Thiết kế bộ nguồn cấp điện liên tục UPS

Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế nguồn cấp điện liên tục UPS LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đề bài: Thiết kế nguồn cấp điện liên tục UPS, phần chỉnh lưu với tham số sau: - Điện áp nguồn: 220 VAC+10%,-10%, 50Hz - Công suất: 15KVA - Điện áp ra: 220 VAC+/-1% - Ắc quy: axist loại kín, thời gian lưu điện 10 phút CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ NGUỒN LIÊN TỤC UPS (UNINTERRUPTIBLE POWER SYSTEM) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com I Giới thiệu chung UPS 1.1 Cung cấp lượng điện cho tải nhạy cảm Sự cố nguồn lượng điện Sự cố nguồn lượng điện xẩy q trình lắp đặt trang thiết bị đầu vào hệ thống (quá tải, nhiễu, cân pha, sấm sét, …) Những cố gây hậu khác Về mặt lý thuyết: Hệ thống phân phối lượng điện tạo điện áp hình sin vơi biên độ tần số thích hợp để cung cấp cho thiết bị điện (400V-50Hz chẳng hạn) Trong thực tê, sóng hình sin điện áp dịng điện tần số bị ảnh hưởng phạm vi khác cố xuất hệ thống Đối với hệ thống cung cấp điện: Có thể bị cố gián đoạn cung cấp điện vì: Hiện tượng nhiễm điện bầu khí (thường khơng tránh khỏi) Điều ảnh hưởng đến đường dây ngồi trời cáp chơn, chẳng hạn: - Sấm sét làm điện áp tăng đột ngột hệ thống cung cấp điện - Sương giá làm cho đường dây bị đứt Những tượng ngẫu nhiên, chẳng hạn: - Cành rơi gây gắn mạch đứt dây - Đứt cáp đào đất - Sự hư hỏng hệ thống cung cấp Những thiết bị dùng điện ảnh hưởng đến hệ thống cung cấp Lăp đặt công nghiệp, chẳng hạn: - Động gây điện áp rơi nhiễm RF trình khởi động - Những thiết bị gây nhiễm: lị luyện kim, máy hàn, … gây điện áp rơi nhiễm RF LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Những hệ thống điện tử công suất cao Thang máy, đèn huỳnh quang Những cố ảnh hưởng đến việc cung cấp lượng điện cho thiết bị phân thành loại sau: Lệch điện áp Ngừng hoạt động Tăng đột ngột điện áp Thay đổi tần số Xuất sóng hài Nhiễu tần số cao… Sự cố gây hậu nghiêm trọng, đặc biệt làm gián đoạn việc cung cấp điện, hệ thống liệu máy tính 1.2 Giải pháp dùng UPS Điều cần ý trước hết cố hậu phương diện: An toàn cho người An toàn cho thiết bị, nhà xưởng Mục tiêu vận hành kinh tế Từ phải tìm cách loại chúng Có nhiều giải pháp kỹ thuật khác cho vấn đề này, giải pháp so sánh sở hai tiêu chuẩn sau để đánh giá: Liên tục cung cấp điện Chất lượng cung cấp điện 1.3 Những chức UPS Hoạt động giao diện hệ thống cung cấp điện tải nhạy cảm UPS cung cấp cho tải lượng điện liên tục, chất lượng cao, khơng phụ thuộc tình trạng hệ thống cung cấp UPS tạo điện áp cung cấp tin cậy Không bị ảnh hưởng cố hệ thống cung cấp, đặc biệt hệ thống cung cấp ngừng hoạt động LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phạm vi sai số cho phép tuỳ theo yêu cầu thiết bị điện từ nhạy cảm (chẳng hạn: GALAXY-sai số cho phép biên độ ± 0,5 %, tần số ± %) UPS cung cấp điện áp tin cậy, độc lập liên tục thông qua khâu trung gian: Acquy chuyển mạch tĩnh II ứng dụng UPS thực tế Hiện nhu cầu ứng dụng UPS lĩnh vực tin học, viễn thông, ngân hàng lớn Số