báo cáo đồ án i thiết kế nghịch lưu nguồn áp ba pha nối lưới

Trong khuôn khổ đồ án này, chúng ta tập trung vào việc thiết kế một nghịch lưu nguồn áp 3 pha nối lưới để ứng dụng cho bộ sạc xe điện.. • Thiết kế một nghịch lưu nguồn áp 3 pha nối lưới

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITRƯỜNG ĐIỆ – ỆN TỬN ĐI

  

BÁO CÁO ĐỒ ÁN I

THIẾT KẾ NGHỊCH LƯU NGUỒN ÁP BA PHA NỐI LƯỚI

Giảng viên hướng dẫ n: PGS TS Vũ Hoàng Phương

PGS TS Trần Trọng Minh

Nhóm sinh viên thực hiện:STT Họ và tê n MSSV

1 Nguyê n Ng c Sơnọ 20202506 2 Trà n Đ c Trứứ ơ ng 20202720

1.2 Phương pháp điều chế vector không gian3

CHƯƠNG 2 MỘT SỐ TIÊU CHUẨN NỐI LƯỚI ĐIỆN VIỆT NAM9

2.2 Tiêu chuẩn về chất lượng điện năng9

MỞ ĐẦU

Trong thời đại công nghiệp 4.0, xe điện đang trở thành một phương tiện giao thông phổ biến Để đáp ứng nhu cầu sạc nhanh và an toàn cho xe điện, hệ thống sạc cần được thiết kế một cách hiệu quả và ổn định Trong khuôn khổ đồ án này, chúng ta tập trung vào việc thiết kế một nghịch lưu nguồn áp 3 pha nối lưới để ứng dụng cho bộ sạc xe điện

Lý do chọn đề tài:

• Sự phát triển nhanh chóng của xe điện đang tạo ra một nhu cầu ngày càng tăng về hạ tầng sạc nhanh Một hệ thống sạc hiệu quả và ổn định là cần thiết để đáp ứng nhu cầu này

• Thiết kế một nghịch lưu nguồn áp 3 pha nối lưới đảm bảo khả năng điều chỉnh nguồn ra và ứng dụng trong các ứng dụng sạc xe điện sẽ mang lại nhiều lợi ích về hiệu suất và tiết kiệm năng lượng Phạm vi nghiên cứu:

• Tìm hiểu và phân tích các yêu cầu và tiêu chuẩn liên quan đến hệ thống sạc xe điện nối lưới.

• Thiết kế và triển khai hệ ống nghịch lưu nguồn áp 3 pha cho quá thtrình sạc xe điện.

• Mô phỏng và thử nghiệm hệ ống để đánh giá hiệu năng và tính thkhả thi.

Tóm lại, đề tài này tập trung vào việc thiết kế hệ ống sạc xe điện nốth i lưới sử dụng công nghệ nghịch lưu nguồn áp 3 pha Kết quả nghiên cứu dự ến sẽ mang lại lợi ích về ệu suất sạc, tiết kiệm năng lượng và ki hiđóng góp vào sự phát triển của xe điện và hạ tầng sạc trong tương lai.

CHƯƠNG 1 SƠ ĐỒ MẠCH LỰC VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN

Sơ đồ mạch lực

Hình 1.1 Sơ đồ mạch lực bộ nghịch lưu nguồn áp ba pha chế độ nối lưới

Sơ đồ mạch lực bộ nghịch lưu nguồn áp ba pha chế độ nối lưới được biểu diễn trên hình 1.1 cấu tạo từ ba sơ đồ nửa cầu, tạo nên ba pha đầu ra Sơ đồ gồm 6 van IGBT và 6 điôt ngược.

