Đồ án mạch nghịch lưu 100W BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ĐỀ TÀI MẠCH INVERTER 100W GVHD SVTH MSSV Lớp Khóa 2020 2022 NHẬN XÉT CỦ.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ĐỀ TÀI: MẠCH INVERTER 100W GVHD: SVTH MSSV Lớp: Khóa: 2020-2022 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN Tác phong: (tinh thần, thái độ làm việc trình thực hiện) Đồ án mạch nghịch lưu 100W Quyển báo cáo: (hình thức, nội dung) Những kết đạt ĐATN Những hạn chế ĐATN: Đánh giá chung đề tài Xuất sắc Giỏi Khá Trung bình Yếu Đề nghị: Được phản biện Không bảo vệ Điểm đánh giá: (từng SVTH) TP.HCM, ngày … tháng… năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Nhóm em cảm ơn quý Thầy/Cô Bộ môn Điện Điện Tử giảng dạy nhiệt tình suốt trình học tập chúng em Nhóm em cảm ơn Thầy tận tình hướng dẫn đề tài đồ án thiết kế điện dân dụng chúng em BM ĐTCN Đồ án mạch nghịch lưu 100W Nhóm em cảm ơn tất bạn bè gia đình giúp đỡ, động viên suốt trình thực hồn thành đề tài Sinh viên thực hiện: BM ĐTCN Đồ án mạch nghịch lưu 100W LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển nhanh chóng kỹ thuật bán dẫn cơng suất, thiết bị biến đổi điện dùng linh kiện bán dẫn công suất sử dụng nhiều Công nghiệp đời sống nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội Trong thực tế sử dụng điện ta cần thay đổi tần số nguồn cung cấp, biến tần sử dụng rộng rãi truyền động điện, thiết bị đốt nóng cảm ứng, thiết bị chiếu sáng Bộ nghịch lưu biến tần gián tiếp biến đổi chiều thành xoay chiều có ứng dụng lớn thực tế hệ truyền động máy bay, tầu thuỷ, xe lửa Trong thời gian học tập nghiên cứu, học tập nghiên cứu môn Điện tử công suất ứng dụng lĩnh vực hệ thống sản xuất đại Vì để nắm vững phần lý thuyết áp dụng kiến thức vào thực tế, chúng em nhận đồ án môn học với đề tài: “Thiết kế và chế tạo mạch nghịch lưu pha” Với đề tài giao, chúng em vận dụng kiến thức để tìm hiểu nghiên cứu lý thuyết, đặc biệt chúng em tìm hiểu sâu vào tính tốn thiết kế phục vụ cho việc hoàn thiện sản phẩm Dưới hướng dẫn bảo nhiệt tình Thầy với cố gắng nỗ lực thành viên nhóm chúng em hồn thành xong đồ án Tuy nhiên thời gian kiến thức hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót thực đồ án Vì chúng em mong nhận nhiều ý kiến đánh giá, góp ý thầy cô giáo, bạn bè để đề tài hoàn thiện BM ĐTCN Đồ án mạch nghịch lưu 100W MỤC LỤC Nhận xét giáo viên ii Lời cảm ơn iii Lời nói đầu iv CHƯƠNG 1: 1.1 Cơ sở lý thuyết 1.2 Phân tích mạch CHƯƠNG 2: 2.1 Khối nguồn .3 2.2 Khối kích hoạt xung 2.3 Khối công suất 2.4 Bộ lọc CHƯƠNG 3: 3.1 IC CD4047 .4 3.2 MOSFET IRF 3205 3.3 Máy biến áp .8 TÀI LIỆU THAM KHẢO BM ĐTCN Đồ án mạch nghịch lưu 100W I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1.Sơ Đồ Nguyên Lý PSIM 1.2 Phân Tích Mạch IC CD4047 đóng vai trị mạch IC nuôi nguồn 12V cung cấp vào chân 14 Qua IC tạo xung dương có giá trị ngược chân đầu Q Q đảo.Cặp RC có tác dụng tạo dao động với tần số : F = ta thay đổi tần số đầu xung điều khiển cách điều chỉnh giá trị biến trở Sau xung đưa vào mosfet IRF540 Để tránh dòng vào lớn từ IC4047 ta thêm vào điện trở 220Ω cổng Q ̅ Xung có tác dụng kích mở IEF540 Từ hình minh hoạ ta thấy có dịng điện ngược chiều chạy qua cuộn dây sơ cấp biến Như ta tạo dòng điện xoay chiều Xung đầu chân 10 11 IC 4047 đảm bảo có chân mức cao lúc chân mức thấp, đảm bảo mosfet IRF540 đóng mở luân phiên theo tần số IC 4047 II.Sơ đồ khối: Trong thực tế có hai dạng điện năng: dịng điện chiều dịng điện xoay chiều Dịng điện xoay chiều có ứng dụng rộng sản xuất, sinh hoạt, nhiên dịng điện chiều có vai trị khơng phần quan trọng Nó cung cấp điện vận hành van điện tử…các thiết bị điện tử.Người ta thường tạo dòng chiều từ xoay chiều…Nếu điện nhỉ?, chắn sống TRANG BM ĐTCN Đồ án mạch nghịch lưu 100W khó khăn nhiều.Câu hỏi đặt là:”chúng ta làm khơng có điện xoay chiều, làm tạo nó? Có nhiều cách tạo dòng xoay chiều : sử dụng máy phát chạy dầu hay sức gió, sử dụng lượng mặt trời… Ngày nay, công nghiệp, sinh hoạt người ta tạo dòng xoay chiều từ dòng chiều 2.1 Khối Nguồn Nguồn chiều DC, lấy từ acquy hay chỉnh lưu Thời gian sử dụng phụ thuộc vào dung lượng lưu trữ acquy, công suất P=U*I Ở đồ án ta sử dụng nguồn DC từ chỉnh lưu không điều khiển pha, với I=3A, U=12VDC Vậy công suất mạch P=UI=36W 2.2 Khối kích hoạt xung Nhiệm vụ khối tạo sóng dao động đưa vào khối cơng suất với tần số điện cơng nghiệp Sóng thường hai dạng chính: hình Sin xung vng Thường khối cơng suất trở kháng đầu vào nhỏ nên thực tế cần khối khuếch đại đệm làm nhiệm vụ ổn định khối phát xung dao động, giảm trờ kháng đầu vào cho tầng cơng suất 2.3 Khối Cơng Suất Từ dạng sóng nhận từ khối phát, khối công suất khếch đại đưa đến biến áp tạo điện áp xoay chiều Thường khối sử dụng linh kiện cơng suất Thysistor, transistor chịu dòng lớn… Ở ta sử dụng MOSFET IRF 3205 Để khối TRANG BM ĐTCN Đồ án mạch nghịch lưu 100W công suất hoạt động tốt ta cần hệ thống tản nhiệt làm mát 2.4 Bộ lọc Sử dụng biến áp cách ly pha 12V-220V/ 3A Bộ phận định tới việc tạo tín hiệu xoay chiều, định cơng suất tồn mạch Nó có tỷ số vịng dây cuộn thứ cấp lớn cuộn sơ cấp Công suất mạch tính Pmax =UI Với : I dịng điện biến áp chịu được, U hiệu điện đặt vào cuộn sơ cấp III CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG 3.1 IC CD4047 CD4047 IC tạo xung vuông họ CMOS, điện áp làm việc lên đến 20VDC Đây IC gồm 14 chân đóng gói dạng dip 100T Điện áp hoạt động khoảng từ 0.5VDC – 20VDC Nhiệt độ làm việc từ -65oC đến +150oC chịu nhiệt độ +260oC 10s Chức chân : Chân : đầu vào tụ C Chân : đầu vào điện trở R Chân : đầu vào R-C tạo dao động với tần số định sẵn Chân : trạng thái bền Chân : trạng thái không bền Chân : chân kích khởi âm Chân : nguồn âm Chân : chân kích khởi dương Chân : reset Chân 10 : đầu xung vuông bán kỳ dương Chân 11 : đầu xung vuông bán kỳ âm Chân 12 : kích khởi lại TRANG BM ĐTCN Đồ án mạch nghịch lưu 100W Chân 13 : đầu OSC Chân 14 : nguồn dương Tần số xung vng tính theo cơng thức: F = Sơ đồ khối bên IC CD4047 Hoạt động IC sau: Hoạt động chân astable phép đạt đầu vào chân mức cao mức thấp chân chân Độ rộng xung vuông Q ̅ hàm đầu vào phụ thuộc vào R C Chân astable cho phép mạch làm tạo