THIẾT KẾ BỘ NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP NGUỒN ÁP 3 PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA Nguồn cấp: E = 440 + xy (V); Điện áp ra xoay chiều hiệu dụng: Uout = 0V~220 (V)Công suất đầu ra: Pout = 10kWDòng định mức: Iđm = 20 + xy (A)Với xy=15
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA ĐỒ ÁN MƠN HỌC NGÀNH: CƠNG NGHỆ KTĐK&TĐH CHUYÊN NGÀNH: TĐH&ĐKTBĐCN HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT THIẾT KẾ BỘ NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP NGUỒN ÁP PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA Giảng viên hướng dẫn: Nhóm sinh viên/ sinh viên thực hiện: Lớp: HÀ NỘI, 6/2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tên đề tài đồ án: Thiết kế nghịch lưu độc lập nguồn áp pha điều khiển tốc độ động không đồng pha Các số liệu liệu ban đầu: Thiết kế nghịch lưu độc lập điều khiển tốc độ động không đồng Nguồn cấp: E = 440 + xy (V); Điện áp xoay chiều hiệu dụng: Uout = 0V~220 (V) Công suất đầu ra: Pout = 10kW Dòng định mức: Iđm = 20 + xy (A) Với xy=15 Yêu cầu bảo vệ: tải, ngắn mạch Hà Nội, Ngày 25 Tháng Năm 2022 LỜI NĨI ĐẦU Điện tử cơng suất lĩnh vực kỹ thuật đại, nghiên cứu ứng dụng linh kiện bán dẫn công suất làm việc chố độ chuyển mạch trình biến đổi điện Ngày này, khơng riêng nước phát triển nước ta thiết bị bán dẫn thâm nhập vào ngành cơng nghiệp lĩnh vự sinh hoạt Các xí nghiệp, nhà máy xi măng, thủy điện, giấy, dệt, sợi, đóng tàu…đang sử dụng ngày nhiều thành tựu cơng nghiệp điện tử nói chung điện tử cơng suất nói riêng Đó chứng cho phát triển ngành công nghiệp Với mục tiêu cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, ngày có nhiều xí nghiệp mới, dây chuyền sử dụng kỹ thuật cao đòi hỏi cán kỹ thuật kỹ sư điện kiến thức điện tử cơng suất Cũng với lý đó, học kỳ em nhận đồ án môn học điện tử công suất với đề tài: “Thiết kế nghịch lưu độc lập nguồn áp điều khiển tốc độ động không đồng 3pha” Với hướng dẫn thầy, em tiến hành nghiên cứu thiết kế đồ án Trong trình thực đề tài khả kiến thức thực tế có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót, kính mong thầy đóng góp ý kiến để đồ án chúng em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC .4 DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ .6 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ NGHỊCH LƯU 1.1 Giới thiệu chung nghịch lưu .7 1.2 Nghịch lưu độc lập nguồn dòng .7 1.2.1 Nghịch lưu dòng pha 1.2.2 Nghịch lưu dòng ba pha .11 1.3 Nghịch lưu độc lập nguồn áp pha .14 1.4 Nghịch lưu độc lập nguồn áp 16 1.4.1 Nghịch lưu độc lập ba pha tải đấu sao, luật điều khiển γ=180 ° 17 1.4.2 Tụ điện chiều 21 1.4.3 Bộ lọc đầu .21 1.4.4 Cải thiện điện áp cho nghịch lưu độc lập điện áp 22 1.5 Phương pháp điều chế sin PWM 23 Chương 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MẠCH .27 2.1 Tính tốn thơng số mạch động lực 27 2.2 Nguyên tắc điều khiển nghịch lưu 28 2.3 Cấu trúc tổng quát mạch điều khiển 28 2.4 Tính tốn thơng số