Luận văn Thiết kế bộ băm xung một chiều để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ song song lấy nguồn cung cấp từ acqui

Trong thực tế ngày nay, chúng ta có rất nhiều các loại động cơ như động cơ điện đồng bộ, không đồng bộ, động cơ điện một chiều..., trong đó động cơ điện một chiều có những ưu điểm riêng và rất nhiều các ứng dụng trong thực tế. Động cơ điện một chiều đã ra đời từ rất lâu và cùng với sự phát triển của trình độ khoa học kỹ thuật, những ưu điểm của chúng ngày càng được tận dụng một cách triệt để, tinh vi và sáng tạo. Để động cơ điện một chiều hoạt động đúng theo yêu cầu công nghệ, ta cần rất nhiều yếu tố như công nghệ chế tạo, người vận hành... trong đó, bộ điều chỉnh điện áp một chiều (băm xung áp một chiều - BXMC) có vai trò đặc biệt quan trọng, bộ BXMC càng tối ưu thì càng dễ vận hành, tăng chất lượng làm việc và tăng tuổi thọ của động cơ. Ngày nay, sử dụng động cơ điện một chiều luôn luôn gắn liền với, không thể thiếu một yếu tố rất quan trọng đó là bộ điều chỉnh BXMC. Vậy thiết kế bộ BXMC như thế nào ?

doc36 trang | Chia sẻ: diunt88 | Ngày: 11/09/2012 | Lượt xem: 1127 | Lượt tải: 6download
Tóm tắt tài liệu Luận văn Thiết kế bộ băm xung một chiều để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ song song lấy nguồn cung cấp từ acqui, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Mục lục Chương I - Giới thiệu động cơ điện một chiều kích từ song song ……….....3 I.1) Cấu tạo…………………………………………………………3 I.2) Phương trỡnh đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ song song …………………………………………...4 I.3) Mở mỏy và hóm động cơ điện một chiều…………………........5 I.4) Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ song song.....7 I.5) Lựa chọn phương án mạch lực………….……………………...9 Chương II - Các phương án tổng thể…….…………………………….........10 II.1) Giới thiệu chung về bộ băm xung một chiều………….….......10 II.2) Bộ băm xung áp một chiều có đảo chiều cả dũng điện và điện áp……………………………………………….......11 1) Điều khiển đối xứng……………………………….……….12 2) Điều khiển không đối xứng ……………….……….…..…..16 II.3) Giới thiệu một số loại van dùng trong mạch băm xung….........21 Chương III - Tính toán mạch lực…………………………………………....27 Chương IV - Sơ đồ nguyên lí mạch thiết kế…………………………….......28 III.1) Khâu tạo dao động………………………………………........28 III.2) Khâu tạo điên áp răng cưa………………………………........31 III.3) Khõu so sỏnh………………………………………………....32 III.4) Khõu chọn van……………………………………………......33 III.5) Khõu tạo trễ………………………………………………......34 III.6) Khâu khuếch đại xung….…….………….……………….......35 III.7) Khối phản hồi…………………………………………….......36 III.8) Khối tạo điện áp nguồn …………………………………........37 Chương V - Tính toán mạch điều khiển……….………………………........37 Bảng trị số toàn bộ các phần tử và linh kiện được sử dụng…………............40 Kết luận...........................................................................................................41 Tài liệu tham khảo……………………………………………………….......43 Lời nói đầu Trong thực tế ngày nay, chúng ta có rất nhiều các loại động cơ như động cơ điện đồng bộ, không đồng bộ, động cơ điện một chiều..., trong đó động cơ điện một chiều có những ưu điểm riêng và rất nhiều các ứng dụng trong thực tế. Động cơ điện một chiều đã ra đời từ rất lâu và cùng với sự phát triển của trình độ khoa học kỹ thuật, những ưu điểm của chúng ngày càng được tận dụng một cách triệt để, tinh vi và sáng tạo. Để động cơ điện một chiều hoạt động đúng theo yêu cầu công nghệ, ta cần rất nhiều yếu tố như công nghệ chế tạo, người vận hành... trong đó, bộ điều chỉnh điện áp một chiều (băm xung áp một chiều - BXMC) có vai trò đặc biệt quan trọng, bộ BXMC càng tối ưu thì càng dễ vận hành, tăng chất lượng làm việc và tăng tuổi thọ của động cơ. Ngày nay, sử dụng động cơ điện một chiều luôn luôn gắn liền với, không thể thiếu một yếu tố rất quan trọng đó là bộ điều chỉnh BXMC. Vậy thiết kế bộ BXMC như thế nào ? Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, chúng em được giao đồ án môn học điện tử công suất với đề tài: Thiết kế bộ băm xung một chiều để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ song song lấy nguồn cung cấp từ acqui. Với sự cố gắng của bản thân nói riêng và của nhóm nói chung cùng với sự hướng dẫn của các thầy cô giáo trong bộ môn và đặc biệt là TS. Võ Minh Chính đã trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này. Đồ án được gồm ba phần chính sau: Giới thiệu sơ lược về động cơ điện một chiều kích từ song song. Thiết kế và tính toán mạch lực. Thiết kế và tính toán mạch điều khiển. Do lần đầu làm đồ án điện tử công suất chưa có kinh nghiệm nên em không tránh khỏi những sai sót, mong các thầy giúp đỡ, hướng dẫn , chỉ bảo để kiến thức của em về bản đồ án được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn ! Hà nội, ngày 23 tháng 11 năm 2004 Sinh viên : Lã ngọc Sơn Lớp TĐH T2 - K41 Chương I - Giới thiệu về động cơ điện một chiều kớch từ song song I.1) Cấu tạo: Máy điện một chiều cấu tạo gồm hai thành phần chính: gồm phần tĩnh và phần quay. 1) Phần cảm (stator): Phần cảm là phần tạo ra từ trường tĩnh của động cơ gồm có các phần sau đõy: - Cực từ chính: Là bộ phận sinh ra từ trường, nó gồm có lừi sắt cực từ và dõy quấn kớch từ lồng ngoài lừi sắt cực từ + Lừi sắt kớch từ được làm bằng lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon ghép lại và tán chặt. + Dây quấn kích từ: được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối và và tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. - Cực từ phụ: được đặt giữa các cực chính và dùng để cải thiện đổi chiều, lừi thộp thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn giống như cực từ chính. - Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy. - Chổi than : là các thanh Cacbon được tiếp xúc với cổ góp để đưa dũng điện từ nguồn một chiều vào rôto . Chổi than được đặt ở trung tính hỡnh học của động cơ. 2) Phần ứng (rotor): Phần ứng là phần cho dũng điện một chiều chạy trong nó, tương tác giữa dũng điện I và từ thông ( sinh ra mụmen quay. Nú gồm ba phần chớnh: - Lừi thộp : là cỏc lỏ thộp kĩ thuật điện (Fe - Si) mỏng ghép lại với nhau, trờn cú xẻ rónh để đặt các bối dây. - Dây quấn phần ứng: là phần sinh ra sức điện động và có dũng điện chạy qua, nó được cấu tạo gồm các dây đồng trũn được ghép thành các phần tử (bối dây), các bối dây được ghép theo kiểu dây quấn xếp đơn hay dây quấn phức tạp tuỳ yờu cầu mụmen lớn hay nhỏ. - Cổ ghóp : gồm các phiến góp được cách điện với nhau, các phiến góp được nối với các đầu mút của các bối dây để đưa dũng điện vào phần ứng. Ngoài ra cũn cú cỏc bộ phận khỏc gồm cỏnh quạt dựng để làm ngội máy, trục máy... Tùy theo phương pháp kích từ người ta chia động cơ một chiều thành các dạng kích từ nối tiếp, kích từ song song, kích từ hỗn hợp, kích từ độc lập. Hỡnh I- Sơ đồ nguyên lý của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp (a), kích từ song song(b), kích từ hỗn hợp(c), và kích từ độc lập(d). Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi thì mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng, lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ song song. I.2) Phương trỡnh đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ song song: 1) Định nghĩa: Phương trỡnh đặc tính cơ là đồ thị miêu tả mối quan hệ giữa mô men điện từ Mđt và tốc độ góc ( của động cơ. 2) Đặc tính cơ: Từ phương trỡnh cõn bằng điện áp :  (  Độ cứng đặc tính cơ:  ( càng lớn đặc tính cơ càng cứng Đồ thị: : tốc độ không tải lí tưởng. Mmm= : Mụmen mở mỏy. I.3) Mở mỏy và hóm động cơ điện một chiều: 1) Mở mỏy: Từ phương trỡnh điện áp phần ứng : U=Eu+Ru.Iu  Khi mở mỏy n=0 ( Eu==0 Dũng điện phần ứng lúc mở máy là: Iumở =  vỡ Ru nhỏ Iumở lớn khoảng (20 ( 30) Iđm làm hỏng chổi than và cổ góp. Để dảm dũng điện mở máy ta dùng các biện pháp sau: + Dựng biến trở mở mỏy R mở: Mắc biến trở này vào mạch phần ứng lỳc cú biến trở này : Iưmở =U/(Rư+Rmở ) Lúc đầu để Rmở max, trong quỏ trỡnh mở này tốc độ tăng lên Eư tăng lên và điện trở này giảm dần đến 0, máy làm việc đúng điện áp định mức. + Giảm điện áp đặt vào phần ứng: Phương pháp là phương pháp thường dùng hơn cả nó dũi hỏi cú một nguồn điện có thể điều chỉnh được điện áp như nguồn chỉnh lưu, hệ máy phát động cơ hay bộ băm xung một chiều. Phương pháp này dùng kết hợp với việc điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng rất tiện lợi. 2) Cỏc trạng thỏi hóm động cơ: Hóm là trạng thỏi mà động cơ sinh ra mô men quay ngược chiều tốc độ quay .Trong tất cả các trạng thái hóm động cơ đều làm việc ở chế độ máy phát. Tùy theo cách biến đổi năng lượng cơ trong khi hóm người ta chia làm 3 trạng thái hóm: a) Hóm tỏi sinh: Năng lượng động cơ trả vể nguồn xẩy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng . Khi hóm tỏi sinh Eu>Uu, động cơ làm việc như một máy phát điện song song với lưới , so với chế độ động cơ dũng điện và mô men hóm đó đổi chiều . Đường đặc tính cơ trạng thái hóm tỏi sinh nằm trong góc phần tư thứ II và thứ IV của mặt phẳng toạ độ.Trong trạng thái hóm tỏi sinh dũng điện hóm đổi chiều và công suất đưa trả về lưới điện có giá trị P = (E –U) .I b) Hóm ngược: Năng lượng của nguồn và động cơ bị tiêu tán dưới dạng nhiệt. Xẩy ra khi phần ứng dưới tác dụng của động năng tích luỹ trong các bộ phận chuyển động do mômen thế năng quay ngược chiều với mômen điện từ của động cơ. Mômen sinh ra bởi động cơ chống lại sự chuyển động của cơ cấu sản suất có hai trường hợp hóm ngược : + Đưa điện trở vào mạch phần ứng. + Đảo chiều điện áp phần ứng. c) Hóm động năng: Là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát mà năng lượng cơ học của động cơ đó tớch luỹ được trong quá trỡnh làm việc trước đó biến thành điện năng tiêu tán trong mạch hóm dưới dạng nhiệt. Như vậy ta thấy hóm tỏi sinh là phương pháp hóm tiết kiệm được năng lượng nhất, và điều này là rất cần thiết, nhất là đối với các động cơ chạy bằng acqui. Vỡ vậy, trong khi thiết kế bộ băm điện áp, ta cố gắng điều khiển động cơ hóm tỏi sinh. I.4) Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ song song: Động cơ điện một chiều có đặc điểm là: Ưu điểm : điều chỉnh tốc độ dễ dàng, nhiều kênh điều khiển. Nhược điểm: sử dụng nguồn điện một chiều. Với sự phỏt triển của cụng nghệ bán dẫn như hiện nay máy điện một chiều dó trở thành một cơ cấu không thể thiếu trong truyền động điện. Từ phương trỡnh về vận tốc: . Ta có các phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều như sau : 1) Thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp: Đặc điểm : - Đặc tính cơ là các đường song song với đặc tính cơ tự nhiên của động cơ, do đó độ cứng của đặc tính cơ không thay đổi. - Do U chỉ có thể giảm do đó chỉ có thể điều chỉnh giảm tốc độ của động cơ. - Có thể thay đổi U băng các van bán dẫn. 2) Thay đổi điện trở phần ứng Ru: Đặc điểm : - Khi thờm Ruf vào phần ứng động cơ thỡ độ cứng của đặc tính cơ giảm hay đặc tính cơ của động cơ giảm đi có nghĩa là với một sự thay đổi rất nhỏ của tải sẽ dẫn đến một sự thay đổi rất lớn của ( nên không ổn định do đó trên thực tế điều chỉnh tốc độ băng Ru ít được sử dụng. - Ngoài ra khi thờm Ru vào phần ứng cũng có nghĩa là tăng tổn hao làm nóng động cơ. Phương pháp này chỉ sử dụng để giảm dũng mở mỏy khi khởi động động cơ. 3) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông: Đặc điểm : - Vỡ từ thụng trong lừi thộp rất dễ bóo hoà nờn người ta thường chỉ điều chỉnh giảm từ thông trong động cơ. - Khi từ thụng (dm giảm đến (i thỡ cú một Mik nào đó, khi McMik việc giảm ( sẽ làm tốc độ động cơ. Trên thực tế điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông là rất khó thực hiện vỡ quan hệ ((() là phi tuyến. I.5) Lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ: Từ các phân tích trên, ta thấy trong các phương pháp điều chỉnh tốc độ trên thỡ phương pháp điều chỉnh tốc độ nhờ thay đổi điện áp phần ứng là khả thi và tin cậy nhất, bởi vỡ dễ điều chỉnh và có đặc tính cơ cứng. Với sự phát triển của kĩ thuật bán dẫn ngày nay thỡ phương pháp điều chỉnh này hoàn toàn dễ dàng thực hiện được và đem lại hiệu quả cao. Trong khuôn khổ đồ án này, ta sẽ thiết kế bộ băm xung một chiều có đảo chiều bằng cách thay đổi điện áp phần ứng, ngoµi ra nó còn cú thể thực hiện chức năng mở lại mỏy (reset) và hóm tỏi sinh động cơ. CHƯƠNG II - TÍNH CHỌN MẠCH LỰC II.1) Giới thiệu chung về bộ băm xung một chiều: 1) Nguyờn lý: Bộ băm điện áp một chiều cho phép từ nguồn điện một chiều Us tạo ra điện áp tải Ura cũng là điện áp một chiều nhưng có thể điều chỉnh được.  0 Ura là một dóy xung vuụng (lý tưởng) có độ rộng t1 và độ nghỉ t2. Điện áp ra bằng giá trị trung bỡnh của điện ỏp xung: Ura = ó .Us (ó=t1/T). Nguyờn lý cơ bản của các bộ biến đổi này là dùng quy luật đóng mở các van bán dẫn công suất một cách có chu kỳ để điều chỉnh hệ số ó đảm bảo thay đổi được giá trị điện áp trung bỡnh trờn tải. 2) Các phương pháp điều chỉnh điện ỏp ra: Có 3 phương pháp điều chỉnh điện áp ra: a) Phương pháp thay đổi độ rộng xung: Nội dung của phương pháp này là thay đổi t1, giữ nguyên T ( Giỏ trị trung bỡnh của điện áp ra khi thay đổi độ rộng là:  trong đó:  là hệ số lấp đầy, cũn gọi là tỉ số chu kỳ. Như vậy theo phương pháp này thỡ dải điều chỉnh của Ura là rộng (0 < ( ( 1). b) Phương pháp xung - tần: Nội dung của phương pháp này là thay đổi T, cũn t1=const. Khi đó:  Vậy Ura=US khi  và Ura=0 khi f=0. c) Phương pháp xung - thời gian: Vừa thay đổi độ rộng xung vừa thay đổi tần số theo nguyên tắc giữ (I min Trong thực tế, phương pháp biến đổi độ rộng xung được dùng phổ biến hơn vỡ đơn giản hơn, không cần thiết bị biến tần đi kèm. II.2) Sơ đồ bộ băm xung áp một chiều có đảo chiều cả dũng điện và điện áp: Do yêu cầu của đồ án là thiết kế bộ băm xung một chiều để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ song song, Thoả món cỏc yờu cầu trờn ta chỉ có thể chọn mạch lực là bộ băm xung áp một chiều với Sơ đồ nguyên lý như sau : Trong đó :V1,V2 là các van điều khiển hoàn toàn. D1,D2, là cỏc diot. Sơ đồ trên cho phép điều chỉnh tốc độ quay của động cơ, đặc tính làm việc của động cơ có thể ở góc phần tư thứ nhất và gúc phần tư thứ 2. b) Cỏc biểu thức tính toán: - Tỡm biểu thức của dũng tải : + Khi (D1, D2) và (V1, V2) dẫn: Trong giai đoạn này điện áp trên tải là UT=US, do đó phương trỡnh mạch tải sẽ là:  Giải phương trỡnh vi phõn, ta cú:  - Giỏ trị trung bỡnh của điện áp trên tải:  Trong đó:  là tỷ số chu kỳ. Vậy nếu ta thay đổi được ( ta sẽ điều chỉnh được Ud. Cụ thể: (=0,5( Ud=0( Động cơ không được đặt điện áp. (>0,5( Ud>0(Động cơ quay ngược. (<0,5( Ud<0(Động cơ quay thuận. - Giỏ trị trung bỡnh của dũng qua diod D1 và D2:  - Giỏ trị trung bỡnh dũng qua van:  - Giỏ trị trung bỡnh dũng tải:  2) Điều khiển a) Nguyờn lý làm việc của mạch trờn như sau: + Ở thời điểm t0 =0 phát xung điều khiển V1 do Id=Imin<0 D1 vẫn dẫn ud =UN Id tăng dần đến thời điểm t= t1 Id =0 V1 bắt đầu dẫn Id tiếp tục tăng dần đạt đến Id =Imax tại thời điểm t=t2. + t = t2 =(.T phát xung điều khiển V2 , khoá van V1 do Id >0 tải điện cảm dũng id tiếp tục chảy theo chiều cũ qua ,D2 ud =UN ;V2 chưa dẫn, dũng dũng id>0 giảm dần làm xuất hiện suất điện động tự cảm trên cuộn dây L đến t=t3 id=0 UV2 >0 van V2 dẫn id chảy theo chiều ngược lại và tăng dần đến thời điểm t=t4 I=Imin khoá van V2, phát xung điều khiển V1 dũng id tiếp tuc chảy theo chiều cũ qua D1,D2 trả năng lượng về nguồn… b) Cỏc biểu thức tính toán: - Dũng lớn nhất và nhỏ nhất qua tải:  Trong đó: . - Giỏ trị dũng trung bỡnh qua tải:     - Dũng trung bỡnh qua van: IT =   - Dũng trung bỡnh qua diod:  - Giỏ trị trung bỡnh của điện áp trên tải:  Như vậy, để điều khiển tốc độ động cơ, ta chỉ cần điều khiển ồ để điều chỉnh điện áp ra tải.có những ưu điểm sau: + Điện áp ra tải chỉ có 1 dấu ở chiều xác định. + Cho phép giảm độ đập mạch dũng điện + Mặt khác nó cũng cho phép làm việc ở các chế độ sau: (US> E ( Động cơ nhận năng lượng. (US < E ( Động cơ phát năng lượng. II.3) Giới thiệu một số loại van dùng trong mạch băm xung: 1) Trasistor cụng suất: Transistor cụng suất cú cấu trỳc và ký hiệu như sau: - Nguyên lí hoạt động: Tranzitor hoạt động như một phần tử chuyển mạch ta quan tâm đến 2 trạng thái dấn dũng và.trạng thỏi khoỏ + Trạng thỏi dẫn: UBE>0 Điều kiện để đưa van vào vùng dẫn bóo hoà IB≥IC/õ Thực tế IB=s.IC/õ + Trạng thỏi khúa: UBE≤0, ic≈0. Trong quỏ trỡnh van dẫn hoặc khoỏ cụng suất tiờu tỏn pc=UCE.IC=0. Để chuyển trạng thái phải đi qua vùng khuyếch đại IC≠0, UCE≠0 ,tổn thất trên van chủ yếu là khi van chuyển trạng thái và tỉ lệ thuận với tần số hoạt động của van.Khi làm việc với tần số f>5 kHz hoặc VCEO≥60V, IC>5A phải có mạch trợ giúp để tránh cho van bị quá nhiệt gây hỏng van. - Cỏc thụng số của transistor cụng suất: + IC: Dũng colectơ mà transistor chịu được. + UCEsat: Điện áp UCE khi transistor dẫn bóo hũa. + UCEO: Điện áp UCE khi mạch badơ để hở, IB = 0 . + UCEX: Điện áp UCE khi badơ bị khóa bởi điện áp âm, IB < 0. + ton : Thời gian cần thiết để UCE từ giá trị điện áp nguồn U giảm xuống 0V. + tf : Thời gian cần thiết để iC từ giá trị IC giảm xuống 0. + tS : Thời gian cần thiết để UCE từ giá trị UCESat tăng đến giá trị điện áp nguồn U. + P : Công suất tiêu tán bên trong transistor. Công suất tiêu tán bên trong transistor được tính theo công thức: P = UBE.IB + UCE.IC. + Khi transistor ở trạng thỏi mở: IB = 0, IC = 0 nờn P = 0. + Khi transistor