Các điốt ngược là các phần tử bắt buộc trong các sơ đồ nghịch lưu áp, giúp cho quá trình trao đổi công suất phản kháng giữa tải với nguồn Đầu vào một chiều là một nguồn áp với đặt trưng có tụ C với giá trị đủ lớn Tụ C vừa có vai trò là tụ lọc san bằng điện áp trong trường hợp nguồn Vdc là một chỉnh lưu, vừa có vai trò kho chứa công suất phản kháng trao đổi với tái qua các điôt ngược Nếu không có tụ C hoặc tụ C quá nhỏ dòng phản kháng sẽ không có đường chạy gây nên quá điện áp trên các phần tử

Phương pháp điều chế vector không gian

Phương pháp điều chế vector không gian SVM là phương pháp biến điệu hoàn toàn dùng kỹ thuật số, đảm bảo độ chính xác cao, dễ dàng thực hiện trên các bộ vi xử lý hiện đại.

Hình 1.2 Sơ đồ ối hệ ống điều khiển nghịch lưu nguồn áp ba phakh th

Nhiệm vụ SVM: Tính toán thời gian đóng ngắt van bán dẫn trong mạch nghịch lưu đảm bảo giá trị trung bình điện áp đầu ra mạch nghịch lưu bằng với giá trị điện áp đặt vào khâu SVM [2].

Nội dung phương pháp SVM

Kế ừa nguyên lý của phép điều chế độ rộng xung và ứng dụng lý thuyếth t vector không gian, phương pháp điều chế vector (SVM) ra đời nhằm tổ ức các chtrạng thái đóng ngắt van bán dẫn, sao cho giá trị vector điện áp điều chế được tính toán là xấp xỉ vớ vector điện áp mong muốn.i

• Bước 1: Xác định trạng thái vector chuẩn

Bằng 3 nhánh van ta có 8 trạng thái logic (do NLNA không cho phép ngắn mạch nguồn vào một chiều, không hở mạch pha đầu ra) Ta qui ước, trạng thái logic 1 tương ứng van nhánh trên nối vớ cực (+); trạng logic 0 tương ứng van i nhánh dưới n i vố ới cực () nguồn một chiều.

Có 8 trạng thái : 2 trạng thái không (u0, u7) và 6 trạng thái tích cực (u1÷u6)

Hình 1.3 ạng thái (vector chuẩn) mạch nghịch lưu nguồn áp ba phaTr

Các vector điện áp trong mỗi trạng thái gọi là vector chuẩn Biên độ vector chuẩn xác định:

Bảng 1 Giá trị điện áp các vector chuẩn

Các vector biên chuẩn chia không gian vector thành 6 sector đều nhau

• Bước 2: Xác định vị trí vector điện áp đặt 𝐮𝐬

Sử dụng phương pháp đạ ố để xác định vị trí vector điện áp đặt i s 𝐮𝐬

Hình 1.5 Mối quan hệ giữa các sector và điện áp tức thời

Hình 1.6 Thuật toán xác định vector điện áp đặt trong mỗi sector

• Bước 3: Tính toán hệ số ều chế ực hiện hai vector chuẩn trong mỗi chu đithkỳ ều chế đi 𝐮𝐬

𝐮𝐬 =

𝐓𝐬𝐮𝟎 (𝐡𝐚𝐲 𝐮 𝟕) = 𝐝𝟏𝐮𝐱+ 𝐝𝟐 𝐲𝐮 + 𝐝 𝐮𝟎 𝟎 (𝐡𝐚𝐲 𝐮 (1)𝟕)Trong đó hệ số ều chế;đi

ddddd11111 ===T11111Tsssss

; d; d22222== 22222Tsssss

; d; d00000== 00000Tsssss

Vì |𝐮𝟎| = |𝐮 = 𝟎𝟕| nên (1) được viết lại 𝐮𝐬= 𝐝𝟏𝐮𝐱+ 𝐝𝟐𝐮𝐲 (2)

Viế ạt l i (2) theo thành phần trên hệ tọa độ tĩnh αβ[UUsα

Hệ số ều ế vector không: 𝐝đi ch 𝟎= 11111 −ddddd11111−ddddd22222

Hình 1.7 Nguyên tắc điều chế vector điện áp

Sector 1:[d1d2] = U1

dc[3⁄ −√32⁄

] [UUsαsβ]Sector 2:

[d1] = 1 [−3

2⁄ √32⁄] [Usα]

Sector 4: [d1d2] = 1

Udc[−30 − 3√2⁄ √32⁄] [

UsαUsβ] Sector 5:

