Nghiên cứu, chế tạo nguồn mẫu – dòng điện lớn, hiệu suất cao dùng trong đo lường và điều khiển, Tin tức – Đoàn – Hội Sinh viên, Đoàn thanh niên – Hội sinh viên

Cơ sở thiết kế nguồn mẫu dòng điện lớn, hiệu suất cao

Dòng điện có nhu yếu rất cao về dạng sóng và độ không thay đổi. Trước đây những bộ nguồn này, cả dòng điện nhỏ và cả dòng điện lớn, thường triển khai theo nguyên tắc kiểm soát và điều chỉnh liên tục tuyến tính. Phương pháp này dùng tranzistơ, thao tác ở chính sách khuếch đại, làm thành phần kiểm soát và điều chỉnh. Ở chính sách này tranzistơ có điện áp rơi, và do đó tổn hao lớn, hiệu suất của bộ nguồn loại này rất thấp, thường không quá 50 %. Tổn hao lớn còn những tản nhiệt có size và khối lượng lớn, thậm chí còn đến mức khó hoàn toàn có thể đồng ý được. Nhược điểm này đã hạn chế năng lực ứng dụng của những bộ nguồn tuyến tính. Các điều tra và nghiên cứu cho thấy số lượng giới hạn nêu trên không vuợt quá 5A [ 1 ]

Để giảm thiểu tổn hao, nhờ đó đồng giải quyết vấn đề hiệu suất, vấn đề tản nhiệt và độ tin cậy, có thể dùng nguyên lý điều chỉnh xung trên cơ sở các tranzistơ trường công xuất làm việc ở chế độ xung. Trong chế độ này công xuất tổn hao trên tranzistơ không đáng kể, do đó hiệu suất cao và kích thước nhỏ để đáp ứng yêu cầu về dạng của dòng điện các tranzistơ ở đây được chuyển mạch với tần số cao, đến vài trăm kilôhéc, và được điều khiển theo nguyên lý bám. Sơ đồ khối chức năng của nguồn sung có dạng trong hình 1.

Nguồn sơ cấp hoàn toàn có thể là một chiều 24V, hoặc xoay chiều điện áp 220V tần số công nghiệp, qua biến áp và nắn dòng thành một chiều. Điện áp một chiều sau đó được biến thành điện áp xung nhờ bộ biến hóa đẩy kéo trên cơ sở những tranzistơ trường hiệu suất Q1 và Q2. Hai dãy xung mở những tranzistơ này có phân bổ lôgic và bề rộng theo quy luật mong ước, và được tạo thành từ khối điều khiển và tinh chỉnh sau khi qua khuếch đại xung. Phân bố lôgic và bề rộng những xung nói trên phụ thuộc dạng và chất luợng mong ước của những dòng điện ra ( Tải Z ). Ngoài ra khối tinh chỉnh và điều khiển còn thực thi bảo vệ những tranzistơ hiệu suất bằng cách bấm những xung mở nếu dòng của những tranzistơ này ( điện áp trên mức điện trở R ) vuợt quá số lượng giới hạn bảo đảm an toàn. Bộ chỉnh lưu CL được dùng so với dòng điện ra mong ước là một chiều và được bỏ lỡ nếu dòng ra cần sin. Bộ tinh chỉnh và điều khiển nhận điện áp tỷ suất với giá trị tức thời của dòng tải từ biến dòng BD để thực thi kiểm soát và điều chỉnh bề rộng những xung mở những tranzistơ, nhờ có dòng tải bám theo dòng điện đặt ( dạng sin hoặc một chiều ) cả về giá trị và cả về dạng. Vì số lượng giới hạn về dung luợng của một bài báo và đặc thù tựa như về luật điều khiển và tinh chỉnh nên ở đây chỉ trình diễn về trường hợp dòng điện ra dạng sin.

