(Đồ án hcmute) thiết kế bộ nghịch lưu 3 pha hình t tự sửa lỗi hở 1 khóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ BỘ NGHỊCH LƯU PHA HÌNH T TỰ SỬA LỖI HỞ KHÓA GVHD: QUÁCH THANH HẢI SVTT: LÊ PHƯƠNG THANH MSSV:15142104 SVTH: NGÔ SĨ HUY MSSV: 15142043 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2019 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỔ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BỘ NGHỊCH LƯU PHA HÌNH T TỰ SỬA LỖI HỞ KHĨA SVTH: MSSV: LÊ PHƯƠNG THANH 15142104 NGÔ SĨ HUY 15142043 KHOA: ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ GVHD: TS QUÁCH THANH HẢI Tp Hồ Chí Minh, Tháng năm 2019 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỔ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BỘ NGHỊCH LƯU PHA HÌNH T TỰ SỬA LỖI HỞ KHĨA SVTH: MSSV: LÊ PHƯƠNG THANH 15142104 NGÔ SĨ HUY 15142043 KHOA: ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ GVHD: TS QUÁCH THANH HẢI Tp Hồ Chí Minh, Tháng năm 2019 Page | i an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thông tin sinh viên Họ tên: Lê Phương Thanh MSSV: 15142104 Tel: 036 393 1518 Email: Thanhjkl47@gmail.com Họ tên: Ngô Sĩ Huy MSSV: 15142043 Tel: 039 3579 068 Email: nshuyme@gmail.com Thông tin đề tài Tên đề tài: Thiết kế nghịch lưu pha hình T tự sửa lỗi hở khóa Mục đích đề tài: Nâng cao chất lượng điện năng, đám bảo tính liên tục hệ thống Đồ án tốt nghiệp thực tại: Phịng TN Điện tử cơng suất nâng cao D405, Khoa Điện - Điện Tử, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Các nhiệm vụ cụ thể đề tài Tuần/ Nội dung GV xác nhận ngày Nhận đề tài tìm hiểu tài liệu liên quan đến đề tài Cài đặt, làm quen, sử dụng phần mềm liên quan đến việc thực đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu tài liệu, tìm hiểu giải thuật điều chế Thực mô phần mềm Psim Tiến hành vẽ sơ đồ mạch nguyên lý, vẽ mạch in Page | ii an Thi công mạch in Hoàn thiện mạch in Nghiên cứu hoàn thiện giải thuật Thiết kế mơ hình hệ thống Hồn thiện module Thực thi cơng mơ hình hệ thống Tối ưu kích thước hệ thống Cho chạy mơ hình, kiểm tra hệ thống chạy chưa ổn định, xuất lỗi 10 Tiếp tục chạy mơ hình, tìm khắc phục lỗi hệ thống chạy sai 11 Tìm hiểu giải thuật khắc phục sự cố hệ thống bị sự cố Viết báo cáo 12 Chạy thực nghiệm Viết báo cáo 13 Viết báo cáo 14 Viết báo cáo 15 Viết báo cáo GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) Quách Thanh Hải Page | iii an LỜI CAM ĐOAN Nhóm, Lê Phương Thanh Ngô Sĩ Huy cam đoan Đồ Án Tốt Nghiệp cơng trình nghiên cứu chúng tơi sự hướng dẫn nhiệt tình tiến sĩ Quách Thanh Hải Các kết công bố Đồ Án Tốt Nghiệp trung thực không chép từ cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 SV thực đồ án Lê Phương Thanh Ngô Sĩ Huy Page | iv an Page | v an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: Lê Phương Thanh MSSV: 15142104 Họ tên sinh viên: Ngô Sĩ Huy MSSV: 15142043 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử Tên đề tài: Thiết kế nghịch lưu pha hình T tự sửa lỗi hở khóa Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) Page | vi an LỜI CẢM ƠN Nước biển mênh mơng khơng đơng đầy tình mẹ Mây trời lồng lộng khơng phủ kín cơng cha Câu thơ nêu lên công ơn to lớn cha mẹ Cha Mẹ người hy sinh đời con, cho sống, chắp cánh ước mơ con, Cha Mẹ trực tiếp cho tương lai tươi sáng, người tin tưởng yêu quy nhất, luôn vui buồn thời gian qua Con xin cảm ơn Cha Mẹ, sống Cha Mẹ mà cố gắng khơng phụ lịng Cha Mẹ Để luận văn đạt kết