khâu .30 2.4.1 Khâu phát xung chủ đạo tạo điện áp cưa 30 2.4.2 Khâu so sánh ( sóng mang sóng điều chế) 31 2.4.3 Khâu tạo trễ mở van 32 Chương 3: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 33 3.1 Sơ đồ mạch lực 33 3.2 Sơ đồ mạch điều khiển .33 3.3 Kết mô 34 3.4 Nhận xét 35 KẾT LUẬN 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ nghịch lưu cầu pha .9 Hình 1.2 Sơ đồ nghịch lưu cầu pha có điểm trung tính 10 Hình 1.3 Đồ thị dạng sóng dịng điện điện áp mạch nghịch lưu cầu pha .11 Hình 1.4 Ảnh hưởng điện cảm Ld chế độ làm việc nghịch lưu 12 a) Ld = ∞; Ld hữu hạn dòng điện Id liên tục; c) Dịng Id gián đoạn 12 Hình 1.5 Nghịch lưu dòng ba pha 12 a) Sơ đồ nguyên lý b) Đồ thị dạng sóng .12 Hình 1.6 Đồ thị vectơ 13 Hình 1.7 Nghịch lưu dịng ba pha có diode ngăn cách .13 Hình 1.8 Nghịch lưu điện áp cầu pha đồ thị 15 Hình 1.9 Sơ đồ mạch lực NLĐL nguồn áp pha 1800 16 Hình 1.10 Sơ đồ thay T1, T6, T5 dẫn .18 Hình 1.11 Sơ đồ thay T1, T2, T6 dẫn .18 Hình 1.12 Sơ đồ thay T1, T2, T3 dẫn .18 Hình 1.13 Đồ thị điện áp NLĐL pha tải đấu λ = 180° 19 Hình 1.14 Sự phụ thuộc hệ số sóng hài vào tham số ε 21 a Lọc mắt cộng hưởng b Lọc mắt cộng hưởng nối tiếp c Lọc LC 21 Hình 1.15 Các lọc tần cho nghịch lưu độc lập điện áp 21 Hình 1.16 Điều chế PWM hai cực tính 25 Hình 1.17 Điều chế PWM cực tính .25 Hình 3.1 Sơ đồ mạch lực thiết kế phần mềm PSIM 33 Hình 3.2 Sơ đồ mạch điều khiển 33 .34 Hình 3.3 Tín hiệu xung chủ đạo 34 .34 Hình 3.4 Tín hiệu xung cưa 34 .34 Hình 3.5 Tín hiệu xung kích mở van V1 V4 34 .35 Hình 3.6 Đồ thị dạng sóng điện áp dòng điện pha A với tải R 35 .35 Hình 3.7 Đồ thị dạng sóng điện áp dịng điện pha A với tải động 35 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ NGHỊCH LƯU 1.1 Giới thiệu chung nghịch lưu Nghịch lưu độc lập thiết bị biến đổi dòng điện chiều thành dịng điện xoay chiều có tần số thay đổi làm việc với phụ tải độc lập Nguồn chiều thông thường điện áp chỉnh lưu, ắc quy nguồn chiều độc lập khác Nghịch lưu độc lập biến tần sử dụng rộng rãi lĩnh vực cung cấp điện (từ nguồn độc lập ắc quy), hệ truyền động xoay chiều, giao thông, truyền tải điện năng, luyện kim … Người ta thường phân loại nghịch lưu theo sơ đồ, ví dụ nghịch lưu pha, nghịch lưu ba pha Người ta phân loại chúng theo trình điện từ xảy nghịch lưu như: nghịch lưu áp, nghịch lưu dòng, nghịch lưu cộng hưởng Ngồi cịn nhiều cách phân loại nghịch lưu hai cách phổ biến 1.2 Nghịch lưu độc lập nguồn dòng 1.2.1 Nghịch lưu dòng pha Nghịch lưu dòng thiết bị biến đổi nguồn dòng chiều thành dòng xoay chiều có tần số tuỳ ý Đặc điểm nghịch lưu dòng nguồn chiều cấp điện cho biến đổi phải nguồn dịng, điện cảm đầu vào L d thường có giá trị lớn, để đảm bảo dòng liên tục a Nguyên lý làm việc Sơ đồ nghịch lưu dòng pha trình bày hình 1.1 (sơ đồ cầu) hình 1.2 (sơ đồ có điểm trung tính) Hình 1.1 Sơ đồ nghịch lưu cầu pha Hình 1.2 Sơ đồ nghịch lưu cầu pha có điểm trung tính Xét sơ đồ cầu: Các tín hiệu điều khiển đưa vào đôi thyristor T 1, T2 lệch pha