Bài báo cáo thí nghiệm cơ sở điện tử công suất thí nghiệm 1 mạch chỉnh lưu cầu 1 pha

Nếu góc alpha trên 150 độ, trường hợp này góc kích quá lớn, các thysistor chưa kịp mở có nghĩa là thysistor luôn luôn ở trạng thái đóng... Nếu góc alpha trên 150 độ, trường hợp này góc k

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH



BÀI BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠ SỞ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

NGÀY NỘP 10/1/2022

Lớp L14 Nhóm 8

Giảng viên hướng dẫn: Lê Nhuận An

Sinh viên thực hiện Mã số sinh

Trang 2

Bảng phân công đánh giá nhiệm vụ

Trang 3

Mục lục

Thí nghiệm 1: .4

Trang 4

Thí nghiệm 1:

Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha

SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM Trong khối Simulate control

Total time : 1

Print time: 0.94 ( Cái này các bạn có thể linh hoạt thay đổi để sao khung hình hiển thị dạng song đẹp nhất)

Trang 5

1.Lấy dạng song của U nguồn, I nguồn, U linh kiên, I linh kiện, U tải, I tải tại góc kích

ban đầu của các phương án

Phương án 1:

Dạng sóng của U nguồn và I nguồn

Trang 6

Dạng sóng của U linh kiện và I linh kiện

Dạng sóng của U tải và I tải

Trang 7

Dạng sóng của U nguồn và I nguồn

Dạng sóng của U linh kiện và I linh kiện

Trang 8

Dạng sóng U tải và I tải

Phương án 3:

Dạng sóng U nguồn và I nguồn

Trang 9

Dạng sóng U linh kiện và I linh kiện

Trang 10

Phương án 4:

Dạng sóng U nguồn và I nguồn

Dạng sóng U linh kiện và I linh kiện

Trang 11

2 Lấy giá trị trị sau ứng với góc kích ban đầu của các phướng án:

Phương án U tải hiệu

3 Thay đổi góc kích từ 0 đến 150 mỗi lần thay đổi 5 độ đo giá trị hiệu dụng của U tải

và I tải Từ giá trị đã đo được dựng đồ thị đặc tuyến của U tải và I tải theo góc kích

alpha

Trang 13

Đồ thị đặc tuyến của I hiệu dụng

Trang 14

Đồ thị đặc tuyến của U trung bình tải và I trung bình tải theo thông số đã đo

Đồ thị đặc tuyến của U hiệu dụng

Trang 15

Đồ thị đặc tuyến của I hiệu dụng Nhận xét: Với cảm khảng bằng 0 tải lúc bấy giờ chỉ còn R

-U trung bình tải theo alpha

+Tỉ lệ nghịch với chiều tăng góc alpha

+Đạt giá trị Max tại alpha=0 với giá trị bằng 444.135 (V)

+Đạt giá trị min khi alpha đạt 145 độ ( =E=50(V) ) và duy trì giá trị đó tới alpha bằng 180

Trang 16

Nếu góc alpha trên 150 độ, trường hợp này góc kích quá lớn, các thysistor chưa kịp

mở có nghĩa là thysistor luôn luôn ở trạng thái đóng Dòng điện nguồn 3 pha không

nuôi tải được nên U trung bình tải bằng E

- I trung bình tải theo alpha ( I trung bình = U trung bình-E / R )

o Tỉ lệ nghịch với chiều tăng góc alpha

o Đạt giá trị Max tại alpha=0 với giá trị bằng 394.135 (A)

o Đạt giá trị min ( gần bằng 0 )khi alpha lớn hơn 145 độ

Giải tích:

Trang 17

nuôi tải được Hệ hở mạch nên dòng điện gần bằng 0

Trang 19

 Nhận xét:

Với cảm khảng bằng 0 tải lúc bấy giờ chỉ còn R

U trung bình tải theo alpha

o Tỉ lệ nghịch với chiều tăng góc alpha

o Đạt giá trị Max tại alpha=0 với giá trị bằng 445.352 (V)

o Tiến tới giá trị xác lập 50 V nhanh ( alpha =120 thì U=51.42 (V) )

Trang 20

Giải thích:

Để thysistor dẫn thì thysistor phải mở và Vsine > E ( 50V ) Theo lí thuyết ta tính được góc alpha để Vsine > E khi alpha < 95 ( độ ) Điều này phù hợp với bản số liệu khi

alpha > 100 thì U trung bình tải giảm nhanh tới giá trị E

- I trung bình tải theo alpha ( I trung bình = U trung bình - E/ R )

o Tiến tới nhanh tới giá trị 0 khi alpha lớn hơn 90

Trang 23

Với cảm khảng bằng 0 tải lúc bấy giờ chỉ còn R

o U trung bình tải theo alpha

o Đạt giá trị Max tại alpha=0 với giá trị bằng 444.139 (V)

o Đạt giá trị min khi alpha đạt 145 độ ( =E=50(V) ) và duy trì giá trị đó tới alpha bằng 180 độ