[d1] = 1[−3

2⁄ −√32⁄] [Usα

]

• Bước 4: Tính toán thời gian điều chế ực hiện nhánh van mạch nghịch lưu thtrong mỗi chu kỳ 𝑻𝐬

Đảm bảo số lần chuyển mạch ít nhất (mỗi lần chuyển chỉ có một nhánh cầu chuyển mạch)

Trình tự chuyển mạch:

• Sector 1: 𝒖𝟎 → 𝒖𝟏 → 𝒖𝟐 → 𝒖𝟕 → 𝒖𝟐 → 𝒖𝟏 → 𝒖𝟎• Sector 2: 𝒖𝟎 → 𝒖𝟑 → 𝒖𝟐 → 𝒖𝟕 → 𝒖𝟐 → 𝒖𝟑 → 𝒖𝟎• Sector 3: 𝒖𝟎 → 𝒖𝟑 → 𝒖𝟒 → 𝒖𝟕 → 𝒖𝟒 → 𝒖𝟑 → 𝒖𝟎• Sector 4: 𝒖𝟎 → 𝒖𝟓 → 𝒖𝟒 → 𝒖𝟕 → 𝒖𝟒 → 𝒖𝟓 → 𝒖𝟎• Sector 5: 𝒖𝟎 → 𝒖𝟓 → 𝒖𝟔 → 𝒖𝟕 → 𝒖𝟔 → 𝒖𝟓 → 𝒖𝟎• Sector 6: 𝒖𝟎 → 𝒖𝟏 → 𝒖𝟔 → 𝒖𝟕 → 𝒖𝟔 → 𝒖𝟏 → 𝒖𝟎

Hình 1.8 Các mẫu xung chuẩn đưa ra trong mỗi sector

Căn cứ vào đặc điểm kênh PWM trong các vi điều khiển (thực chất là bộ đếm tiến lùi), ta sẽ xác định được hệ số điều chế cho nhánh van mạch nghịch lưu.

Bảng 3 Hệ số ều chế cho nhóm nhánh van của mạch nghịch lưuđi

Kết luận

Phương pháp SVM có nhiều ưu điểm: [2]

Tận dụng được điện áp một chiều tốt hơn phương pháp sinPWM

Linh hoạt tạo ra các mẫu xung khác nhau trong mỗi sector để phù hợp với các ứng dụng riêng biệt Từ đó xuất phương pháp điều chế mới: điều chế ngẫu nhiên (giảm sóng hài điện áp tại lân cận tần số phát xung) và điều chế hai nhánh van (giảm số lần chuyển mạch)

ợp cài đặt cho vi điều khiển hiện tạ

ảm sóng điều hòa bậGi c cao

CHƯƠNG 2 MỘT SỐ TIÊU CHUẨN NỐI LƯỚI ĐIỆN VIỆT NAM

Tiêu chuẩn về ện áp và tần sốđi

Hệ ống điện lướ ở ệt Nam sử dụng điện áp 3 pha 400V/230V và tần số thi Vi50Hz

Theo tiêu chuẩn TCVN 7995 – 2009:

• Điện áp vượt quá 230/400 V thích hợp với các ứng dụng trong công nghiệp nặng và cơ sở thương mại lớn.

• Trong điều kiện vận hành bình thường, khuyến cáo rằng điện áp tại các đầu nối nguồn không nên vượt quá ± 10 % so với điện áp danh nghĩa của hệ thống.

Hình 2.1 Hệ ống điện xoay chiều có điện áp danh nghĩa đến và bằ 1000 V th ngvà thiết bị liên quan

Tiêu chuẩn về ất lượng điện năngch

• Tiêu chuẩn IEEE 519 1992 về sóng hài dòng & áp: Bảng 4 Tiêu chuẩn IEEE 519 1992

• Theo Thông tư 39 của bộ công thương:

Với nhà máy điện: + 10% và – 05 %

• Trong trường hợp sự cố nhẹ , dao động điện áp cho phép trong khoảng +5% và 10% so với điện áp tiêu chuẩn.

