Đề thi môn Kỹ thuật tổng hợp và điều khiển các bộ BĐCS

ĐỀ THI HỌC KỲ
MÔN: KỸ THUẬT TỎNG HỢP VÀ ĐIỀU KHIỂN CÁC Bộ BĐCS
Thời gian: 90 phút
(Sinh viên được sử dụng tài liệu liên quan - Các câu hỏi dưới đây đều là bắt buộc)
Câu 1: Cho mạch gồm transistor s và diode D như hình la, hoạt động với tài có điện cảm đù lớn để có the coi ỉà dòng tài Io là phăng. Tín hiệu điều khiển đóng ngắt transistor s như hình Ib. Già thiết transistor và diode là lý tưởng (đóng ngắt tức thời).
Thông số transistor: loại MOSFET, Rds(0N) = o.líì, thông số diode: Vak, ON~ IV, Các thông số khác: tần số đóng cất fs - 20kHz, duty cycle - ton/Ts = 0.6, dòng tải lo = 20A, điện áp nguồn V(J = 100V.
Vẽ dạng sóng dòng qua s và D, và điện áp trên s và D tương ứng với tín hiệu điều khiển ở hình Ib (Iđ). Từ đó tính ra công suất tổn hao trên transistor s và diode D. (Iđ)
Transistor và diode cùng được gắn trên một phiến tàn nhiệt. Biết transistor cỏ: nhiệt trở giữa miếng bán dẫn và vỏ là Rthjc.s = 2°c/w, nhiệt trở giữa vỏ và phiến tản nhiệt là Rthcs,s = 0.5°C/W; diode có nhiệt trở giữa miếng bán dẫn và vỏ là Rthjc,s = 1.5°C/W, nhiệt trở giữa vò và phiến tản nhiệt là Rthcs,s = o.5°c/w. Nhiệt độ môi trường là Ta = 45°c. Tính nhiệt trở cần thiết của phiến tàn nhiệt để nhiệt độ cùa miếng bán dẫn bên trong transistor và diode không vượt quá 125°c. (Iđ)
ựt>í
(a)
Hình 1 (Câu 1)
$ON
ton = DTS
$OFF
Ts
(b)
Hình 2 (Câu 2)
Câu 2: Một cuộn cảm L được tạo ra bằng cách quấn dây trên một lõi ferrite có dạng như hình 2. Lõi có chiều dài đường sức từ trung bỉnh ỉ = 120mm, tiết diện lõi A = 220mm2, vật liệu làm lõi có Pr = 2500. Hai nửa của lõi ghép với nhau qua miếng đệm phi từ tạo thành khe hở không khí có chiều dài Ig = 0.1 mm.
Ngoài ra, cho biết /Jo - 4ĩt. 10’7.
Vẽ mô hình mạch từ của lõi và tính từ trờ của lõi (Iđ)
Tính số vòng dây cần thiết để L = 0.2mH. (Iđ)
Tính giá trị lớn nhất của dòng điện cho phép qua cuộn dây để mật độ từ thông B trong lõi không vượt quá 0.3 Tesla (giả thiết đặc tính từ hoá của lõi với khe hở không khí là tuyến tính) (Iđ)
Câu 3ĩ Một bộ chỉnh lưu điều khiển toàn phần đươc sừ dụng làm bộ nguồn vói điện áp với sơ đồ khối mạch động lực và mạch điều khiển như hình 3a, sơ đồ khối hệ thống dưới dạng hàm truyền như hình 3b.
Điện áp nguồn xoay chiều cung cấp cho bộ chỉnh lưu: Vs-240Vrms, tần số fs - 50Hz. Điện áp trung bình ngõ ra krf yêu cầu điều chinh được trong khoảng 20V	200V bằng cách thay đổi tín hiệu Vd*, và cần giữ ổn định được khi tải hoặc nguồn xoay chiều thay đổi.
Mạch điều khiển có tín hiệu điện áp điều khiển vc có giá trị lớn nhất là Kcm = 10V, mạch kích có điện áp tham chiếu là hàm cosin có dạng: vref = Vcm cosũ)t (trong đó: ũ)=2ĩĩfs)
Viết biểu thức tính điện áp trung bình ngõ ra Vđ của bộ chỉnh lưu theo góc kích a. Từ đó tính ra hàm truyền của mạch kích và bộ chỉnh lưu. (1.5đ)
Tính hệ số kfb cần thiết biết tín hiệu Vd* lớn nhất là 10V (0.5đ)
Chọn khâu hiệu chỉnh có hàm truyền Gc (s) = — . Sử dụng phương pháp hàm truyên toi ưu, tính giá trị
càn thiết của kì để tần số cắt của hàm truyền vòng kín của hệ thống là Cũn = 31,4rad/s. (2đ)
id
(a): Sơ đồ mạch động lực và mạch điều khiển
(b); Sơ đồ khối hệ thống
Hình 3 (Câu 3)
. li"C.
7;-,s = A ljS)S t 7S
7S <: /ire - co' .-
ÌA co : /j _ /^ r	’ (4i + ?i)
“Tg ~	-*	* C7S *7I> ? ế
<ư24 z ;
/- te /íữlẮ ÍT}^cJ) tìỉ CiA^ Lữ)
c/võ/ Ẩã ty &'<=- tìĩ ~ựL
Lk^ hỉ LJứỹ LÀì
Urý L^)
~	 ; _ỈLÍÍ	—	
/Ảo A lỷ57) X 4 ĩĩ ' K ^ỉứ X	z
£,c	3	,
47ĩyẮũ"7r	t U}
~lư	lữ^ ■ £ -	z 84^íì tì 'z f )
LuooSuoQireqiSuononnQ