tốt, nhóm nhận sự hỗ trợ, giúp đỡ nhiều giảng viên trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép nhóm bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến tất giảng viên tạo điều kiện giúp đỡ trình học tập nghiên cứu đề tài Trước hết nhóm xin gửi tới thầy cô khoa Điện – Điện Tử lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe lời cảm ơn sâu sắc Với sự quan tâm, dạy dỗ, bảo tận tình chu đáo thầy cơ, đến nhóm hồn thành Đồ Án Tốt Nghiệp, đề tài: "Thiết kế nghịch lưu pha hình T tự sửa lỗi hở khóa" Đặc biệt nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Quách Thanh Hải Đã quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn nhóm hồn thành tốt luận văn thời gian qua Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, Khoa phòng ban chức trực tiếp gián tiếp giúp đỡ nhóm suốt q trình học tập nghiên cứu đề tài Không thể không nhắc tới sự giúp đở của Thầy Đỗ Đức Trí phịng thực tập Điện tử cơng suất nâng cao, sự giúp đỡ nhiệt tình anh chị Phịng điện tử cơng suất nâng cao D405, tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm suốt thời gian thực tập phịng điện tử cơng suất nâng cao Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế học viên, luận văn khơng thể tránh thiếu sót Nhóm mong nhận sự bảo, đóng góp ý kiến thầy để nhóm có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức mình, phục vụ tốt cho cơng việc thực tế sau Nhóm xin chân thành cảm ơn! Page | vii an MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG TRANG BÌA PHỤ i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỜI CAM ĐOAN iv PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN v PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN vi LỜI CẢM ƠN vii MỤC LỤC viii TÓM TẮT .xi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .xii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xiii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ xiv CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.2 TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU ĐÃ CÔNG BỐ 1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.4 NHIỆM VỤ VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1 KHÁI NIỆM 2.1.1 KHÁI NIỆM NGHỊCH LƯU 2.1.2 NGHỊCH LƯU PHA BẬC 2.1.2.1 SƠ ĐỒ NGHỊCH LƯU PHA BẶC 2.1.2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 2.1.3 NGHỊCH LƯU PHA BẬC HÌNH T 2.1.4 NGHỊCH LƯU PHA BẬC HÌNH T ( T type Inverter ) 2.1.4.1 SƠ ĐỒ NGHỊCH LƯU PHA HÌNH T PHA 2.1.4.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Page | viii an Hình 11 Điện áp UAN sau sửa lỗi a) lỗi SA1, SA3, b) lỗi SA2 Hình 12 Mơ điện áp UAN sau sửa lỗi a) lỗi SA1, SA3, b) lỗi SA2 Hình 5.11 điện áp UAN sau sửa lỗi trường hợp hở SA1 hình 5.11a, hở SA2 hình 5.11b Tương tự hình 5.12 kết thu tự việc kiểm tra mô Page | 40 an 5.2.3 ĐIỆN ÁP TỪ ĐIỂM A ĐẾN TRUNG TÍNH NHUỒN (UAO) Hình 13 Điện áp UAO a) Chưa lỗi, b) lỗi SA1, c) lỗi SA2, d) lỗi SA3 Hình 14 Mơ điện áp UAO a) Chưa lỗi, b) lỗi SA1, c) lỗi SA2, d) lỗi SA3 Hai hình dạng điện áp UAO ta tiến hành lấy kết từ mơ hình mơ trường hợp sau: Bình thường, lỗi SA1, lổi SA2, lỗi SA3 Page | 41 an Hình 15 Điện áp UAO sau sửa lỗi a) lỗi SA1, SA3, b) lỗi SA2 Hình 16 Mơ điện áp UAO sau sửa lỗi a) lỗi SA1, SA3, b) lỗi SA2 Sau sửa lỗi điện áp ngõ UAO có dạng sau: Hình 5.15a điện áp UAO sau sửa lỗi SA1 dạng sóng lấy từ thực nghiệm Hình 5.15b điện áp UAO sau sửa lỗi SA2 dạng sóng lấy từ thực nghiệm Hình 5.16a Mô điện áp UAO sau sửa lỗi SA1 dạng sóng