với tín hiệu đưa vào đơi thyristor T 3, T4 góc 1800 Điện cảm đầu vào chỉnh lưu đủ lớn, dịng điện đầu vào san phẳng (hình 1.3), nguồn cấp cho nghịch lưu nguồn dòng dạng dòng điện nghịch lưu có dạng xung vng Khi đưa xung vào mở cặp van T1, T2, dòng điện iN = id = Id, đồng thời dòng qua tụ C tăng lên đột biến, tụ C bắt đầu nạp điện với dấu “+” bên trái dấu “-” bên phải Khi tụ C nạp đầy, dòng qua tụ giảm không Do i N = iC + iZ = Id số nên lúc đầu dòng qua tải nhỏ sau dịng qua tải tăng lên Sau nửa chu kỳ (t = t 1) đưa xung vào mở cặp van T3, T4 Cặp T3, T4 mở tạo q trình phóng điện tụ C từ cực “+” cực “-” Dịng phóng ngược chiều với chiều dòng qua T1 T2 làm cho T1, T2 bị khố lại Q trình chuyển mạch xảy gần tức thời Sau tụ C nạp theo chiều ngược lại với cực tính “+’’ bên phải cực tính “-’’ bên trái Dịng nghịch lưu i N = iC + iZ = Id đổi dấu Đến thời điểm t = t2, đưa xung vào mở T1, T2 T3, T4 bị khố lại trình lặp lại trước Như chức tụ C làm nhiệm vụ chuyển mạch cho thyristor Ở thời điểm t1, mở T3 T4, thyristor T1 T2 bị khoá lại điện áp ngược tụ C đặt lên (xem hình 1.3) Khoảng thời gian trì điện áp ngược t t1’ = tk toff; toff thời gian khố thyristor thời gian phục hồi tính chất điều khiển .tk = là góc khố nghịch lưu Hình 1.3 Đồ thị dạng sóng dịng điện điện áp mạch nghịch lưu cầu pha b Ảnh hưởng điện cảm đầu vào Ld chế độ làm việc nghịch lưu Dòng điện vào nghịch lưu (id) ảnh hưởng lớn chế độ làm việc Dịng đầu vào phụ thuộc giá trị điện cảm Ld Nếu điện cảm vào đủ lớn (L d = ), dòng điện san phẳng, nguồn vào thực chất nguồn dịng (hình 1.4a) Dạng dịng qua thyristor (iT) dạng xung chữ nhật, dịng điện nghịch lưu (i N) dòng xoay chiều dạng xung chữ nhật (hình 1.3) thời gian khố (tk) nghịch lưu lớn Khi điện cảm đầu vào chiếm giá trị trung bình mà đảm bảo dòng liên tục, lúc dạng dịng điện nhấp nhơ chứa sóng điều hồ bậc cao Dạng điện áp gần với hình sin hơn, thời gian khố thyristor giảm xuống (hình 1.4b) Và cuối cùng, dòng điện vào gián đoạn (hình 1.4c), giá trị điện cảm khơng đủ để trì nguồn dịng thời gian tk bé Đối với nghịch lưu dòng điện, quan trọng q trình chuyển mạch thyristor Phụ tải ln ảnh hưởng đến trình chuyển mạch, để đảm bảo nghịch lưu làm việc tin cậy thời gian tk phải đủ lớn, tức nguồn đầu vào phải ln đảm bảo nguồn dịng Hình 1.4 Ảnh hưởng điện cảm Ld chế độ làm việc nghịch lưu a) Ld = ∞; Ld hữu hạn dòng điện Id liên tục; c) Dòng Id gián đoạn 10 ... đề tài đồ án: Thiết kế nghịch lưu độc lập nguồn áp pha điều khiển tốc độ động không đồng pha Các số liệu liệu ban đầu: Thiết kế nghịch lưu độc lập điều khiển tốc độ động không đồng Nguồn cấp: E... lưu độc lập nguồn áp pha .14 1.4 Nghịch lưu độc lập nguồn áp 16 1.4.1 Nghịch lưu độc lập ba pha tải đấu sao, luật điều khiển γ=180 ° 17 1.4.2 Tụ điện chiều 21 1.4 .3. .. kiến thức điện tử cơng suất Cũng với lý đó, học kỳ em nhận đồ án môn học điện tử công suất với đề tài: ? ?Thiết kế nghịch lưu độc lập nguồn áp điều khiển tốc độ động không đồng 3pha? ?? Với hướng dẫn