Đang tải... (xem toàn văn)
Nghịch lưu độc lập (NLĐL) là những bộ biến đổi dùng để biến đổi nguồn điện một chiều thành nguồn điện xoay chiều, hay còn gọi là các bộ biến đổi DCAC, cung cấp cho phụ tải xoay chiều. Khái niệm làm việc độc lập nghĩa là sự hoạt động của các van không phụ thuộc vào điện áp lưới điện. Như vậy các bộ nghịch lưu có chức năng ngược với các bộ chỉnh lưu. Khái niệm độc lập ở đây còn phân biệt nghịch lưu độc lập với lớp các bộ biến đổi phụ thuộc như các bộ đổi xung áp xoay chiều, các bộ chỉnh lưu, trong đó các van chuyển mạch dưới tác dụng của điện áp lưới xoay chiều.
LỜI NĨI ĐẦU Ngày phát triển nhanh chóng cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho mặt xã hội thay đổi ngày Trong hồn cảnh đó, để đáp ứng điều kiện thực tiễn sản xuất đòi hỏi người kĩ sư điện tương lai phải trang bị kiến thức chuyên ngành cách sâu rộng Trong q trình học mơn thiết kế hệ thống tự động hóa q trình em nhận đề tài: “Thiết kế nghịch lưu độc lập điện áp để điều khiển tốc độ động không đồng bộ” Do kiến thức hạn chế, phạm vi thời gian có hạn, lượng kiến thức lớn nên khơng khỏi có sai sót Em mong nhận góp xây dựng thầy, cô giáo bè bạn để đồ án hoàn thiện Trong trình làm đồ án em nhận giúp đỡ, hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy, giáo góp ý xây dựng bạn bè Đặc biệt giúp đỡ thầy giáo TS abc thầy cô giáo công tác khoa điện Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, tháng 05 năm 2021 Sinh Viên MỤC LỤC CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ CƠNG NGHỆ 1.1 Khái quát chung 1.2 Cấu tạo 10 1.2.1 Stator 10 1.2.2 Rotor 10 1.3 Nguyên lý làm việc 11 1.4 Phân loại động không đồng pha .14 1.4.1 Split-phase Motor-Động chia pha .14 1.4.2 Động dùng tụ điện .16 1.4.3 Động dùng vòng ngắn mạch 17 1.5 Các phương pháp điều khiển tốc độ động pha 18 1.5.1 Điều khiên tốc độ cách thay đổi số cực 19 1.5.2 Điều khiển tần số dòng điện đưa vào động 20 1.5.3 Điều khiển điện áp đưa vào động 20 CHƯƠNG GIỚI THIỆU BỘ BIẾN ĐỔI ĐTCS 21 2.1 Giới thiệu biến đổi điện tử công suất 21 2.1.1 Khái niệm, phân loại Nghịch lưu độc lập (NLĐL) 21 2.1.2 Nghịch lưu độc lập nguồn áp pha 22 2.1.3 Nghịch lưu nguồn áp cầu pha 25 2.1.4 Sơ đồ nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha 29 2.2 Tổng quan phương pháp điều chế PWM 32 2.2.1 Nguyên lý hoạt động nghịch lưu PWM .32 2.2.2 Sin hoá PWM 34 2.2.3 Nguyên tắc hoạt động nghịch lưu cầu điều biến độ rộng xung đơn cực 35 2.2.4 2.3 Mơ hình mơ nghịch lưu PWM 40 Lựa chọn phương án tối ưu .42 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH LỰC 43 3.1 Phân tích chức phần tử mạch 43 3.2 Lựa chọn van 43 3.3 Chọn thông số mạch lọc đầu .44 3.4 Bảo vệ IGBT 45 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ KHIỂN 47 4.1 Cấu trúc tổng quan mạch điều khiển theo phương pháp PWM 47 4.2 Tính tốn sơ đồ mạch điều khiển 48 4.2.1 Khâu tạo dao động 48 4.2.2 Tính tốn mạch tạo xung đồng 48 4.2.3 Tính tốn xung tam giác cực tính 49 4.2.4 Khâu tạo trễ mở 50 4.2.5 Khâu khuếch đại xung điều khiển IGBT 51 CHƯƠNG MƠ PHỊNG 54 5.1 Sơ đồ mô 54 5.2 Kết mô 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO .57 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Động khơng đồng pha [6] Hình 1.2Cấu tạo động không đồng pha [7] 10 Hình 1.3: Dây quấn dây quấn phụ stator 10 Hình 1.4: Rotor Stator động khơng đồng pha có cấu tạo gần giống động pha 11 Hình 1.5: Nguyên tắc tạo từ trường quay động không đồng pha.11 Hình 1.6: Nguyên lý làm việc 11 Hình 1.7: Phân tích stđ đập mạch thành hai stđ quay 13 Hình 1.8: Đồ thị momen 14 Hình 1.9: Động không đồng dùng cuộn dây phụ 14 Hình 1.10: Đồ thị vector 15 Hình 1.11: Đặc tính động chia pha 15 Hình 1.12: Động khởi động dùng tụ điện 16 Hình 1.13: Đồ thị vector 16 Hình 1.14: Đặc tính động dùng tụ điện 17 Hình 1.15: Động dùng hai tụ điện .17 Hình 1.16: Động dùng vịng ngắn mạch 18 Hình 2.1: Sơ đồ nghịch lưu nguồn áp nửa cầu 22 Hình 2.2: Dạng xung điện áp, dòng điện sơ đồ nửa cầu 23 Hình 2.3: Nghich lưu nguồn áp cầu pha 25 Hình 2.4: Dạng điện áp, dòng điện phần tử NLĐL nguồn áp