lượng UPS sử dụng gần 1/3 số lượng máy tính sử dụng Có thể lấy vài ví dụ thiết bị sử dụng UPS, máy tính, việc truyền liệu tồn thiết bị trạng thái quan trọng không cho phép điện UPS sử dụng ngành hàng không để đảm bảo thắp sáng liêu tục đường băng sân bay… Nói tóm lại UPS nguồn điện dự phịng có mặt chỗ nơi, nơi đòi hỏi cao yêu cầu cấp điện liên tục CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN BỘ ẮC QUY CHO NGUỒN UPS I Giới thiều chung ắc quy II Tính toán lựa chọn cho ắc quy Căn vào đầu chỉnh lưu độc lập nguồn dòng điện, ta chọn điện áp đầu vào đặt lên ắcquy Dạng điện áp nghịch lưu độc lập nguồn dịng điện có dạng: Ta có: π/3 Ed π 2π / E d U= ∫ E = 2π ∫ ( ) dθ + 2π ∫ ( ) dθ =0,47Ed 2π 0 π/3 Với U=220V=> Ed=220/0,47=468V LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nếu sử dụng nguồn lớn 468V có ưu điểm dịng tiêu thụ nhỏ kích thước chỉnh lưu lớn, cồng kềnh Để khắc phục điều ta sử dụng nguồn áp trung bình Ed=120VDC để cung cấp cho ăcquy chỉnh lưu Sau qua chỉnh lưu sử dụng máy biến áp để nâng điện áp lên 220V xoay chiều phù hợp với tải Ắcquy chọn loại ăcquy 12 Như ta cần mắc 120/12=10 ắc quy mắc nối tiếp Tình tốn dung lương ắc quy Với yêu cầu công suất UPS 15KVA, U=220V ta cần sử dụng máy biến áp Nếu coi hiệu suất máy biến áp 95% hiệu suất phía sơ cấp máy biến áp nghịch lưu là: Snghịch lưu= 15 = 15.8 (KVA) 0.95 Do tổn hao van công suất biến đổi khơng đáng kể ta coi công suất đầu vào đầu nghịch lưu Dòng điện cần thiết để lạp cho ắc quy là: Id= 15800 = 131 (A) 120 Thông thường chọn ăcquy phải chọn dung lượng lớn lần dung lượng định mức Vậy để đảm bảo cho ăcquy không bị hỏng ta cần chọn dung lượng ắcquy 262A.h Do ắc quy có nội trở điện áp đầu chỉnh lưu tính sau: Ucl=Ud+Ut Trong đó: Ucl: điện áp đầu chỉnh lưu Ud: điện áp đặt hai đầu ắc quy Ud=120VDC Ut: điện áp tổn hao nội trở ắc quy Với loại ăcquy 12V ta tra nội trở ăcquy r=0,09 Ω Vậy nội trở ăcquy R=0,09*12=1,08 Ω LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Điện áp đầu chỉnh lưu là: Ucl=120+131.1,08=262VDC III Phương pháp nạp ăc quy phương thức điều khiển nạp Phương pháp nạp cho ắc quy Có ba phương pháp nạp ắc qui + Phương pháp dòng điện + Phương pháp điện áp + Phương pháp dòng áp a) Phương pháp nạp ắc qui với dịng điện khơng đổi Đây phương pháp nạp cho phép chọn dịng nạp thích hợp với loại ắc qui, bảo đảm cho ắc qui no Đây phương pháp sử dụng xưởng bảo dưỡng sửa chữa để nạp điện cho ắc qui nạp sử chữa cho ắc qui bị Sunfat hoá Với phương pháp ắc qui mắc nối tiếp Nhược điểm phương pháp nạp với dịng điện khơng đổi thời gian nạp kéo dài yêu cầu ắc qui đưa vào nạp có dung lượng định mức Để khắc phục nhược điểm thời gian nạp kéo dài, người ta sử dụng phương pháp nạp với dòng điện nạp thay đổi hai hay nhiều nấc b) Phương pháp nạp với điện áp không đổi Phương pháp yêu cầu ắc qui mắc song song với nguồn nạp Hiệu điện nguồn nạp không đổi Phương pháp nạp với điện áp khơng đổi có thời gian nạp ngắn, dịng nạp tự động giảm theo thời gian.Tuy nhiên dùng phương pháp ắc qui khơng nạp no Vì nạp với điện áp không đổi phương pháp nạp bổ xung cho ắc qui trình sử dụng c) Phương pháp nạp dòng áp Đây phương pháp tổng hợp hai phương pháp Nó tận dụng ưu điểm phương pháp Đối với ắc qui axit: Để bảo đảm thời gian nạp hiệu suất nạp ta tiến hành nạp theo hai giai đoạn Giai đoạn 1: nạp với dịng điện khơng đổi dung lượng ắcquy 95% dung lượng định mức LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Giai đoạn 2: nạp với áp không đổi ắcquy no dừng Kết luận : Vì ắc qui tải có tính chất dung kháng kèm theo sức phản điện động ắc qui đói mà ta nạp theo phương pháp điện áp dòng điện ắc qui tự động dâng nên khơng kiểm sốt làm sơi ắc qui dẫn đến hỏng hóc nhanh chóng Vì vùng nạp ta phải tìm cách ổn định dịng nạp cho ắc qui Khi dung lượng ắc qui dâng lên đến 90% lúc ta tiếp tục giữ ổn định dịng nạp ắc qui sơi làm cạn nước Do đến giai đoạn ta lại phải chuyển chế độ nạp ắc qui sang chế độ ổn áp Chế độ ổn áp giữ ắc qui thực no Khi điện áp cực cuẩ ắc qui với điện áp nạp lúc dịng nạp tự động giảm khơng, kết thúc q trình nạp Phương pháp điều khiển nạp ăcquy Sơ đồ khối mch iu khin np cquy theo hai giai on Uđặt §K B§ Z t¶i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG III: TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN MẠCH CHỈNH LƯU I Chỉnh lưu điều khiển đối xứng sơ đồ cầu pha Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ gồm Tiristor chia làm hai nhóm: - Nhóm Katot chung : T1, T3, T5 - Nhóm Anot chung : T2, T4, T6 Góc mở α tính từ giao điểm nửa hình sin Giá trị trung bình điện áp tải Ud = 2π 5π +α ∫ π +α U sin θ d θ = 6U cos α π Từ công thức ta thấy U d = 262 VDC , chọn góc pha đầu α = 450 Vậy U = 125.π 125.3,14 = = 75,57 (V) cos α cos 45 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Như ta phải sử dụng máy biến áp để hạ điện áp từ 380V xuống 76V Giá trị trung bình dòng chạy qua Tiristor là: I TBV max = I d max = 43,66A Giá trị điện áp ngược mà Tiristor phải chịu π Ung max = 6U2 = Ud max = 1,05Ud max = 275V Công suất biến áp Sba = π π U d max Id max = 262.131.10− = 35,94kVA 3 Nhận xét : Với sơ đồ chỉnh lưu cầu pha có điều khiển điện áp Ud đập mạch ( chu kì đập mạch lần ) vấn đề lọc đơn giản, điện áp ngược lên van nhỏ, công suất biến áp nhỏ mạch phức tạp nhiều kênh điều khiển Đường đặc tính biểu diễn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Kết luận : Qua phân tích phương án ta nhận thấy, phương pháp chỉnh lưu pha có ưu điểm gọn nhẹ, tiết kiệm linh kiện, van nhiên chất lượng điện áp chỉnh lưu không cao sơ đồ chỉnh lưu cầu pha Do yêu cầu đầu thiết kế nguồn điện liên tục với chất lượng điện áp cao ta định chọn sơ đồ chỉnh lưu cầu pha Trong phương án chỉnh lưu cầu pha ta chọn phương án chỉnh lưu cầu pha không đối xứng với ưu điểm sau: Sử dụng van thyristor, điốt, tiết kiệm nên giảm giá thành cho biến đổi Sơ đồ điều khiển đơn giản Đầu biến đổi khơng có yêu cầu cao mặt sóng hài CHƯƠNG : NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN VÀ MỘT SỐ KHÂU ĐIỀU KHIỂN I Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển Điều khiển thyristor sơ đồ chỉnh lưu thường gặp điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính Nội dung ngun tắc mơ tả theo giản đồ hình đây: Khi điện áp xoay chiều hình sin đặt vào anod thyristor, để điều khiển góc mở α thyristor vùng điện áp+anod, ta cần tạo điện áp tựa dạng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tam giác, ta thường gọi điện áp tựa hay điện áp cưa Urc Như điện áp tựa cần có vùng điện áp dương anod Dùng điện áp chiều Uđk so sánh với điện áp tựa Tại thời điểm (t1,t4) điện áp tựa bằn điện áp điều khiển (Urc=Uđk), vùng điện áp dương anod, phát xung điều khiển Xđk Thyristor mở thời điểm có xung điều khiển (t1,t4) cuối bán kỳ (hoặc tới dòng điện 0) II Sơ đồ khối mạch điều khiển Để thực ý đồ nêu phần nguyên lý điều khiển trên, mạch điều khiển bao gồm ba khâu hình vẽ sau: Nhiện vụ khâu sơ đồ điều khiển Khâu đồng pha có nhiện vụ tạo điện áp tựa Urc (thường gặp điện áp dạng cưa tuyến tính) trùng pha với điện áp anod thyristor Khâu so sánh có nhiện vụ so sánh điện áp tựa với điện áp điều khiển Uđk, tìm thời điểm hai điện áp (Uđk=Urc) Tại thời điểm hai điện áp nhau, phát xung đầu để gửi sang tầng khuyếch đại Khâu tạo xung có nhiện vụ tạo xung phù hợp để mở thyristor Xung để mở Thyristor có yêu cầu: Sườn trước dốc thẳng đứng Đủ độ rộng với độ rộng xung lớn thời gian mở thyristor Đủ công suất Cách ly mạch điều khiển với mạch lực III Thiết kế sơ đồ nguyên lý Hiện mạch điều khiển chỉnh lưu thường thiết kế theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính giới thiệu Theo nhiệm vụ khâu giới thiệu, tiến hành thiết kế, tính chọn khâu ba khối Khâu đồng pha tạo điện áp tựa LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com -E -E R2 R2 A U1 B R1 D2 Tr C A C U2 D Ur U1 R1 U2 Ura C D (1.a) (1.b) Sơ đồ hình (1.a) sơ đồ đơn giản, dễ thực hiện, với số linh kiện chất lượng điện áp tựa khơng tốt Độ dài phần biến thiên tuyến tính điện áp tựa khơng phủ hết 1800 Do vậy, góc mở van lớn bị giới hạn Hay nói cách khác, theo sơ đồ điện áp tải không điều khiển từ tới cực đại mà từ trị số đến cực đại Để khắc phục nhược điểm dải điều chỉnh sơ đồ hình (1.a) người ta sử dụng sơ đồ tao điện áp tựa sơ đồ hình (1.b) Theo sơ đồ này, điện áp tựa có phần biến thiên tuyến tính phủ hết nửa chu kỳ điện áp Do cần điều khiển điện áp từ tới cực đại hồn tồn đáp ứng Ngày với đời linh kiện ghép quang, sử dụng sơ đồ tạo điện áp tựa ghép quang hình (1.c) Nguyên lý chất lượng điện áp tựa hai sơ đồ hình (1.b) (1.c) tương đối giống Ưu điểm sơ đồ hình (1.c) chỗ khơng cần biến áp đồng pha , đơn giản việc chế tạo lắp đặt +E R1 R2 GHEP QUANG Uv D C Ura (1.c) Các sơ đồ có chung nhược điểm việc mở, khoá Tranzitor vùng điện áp lân cận thiếu xác làm cho việc nạp, xả tụ vùng điện áp lưới gần không ý muốn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ngày vi mạch chế tạo ngày nhiều, chất lượng ngày cao, kích thước ngày gọn, ứng dụng vi mạch vào thiết kế mạch đồng pha cho ta chất lượng điện áp tựa tốt Trên sơ đồ hình (1.d) mơ tả sơ đồ tạo điện áp tựa dùng khuyếch đại thuật toán (KĐTT) Tr R2 C1 A R1 B A1 U1 D1 R3 C A2 Ur (1.d) Khâu