Tính toán thiết kế mạch nghịch lưu nguồn áp 3 pha sử dụng phương pháp sinPWM

Tính tốn thiết kế mạch nghịch lưu nguồn áp pha sử dụng phương pháp sinPWM GV hướng dẫn: TS Vũ Hồng Phương Nhóm thực hiện: nhóm 13 Trần Tiến Dũng – 20173786 Tống Văn Vũ - 20174375 Nội dung • • • • • 1.Đề 2.Sơ đồ mạch lực 3.Các bước tính tốn Kết mơ Kết luận u cầu thiết kế, tính tốn • • • • • • • • • • • • Bài tập 7: Hãy tính tốn sơ đồ nghịch lưu nguồn áp ba pha điều khiển theo phương pháp điều chế độ rộng xung PWM theo nguyên lý sinPWM với thông số sau: y) Giá trị điện áp hình sin mong muốn Uo = 380 VAC tần số sóng f1 = 400 Hz z) Công suất đầu Po = 5000 W, hệ số công suất tải trở cảm = 0,85 aa) Tần số đóng cắt PWM fs = 20 kHz bb) Dự phịng điện áp chiều cung cấp UDC dao động phạm vi +/- 10% Cho phép sụt áp tần số sóng cuộn cảm mạch lọc LC không lớn 10% điện áp đầu định mức Uo Hãy xác định: Điện áp chiều u cầu: UDC (V) Tính tốn biên độ dịng đầu u cầu: Iom (A) Tính tốn dịng trung bình qua van điơt: IV, ID (A) Xác định dòng đỉnh lớn qua van IGBT điôt Điện áp ngược lớn qua van IGBT điơt Xác định mạch lọc LC phía xoay chiều đảm bảo tần số cắt mạch lọc fLC = 0,1 fs Sơ đồ mạch lực II.Tính tốn chuẩn hóa giá trị mạch lực: Điện áp chiều yêu cầu: UDC (V) • • Với PWM dải làm việc tuyến tính, µ ≤ 1, giá trị biên độ điện áp đầu đạt lớn UDC, tần số đóng cắt fs coi vơ lớn Để dự phịng điện áp chiều thay đổi phạm vi +/-10% cần chọn µmax = 0,9 Uom=380√2=537.4V • UDC = Uom/m=537.4/0.9=597.1V Ta chọn giá trị 600V • • Tính tốn biên độ dòng đầu yêu cầu: Iom (A) Dòng tải yêu cầu: Io = Biên độ dòng tải Iom = = 12.6 (A) Điện trở tải: = Điện cảm tải: =  = = Tính tốn dịng trung bình qua van diode: IV , ID (A) Dịng trung bình qua van: = IV = 2,15 A Dịng trung bình qua điơt: = ID =0,17 A Đồ thị dạng dòng qua van diode Xác định dòng đỉnh lớn qua van điơt Dịng tải thể giá trị dịng trung bình đầu nghịch lưu chu kỳ cắt mẫu Vì cần xác định độ đập mạch lớn dòng Io(t).Bỏ qua ảnh hưởng Rs độ đập mạch dòng tải, ta có: Trong NLNA PWM pha Dịng điện có độ đập mạch lớn hệ số lấp đầy xung (Duty ratio) d = 0,5 Do đó: ∆I o ,max 6.Xác định giá trị điện cảm Ls Lấy sụt áp tần số 10%Uo.(Đối với công suất nhỏ) ULs = Io.XLs = 0,1.Uo = 0,1.310 = 31(V) ⇒ XLs = 31/8,9 = 3,48(Ω) ⇒ Ls = 1,38 (mH); ⇒ Độ đập mạch dòng tải bằng: -4 -3 ∆Io,max = 600.0,5.10 /(2.1.38.10 )=10,8A Tính tốn tụ C mạch lọc LC Trong NL PWM điện áp chủ yếu sóng Các thành phần sóng hài bậc cao xuất chung quang tần số đóng cắt fs, cụ thể h.fs +/- l.f1, h = 1, 2, …., l = 1, 2, … Những tần số sóng hài thấp fs – f1, fs -2.f1, … Tuy nhiên fs >> f1 nên sóng hài chủ yếu tập trung quanh fs, nghĩa xa so với f1 Điều làm đơn giản việc tính tốn mạch lọc LC đầu nghịch lưu nhiều Chọn tần số cắt mạch lọc tần số thấp LC cho: Không cần để ý đến điều kiện tránh cộng hưởng sóng hài có sóng điện áp Chọn ω CL = 4,7 Có thể chọn trị số tụ C lớn hơn, ví dụ 5µF Để đảm bảo tần số cắt ωCL giá trị tụ phải chọn lớn để bù vào công suất phản kháng tải So sánh đồ thị điện áp trước sau lọc 8.Bù công suất phản kháng tải: = Nếu bù tụ C phải có QC = QL; = Q C So với giá trị tụ C tính mục (7) thấy chọn tụ C=3µF phù hợ Cần kiểm tra lại điều kiện tần số XC >> XL: Nếu không tạo nên phân áp XC XL, đạt điện áp 220 V đầu = 400.4.10−3 = 10.06Ω; = 1/ 400.3.10−6 = 132,6Ω Thực XC >> XL 9.Tính tốn tụ C mạch chiều Tụ C mạch chiều dóng vai trị tụ lọc mạch chỉnh lưu phía trước, vừa đóng vai trị tiếp nhận cơng suất phản kháng từ mạch nghịch lưu điôt ngược đưa Vậy giá trị tụ giá trị cần lớn Trường hợp nặng nề dòng tải giá trị biên độ, hệ số d = 0,5 (tương ứng tải cảm, điện áp điều chế qua không), đó: ∆U ∆t x ∆I Thường chọn ∆UC C = 0,05÷0,1UDC Có thể tính được: C = Tụ C tính có giá trị nhỏ, chứng tỏ ưu việt PWM Trong trường hợp tụ chiều C xác định chủ yếu từ điều kiện san điện áp đầu chỉnh lưu So sánh kết tính tốn mơ Điện áp tải đầu Lý thuyết 310V Dòng qua tải Lý thuyết 12,6A Kết luận • • • • • 1.Phương pháp sPWM có ưu điểm: - Vừa điều chỉnh điện áp vừa điều chỉnh tần số - Điện áp gần với hình sin - Có thể dùng chỉnh lưu không điều khiển đầu vào nghịch lưu, làm tang hiệu sơ đồ Mạch lọc phương pháp có vai trị quan trọng giúp loại bỏ sóng hài, giúp điện áp sin ... 2.Sơ đồ mạch lực 3. Các bước tính tốn Kết mơ Kết luận u cầu thiết kế, tính tốn • • • • • • • • • • • • Bài tập 7: Hãy tính tốn sơ đồ nghịch lưu nguồn áp ba pha điều khiển theo phương pháp điều... tạo nên phân áp XC XL, đạt điện áp 220 V đầu = 400.4.10? ?3 = 10.06Ω; = 1/ 400 .3. 10−6 = 132 ,6Ω Thực XC >> XL 9 .Tính tốn tụ C mạch chiều Tụ C mạch chiều dóng vai trị tụ lọc mạch chỉnh lưu phía trước,... sụt áp tần số 10%Uo.(Đối với công suất nhỏ) ULs = Io.XLs = 0,1.Uo = 0,1 .31 0 = 31 (V) ⇒ XLs = 31 /8,9 = 3, 48(Ω) ⇒ Ls = 1 ,38 (mH); ⇒ Độ đập mạch dòng tải bằng: -4 -3 ∆Io,max = 600.0,5.10 /(2.1 .38 .10