lấy từ thực nghiệm Hình 5.16b Mô điện áp UAO sau sửa lỗi SA2 dạng sóng lấy từ thực nghiệm Page | 42 an 5.2.4 ĐIỆN ÁP DÂY (UAB) Hình 17 Điện áp dây UAB a) Chưa lỗi, b) Lỗi SA1, c) Lỗi SA2, d) lỗi SA3 Hình 18 Điện áp dây UAB mô a) Chưa lỗi, b) Lỗi SA1, c) Lỗi SA2, d) lỗi SA3 Hình 5.17, hình 5.18 cho thấy điện áp UAB chưa lỗi , lỗi SA1, lỗi SA2, lỗi SA3 từ việc chạy thực nghiệm chạy mô Page | 43 an Hình 19 Điện áp UAB sau sửa lỗi a) Lổi SA1, SA3, b) SA2 Hình 20 Mô điện áp UAB sau sửa lỗi a) Lổi SA1, SA3, b) SA2 Hình 5.19 5.20 dạng điện áp UAB sau sửa lỗi Kết lấy mơ hình thực tế mơ Page | 44 an 5.2.5 ĐIỆN ÁP TRÊN TẢI R Hình 21 Điện áp tải a) chưa lỗi, b) lỗi SA1, c) lỗi SA2, d) lỗi SA3 Hình 22 Mô điện áp tải a) chưa lỗi, b) lỗi SA1, c) lỗi SA2, d) lỗi SA3 Page | 45 an Hình 23 Điện áp UARMS a) trước lỗi, b) Sau lỗi SA1, SA3 Hình 24 Mô điện áp UARMS sau lỗi Từ kết ta thấy, điện áp UAN trước lỗi sau lỗi khơng chênh lệch q cao, ta chấp nhận Page | 46 an 5.2.6 DỊNG ĐIỆN NGÕ RA TRÊN TẢI Hình 25 Dịng điện ngõ tải 5.2.7 QUÁ TRÌNH CHUYỂN MẠCH VÀ THD CỦA MƠ HÌNH  Q trình chuyển mạch Hình 26 Điện áp chuyển mạch sang trạng thái lỗi Page | 47 an  THD mô hình Hình 27 THD chưa lỗi Hình 28 THD lỗi SA1 Hình 29 THD lỗi SA2 Page | 48 an 5.3 NHẬN XÉT KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Bên kết mà nhóm đạt suốt q trình làm đề tài, kết đạt yêu cầu đề ra, dạng sóng thực tế giống với dạng sóng mơ Nhưng nhìn chung dạng sóng ngõ số hạn chế THD cao sau sửa lỗi Khi sửa lỗi đáp ứng cịn trễ phần ảnh hưởng đến cơng suất mạch Page | 49 an CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Sau năm nghiên cứu thực đề tài “Thiết kế nghịch lưu pha hình T tự sửa lỗi hở khóa” hồn thành mơ hình yêu cầu đề Kết thực nghiệm thu lại kết sau:  Giải thuật áp dụng nghịch lưu hình T cho kết tương tự phân tích lý thuyết mơ có lỗi hoạt động bình thường  Giải thuật thực với trường hợp lỗi hở mạch khóa lỗi hở mạch khóa S1, hở mạch khóa S2, hở mạch khóa S3  Các kết sau  Lỗi hở mạch S1 S3: o Biên độ điện áp ra: Sau xử lý lỗi điện áp có biên độ 12.1 V chưa lỗi 11.6V tương đương sai biệt 4% o Về tần số: Tần số sau xử lý lỗi 50Hz giống hoạt động bình thường o Về méo hài điện áp ra: Sau xử lý lỗi THD điện áp sau lọc 2.75% so với trước lỗi (2.15%) THD tăng 0.6% giá trị cho phép cho phép tiêu chuẩn Việt Nam (5%)  Lỗi hở mạch S2: o Biên độ điện áp ra: sau xử lý lỗi điện áp có biên độ 12.1 V chưa lỗi 11.6V tương đương sai biệt 4% o Về tần số: Tần số sau xử lý lỗi 50Hz giống hoạt động bình thường o Về méo hài điện áp ra: Sau xử lý lỗi THD điện áp sau lọc 3.7% so với trước lỗi (2.15%) THD tăng 1.55% giá trị cho phép cho phép tiêu chuẩn Việt Nam (5%)  Các kết mô thực nghiệm tương tự cho thấy tính xác thiết kế phần cứng 6.2 NHỮNG VẤN ĐỀ CỊN THIẾU SĨT  Thời gian q độ sau sửa lỗi cịn lớn cần áp dụng kết hợp với kỹ thuật điều khiển nhằm tăng tốc PID, Furzy  THD sau sửa lỗi cao bình thường  Mơ hình thiết kế với cơng suất nhỏ chưa dựa tiêu chuẩn công nghiệp nên cần phải cải tiến trước áp dụng vào thực tiễn  Mơ hình sử dụng kỹ thuật DC/DC tăng áp nên hạn chế Page | 50 an xung nhiễu từ DC/DC qua nghịch lưu  Điện áp đặt lên khóa cơng suất xảy lỗi S1 S3 lớn (bằng √3 điện áp lúc bình thường) nên khả hư hỏng khóa khác tăng lên  Chỉ thực xem lỗi xác định xác thực tế việc phức tạp nhiều sai số 6.3 HƯỚNG PHÁP TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Sau thực đề tài, nhóm rút nhiều vấn đề tiếp tục nghiên