cña bé biÕn ®æi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. TÝn hiÖu ra cña bé DAC lµ c¸c xung vu«ng cã ®é réng thay ®æi T = f(E). víi E lµ sai lÖch gi÷a gi¸ trÞ thùc vµ gi¸ trÞ ®Æt. Bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt chØ ®¬n thuÇn lµm nhiÖm vô phèi hîp t¶i, cung cÊp dßng ®iÖn ®Ó ®éng c¬ lµm viÖc.
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch. KhuÕch ®¹i thuËt to¸n lµm nhiÖm vô cña bé phËn kªnh. Khi ®Çu vµo (-) cã tÝn hiÖu U1> 0 cßn U2 = 0 th× ®Çu ra khuÕch ®¹i thuËt to¸n b·o hoµ ©m. ThÕ ©m ®Æt vµo c¸c ch©n baz¬ cña Transistor T1 vµ T3 do ®ã T3 ph©n cùc thuËn nªn dÉn cßn T1 ph©n cùc ng−îc nªn kho¸. T3 dÉn nªn T4 dÉn vµ ®éng c¬ quay theo chiÒu thuËn. Khi U1 = 0 vµ U2 > 0 th× ®Çu ra khuÕch ®¹i thuËt to¸n b·o hoµ d−¬ng lµm cho Transistor T1 vµ T2 dÉn lµm cho ®éng c¬ sÏ quay theo chiÒu ng−îc. Cuén d©y L vµ tô C dïng ®Ó san b»ng ®iÖn ¸p ra cña ®éng c¬ khi ®¶o chiÒu quay. HiÖn t−îng nµy ®−îc gi¶i thÝch nh− sau: ta biÕt r»ng m¸y ®iÖn mét chiÒu cã thÓ lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ hoÆc chÕ ®é m¸y ph¸t. Khi ta ®Æt ®iÖn ¸p kÝch tõ hay ®iÖn ¸p phÇn øng cho m¸y ®iÖn th× sÏ sinh ra trong m¸y ®iÖn mét m«men lµm quay rotor vµ m¸y ®iÖn mét chiÒu lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬. Ng−îc l¹i khi quay rotor cña m¸y ®iÖn mét chiÒu vµ ®Æt ®iÖn ¸p kÝch tõ cho nã lóc nµy m¸y ®iÖn mét chiÒu lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t. Khi ta ®¶o chiÒu quay cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu, lóc ®ã ta kh«ng ®Æt ®iÖn ¸p vµo phÇn øng ®éng c¬ n÷a (Uu = 0) nh−ng ®éng c¬ vÉn quay theo qu¸n tÝnh vÉn cã kÝch tõ do vËy ë phÇn øng ®éng c¬ ta cã mét søc ®iÖn ®éng vµ ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t. §é lín cña søc ®iÖn ®éng nµy phô thuéc vµo tèc ®é ®éng c¬ lóc ®¶o chiÒu.
E(t ) = C c .n(t ) Søc ®iÖn ®éng nµy gi¶m dÇn theo thêi gian v× tèc ®é n(t) sÏ gi¶m dÇn. Do ®ã ®Ó b¶o vÖ c¸c Transistor T2 vµ T4 ta m¾c thªm D7 vµ D8 nèi gi÷a colector vµ emitor cña c¸c Transistor nµy. Khi ®éng c¬ quay thuËn mµ ta ®¶o chiÒu quay th× thÕ ϕA >Vcc vµ D7 th«ng, tiÕp gi¸p C - E cña Transistor T4 kh«ng ph¶i chÞu ®iÖn ¸p ng−îc : Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected] U ng = Vcc + E ( t )
mµ chØ lµ :
U ng = Vcc + 0,7V
M¸y ph¸t tèc vµ ®éng c¬ cã trôc g¾n trùc tiÕp víi nhau. §iÖn ¸p phÇn øng cña m¸y ph¸t tèc ph¶n ¸nh tèc ®é thùc tÕ cña ®éng c¬. §iÖn ¸p nµy ®−îc chØnh l−u b»ng cÇu ®i«t D1 ÷ D4 ®Ó ®−a vµ ADC. Ph¶i dïng cÇu chØnh l−u bëi v× ®éng c¬ quay thuËn nghÞch nªn ®iÖn ¸p ë m¸y ph¸t tèc sÏ lóc d−¬ng lóc ©m tuú theo chiÒu quay cña ®éng c¬ mµ ADC chØ chÞu ®iÖn ¸p analog ®−a vµo lµ lín h¬n 0 do vËy ph¶i dïng cÇu chØnh l−u ®Ó ®¶m b¶o ®iÖn ¸p vµo ADC lµ lu«n d−¬ng. M¸y ph¸t tèc chÝnh lµ ®−êng ph¶n håi tèc ®é cña hÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ . Ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®éng c¬ trong m¸y tÝnh sÏ tÝnh ra sai lÖch E vµ l−îng ®iÒu khiÓn U = f (E), sau ®ã l−îng ®iÒu khiÓn sÏ ®Õn mét ch−¬ng tr×nh biÕn l−îng ®iÒu khiÓn U thµnh xung vu«ng cã ®é réng thay ®æi cßn biªn ®é vµ tÇn sè lµ h»ng sè. §©y chÝnh lµ ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ ®é réng xung vu«ng. NÕu sai lÖch lín th× l−îng ®iÒu chØnh U còng lín vµ do ®ã ®é réng cña xung vu«ng còng lín. Gi¶ sö ta ®ang cho ®éng c¬ quay ng−îc ë cña vµo U2 ta cã xung d−¬ng cã ®é réng τ. §Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n còng cã xung vu«ng cã ®é réng τ c¸c Transistor T1 vµ T2 sÏ më vµ thay ®æi tèc ®é ®éng c¬. Khi ta ®¶o chiÒu ®éng c¬ th× c¸c ®Çu ra cña ADC ®Òu b»ng 0 vµ c¸c Transistor T1 ÷ T2 ®Òu kho¸. §éng c¬ ®−îc ng¾t khái m¹ch ®éng lùc. R4 lµ triÕt ¸p dïng ®Ó ®iÒu chØnh cho 2 kªnh ®iÒu khiÓn c©n b»ng nhau. Tøc lµ khi U1 = U2 = 0 th× thÕ ϕA b»ng thÕ ®Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n. C¸c ®ièt D5, D6 dïng ®Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p cung cÊp cho khuÕch ®¹i thuËt to¸n. Ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu b»ng m¸y tÝnh vµ bé biÕn ®æi Thyristor S¬ ®å ®iÒu khiÓn kinh ®iÓn Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Tr−íc khi ®i vµo x©y dùng hÖ thèng theo yªu cÇu, ta xÐt mét s¬ ®å ®iÒu khiÓn ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu b»ng bé biÕn ®æi Thyristor chØnh l−u hai nöa chu kú kinh ®iÓn sau:
H×nh 2.3 - S¬ ®å khèi hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu Trong ®ã: 1: Bé t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha. 2: M¸y ph¸t xung r¨ng c−a. 3: Bé so s¸nh. 4: Bé khuÕch ®¹i xung c«ng suÊt. 5: BiÕn ¸p xung (BAX). 6: Thyristor.
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
C¸c ®i«t D1 ÷D4 t¹o thµnh m¹ch chØnh l−u l−íi ®iÖn 50Hz. §iÖn ¸p mét chiÒu sau bé chØnh l−u nµy ®−îc ®−a tíi kh©u ®ång pha (1) ®Ó t¹o ra xung r¨ng c−a. §Ó t¹o ra xung r¨ng c−a ta lÊy tÝn hiÖu tõ kh©u ®ång pha (1) ®−a vµo m¹ch t¹o xung theo nguyªn lý phãng n¹p tô. Transistor T1 ®ãng më víi tÇn sè f=100Hz do sù so s¸nh gi÷a thÕ nguån mét chiÒu (+15V) vµ tÝn hiÖu ®iÖn ¸p sau khi chØnh l−u. Khi T1 kho¸, tô C1 ®−îc n¹p qua ®iÖn trë R3. H»ng sè thêi gian n¹p tô: Tn =R3C1. Khi Transistor T1 më th× C1 phãng ®iÖn qua T1, h»ng sè thêi gian phãng: Tf = RCEC1. V× RCE rÊt nhá nªn Tf << Tn v× vËy s−ên xung phÝa tr−íc tho¶i, s−ên xung phÝa sau dèc ®øng (trªn biÓu ®å thêi gian ta vÏ cho tr−êng hîp lý t−ëng ho¸). §Ønh xung r¨ng c−a cã biªn ®é 10V. §iÖn ¸p chñ ®¹o Uc® cã gi¸ trÞ tõ 0V ®Õn 10V. §é lín cña tÝn hiÖu nµy phô thuéc vµo ®iÓm ®Æt. Kh©u so s¸nh tiÕp theo kh©u ®ång pha dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n ®Ó so s¸nh tÝn hiÖu ®iÖn ¸p r¨ng c−a víi ®iÖn ¸p chñ ®¹o. T¹i thêi ®iÓm hai tÝn hiÖu nµy b»ng nhau, khuÕch ®¹i thuËt to¸n sÏ lËt tr¹ng th¸i , ë ®Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n ®iÖn ¸p ra cã d¹ng lµ c¸c chuçi xung ch÷ nhËt. Khi cã c¸c xung ©m cña Transistor T2 vµ T3 sÏ më cho dßng qua cuén s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p xung (5) vµ phÝa cuén thø cÊp sÏ cã xung ra. PhÇn m¹ch khuÕch ®¹i c«ng suÊt nµy dïng hai Transistor m¾c theo kiÓu Darlington. Nh− vËy gãc α sÏ tuú thuéc vµo ®é lín cña ®iÖn ¸p chñ ®¹o. Rf lµm nhiÖm vô gi¶m dßng ®−a vµo cùc ®iÒu khiÓn cña Thyristor. Ta thÊy trong s¬ ®å ®iÒu khiÓn xung Thyristor b¾t buéc ph¶i cã ®iÖn ¸p ®ång pha ®Ó ®¶m b¶o qóa tr×nh ®iÒu khiÓn thay ®æi nhÞp nhµng víi pha ®iÖn ¸p ®éng lùc. Gi÷a phÇn ®éng lùc ( ®iÖn ¸p cao) vµ phÇn ®iÒu khiÓn ( ®iÖn ¸p thÊp) ph¶i sö dông biÕn ¸p xung nh»m chØ thùc hiÖn liªn hÖ b»ng tõ mµ Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected] c¸ch ly hoµn toµn vÒ ®iÖn ®Ó sao cho ®iÖn ¸p cao kh«ng trµn sang ph¸ háng c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn. Ta cã thÓ bá hai khèi: ph¸t xung r¨ng c−a (2) vµ khèi so s¸nh (3) nhê thiÕt bÞ bªn trong vµ ®iÒu khiÓn b»ng phÇn mÒm. Khi ®ã ta chØ sö dông khèi ®ång pha (1). ViÖc t¹o tÝn hiÖu ®ång pha rÊt ®¬n gi¶n v× chØ cÇn t¹o ®iÖn ¸p d−¬ng ®−a vµo A/D cña m¸y tÝnh.
H×nh 2.6 - S¬ ®å nguyªn lý thùc hiÖn ®ång pha trong m¸y tÝnh S¬ ®å ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu b»ng m¸y tÝnh vµ bé biÕn ®æi Thyristor.
H×nh 2.7 - S¬ ®å khèi hÖ thèng ®iÒu khiÓn §CMC
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn trong m¸y tÝnh sau khi ®· ®−îc ®ång bé ho¸ víi tÝn hiÖu xoay chiÒu c«ng suÊt lín qua khèi ®ång pha (§F) sÏ t¹o ra xung hÑp cã ®é réng cÇn thiÕt ®Ó ®−a ra ngoµi qua bé biÕn ®æi D/A tíi bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt vµ biÕn ¸p xung ®Ó ®iÒu khiÓn Thyristor.
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
[email protected]
S¬ ®å nguyªn lý gåm cã bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt dïng hai Thyristor T1 vµ T2, biÕn ¸p xung (BAX) bé chØnh l−u c«ng suÊt lín D1 ÷ D4, Thyristor (Th) c¸c ®i«t chØnh l−u, cuén kh¸ng L... Khi x©y dùn xong ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm ®iÒu khiÓn trªn m¸y tÝnh ta cã thÓ ®Æt tèc ®é tõ bµn phÝm khi ®ã bé biÓn ®æi D/A sÏ cho ra mét xung ®iÖn ¸p. Lóc ®ã bé khuÕch ®¹i T1 vµ T2vµ BAX sÏ më Thyristor vµ bé chØnh l−u D1 ÷ D4 sÏ cho mét ®iÖn ¸p chØnh l−u x¸c ®Þnh (UCL) cung cÊp cho ®éng c¬ lµm viÖc. Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ t¹i thêi ®iÓm ban ®Çu lµ lín nhÊt vµ ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é khëi ®éng. Lóc ®Çu ®éng c¬ cßn ®øng yªn vµ b¾t ®Çu quay víi tèc ®é thÊp, m¸y ph¸t tèc ban ®Çu ch−a ph¸t ra ®iÖn nh−ng khi tèc ®é ®éng c¬ dÇn dÇn t¨ng lªn th× ®iÖn ¸p ra cña m¸y ph¸t tèc còng t¨ng theo. §iÖn ¸p ph¶n håi lÊy tõ m¸y ph¸t tèc ®−a vµo bé biÕn ®æi A/D. Ch−¬ng tr×nh trong m¸y tÝnh sÏ thùc hiÖn phÐp trõ cña gi¸ trÞ ®Æt tèc ®é víi tÝn hiÖu ph¶n håi nµy vµ cho xung ra ®iÒu khiÓn tõ D/A t¨ng dÇn tõ α1 ÷ α2 (α1 < α2) lóc ®ã ®iÖn ¸p cña bé chØnh l−u sÏ gi¶m xuèng, ®éng c¬ sÏ lµm viÖc víi mét tèc ®é æn ®Þnh. Muèn thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ ta chØ viÖc thay ®æi gi¸ trÞ ®Æt tõ bµn phÝm.
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