Hình 1. Sơ đồ khối tính năng nguồn dòng theo nguyên lí xung

Xây dựng luật điều khiển

Để có chất lượng dạng sin mong ước dòng điện xoay chiều của tải ở đây được điều chế theo quy luật sin. Khi đó mỗi bán kỳ của điện áp được hình thành một chùm xung. Và bề rộng của mỗi xung trong chùm đổi khác theo quy luật sin. Để tổng hợp được điện áp ra như thế dãy xung mở mỗi tranzistơ được hình thành bằng cách so sánh điện áp sin chuẩn ( hay tham chiếu ) với điện áp tam giác ( điện áp tựa hay sóng mang ) như diễn đạt những biểu đồ trong hình 2. Mở những tranzistơ Q1 và Q2 bằng những dãy xung tương ứng UG1 và UG2 ( biểu đồ b và c ) thì điện áp trên tải có dạng uz ( biểu đồ d ) trong hình 2. Nếu biên độ điện áp tam giác không đổi thì bề rộng mỗi xung được coi như tỷ suất với giá trị tưc thời của điện áp sin tại thời gian ứng với những xung tam giác. Bằng cách biến hóa biên độ điện áp sin tại thời gian ứng với đỉnh những xung tam giác. Bằng cách biến hóa biên độ điện áp sin để kiểm soát và điều chỉnh được bề rộng những xung. Điện áp trên tải Ut trong trường hợp này sẽ gồm có hài cơ bản có tần số bằng tần số của điện áp sin điều chế và những hài bậc cao, trong đó biên độ và giá trị hiệu dụng tương ứng của toàn bộ những hài phụ thuộc vào vào bề rộng của những xung trong chùm, còn những thành những hài bậc cao nhờ vào vào số xung P trong mỗi lần bán kỳ của điện áp ra.

Hình 2. Nguyên lí điều chế sin bề rộng xung

Nếu gọi biên độ áp sin và điện áp tam giác tương ứng là As và Ag thì tỷ số As/Ag = M được gọi là chỉ số điều chế. Khi đó biên độ hài cơ bản của điện áp ra tỷ lệ với M còn số hài bậc cao phụ thuộc P.

Thường thì chu kỳ luân hồi sóng mang Tk NhỎ hơn rất nhiều chu kỳ luân hồi điều chế T nên hoàn toàn có thể coi gần đúng những sườn trước và sau của mỗi xung đối xứng qua những điểm cố định và thắt chặt ( trùng với điểm cuối của mỗi chu kỳ luân hồi điện áp mang tam giác ). Khi đó xung thứ m có bề rộng δm sẽ có điểm giữa nằm ở thời gian ώm = mTk ( xem hình 2 ) và trị tức thời của điện áp ra là

Kết quả điều tra và nghiên cứu và giám sát cho thấy nếu số xung của một bán kỳ điều chế là P. thì hoàn toàn có thể coi như toàn bộ những hài có bậc thấp hơn ( 2 p – 1 ) được vô hiệu khỏi thành phần của điện áp ra. [ 1 ]. Như vậy P. càng cao thì đặc thù sin của điện áp ra càng cao, tuy nhiên P. càng lớn thì tần số chuyển mạch, và do đó hiệu suất tổn hao của những tranzistơ cũng càng lớn. Vì thế việc chọn P. hầu hết phụ thuộc vào vào tần số thao tác số lượng giới hạn của tranzistơ trên cơ sở đó chúng tôi đã chọn P = 125, ứng với tần số điều chế là 400H z thì dòng điện ra chỉ chứa những hài từ bậc 249 trở lên. Trong điều kiện kèm theo đó hoàn toàn có thể coi điện áp và dòng điện tải có dạng sin lý tưởng, và tác dụng thực tiễn cũng tương thích với Tóm lại này.

Với tính năng của một mạng lưới hệ thống kiểm soát và điều chỉnh tự động hóa kín, vừa phải thao tác không thay đổi vừa phải phân phối những nhu yếu chất lượng, nguồn dòng trước khi sản xuất đã được giám sát và khảo sát kỹ lưỡng. Trên cơ sở luật điều chế đã được làm rõ khối tinh chỉnh và điều khiển triển khai kiểm soát và điều chỉnh bề rộng những xung theo nguyên tắc bán. Theo sơ đồ nguyên tắc mạch điện thực tiễn của bộ nguồn kiến thiết xây dựng được sơ đồ động học của bộ nguồn được minh họa trong hình 3. Bộ nguồn về thực chất là một mạng lưới hệ thống phi tuyến vì thao tác ở chính sách xung, nhưng vì tần số sóng mang lớn ( gấp 250 lần tần số điều chế ) do đó hoàn toàn có thể coi như mạng lưới hệ thống liên tục tuyến tính.

Xuất phát từ đặc tính biên tần mong ước ( có dạng hình 4 ) và đặc tính thành phần tìm được nhu yếu so với bộ phận kiểm soát và điều chỉnh, đó là bộ phận kiểm soát và điều chỉnh dạng tỷ suất – tích phân ( PI ) Bộ nguồn thực tê đã được sản xuất trên cơ sở những nghiên cứu và phân tích và thống kê giám sát ở trên, sau đó được hiệu chỉnh theo điều kiện kèm theo thao tác thực tiễn. Sau nhiều tháng thao tác thử nghiệm bộ nguồn đã được sản xuất ở dạng loạt nhỏ, được Cục đo lường và thống kê chất lượng Quân Đội kiểm định và sử dụng trong nhiều ứng dụng trong thực tiễn. HIENDAIHOA.COM

Source: https://vh2.com.vn
Category : Điện Tử