• Trong trường hợp sự cố nghiêm trọng, cho phép mức dao động điện áp trong khoảng ± 10 % so với điện áp tiêu chuẩn.

Sóng hài điện áp

Nhấp nháy điện áp:

Dòng ngắn mạch:

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN

Iom= Io √2 = 7,58 √2 = 10,72 (A) Xác định dòng đỉnh qua van và diode: 𝑰𝒑𝒆𝒂𝒌 (𝑨)

Ipeak= Iom= 10,72 (A)

Tính toán dòng qua van và diode: 𝑰𝑽𝑨𝑽𝑮, 𝑰𝑫𝑨𝑽𝑮, 𝑰𝑽𝑹𝑴𝑺,𝑰𝑫𝑹𝑴𝑺( )𝑨

Hình 3.1 Dạng dòng qua van IGBTTừ dạng dòng qua van IGBT, ta tính được:

Dòng trung bình qua van IGBT :𝑰𝑽𝑨𝑽𝑮 = 1

2π ∫ Iomπφ

sin θ − φ dθ( ) = 1 + cosφ2π Iom [3] = (1 + 0.8)/(2 ∗ π) ∗10 72 = 3.07 (𝐴)

Dòng hiệu dụng qua van IGBT :

𝑰𝑽𝑹𝑴𝑺= √12π ∫ (Iomsin(θ − φ))2π

dθ = Iom √12π(

sin(2𝜑)4 −

2) = 5.22 (𝐴) Tính toán dòng qua van và diode: 𝑰𝑽𝑨𝑽𝑮, 𝑰𝑫𝑨𝑽𝑮, 𝑰𝑽𝑹𝑴𝑺,𝑰𝑫𝑹𝑴𝑺( )𝑨

Hình 3.2 Dạng dòng qua diodeTừ dạng dòng qua diode, ta tính được:

Dòng trung bình qua van diode :

Dòng hiệu dụng qua diode :

𝑰𝑫𝑹𝑴𝑺= √1

2π ∫ (Iomsin(θ − φ))2φ

dθ = Iom √12𝜋(

4 ) = 1.22 (𝐴) Chọn van IGBT

Từ các thông số tính toán ở trên ta được bảng tính toán các thông số cho nghịch lưu nguồn áp ba pha nối lưới.

Bảng 6 Tính toán các thông số cho nghịch lưu nguồn áp ba pha nối lưới.Dòng tải yêu cầu ( 𝐼𝑜) 7.5758 ABiên độ của dòng tải ( 𝐼𝑜𝑚) 10.7137 ADòng hiệu dụng qua van IGBT (𝐼𝑉𝑅𝑀𝑆) 5.2156 ADòng hiệu dụng qua Diode (𝐼𝐷𝑅𝑀𝑆) 1.2221 ADòng trung bình qua van IGBT (𝐼𝑉𝐴𝑉𝐺) 3.0693 ADòng trung bình qua Diode (𝐼𝐷𝐴𝑉𝐺 ) 0.3410 ADòng đỉnh qua van và diode (𝐼𝑝𝑒𝑎𝑘) 10.7137 VĐiện áp ngược lớn nhất qua van và diode (𝑈𝑛𝑔.𝑚𝑎𝑥) 600.0000 V

Từ các thông s trên chố ọn IGBT 6MBP25RA120 có thông số kỹ thuật

Tính toán tổn hao qua van và diodeTổn hao qua van và diode

Tổn hao qua IGBT và diode (𝐏𝐥), cũng như tổn hao trong bất kỳ thành phần bán dẫn nào, gồm 3 thành phần:

a) Tổn hao dẫn điện (𝐏𝐜)b) Tổn hao chuyển mạch (𝐏𝐬𝐰)

c) Tổn hao do rò rỉ (𝐏𝐛), thường được bỏ qua.Do đó, tổn hao qua IGBT và diode được xác định:

𝐏𝐥= 𝐏𝐜+ 𝐏𝐬𝐰+ 𝐏𝐛≈ 𝐏𝐜+ 𝐏𝐬𝐰

• Tổn hao n (𝐏dẫ 𝐜)