Trang 24

Giải thích:

nuôi tải được nên U trung bình tải bằng E

- I trung bình tải theo alpha ( I trung bình = U trung bình-E / R )

o Đạt giá trị min ( gần bằng 0 )khi alpha lớn hơn 145 độ

Trang 25

Giải tích:

nuôi tải được Hệ hở mạch nên dòng điện gần bằng 0

4.Tính toán hệ số méo dạng toàn phần của U tải THD ( Total Harmonic Distortion)

Trang 26

5.Nhận xét các giá trị trong 1 phướng án và giữa các phương án với nhau và kết luận

- Sai số không quá lớn giữa lý thuyết và thực nghiệm mô phỏng

- Độ tăng của góc kích tỷ lệ nghịch với độ lớn của trị trung bình áp tải

- Hệ số méo dạng của dòng luôn luôn lớn nhơn hệ số méo dạng của áp

- Giá trị tối thiểu mà trị trung bình áp tải đạt được chính là giá trị của suất điện động E

- Khi Vs <E thí thyristor không kích dẫn gây hiện tượng Ud=E, đồng thời

do có sự xuất hiện của nguồn E nên Ult sẽ có sai số với Utn

Trang 27

1.Lấy dạng song U nguồn I nguồn U linh kiện I linh kiện U tải I tải tại góc kích ban

đầu của các phương án

Phương án 1:

Trang 28

U nguồn I nguồn

U linh kiện I linh kiện

Trang 30

U tải I tải

Trang 31

Phương án 3:

U nguồn I nguồn

Trang 32

U tải I tải

Phương án 4:

U nguồn I nguồn

Trang 33

3.Thay đổi góc kích từ 0 đến 150 mỗi lần thay đổi 5 độ đo giá trị hiệu dụng của U tải

và I tải Từ giá trị đo được dựng đồ thị đặc tuyến của U tải và I tải theo góc kích alpha

-Phương án 1

Trang 34

Bảng số liệu đo đạc được:

Id 0

Ud 49.92

Đồ thị đặc tuyến có được thông qua số liệu đo đạc:

Trang 35

Giá trị U tải theo alpha

- Khi alpha tăng thì U tải giảm dần, đạt giá trị max tại alpha =0 với Utai =

736.55(V) Điều này đúng với lý thuyết

- Khi alpha tăng đến khoảng 90 độ thì U tải đạt 49.92 ( gần bằng 50V là giá trị của E )

Giải thích: Khi góc kích alpha của các thysistor lớn hơn 90 độ, góc này quá lớn làm cho các thysistor chưa kịp mở thì đã chuyển qua thysistor khác Tóm lại, khi góc kích của các thysistor lớn hơn 90 thì xem như bị hở mạch ở các thysistor Dòng điện bằng

0, lúc bấy giờ chỉ phụ thuộc U tải chỉ phụ thuộc và E

Trang 36

Giá trị I tải theo alpha

- Khi alpha tăng thì I tải giảm dần, đạt giá trị max tại alpha =0 với Itai

=654.68(A) Điều này đúng với lý thuyết

Trang 37

Id 548.0

7

Ud 558.8

5

Trang 38

Vì tải L=0

U tải thay đổi phụ thuộc theo góc kích

o Đạt giá trị max bằng 577.45 (V)

Trang 39

Id 0

Ud 49.91

Trang 40

Giá trị U tải theo alpha

- Khi alpha tăng thì U tải giảm dần, đạt giá trị max tại alpha =0 với Utai =

736.55(V) Điều này đúng với lý thuyết

Trang 41

Giá trị I tải theo alpha

- Khi alpha tăng thì I tải giảm dần, đạt giá trị max tại alpha =0 với Itai =131.2(A) Điều này đúng với lý thuyết

- Khi alpha tăng đến khoảng 90 độ thì I tải tiến về 0

Giải thích: Khi góc kích alpha của các thysistor lớn hơn 90 độ, góc này quá lớn làm cho các thysistor chưa kịp mở thì đã chuyển qua thysistor khác Tóm lại, khi góc kích của các thysistor lớn hơn 90 thì xem như bị hở mạch ở các thysistor Dòng điện bằng 0 hở mạch

