(Tiểu luận) đồ án thiết kế bộ nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha sơ đồ cầu 2

Trường Đại Học Điện Lực – Electric Power University BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TÊN ĐỒ ÁN: Thiết kế nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha sơ đồ cầu Giảng viên hướng dẫn:TS Nguyễn Thị Điệp Sinh viên thực hiện: Lê Đình Anh Mã sinh viên:20810430382 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Chuyên ngành: Tư đông hoa va điêu khiên thiết bi điên công nghiêp Lớp: D15TDH&DKTBCN4 Năm học: 2022-2023 Hà Nội, tháng năm 2023 Khoa điều khiển tự động hoá Trường Đại Học Điện Lực – Electric Power University NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MƠN HỌC Họ tên sinh viên: Lê Đình Anh Mã số sinh viên:20810430382 Lớp: D15TDH&DKTBCN4 Chuyên ngành: Tự Động Hóa Và Điều Khiển Thiế́t Bị Điện Cơng Nghiệp Tên đề tài đồ án: Thiế́t kế́ nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha sơ đồ cầu Các số liệu liệu ban đầu: Nguồn cấp: chiều Sử dụng van MOSFET Sử dụng phương pháp điều khiển nghịch lưu đơn giản Yêu cầu: Điện áp tải 3x380V, 100Hz Công suất tải tối đa: 10kVA 3.Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 4.Ngày hoàn thành đồ án: …………… ………………… Hà Nội, Ngày Tháng Năm 2023 Giảng Viên Hướng Dẫn T.S Nguyễn Thị Điệp Khoa điều khiển tự động hoá Trường Đại Học Điện Lực – Electric Power University Mục lục Lời nói đầu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ NGHỊCH LƯU 1.1: Giới thiệu chung 1.1.1: Khái niệm 1.1.2 Phân loại nghịch lưu 1.1.3: Van bán dẫn sửa dụng nghịch lưu 1.1.4: Ứng dụng nghịch lưu 1.2: Giới thiệu van MOSFET 1.2.1: Cấu tạo MOSFET 1.2.2 Cách phân cực cho mosfet 10 1.2.3: Đặc Tính Voltage -Ampe (VI) Mosfet 11 1.2.4: Điều kiện mở khoá van 12 1.3: Phân tích sơ đồ nghịc lưu đọc lập nguồn áp ba pha 12 1.3.1: Sơ đồ mạch lực 12 1.3.2: Nguyên tắc điều khiển mở van 13 1.3.3: Các biểu thức tính tốn 17 1.3.4: Tụ điện chiều 18 1.3.5: Bộ lọc đầu 18 1.3.6: Cải thiện điện áp cho nghịch lưu độc lập điện áp 19 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH LỰC CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Khoa điều khiển tự động hoá Trường Đại Học Điện Lực – Electric Power University 3.1 Cấu trúc điều khiển nghịch lưu 26 3.2 Tính tốn khâu mạch điều khiển 27 3.2.1 Phát xung chủ đạo 27 3.2.2 Khâu chi tần dùng flip-flop 28 3.2.3 Khâu tạo trễ 30 3.3.4: Khâu khuếch đại xung 31 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG 4.1 Giới thiệu phần mềm mô PSIM 32 4.2 Sơ đồ toàn mạch 33 4.3 Kết Quả mô 34 4.3.1 Khâu Phát xung chủ đạo 34 4.3.2: Khâu phân phối xung 34 4.3.3 Khâu khuếch đại xung 36 4.3.4 Khâu tạo trễ mở 37 4.3.5: Dạng điện áp tải 38 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Khoa điều khiển tự động hoá Trường Đại Học Điện Lực – Electric Power University DANH SÁCH BẢNG BIỂU HÌNH VẼ Danh sách hình vẽ Trang Hình 1.1: Ứng dụng nghịch lưu thực tế́ Hình 1.2: Ký hiệu van mosfet 10 Hình 1.3: Cách phân cực cho mostfet 11 Hình 1.4: Đường đặc tính Volt -Ampe Mosfet 12 Hình 1.5: Sơ đồ nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha 13 Hình 1.6: Luật điều khiển nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha 14 Hình1.7: Điện áp tải 15 Hình1.8: Sơ đồ thay thế́ 16 Hình1.9: Sơ đồ thay thế́ 17 Hình1.10: Sơ đồ thay thế́ 17 Hình 1.11: Sự phụ thuộc hệ số sóng hài vào tham số ε 19 Hình 1.12 Các lọc tần cho nghịch lưu độc lập điện áp 19 Hình 2.1: Sơ đồ nghịch lưu nguồn áp ba pha sơ đồ cầu 