so sánh Để xác định thời điểm cần mở Tiristo cần so sánh hai tín hiệu Uđk Urc Việc so sánh tín hiệu thực Tranzitor (Tr) hình (2.a) Tại thời điểm Uđk = Urc, đầu vào Tr lật trạng thái từ khoá sang mở (hay ngược lại từ mở sang khoá), làm cho điện áp bị lật trạng thái, đánh dấu thời điểm cần mở Tiristo -E R3 Tr Urc Udk R1 Ura R2 a Với mức độ mở bão hoà Tr phụ thuộc vào hiệu Uđk ± Urc = Ub, hiệu có vùng điện áp nhỏ hàng mV, làm cho Tr không làm việc chế độ đóng cắt ta mong muốn, nhiều làm thời điểm mở Tiristo bị lệch xa so với điểm cần mở Uđk = Urc KĐTT có hệ số khuyếch đại vô lớn, cần tín hiệu nhỏ (cỡ μV) đầu vào, đầu có điện áp nguồn ni, nên việc ứng dụng KĐTT làm khâu so sánh hợp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com lý Các sơ đồ so sánh dùng KĐTT hình (2.b) 2.c) thường gặp sơ đồ mạch Ưu điểm hẳn sơ đồ phát xung điều khiển xác Uđk = Urc Urc Udk R1 Urc A3 R2 Udk R1 A3 R2 Ura Ura b c Khâu khuyếch đại xung Với nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở Tiristo nêu trên, tầng khuyếch đại cuối thường thiết kế Tranzitor công suất, mô tả hình (3.a) Để có xung dạng kim gửi tới Tiristo, ta dùng biến áp xung (BAX), để khuyếch đại công suất ta dùng Tr, điôt D bảo vệ Tr cuộn dây sơ cấp biến áp xung Tr khoá đột ngột Mặc dù với ưu điểm đơn giản, sơ đồ không dùng không rộng rãi, lẽ hệ số khuyếch đại tranzitor loại nhiều không đủ lớn, để khuyếch đại tín hiệu từ khâu so sánh đưa sang +E BAX D Tr R Uv 3.a Tầng khuyếch đại cuối sơ đồ darlington hình (3.b) thường hay dùng thực tế Ở sơ đồ hồn tồn đáp ứng u cầu khuyếch đại công suất, hệ số khuyếch đại nhân lên theo thông số tranzitor +E BAX D Tr1 Tr R Uv 3.b LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong thực tế xung điều khiển cần có độ rộng bé (cỡ khoảng (10 ÷ 200) μs), mà thời gian mở thông tranzitor công suất dài (tối đa tới nửa chu kỳ - 0.01s), làm cho công suất toả nhiệt dư Tr lớn kích thước dây quấn sơ cấp biến áp dư lớn Để giảm nhỏ công suất toả nhiệt Tr kích thước dây sơ cấp BAX thêm tụ nối tầng hình (3.c) Theo sơ đồ này, Tr mở cho dòng điện chạy qua khoảng thời gian nạp tụ, nên dòng hiệu dụng chúng bé nhiều lần +E BAX D Tr1 C Tr R D Uv 3.c Đối với số sơ đồ mạch, để giảm công suất cho tầng khuyếch đại tăng số lượng xung kích mở, nhằm đảm bảo Tiristo mở cách chắn, người ta hay phát xung chùm cho Tiristo Nguyên tắc phát xung chùm trước vào tầng khuyếch đại, ta đưa chèn thêm cổng (&) với tín hiệu vào nhận từ tầng so sánh từ phát xung chùm hình vẽ Hình vẽ sau Một số khâu phát xung chùm điển hình Vi mạch 555 tạo xung đồng hồ cho ta chất lượng xung tốt sơ đồ tương đối đơn giản Sơ đồ thường hay gặp mạch tạo chùm xung +U R1 555 R2 C1 Ura C2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong thiết kế mạch điều khiển, thường hay sử dụng KĐTT Do để đồng dạng linh kiện, khâu tạo chùm xung sử dụng KĐTT, sơ đồ vẽ R3 R3 C R4 A A1 R2 C A2 R2 R1 R1 CHƯƠNG V: LỰA CHỌN, TÍNH TOÁN MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU I Lựa chọn mạch lực Qua phân tích mạch chỉnh lưu pha nửa chu kỳ, pha không