dao động đa hài qua cổng Độ rộng xung chân 13 1/2 đầu Q chế độ astable TRANG BM ĐTCN Đồ án mạch nghịch lưu 100W Trong chế độ ổn định đơn có sườn dương đầu vào +trigger(8) chân trigger(6) mức thấp xung đầu vào thuộc thời điểm tương ứng với xung đầu -Chân 12 cho phép kích mở trở lại xung dương -Đặc điểm vi mạch sau: -Công suất tiêu thụ thấp -Hoạt động trạng thái đơn chế độ không ổn định - Các đầu ổn định mức thể bù bổ xung yêu cầu tín hiệu ngồi R C đầu vào có điệm kiểm tra tĩnh điện áp 20V chuẩn hố đặc tính , đặc tính đầu chuẩn đối xứng 3.2 MOSFET IRF 3205 Là Mosfet kênh N có chân đóng gói dạng T0220 Peak Diode Recovery: Giới hạn tốc độ tăng điện áp diot mắc cực Drain Souce, giá trị van hỏng Sở dĩ có thơng số van tồn TRANG 10 BM ĐTCN Đồ án mạch nghịch lưu 100W giá trị điện dung điện cảm ký sinh Khi có biến thiên điện áp ,các yếu tố tương tác, tạo sức điện động đủ lớn để phá hỏng lớp tiếp giáp van Continuous Drain Current dòng điện chiều liên tục lớn chảy qua mosfet, giới hạn tổn hao dẫn , thường cho 25°C 100°C Gate-to-Source Voltage: Điện áp điều khiển cực Gate Souce, thường lớn 20V,thực tế hay đặt khoảng 10V,khi mosfet hoạt động xảy tượng điện áp điều khiển bị tăng cao ảnh hưởng điện dung ký sinh cực Drain Gate,khi tính tốn thấy điện áp tăng cao cần thêm diode zener mắc cực Gate Souce Operating Junction and Storage Temperature Range: giới hạn nhiệt độ lớp tiếp giáp,thường -55 đến +175°C Quá thang nhiệt độ van hỏng Total Gate Charge: Điện tích tổng cộng tụ điện ký sinh cực Gate giá trị Uđk định, thường cho 10V, điện tích mà mạch điều khiển(gate driver) phải nạp xả cho tụ q trình đóng hay mở van.Bởi mà mạch điều khiển đơi cịn gọi Gate charge Rise Time Fall Time: thời gian chuyển mạch van tương ứng từ trạng thái khoá sang trạng thái dẫn ngược lại , trình bày giản đồ đây.Đây thơng số định đến tổn hao chuyển mạch , thông số quan trọng đánh giá chất lượng van, tính tốn mạch điều khiển Rise Time Fall Time xung điều khiển phải bé thông số van 3.3 Máy Biến Áp -Biến áp cách ly 220VAC12VAC/3A -Dùng biến đổi điện áp thành điện áp chuẩn 220V tải sử dụng -Với biến áp 3A ta có ngỏ với cơng suất 36W TRANG 11 BM ĐTCN Đồ án mạch nghịch lưu 100W TÀI LIỆU THAM KHẢO https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/68131/IRF/IRF3205.html https://www.electronicshub.org/simple-100w-inverter/ https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/26874/TI/CD4047.html TRANG 12 BM ĐTCN ... học tập chúng em Nhóm em cảm ơn Thầy tận tình hướng dẫn đề tài đồ án thiết kế điện dân dụng chúng em BM ĐTCN Đồ án mạch nghịch lưu 100W Nhóm em cảm ơn tất bạn bè gia đình giúp đỡ, động viên suốt... Sinh viên thực hiện: BM ĐTCN Đồ án mạch nghịch lưu 100W LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển nhanh chóng kỹ thuật bán dẫn cơng suất, thiết bị biến đổi điện dùng linh kiện bán dẫn công suất sử dụng... hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót thực đồ án Vì chúng em mong nhận nhiều ý kiến đánh giá, góp ý thầy cô giáo, bạn bè để đề tài hoàn thiện BM ĐTCN Đồ án mạch nghịch lưu 100W MỤC LỤC Nhận xét