ở trạng thỏi đóng: UCE = UCESat. Trạng thỏi dẫn và trạng thỏi bị khúa a) Trạng thái đóng mạch hay ngắn mạch IB lớn, IC do tải giới hạn. b) Trạng thỏi hở mạch IB = 0. - Đặc tính tĩnh của transistor: UCE = f (IC). - Ứng dụng của transistor cụng suất: Transistor công suất dùng để đóng cắt dũng điện một chiều có cường độ lớn. Tuy nhiên trong thực tế transistor công suất thường cho làm việc ở chế độ khóa. IB = 0, IC = 0: transistor coi như hở mạch. 2) Transistor Mos cụng suất: Transistor trường FET (Field - Effect Transistor) được chế tạo theo công nghệ Mos (Metal - Oxid - Semiconductor), thường sử dụng như những chuyển mạch điện tử có công suất lớn. Khác với transistor lưỡng cực được điều khiển bằng dũng điện, transistor Mos được điều khiển bằng điện áp. Transistor Mos gồm các cực chính: cực máng (drain), nguồn (source) và cửa (gate). Dũng điện máng - nguồn được điều khiển bằng điện áp cửa - nguồn. H×nh a) Họ đặc tính ra. H×nh b) Ký hiệu thông thường kênh n. Transistor Mos là loại dụng cụ chuyển mạch nhanh. Với điện áp 100V tổn hao dẫn ở chúng lớn hơn ở transistor lưỡng cực và tiristor, nhưng tổn hao chuyển mạch nhỏ hơn nhiều. Hệ số nhiệt điện trở của transistor Mos là dương. Dũng điện và điện áp cho phép của transistor Mos nhỏ hơn của transistor lưỡng cực và tiristor. 3) Tiristor: a) Cấu tạo: Tiristor là linh kiện gồm 4 lớp bán dẫn PNPN liên tiếp tạo nên anốt, katốt và cực điều khiển. Hình a) Cấu tạo của tiristor. Hình b) Ký hiệu của tiristor. Trong đó: + A: anốt. + K: katốt. + G: cực điều khiển. + J1, J2, J3: cỏc mặt ghộp. Khi không tác động vào cực điều khiển G Thyristor không phải là phần tử dẫn điện. Đặc tính Vôn ampe nằm hoàn toàn trên trục hoành. - Thyristor dẫn dũng khi: + UAK>0. + IG đủ lớn (Cỡ 0,1-1A) Khi Thyristor đó dẫn dũng thỡ nú vẫn tiếp tục dẫn dũng mà khụng cần dũng điều khiển.Dũng điều khiển là dũng xung ,thời gian xung mở(tx) phải đủ lớn để dũng qua van tăng lên giá trị dũng duy trỡ (IA≥Idt) lúc đó Thyristor mở hẳn (tx cỡ vài trăm ỡs). Do dũng điều khiển chỉ tác động trong thời gian ngắn nên công suất tiêu tán trên van là rất nhỏ. - Thyristor khoá dòng khi: + Làm giảm dũng điện làm việc I xuống dưới giá trị dũng duy trỡ IH ( Holding Current ). + Đặt một điện áp ngược lên tiristor. Khi đặt điện áp ngược lên tiristor: UAK < 0, J1 và J3 bị phân cực ngược, J2 phân cực thuận, điện tử đảo chiều hành trỡnh tạo nờn dũng điện ngược chảy từ katốt về anốt, về cực âm của nguồn điện ngoài. Thời gian khúa toff: Thời gian từ khi bắt đầu xuất hiện dũng điện ngược đến dũng điện ngược bằng ,toff kộo dài khoảng vài chục ỡs. Đặc tính volt-ampe của tiristor. - Ứng dụng: Tiristor được sử dụng trong các bộ nguồn đặc biệt: trong mạch chỉnh lưu, bộ băm và trong bộ biến tần trực tiếp hoặc các bộ biến tần có khâu trung gian một chiều. 4) GTO - gate turn off thyristor: Một Thyristor thông thường khi đó được kớch mở cho dũng điện chảy qua vẫn tiếp tục ở trạng thái mở chừng nào dũng điện chảy qua nó hóy cũn lớn hơn hay bằng dũng điện duy trỡ. Khóa Thyristor để khóa thỡ dũng điều khiển có trị số gần ngang dũng qua GTO tuy nhiờn thời gian tồn tại dũng này rất nhỏ nhưng nhỡn chung việc khúa GTO làm mạch phức tạp vỡ vậy khụng tiện sử dụng. Dưới đây là một bảng so sánh về các van bán dẫn trong các ứng dụng thực tế:  Thyristor  BJT  FET  GTO  IGBT   Availabilty  Early 60s  Late 70s  Early 80s  Mid 80s  Late 80s   Voltageratings  5 kV  1 kV  0,5 kV  5 kV  3,3 kV 
Tài liệu liên quan