đối xứng mạch pha đối xứng định chọn mạch chỉnh lưu pha khơng đối xứng sơ đồ có nhiều ưu điểm phù hợp với u cầu cơng nghệ Tính tốn chọn van thyristor Tính chọn dựa vào yếu tố dòng tải, điều kiện toả nhiệt,điện áp làm việc, thơng số van tính sau : +)Điện áp ngược lớn mà Thyristor phải chịu : Unmax=Knv.U2 =Knv Trong : Knv = Ud π = 262 = 1,05.262=275 (V) Ku Ku= π LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com +)Điện áp ngược van cần chọn : Unv = KdtU Un max =1,8 275=495 Trong : KdtU - hệ số dự trữ điện áp ,chọn KdtU =1,8 +) Dòng làm việc van tính theo dịng hiệu dụng : Ilv = Ihd = Khd Id = I d 131 = =43,66 (A) 3 Chọn điều kiện làm việc van có cánh toả nhiệt đầy đủ diện tích toả nhiệt ; Khơng có quạt đối lưu khơng khí ,với điều kiện dịng định mức van cần chọn : Iđm =Ki Ilv =3,2 43,66 = 140 (A) (Ki hệ số dự trữ dòng điện chọn Ki =3,2) từ thông số Unv ,Iđmv ta chọn Thysistor loại HTS150/06VG1 Mỹ sản xuất có thông số sau : Điện áp ngược cực đại van : Un = 600 (V) Dòng điện định mức van : Iđm =150 (A) Đỉnh xung dòng điện : Ipik =2450 (A) Dòng điện xung điều khiển : Iđk =0,15 (A) Điện áp xung điều khiển : Uđk =1,4 (V) Dòng điện rò : Ir =25 (mA) Sụt áp lớn Thyristor trạng thái dẫn : ΔU = 2,0 (V) Tốc độ biến thiên điện áp : dU =200 (V/μs) dt Tốc độ biến thiên dòng điện : dI =180 (A/μs) dt Thời gian chuyển mạch : tcm = 25 (μs) Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép :Tmax=125 oC Tính tốn chọn thiết bị bảo vệ van thyristor cơng suất Trong trình van hoạt động van phải làm mát để van không bị phá hỏng nhiệt ta tính tốn chế độ làm mát cụ thể cho van Tuy nhiên, van LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com bị hỏng van phải chịu tốc độ tăng dòng, tăng áp q lớn.Nhưng dịng tăng qua thyistor thời gian ngắn ÷ 3s nên van chịu Để tránh tượng áp van dẫn đến hỏng van ta phải có biện pháp thích hợp để bảo vệ van Biện pháp bảp vệ van thường dùng mắc mạch R, C song song van để bảo vệ áp mắc nối tiếp cuộn kháng để hạn chế tốc độ tăng dòng T R C Các thiết bị bán dẫn nói chung Tiristor nhạy cảm với điện áp tốc độ biến thiên điện áp ( du ) đặt lên dt Các nguyên nhân gây nên áp chia thành hai loại : - Nguyên nhân bên : Do cắt đột ngột mạch điện cảm,do biến đổi đột ngột cực tính nguồn, cầu chảy bảo vệ đứt có sấm sét - Nguyên nhân bên ( nội ) : Khi van chuyển từ trạng thái mở sang trạng thái khố, phân bố khơng điện áp van mắc nối tiếp Ở ta quan tâm đến việc bảo vệ điện áp nguyên nhân bên gây i t Nguyên nhân điện áp van suất dịng điện ngược chảy qua van chunr từ trạng thái mở sang trạng thái khố Dịng điện ngược suy giảm nhanh suất điện áp U qda = L di dt LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Để khắc phục tượng điện áp ta dùng mạch R-L-C mạch có tính chất điện cảm nên ta cần dùng mạch R-C đấu song song hình vẽ Khi van khóa dịng điện ngược chuyển từ van sang mạch bảo vệ Tính tốn chọn Điốt cơng suất +) Dịng điện chỉnh lưu cực đại chảy qua điốt là: ITBVmax = Idiot max = Id max = 43.66A +)Điện áp ngược lớn mà Điốt phải chịu : Unmax=Knv.U2 =Knv Ud π = 262 = 