22 Hình 3.1: Cấu trúc điều khiển nghịch lưu 26 Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc chung cho điều khiển nghịch lưu đơn giản 26 Hình 3.3: khâu phát xung chủ đạo 26 Hình 3.4 Khâu phân phối xung cho nghịch lưu độc lập 28 Khoa điều khiển tự động hoá Trường Đại Học Điện Lực – Electric Power University Hình 3.5: bảng trạng thái 29 Hình 3.6: Sơ đồ cấu tạo JK 29 Hình 3.7: Phân phối xung cho nghịch lưu độc lập điện áp pha = 29 1800 Hình 3.8: Khâu tạo trễ mở van 30 Hình 3.9 khâu khuế́ch đại xung 31 Hình 4.1: Giao diện hình phần mềm Psim 32 Hình 4.2: Sơ đồ mạch lực nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha 33 Hình 4.3: Dạng xung khâu phát xung chủ đạo 34 Hình 4.4: khâu phân phối xung 34-35 Hình 4.5 Khâu khuế́ch đạu xung 36 Hình 4.6: Khâu tạo trễ mở 37 Hình 4.7: Dạng điện áp tải 38 Khoa điều khiển tự động hoá Trường Đại Học Điện Lực – Electric Power University Lời nói đầu Điện tử công suất lĩnh vực kỹ thuật đại, nghiên cứu ứng dụng linh kiện bán dẫn công suất làm việc chố độ chuyển mạch trình biế́n đổi điện Ngày này, khơng riêng nước phát triển nước ta thiế́t bị bán dẫn thâm nhập vào ngành công 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 công nghiệp điện tử nói chung điện tử cơng suất nói riêng Đó chứng cho phát triển ngành cơng 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 kiế́n thức điện tử công 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 pha” Với hướng dẫn cô Nguyễn Thị Điệp , em tiế́n hành nghiên cứu thiế́t kế́ đồ án Trong trình thực đề tài khả kiế́n thức thực tế́ có hạn nên khơng thể tránh khỏi thiế́u sót mặt thực tiễn , kính mong thầy đóng góp ý kiế́n để đồ án chúng em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Khoa điều khiển tự động hoá Trường Đại Học Điện Lực – Electric Power University CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ NGHỊCH LƯU 1.1: Giới thiệu chung 1.1.1: Khái niệm Nghịch lưu (DC/AC) thiế́t bị dùng để chuyển đổi điện áp chiều (Direct current -DC) sang điện áp xoay chiều (Alternative current AC), Tần số Điện áp thay đổi 1.1.2 Phân loại nghịch lưu Dựa theo đặc tính nguồn đầu vào: Chia làm hai loại nghịch lưu nguồn áp nghịch lưu nguồn dòng Phân loại dựa theo sơ đồ đấu nối mạch nghịch lưu Ví dụ nghịch lưu cầu pha, nghịch lưu cầu ba pha Nghịch lưu cộng hưởng Nguồn dòng nguồn có dịng điện khơng đổi theo tải tính chất tải Để tạo nguồn dịng cần nối nguồn DC với điện cảm đủ lớn Nguồn áp nguồn có điện áp khơng đổi theo tính chất tải Để tạo nguồn áp cần mắc song song với nguồn DC tụ điện đủ lớn Có nhiều cách để phân loại nghịch lưu Nhưng ba cách phổ biế́n 1.1.3: Van bán dẫn sửa dụng nghịch lưu Thông thường van bán dẫn sửa dụng nghịch lưu van điều khiển hoàn toàn Đối với nghịch lưu nguồn áp dùng: Dùng transistor, Mosfet, IGBT Đối với nghịch lưu nguồn dịng dung: IGBT, Thyristor Khoa điều khiển tự động hoá Trường Đại Học Điện Lực – Electric Power University 1.1.4: Ứng dụng nghịch lưu Ứng dụng rộng rãi lĩnh vực lượng tái tạo Như hệ thống pin mặt trời, tubin điện gió ,… Trong lĩnh vực xe điện (Electric vehicle) Như xe điện Vinfast, texla … Ví dụ: Nhìn vào ví dụ bên (hình1.1) thấy nghịch lưu ứng dụng xe điện Nguồn cung cấp cho nghịch lưu nguồn ắc quy chiều Động sửa dụng để truyền động bánh xe động không đồng xoay chiều ba pha Muốn sửa dụng nguồn ắc quy cấp cho động thơng qua nghịch lưu để chuyển từ điện áp chiều ắc quy sang điện áp sửa dụng động Hình1.1: Ứng dụng nghịch lưu thực tế́ Khoa điều khiển tự động hoá