pha 27 Hình 2.5: Sơ đồ nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha 29 Hình 2.6: Sơ đồ tương đương mạch tải ứng với khoảng dẫn van (a) V1, V6, V5 dẫn; (b) V1, V6, V2 dẫn; (c) V1, V2, V3 dẫn .30 Hình 2.7: Điện áp pha A 30 Hình 2.8: Điện áp pha B .30 Hình 2.9: Điện áp Uab 30 Hình 2.10: Điện áp Uac 31 Hình 2.11: Điện áp Ubc .31 Hình 2.12: Điện áp nghịch lưu PWM đơn cực 32 Hình 2.13: Đồ thị xác định thời điểm kích mở van 33 Hình 2.14: Giải thích việc sử dụng sóng tam giác để so sánh 33 Hình 2.15: Mơ tả dạng sóng điều biên sóng tam giác 36 Hình 2.16: Sơ đồ cầu nghịch lưu H 36 Hình 2.17: Áp tải (Vtai=Va -Vb) với ma=0 .37 Hình 2.18: Áp tải (Vtải= Va –Vb) ma=0.5 37 Hình 2.19: Áp tải (Vtai=Va-Vb) ma=1.5 38 Hình 2.20: Trị hiệu thành phần điện áp thay đổi hệ số điều chế ma 39 Hình 2.21: Mơ hình điều chế đơn cực 40 Hình 2.22: Tín hiệu điều chế 40 Hình 2.23: Phương pháp điều chế lưỡng cực 40 Hình 2.24:Mơ hình điều chế lưỡng cực 41 Hình 2.25: Tín hiệu điều chế 41 Hình 2.26: Điện áp đầu 41 Hình 2.27: Sơ đồ phương án mạch lực lựa chọn 42 Hình 3.1: Mạch lọc đầu 44 Hình 4.1: Cấu trúc điều khiển nghịch lưu độc lập điện áp .47 Hình 4.2: Nghịch lưu độc lập điện áp pha điều khiển kiểu SPWM 47 Hình 4.3: Sơ đồ cầu Wien 48 Hình 4.4: Sơ đồ xung đồng 49 Hình 4.5: sơ đồ tạo xung cưa cực tính 50 Hình 4.6: Khâu tạo trễ mở 50 Hình 4.7: Sơ đồ chân IC SG 3525 51 Hình 4.8: Sơ đồ khối IC SG3525 .52 Hình 5.1: Sơ đồ mô .54 Hình 5.2: Xung PWM điều chế đơn cực 55 Hình 5.3: Đồ thị điện áp đầu 56 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Hệ số điện áp hiệu dụng sóng hài với hệ số ma khác 38 Bảng 3.1: Thông tin hệ thống 43 Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật van IGBT 44 Bảng 3.3: Bảng liệt kê thiết bị mạch lực 46 CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ CƠNG NGHỆ 1.1 Khái quát chung Động không đồng hay gọi động dị bộ, ứng dụng rộng rãi công nghiệp từ công suất nhỏ đến cơng suất trung bình Chiếm tỉ lệ lớn so với động khác, nhờ ưu điểm : Động khơng đồng có kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn dễ chế tạo,vận hành an tồn, tin cậy giảm chi phí vận hành sửa chữa Sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều ba pha, không cần tốn thiết bị biến đổi Được khai thác hết tiềm nhờ phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất kỹ thuật điện tử Dựa theo nguyên tắc động không đồng ba pha, người ta chế tạo động không đồng pha Stato loại động gồm hai cuộn dây đặt lệch góc, dây nối thẳng với mạng điện, dây nối với mạng điện qua tụ điện Cách mắc làm cho hai dòng điện hai cuộn dây lệch pha tạo từ trường quay Động không đồng pha đạt cơng suất nhỏ, chủ yếu dùng dụng cụ gia đình quạt điện, máy hút bụi, máy bơm nước… Hình 1.1: Động không đồng pha [6] 1.2 Cấu tạo Động pha cấu tạo gồm phận stator rotor Hình 1.2Cấu tạo động không đồng pha [7] 1.2.1 Stator Phần tĩnh gồm: mạch từ, dây quấn, vỏ máy Mạch từ có cấu tạo giống stator động pha dây quấn stator gồm dây quấn dây quấn phụ có kết cấu thường khơng giống đặt lệch góc 900 Hình 1.3: Dây quấn dây quấn phụ stator 1.2.2 Rotor Roto động không đồng pha thường dùng la roto lồng sóc Ngồi hai phần trên, cịn có bơ phận khởi động tụ điện, ngắt điện ly tâm hay rơle dịng điện rơle điện áp, … Hình 1.4: Rotor Stator động khơng đồng pha có cấu tạo gần giống động pha 1.3 Nguyên lý làm việc Hình 1.5: Nguyên tắc tạo từ trường quay động không đồng pha Nếu có cuộn dây nối vào pha có từ trường xoay chiều sau 10 ... pháp điều khiển tốc độ động pha Để điều khiển tốc độ động pha người ta sử dụng phương pháp sau: Điều khiển cách thay đổi số đôi cực Điều khiển tần số dòng điện đưa vào động Điều khiển điện. .. việc, ta có loại: Động tụ điện mở máy (tụ đề): Khi mở máy tốc độ động đạt đến 75÷85% tốc độ động bộ, cơng tắc K (tiếp điểm ly tâm) mở động đạt đến tốc độ ổn định Động tụ điện thường trực (tụ... niệm, phân loại Nghịch lưu độc lập (NLĐL) 21 2.1.2 Nghịch lưu độc lập nguồn áp pha 22 2.1.3 Nghịch lưu nguồn áp cầu pha 25 2.1.4 Sơ đồ nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha 29