1,05.262=275 (V) Ku Từ thông số ta chọn Điôt loại S5020PF Mỹ sãn xuất có thơng số sau: Điện áp nguợc điốt : Un = 800 (V) Dòng điện định mức van : Iđm =50 (A) Đỉnh xung dòng điện : Ipik =800 (A) Dòng điện rò : Ir =2 (mA) Tổn hao điện áp trạng thái mở điốt : ΔU = 2,8 (V) Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép :Tmax=200 oC Thiết kế lựa chọn máy biến áp chỉnh lưu +)Chọn máy biến áp pha trụ sơ đồ đấu dây Δ/Y làm mát khơng khí tự nhiên +)Tính thơng số : 1-Tính cơng suất biểu kiến Máy biến áp : Sba = π π U d max Id max = 262.131.10− = 35,94 kVA 3 2-Điện áp pha sơ cấp máy biến áp : Up =380 (V) 3-Điện áp pha thứ cấp máy biến áp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com U2 = 262.2π 262.2.3,14 = = 131(V) 6.(cos α + 1) 6.(cos 45 + 1) 4-Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp : I2 = 2 I d = I d = 107 (A) 3 5-Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp : I1 = KbaI2 = U2 131 I2 = 107 = 36,88 (A) U1 380 II Lựa chọn mạch điều khiển Qua phân tích ta định chọn mạch điều khiển gồm khâu sau Khâu đồng tạo điện áp tựa cưa Chọn sơ đồ -E R2 Tr R1 A U1 U2 Ura C D Khâu so sanh Chọn sơ đồ R1 Urc A3 R2 Udk Ura c Khâu khuyếch đại xung +E BAX D C Tr1 Tr LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com R Khâu phát xung Tạo chùm xung có tần số cao (ở ta chọn số 10Khz) Chùm xung đưa vào cổng AND để tạo xung điều khiển mở thyristor Với thốn số sau để tạo xung chùm có tần số khoản 10Khz Tần số xung xó thể điều chỉnh nhờ thay đổi giá trị R,C b)Sơ đồ nối CD4093: Vi mạch bao gồm Trigơ Schmitt Ta dùng để tạo xung chữ nhật có tần số 10kHZ.Mạch tạo xung sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ thị quan hệ VDD, VT+, VT-: Trong VT+, VT- hai ngưỡng lật trigơ Theo tần số xung định tích R.C Tra bảng thơng số CD4093 ta có VDD=5V,VT+=3.3V,VT-=1.8V Ta đặt điện áp VDD vào đầu điều khiển(CONTROL) trigơ Vậy f= = t1 + t (V +)(VDD − VT −) RC ln T (VT −)(VDD − VT + ) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com = Từ :R.C= 1 = =10000Hz (3.3)(5 − 1.8) R.C.1,238 RC ln (1.8)(5 − 3.3) =8,08.10 −5 10000.1,238 Chọn R=100 Ω C=0.808 μ F *Trong sơ đồ ta chập hai đầu control đầu cịn lại hình vẽ để tạo mạch dao động.Để mạch dao động ta phải cấp nguồn cho mạch vào chân VDD , VSS với thơng số thích hợp ta có mạch dao động tạo xung có tần số 10kHz MẠCH ĐIỀU KHIỂN TOÀN HỆ THỐNG LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... sau để đánh giá: Liên tục cung cấp điện Chất lượng cung cấp điện 1.3 Những chức UPS Hoạt động giao diện hệ thống cung cấp điện tải nhạy cảm UPS cung cấp cho tải lượng điện liên tục, chất lượng...ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đề bài: Thiết kế nguồn cấp điện liên tục UPS, phần chỉnh lưu với tham số sau: - Điện áp nguồn: 220 VAC+10%,-10%, 50Hz - Công suất: 15KVA - Điện áp ra: 220 VAC+/-1%... cầu cấp điện liên tục CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN BỘ ẮC QUY CHO NGUỒN UPS I Giới thiều chung ắc quy II Tính tốn lựa chọn cho ắc quy Căn vào đầu chỉnh lưu độc lập nguồn dòng điện, ta chọn điện