(TIỂU LUẬN) THIẾT kế bộ BIẾN tần GIÁN TIẾP NGUỒN áp điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ KHÔNG ĐỒNG bộ 3 PHA ROTO LỒNG sóc

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ BIẾN TẦN GIÁN TIẾP NGUỒN ÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA ROTO LỒNG SÓC Người hướng dẫn: TS GIÁP QUANG HUY Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN ANH QUÂN Nhóm sinh viên: HỒ THỊ NHƯ NGỌC NGUYỄN BÁ HOÀNG NGUYỄN TRỌNG PHƯƠNG BÙI TUẤN VIỆT HUY Nhóm HP / Lớp: 17PFIEV2 Ngành: TIN HỌC CƠNG NGHIỆP MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH ẢNH DANH SÁCH CÁC BẢNG .5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA; CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ; PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN: 1.1 CẤU TẠO VÀ ĐẶC ĐIỂM: 1.1.1 Cấu tạo động không đồng bộ: 1.1.1.1 : Cấu tạo phần tĩnh (stato): 1.1.1.2 : Cấu tạo phần quay (Roto): 1.1.2 Đặc điểm động không đồng bộ: .8 1.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ: 1.3 CÁC ĐẠI LƯỢNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ: 1.3.1 Các đại lượng động không đồng bộ: 1.3.1.1 Hệ số trượt: .9 1.3.1.2 Ảnh hưởng hệ số trượt đến tần số roto: 1.3.1.3 Ảnh hưởng hệ số trượt đến sđđ roto: 1.3.2 Các phương trình động khơng đồng ba pha: 1.3.2.1 Phương trình đặc tính 1.3.2.2 Phương trình đặc tính 10 1.4 Ảnh hưởng thông số đến đặc tính 11 1.4.1 Suy giảm điện áp lưới 11 1.4.2 Điện trở, điện kháng mạch stator 11 1.4.3 Số đôi cực p 11 1.4.4 Tần số lưới f1 11 1.5 Các phương pháp điều khiển tốc độ động 11 1.5.1 Điều chỉnh điện áp động 11 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh Quân Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 1.5.2 Điều chỉnh điện trở mạch rotor 1.5.3 Điều chỉnh tần số nguồn cấp 1.5.4 Điều chỉnh độ rộng xung CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BIẾN TẦN 2.1 Khái niệm 2.2 Phân loại 2.2.1 Biến tần trực tiếp (Cycloconverter) 2.2.2 Biến tần gián tiếp 2.2.2.1 Bộ biến tần gián tiếp nguồn dòng 2.2.2.2 Bộ biến tần gián tiếp nguồn áp CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC 3.1 Sơ đồ thiết kế 3.2 Tính tốn 3.2.1 Nghịch lưu: 3.2.2 Bộ biến đổi xung áp 3.2.3 Bộ lọc: 3.2.4 Chỉnh lưu: 3.2.5 Tụ lọc sau chỉnh lưu CHƯƠNG 4: MẠCH ĐIỀU KHIỂN 4.1 Khâu phát xung chủ đạo 4.1.1 IC555 4.1.2 Mạch phát xung chủ đạo 4.1.2.1 Sơ đồ mạch 4.1.2.2 Nguyên lý làm việc 4.2 Khâu phân phối xung 4.3 Khâu khuếch đại xung 4.4 Tính tốn mạch điều khiển Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh Quân 4.4.1 Mạch điều khiển băm xung chiều 4.4.2 Mạch điều khiển van nghịch lưu CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ PHẦN TỬ MẠCH BẢO VỆ 5.1 Bảo vệ dòng điện 5.2 Bảo vệ nhiệt 5.3 Bảo vệ điện áp KẾT LUẬN CHUNG TÀI LIỆU THAM KHẢO Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh Quân Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu tạo động điện khơng đồng Hình 1.2 Cấu tạo roto động không đồng Hình 1.3 Quá trình tạo momen quay động khơng đồng Hình 1.4 Đặc tính động khơng đồng Hình 2.1 Cấu trúc biến tần gián tiếp Hình 2.2 Cấu trúc biến tần gián tiếp nguồn áp Hình 3.1: Sơ đồ thiết kế mạch động lực Hình 3.2 Dạng sóng mạch nghịc lưu Hình 4.1 Cấu trúc mạch điều khiển Hình 4.2 Cấu trúc IC555 Hình 4.3 Sơ đồ mạch phát xung chủ đạo Hình 4.4 Xung chủ đạo mạch điều khiển Hình 4.5 Tín hiệu điều khiển qua flip flop Hình 4.6 Phân phối xung Hình 4.7 Sơ đồ đấu chân IR2110 Hình 4.8 Sơ đồ chân chức chân IR2110 Hình 4.9 Mạch điều khiển băm xung chiều Hình 4.10 Tín hiệu điều khiển băm xung Hình 4.11 Mạch điều khiển van nghịch lưu Hình 4.12 Phân phối xung Hình 4.13 Tín hiệu điều khiển nghịch lưu Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh Quân Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 4.1 Chức D-FF Bảng 4.2 Đầu vào kích Bảng 4.3 Trạng thái flip flop Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh Quân Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA; CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ; PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN: 1.1 CẤU TẠO VÀ ĐẶC ĐIỂM: 1.1.1 Cấu tạo động không đồng bộ: Động không đồng máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ roto n khác với tốc độ từ trường quay máy n1 Động không đồng sử dựng nhiều sản xuất sinh hoạt chế tạo đơn giản, giá thành rẻ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, hiệu suất cao gần khơng bảo trì Dãy cơng suất rộng, từ vài Watt đến hang ngàn kilowatt 1.1.1.1: Cấu tạo phần tĩnh (stato): Gồm hai phận lõi thép dây quấn ngồi cịn có vỏ máy nắp máy Hình 1.1 Cấu tạo động điện không đồng Lõi thép stato; Dây quấn stato; Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh Quân Nắp máy; Ổ bi; Trục máy Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy Hộp dầu cực; a Lõi thép roto; Thân máy; Quạt gió; 10 Hộp quạt Vỏ máy: Thường làm gang Đối với máy có cơng suất lớn (1000 kw), thường dùng thép hàn lại thành vỏ Vỏ máy có tác dụng cố định khơng dùng để dẫn từ b Lõi thép stato: Được làm thép kỹ thuật điện dày 0,35 mm đến 0,5 mm ghép lại Lỏi sắt phần dẫn từ Mỗi thép kỹ thuật điện có phủ lớp sơn cách điện Mặt lõi thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn c Dây quấn stato: Dây quấn đặt vào rãnh lỏi sắt cách điện tốt với lỏi sắt Dây quấn stato gồm có ba cuộn dây đặt lệch 120 o điện 1.1.1.2: Cấu tạo phần quay (Roto): Gồm lõi thép, dây quấn, trục máy Hình 1.2 Cấu tạo roto động khơng đồng a) Dây quấn roto lồng sóc a b) Lõi thép roto c) Ký hiệu động Lõi thép roto: Gồm thép kỹ thuật điện giống phần stato Lỏi sắt ép trực tiếp lên trục Bên ngồi lỏi sắt có xẻ rảnh để đặt dây quấn b Dây quấn roto: Gồm hai loại: loại roto dây quấn loại roto kiểu lồng sóc Loại roto kiểu dây quấn: dây quấn roto giống dây quấn stato có số cực số cực stato Loại roto kiểu lồng sóc: loại dây quấn khác với dây quấn stato Mỗi rãnh lõi sắt đặt dẫn đồng nhôm nối Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh Quân Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy tắt lại hai đầu hai vòng ngắn mạch đồng nhơm, làm thành lồng, người ta gọi lồng sóc.Với động nhỏ ( R1C duc => R1CC1’ 29 du dt c => C1’ = −t => uc = Vcc + C2e R C uc(0) = Vcc + C2 = uc(t1) = V cc => t1 = - ln (12 )R C = 0.693R C 1 -Khoảng xả R2ic + uc = 0, mà ic = C du c dt −t => uc(t) = C1 e R C uc(0) = C1 u (t ) = c => t = -ln V cc (1 )R C = 0.693R C 2 f = kHz => T = t1 + t2 = 0.693(RRW + RWL)C = 0.693*RRL*C = 0.001 (s) C=0.1μF RRL = 14.43 k Ω Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh Quân 30 Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy Hình 4.10 Tín hiệu điều khiển băm xung Theo hình: f = 909.385 Hz, t1 = 328.076 μs, t2 = 771.568 μs ¿>γ= Tín hiệu IC555: VOH = 12.5 (V), VOL = 0.1 (V) Để mở Mosfet cần điện áp 15V => Khuếch đại tín hiệu dùng IR2110 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh Quân 31 Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 4.4.2 Mạch điều khiển van nghịch lưu Hình 4.11 Mạch điều khiển van nghịch lưu Hình 4.12 Phân phối xung fvan_max = 60 Hz => fmax = 60 * = 360 Hz => T = t1 + t2_min = 0.693(R1 + R2_min )C = 2.778 ms C = 0.1 μF, R1 = k Ω R2_min = 38.087 k Ω Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh Quân 32 Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy Hình 4.13 Tín hiệu điều khiển nghịch lưu Tín hiệu D-Flipflop: VOH = 4.9 (V), VOL = 0.1 (V) Để mở Mosfet cần điện áp 15V => Khuếch đại tín hiệu dùng IR2110 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh Quân 33 Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy V = ¿ R1 R1+R2 Chọn R1 = k Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh Quân 34 Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ PHẦN TỬ MẠCH BẢO VỆ 5.1 Bảo vệ dòng điện -Để bảo vệ ngắn mạch tải dịng điện, thường sử dụng cầu chì hay aptomat với Ibv = (1,1 ~ 1,3)Ilv 5.2 Bảo vệ nhiệt -Khi làm việc với dòng điện chạy qua van có sụt áp, có tổn hao cơng suất ∆P=∆U.Ilv, tổn hao sinh nhiệt Mặt khác van làm việc tới nhiệt độ tối đa Tcp đó, cần phải bảo vệ nhiệt Vì ta chọn giải pháp tản nhiệt Diện tích bề mặt tản nhiệt tính gần đúng: ∆P S= tn 5.3 ktn Bảo vệ điện áp -Những yếu tổ ảnh hưởng lớn tới van bán dẫn là: o Điện áp đặt vào van lớn thông số van o Xung điện áp chuyển mạch van o Xung điện áp từ phía lưới xoay chiều o Xung điện áp cắt đột ngột máy biến áp non tải -Để bảo vệ cho van làm việc dài hạn không bị điện áp, cần chọn van bán dẫn theo điện áp ngược -Thường ta dùng mạch R-C mắc song song với van bán dẫn để bảo vệ xung điện áp q trình đóng cắt van - Tụ tính theo công thức: C=30 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh Quân 35 Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy KẾT LUẬN CHUNG Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh Quân 36 Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh, “Điện tử công suất” [2] [3] Phạm Quốc Hải, “Hướng dẫn thiết kế Điện tử công suất” Giáp Quang Huy, “”Giáo trình Cơ sở điện tử cơng suất” Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Anh Quân 37 Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy ... TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA; CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ; PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN: 1.1 CẤU TẠO VÀ ĐẶC ĐIỂM: 1.1.1 Cấu tạo động không đồng bộ: Động không đồng máy điện... 2.2.1 Biến tần trực tiếp (Cycloconverter) 2.2.2 Biến tần gián tiếp 2.2.2.1 Bộ biến tần gián tiếp nguồn dòng 2.2.2.2 Bộ biến tần gián tiếp nguồn áp CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ,... 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA; CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ; PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN: 1.1 CẤU TẠO VÀ ĐẶC ĐIỂM: 1.1.1 Cấu tạo động không đồng bộ: 1.1.1.1