Trang 42

Id 109.6

1

Ud 585.8

6

Trang 43

I tải thay đổi phụ thuộc theo góc kích

o Vì L=0 nên đặc tuyến giống với U

o Đạt giá trị max bằng 108 (A)

o Đạt giá trị min bằng 85.74 (A)

Nhận xét chung: Qua 2 trường hợp ta thấy cả U và I đều phụ thuộc góc kích

alpha Cả hai đều có xu hương giảm khi alpha tăng

Trang 44

4 Tính toán hệ số méo dạng toàn phần của U tải THD (Total Harmonic Distortion) -Phương án 1: U1 =547.95 =>𝑼𝒓𝒎𝒔𝟏 =𝑼𝟏

Trang 45

Thí nghiệm 3 :

SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM Trong khối Simulate control

Total time : 1

Print time: 0.94 ( Cái này các bạn có thể linh hoạt thay đổi để sao khung hình hiển thị dạng song đẹp nhất)

Trang 47

Dạng sóng của I qua L (hồng) và tụ điện (cam)

Tỉ số đóng ngắt D = 50%

Dạng sóng của U tải (lam), U nguồn (đỏ) và I tải (lục), I nguồn (đỏ đô)

Trang 48

• Phương án 2

Trang 49

Trang 50

Trang 51

Trang 52

Trang 53

Tỉ số D = 80%

Trang 54

2 Lấy giá trị sau ứng với tỷ số đóng ngắt ban đầu của các phương án:

U tải tb (V)

I tải hiệu dụng (A)

I tải tb (A)

I L hiệu dụng (A)

I L tb (A)

I C hiệu dụng (A) I C tb (A)

Trang 58

4.Nhận xét các giá trị trong 1 phương án và giữa các phương án (1 và 2); (3

và 4) với nhau và kết luận.

o Nhận xét trong 1 phương án:

Theo số liệu thu thập từ mô phỏng trên Psim được ghi trong các bảng số liệu của từng phương án ở câu 3 Ta nhận thấy rằng, khi tỉ số đóng ngắt D tăng từ 0% đến 100%

Trang 59

o Nhận xét giữa các phương án với nhau (1 và 2); (3 và 4)

Theo số liệu thu nhập từ mô phỏng trên Psim được ghi nhận lại trong bảng số liệu giữa các bộ phương án ở câu 2, ta nhận thấy rằng hệ số tự cảm L được tăng lên 2 lần và điện dung C được tăng lên 5 lần, đồng thời tần số lên 10 lần so Thì dạng sóng của các đối tượng: U của tải, I của tải hay I qua L, I qua C khác nhau; nhưng xét về mặt giá trị thì không khác nhau nhiều

Kết luận:

- Bộ Buck có tác dụng điều chỉnh gần như chính xác với mong muốn dựa trên tỉ

số đóng ngắt D

- Bộ Buck gần như ít phụ thuộc vào tải

5 Tính toán lý thuyết và so sánh với kết quả mô phỏng của các phương án đã cho

Công thức lí thuyết U của tải theo tỉ số đóng ngắt D:

𝑈𝑠

𝑈𝑑 =

1𝐷

Nhận xét: Theo số liệu tính toán lí thuyết dựa trên một vài mẫu phương án, ta

nhận thấy rằng giá trị tính ra được gần giống với số liệu mô phỏng

Trang 60

Thí nghiệm 4 :

Bộ nghịch lưu

I Mạch mô phỏng trên PSIM

Hình ảnh mạch mô phỏng thí nghiệm trên PSIM

II Lý thuyết căn bản

- Nguyên lý hoạt động tương tự như mạch nghịch lưu cầu 1 pha, tuy nhiên

ta dùng thêm một nguồn kích và một cặp linh kiện bán dẫn để tạo dòng xoay chiều 3 pha Đồng thời, tải lúc này sẽ được mắc như là mắc vào

điện áp 3 pha

- Mỗi nguồn kích sẽ chậm pha nhau 1 góc 1200và được kích tiếp, có thể

xem bộ nghịch lưu 3 pha bao gồm 3 nhánh của bộ nghịch lưu 1 pha

- Dạng sóng ra của điện áp nghịch lưu 3 pha sẽ có dạng như sau:

Trang 61

III Tiến hành mô phỏng PSIM

Ta có tần số sóng tam giác 10kHz, Vpp = 2, Duty Cycle =0.5, Dc Offset= -1 Còn

Vsine(Peak Amplitude) = 0.8, fsine thay đổi từ 10 đến 100Hz mỗi lần thay đổi 5Hz

1 Số liệu đo đạc

Trang 65

Tần số fsine=10hz

Hình ảnh đồ thị cho Id, UAB, UAN

Hình ảnh đồ thị cho UL, UR

Trang 66

Tần số fsine = 40hz

Trang 67

Trang 68

Trang 69

Tần số fsine =100hz

- Phương án 2:

Trang 70

Tại tần số fsine=10hz

Trang 71

Trang 72

Trang 73

Trang 74

Trang 75

Trang 76

Trang 77

Trang 78

Trang 79

Trang 80

Trang 81

Trang 82

Trang 83

Trang 84

Trang 85

3 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của UAN và fsine; UR và fsine ; UL và fsine

- Phương án 1

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của UAN và fsine

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của UR và fsine

11.815

11.82 11.825

11.83 11.835

11.84 11.845

11.85 11.855

11.86

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

UAN

4 4.5

5 5.5

6 6.5

7 7.5

8 8.5

9

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

UR

Trang 86

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của UL và fsine

- Phương án 2:

7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5

11

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

UL

11.82 11.825 11.83 11.835 11.84 11.845 11.85 11.855 11.86

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

UAN

Trang 87

- Phương án 3:

1 2 3 4 5 6 7 8

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

UR

8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

UL

Trang 88

23.63 23.64 23.65 23.66 23.67 23.68 23.69 23.7 23.71 23.72

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

UAN

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

UR

Trang 89

- Phương án 4:

15 16 17 18 19 20 21 22

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

UL

23.64 23.65 23.66 23.67 23.68 23.69 23.7 23.71 23.72

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

UAN

Trang 90

 Nhận xét

• Nhận xét về UL khi thay đổi fsine

2 4 6 8 10 12 14 16

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

UR

17 18 19 20 21 22 23 24

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

UL

Trang 91

- UR giảm khi tần số càng tăng

Giải thích: Vì fsine tăng sẽ làm tổng trở kháng tăng, làm tổng trở của mạch tăng Suy ra dòng điện giảm từ đó UR giảm

• Nhận xét về UAN khi thay đổi fsine

- Nhìn chung UAN không có sự thay đổi khác biệt khi fsine thay đổi

Giải thích: Hài bậc 1 UAN=ma*U/2, biên độ UAN không phụ thuộc tần số fsine

- Với nguồn đầu vào là 30 (V) thì biên độ UAN tầm 11.83 (V)

- Với nguồn đầu vào là 60 (V) thì biên độ UAN tầm 23.66 (V)

Trường hợp 2 :

Ta có tần số sóng tam giác 10kHz, Vpp = 2, Duty Cycle =0.5, Dc Offset= -1 fsine

=50Hz còn Vsine(Peak Amplitude) thay đổi từ 0.2 đến 0.9 mỗi lần thay đổi 0.05 (kí

hiệu ma = Vsine : hệ số điều chế)

1 Số liệu đo đạc

- Phương án 1

Vsine Id (A) UAB (V) UAN (V) UR (V) UL (V)

0.2 0.1928 10.9446 6.3193 1.9277 5.9427 0.25 0.1996 12.1528 7.0135 1.9959 6.5575 0.3 0.2479 13.8667 8.0046 2.4791 7.3836 0.35 0.2916 14.8496 8.5676 2.9162 7.84 0.4 0.3331 15.502 8.9557 3.3312 8.1606 0.45 0.3755 15.5165 8.9586 3.7552 8.1007 0.5 0.4163 15.4875 8.9333 4.1633 8.0433 0.55 0.5742 15.5165 8.9613 4.5742 8.0594 0.6 0.4979 15.5056 8.964 4.9794 8.0706 0.65 0.5416 18.2611 10.5411 5.4155 8.8761 0.7 0.5846 19.2788 11.1266 5.8455 9.1859 0.75 0.6271 19.9668 11.537 6.2706 9.3807 0.8 0.667 20.4677 11.8174 6.6704 9.5162 0.85 0.7077 20.8273 12.0209 7.0773 9.6066 0.9 0.7843 21.0102 12.1226 7.483 9.6342

- Phương án 2:

Vsine Id (A) UAB (V) UAN (V) UR (V) UL (V)

0.2 0.0954 10.879 6.2732 0.9541 6.182 0.25 0.0991 12.131 6.993 0.991 6.8846

Tiêu đề	Mạch Chỉnh Lưu Cầu 1 Pha
Tác giả	Nguyễn Quốc Vương, Nguyễn Trọng Trung, Võ Trung Vỹ
Người hướng dẫn	Lê Nhuận An
Trường học	Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh
Thể loại	bài báo cáo
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	116
Dung lượng	8,97 MB