Điện áp 𝐮𝐂𝐄 khi IGBT ở ạng thái dẫtr n: 𝐮𝐂𝐄= 𝐮𝐂𝐄𝟎+ 𝐫𝐂𝐢𝐂Điện áp 𝐮𝐃trên diode:

𝐮 = 𝐮𝐃𝐃𝟎+ 𝐫𝐃𝐢𝐃

Giá trị tức thời của tổn hao dẫn trên IGBT:

𝐏𝐂𝐓(𝐭) = 𝐮 ( )𝐂𝐄𝐭 𝐢𝐂(𝐭) = 𝐮𝐂𝐄𝟎 𝐢 (𝐭) + 𝐫𝐂 𝐂𝐢𝐂 (𝐭)Giá trị tức thời của tổn hao dẫn trên diode:

𝐏𝐂𝐃(𝐭) = 𝐮𝐃( )𝐭 𝐢 (𝐭) = 𝐮𝐃𝐃𝟎 𝐢 (𝐭) + 𝐫𝐃𝐃 𝐃𝐢 𝟐(𝐭)

Nếu dòng trung bình qua IGBT, diode lần lượt là 𝐈𝐂𝐀𝐕𝐆, 𝐈𝐃𝐀𝐕𝐆và dòng hiệu dụng 𝐈𝐂𝐑𝐌𝐒, 𝐈𝐃𝐑𝐌𝐒thì tổn hao dẫn của IGBT, diode trong khoảng thời gian chuyển mạch (𝐓𝐬𝐰= 𝟏

𝐟𝐬𝐰) là:

𝐏𝐂𝐓= 𝟏𝐓𝐬𝐰

∫ 𝐏𝐂𝐓( )𝐭 𝐝𝐭

= 𝟏𝐓𝐬𝐰

Tổn hao đóng cắ ủa IGBT và diode: t c

Tính toán tổn hao

Hình 3.4 Datasheet IGBT 6MBP25RA120

Dựa trên đặc tính 𝐕𝐂𝐄− 𝐈𝐂 và 𝐕𝐟− 𝐈𝐟 từ Datasheet IGBT 6MBP25RA120 ta xác

định được:

rC=ΔUCEΔIC =

10= 0.03 (Ω , U) CE0= 1.3 (V)rD=ΔUD

ΔID =0.3

10= 0.03 (Ω) , UD0= 1.7 (V)Tổn hao dẫn của IGBT, diode:

PCT= UCE0 ICAVG+ rC ICRMS2= 1.3 ∗ 3.07+ 0.03∗ 5.222= 4.81 (W)PCD= UD0 IDAVG+ rD IDRMS2= 1.7 ∗ 0.34+ 0.03∗ 1.222= 0.62 (W)Dựa trên đặc tính 𝐄 − 𝐈𝐂, tổn hao đóng cắ ủa IGBT, t c

diode là:

PswT= (EonT+ EoffT) fsw

= (0.6 + 0.5) 10−3 104

= 11 (W) PswD= Err fsw

= 0.2.10−3 104 = 2 (W)

∆𝑃 = 6.(4,81 + 0,62 + 11 +2) = 110,58 (W)

Từ các tính toán ở trên ta được bảng tính toán tổn hao cho van và diode:Bảng 7 Tính toán tổn hao cho van và diode

Tổn hao dẫn của IGBT (𝐏𝐂𝐓) 4.8061 W

Tổn hao dẫn của Diode (𝐏𝐂𝐃) 0.6246 W

Tổn hao đóng cắ ủa IGBT (t c 𝐏𝐬𝐰𝐓) 11.0000 W

Tổn hao đóng cắ ủa Diode (t c 𝐏𝐬𝐰𝐃) 2.0000 W

Tổn hao qua 6 cặp IGBT DIODE 110.5840 W

• Có nhiều loại driver khác nhau phù hợp vào từng yêu cầu thiết kế.

• Thiết kế driver là điều tối quan trọng khi thiết kế một mạch điện tử công suất.• Về nguyên tắ các driver cho MOSFET và IGBT là giống nhau MOSFET là c

thiết bị điều khiển bằng điện áp.

Các bước cơ bản khi thiế ế driver:t kChọn cấu hình Gate DriverTính toán dòng điện peak cực GXác định điện áp điều khiển VGSLựa chọn điện trở cổngThiết kế mạch Driver

Bước 1: Chọn cấu hình Gate Driver

Các cấu hình Gate Driver thông dụng bao gồm: Boostrap

Cách ly quangBiến áp xung

Đặc điểm, ứng dụng của các cấu hình Gate Driver thông dụng:

• Boostrap

Đơn giản, ứng dụng caoKhông có quá độ Không cách ly

Tần số chuyển mạch không cao

Thích hợp cho các ứng dụng công suất nhỏ

• Cách ly quang

Có cách ly

Tần số hoạt động caoNhỏ gọn

Giá thành tương đối cao

Hình 3.7 Boostrap

• Biến áp xung

Giá thành rẻ, dễ sử dụngTrễ lan truyền nhỏCó cách ly Cồng kềnh Giới hạn duty cycle

Phụ thuộc vào chất lượng điện áp

Bước 2: Tính toán dòng điện peak cực G

Dòng điện peak cực G:

𝐈𝐎𝐍= 𝐐𝐆

; 𝐈𝐎𝐅𝐅= 𝐐𝐆𝐭𝐨𝐟𝐟

o Lưu ý:

• Tụ ký sinh trên cổng lớn• Cần quá độ nhanh• Điện áp điều khiển lớn

Dòng điều khiển cao hơn

o Nếu chọn 𝐭𝐨𝐧 và 𝐭𝐨𝐟𝐟nhỏ:

• Giảm tổn thất chuyển mạch.

Hình 3.9 Biến áp xung

Dòng ra mức thấp (sink): thể hiện khả năng của Driver để đưa dòng điện tới

van khi nó đang hạ áp, cần chọn Driver có dòng sink sao cho:𝐈𝐬𝐢𝐧𝐤> 𝐈𝐎𝐍⇒ 𝐈𝐬𝐢𝐧𝐤> 𝟎.𝟒𝟐 (𝐀)

Dòng ra mức cao (source): thể ện khả năng của Driver để đưa dòng tới van hikhi nó đang tăng áp, cần chọn Driver có dòng source sao cho

dòng peak tăng vọt gây phá hủy van.

• Để tố ưu hiệu suất driver, đề xuấi t cấu hình on off (𝐑𝐠_𝐨𝐧 và 𝐑𝐠_𝐨𝐟𝐟).

Ion − Rg_int ≈ 30 (Ω)Roff=VGS_max

Ioff − Rg_int 100 ≈ (Ω)

Hình 3.10 Cấu hình on off

Thiết kế mạch lọc LCL

Bộ lọc LCL có nhiệm vụ lọc sóng hài bậc cao cho ngõ ra của nghịch lưu trước khi kết nối với lưới điện Tuy nhiên, bộ lọc lại có thể gây cộng hưởng tần số nguy hiểm cho lưới điện.

Điện trở damping được mắc nối tiếp với tụ lọc để ử ảnh hưởng khcủa mạch lọc LCL tại tần số cộng hưởng

Các thông số cơ bản:

Từ các tham số mạch lực, ta có các thông số cơ bản cho bộ lọc LCL:• Giá trị ệu dụng điện áp dây lướhi i: E = Un phaRMS √3 =380 (V)• Giá trị công suất thiết kế của hệ ống: th Pn = 5000 (W)• Giá trị tần số góc cơ bản của lưới điện: ωn= 100π (rad/s) • Giá trị cơ bản của trở kháng hệ thống:

Pn =3802

5000= 28 88 (Ω)• Giá ị cơ bản của dung kháng hệ tr thống:

Cb= 1ωnZb=

100π ∗28 88 = 110 21 (μF)• Giá trị cơ bản của cảm kháng hệ thống:

100π= 91 93 (mH)

Tính toán thiết kế

Để thiết kế bộ lọc LCL ta có các bước sau:

Bước 1: Chọn giá trị đập mạch dòng điện cho phép (%ripple) là 40%, tính được giá trị ện cảđi m 𝐿𝑖

Bước 2: Chọn giá trị công suất phản kháng hấp thụ (%x) là 2.5%, tính được giá trị ện dungđi Cf

|1 − 18 04r |= 0.2⇒ r = 0.33

lưới đến một nửa tần số đóng cắt, để tránh các vấn đề cộng hưởng ở ần dưới và phần trên của phổ ph hài gây nguy hiểm cho lưới điện [4].

Tần số cộng hưởng:

fr𝑒𝑠= 12π√

Li+ Lg

L LC = 4590 (Hz)

Bước 5: Xác định giá trị điện trở damping, điện dung tụ DCGiá trị của điện trở damping được xác định bằng 1/3 giá trị dung kháng tại tần số cộng hưởng

Rd= 13ωresCf=

3 ∗ 2π ∗ 4590 ∗ 2.76 10∗ −6= 4.2 Ω ( )Giả sử ện áp trên tụ ợc giữ bằng hằng số trong 2 chu kỳ ới, ta tính đi đư lưđược năng lượng của tụ ện DC link:đi

Qc= 2PnTn=2PnfnCDC=2Qc

UDC2 = 4PnUDC2 fn=

• Từ thông đỉnh làm việc được chọn 0.6 (T) Với Bmax càng lớn thì kích thước lõi càng nhỏ nhưng độ tự cảm sẽ bị ảm sâu do đặc thù lõi giPowder core.

• Mật độ dòng điệ J được lựa chọn 450 (A/cm2) Mật độ dòng càng n lớn thì kích thước dây dẫn nhỏ, chi phí tiết kiệm nhưng điện trở DC lại tăng lên Thông thường J đượ ựa chọn từ 300 – 1000 (A/cm2).c l• Window utilization factor (K ) được chọn là 0.32 Để tránh hiệ ứng u u

gần (proximity effect), thường chỉ quấn 1 lớp dây nên sẽ chọn K u

Từ hệ số A tính được, chọn lõi CH508060 với độ từ p thẩm 𝜇 = 60.

• Giả sử tại điểm làm việc định mức, độ từ cảm giảm đi 30%, hệ số AL chỉ còn 51,1 (nH/N ) Từ đó, tính được số vòng quấn dây:2

𝑁 =√ 𝐴 𝐿

𝐿×10−9×𝑛≈ 185 vòng Hình dưới m tả quan hệ ữa A vô gi L à F=N.I:

Hình 3.12: Quan hệ AL NI của lõi CH508060

• Tính toán đường kính dây quấn:

𝑑 = √𝐼𝑟𝑚𝑠𝐽 ×4

𝜋= 0.174 (cm).• Tính toán tổn hao:

Tổn hao đồng một chiều:+ MLT = 6,4 (cm)

+ Với thông số dây, ta tính được điện trở một chiều của dây quấn:𝑅𝑑𝑐= 𝑁 × 𝑀𝐿𝑇 ×(𝛺

𝑐𝑚) = 0.0616 (𝛺)

Bảng AWG=> Tổn hao đồng một chiều:

𝑃𝑑𝑐= 𝐼𝑟𝑚𝑠2 × 𝑅𝑑𝑐 = 3,54 (𝑊)

Tổn hao đồng xoay chiều:

+ Tỉ số ện trở xoay chiều so với điện trở một chiềđi u được tính như sau:𝑅𝑎𝑐

= 𝐴 × (sinh(2𝐴) + sin(2𝐴)cosh 2𝐴 − cos 2𝐴( ) ( )+

2 × 𝑁𝑙2− 1

sinh(𝐴) − sin(𝐴)cosh(𝐴)+ cos(𝐴))

Trong đó,N là số lớp dây quấn, còn A được tính theo:l

𝐴 = (𝜋4)

×𝑑𝑏𝛿 × √𝑑

( )∗

Trong đó, d và d lần lượt là đường kính dây trần và đường kính tính cả b

cách điện của dây, là độ 𝛿 thấm bề mặt

+ Sau khi thay số, ta tính được điện trở Rac = 0.404 (Ω).