cứu để đề tài ngày hoàn thiện sau:  Nghiên cứu kết hợp kỹ thuật đề xuất kết hợp kỹ thuật điều khiển khác để điện áp ngõ sau sửa lỗi đáp ứng nhanh  Sử dụng lọc nguồn tốt sau sửa lỗi để giảm THD  Xây dựng mơ hình với cơng suất lớn theo tiêu chuẩn công nghiệp để áp dụng vào thực tế  Tìm hướng để giảm điện áp DC ngõ vào nguồn động lực  Phát triển thêm giải thuật giúp pháp lỗi ngắn mạch hở mạch mô hình Page | 51 an TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Trần Quang Thọ, “Điều Khiển Bộ Nghịch Lưu Nối Lưới Trong Mạng Điện Phân Phối”, LATS, trường DHSPKT HCM, 2017 [2] Nguyễn Thái Duy, Lê Minh Quý, “Xây Dựng Mơ Hình Nghịch Lưu Tăng Áp Ba Bậc Điều Khiển Cầu Diode Kẹp Với Khả Năng Chịu Lỗi”, ĐATN, trường DHSPKT HCM, 2018 [3] Nguyễn Văn Nhờ (2005), “Giáo Trình Điện Tử Cơng Suất 1”, Nhà xuất ĐHQG TP.HCM 297 trang [4] Trần Vĩnh Thanh, “giải thuật triệt tiêu điện áp common mode giảm tổn hao sự chuyển mạch cho nghịch lưu hình T pha bậc”, ĐATN, trường DHSPKT HCM, 2017 [5] Quách Thanh Hải, “Nghiên cứu kỹ thuật điều chế độ rộng xung để điều khiển tối ưu nghịch lưu đa bậc”, LATS, Trường ĐH Bách khoa, 268 Lý Thường Kiệt, Q 10, Tp HCM Tiếng Anh [6] Experimental Results of Variable Frequency Drive for Three Phase Induction Motor Using Microcontroller [7] A Single-Phase Grid-Connected PV Cell System Based on a Boost-Inverter [8] Sivakumar Keerthipati, Manoranjan Sahoo, “A Fault tolerant three level boost inverter with reduced source and LC count”, IET Power Electronics 11, 2017 [9] Amit Singh Jadon, Praveen Bansal and Dr Anmol Ratna Saxena, “Design and Implementation of 3-Phase 3-Level T-type Inverter with Different PWM Technique” International Journal of Electronics, Electrical and Computational System IJEECS, Volume 5, Issue May 2016 [10] Wenping Zhang, Guangyuan Liu, Dehong Xu, Joshua Hawke, Pawan Garg, Prasad Enjeti, “A Fault-tolerant T-type Three-Level Inverter System” 2014 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition - APEC 2014 [11] Kwanghee Lee, Hyunjin Shin, Jaeho Choi, “Comparative Analysis of Power Losses for 3-Level NPC and T-type Inverter Modules”, 2015 IEEE International Telecommunications Energy Conference (INTELEC) Page | 52 an [12] Shuai xu ; Jianzhong Zhang ; Jun Hang “Investigation of a Fault-Tolerant ThreeLevel T-Type Inverter System”, IEEE Transactions on Industry Applications (Volume:53 , Issue: , Sept.-Oct 2017) [13] Duc Tri Do, Minh Khai Nguyen, “Three-Level Quasi-Switched Boost T-Type Inverter: Analysis, PWM Control, and Verification”, IEEE Transactions on Industrial Electronics ( Volume: 65 , Issue: 10 , Oct 2018) [14] Mornsun, “DC/DC Converter for IGBT Driver QA Series”,dataheep [15] TOSHIBA, “TLP250”, datasheep 25-04-2004 [16] Fairchild Semiconductor, “FGH60N60SFD 600V, 60A Field Stop IGBT”, datasheep april 2009 Page | 53 an an ... 11 CHƯƠNG GIẢI THU? ?T TỰ SỬA LỔI HỞ M? ?T KHÓA 14 3. 1 GIẢI THU? ?T SỬA LỔI HỞ M? ?T KHÓA 14 3. 1. 1 HỞ KHÓA SA1 15 3. 1. 2 HỞ KHÓA SA2 17 3. 2 LƯU ĐỒ GIẢI THU? ?T TỰ SỬA... KHOA ĐÀO T? ??O CH? ?T LƯỢNG CAO - - ĐỒ ÁN T? ? ?T NGHIỆP THI? ?T KẾ BỘ NGHỊCH LƯU PHA HÌNH T TỰ SỬA LỖI HỞ KHÓA SVTH: MSSV: LÊ PHƯƠNG THANH 15 14 210 4 NGÔ SĨ HUY 15 1420 43 KHOA: ĐÀO T? ??O CH? ?T LƯỢNG... nshuyme@gmail.com Thông tin đề t? ?i T? ?n đề t? ?i: Thi? ?t kế nghịch lưu pha hình T tự sửa lỗi hở khóa Mục đích đề t? ?i: Nâng cao ch? ?t lượng điện năng, đám bảo t? ?nh liên t? ??c hệ thống Đồ án t? ? ?t nghiệp thực t? ??i: