Báo cáo tiểu luận môn Điện tử công suất

LOI MO DAU Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật trên con đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước.. Trường ĐHSPKT Hưng Yên là một trong số những trường đã rấ

TRUONG DAI HOC SU PHAM KY THUAT HUNG YEN

KHOA: DIEN - ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN: ĐIỆN TỬ CÔNG SUÁT

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Mã sy:

Lớp:

Hwng Yén, thang I nam 2022

Nguyễn Đình Hùng Trần Quang Bách

12220332 122201.3

LOI MO DAU

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật trên con đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước Đề thúc đây nề kinh tế của đất nước ngày cảng phát triển, siàu mạnh thì phải đào tạo cho thế hệ trẻ có đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội Trường ĐHSPKT Hưng Yên là một trong số những trường đã rất trú trọng đến việc hiện đại hoá trang thiết bị nhằm nâng cao hiệu quả trong giảng dạy cũng như giúp sinh viên có khả năng thực tế cao Là những sinh viên chuyên ngành tự động hóa, chúng em muốn được tiếp cận và hiểu sâu hơn nữa về chuyên ngành của mình Môn học “Điện tử công suất” là một trong những môn chủ

yếu để đảo tạo sinh viên nghành tự động hóa nói riêng va sinh viên kỹ thuật điện nói

chung

Trong suốt quá trình học chúng em đã gặp một số vướng mắc về lí thuyết và thực hành Tuy nhiên chúng em đã nhận được sự giải đáp và hướng dẫn kip thời cua

thay Nguyén Dinh Hung

Vì vậy, chúng em xin trân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đình Hùng đã trực tiếp hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình học Em cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn tới toàn thể thay cô của Khoa Điện - Điện Tử Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên

đã trang bị kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi cho chung em trong suốt quá trinh học tập và nghiên cứu tại trường

Hưng Yên, ngày tháng Ì năm 2022 Sinh viên thực hiện

Trần Quang Bách

Trung 2

MUC LUC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU -2 2 2222122222212112111212212 2121221222121 trau a

MỤC LỤC 52 25221 221122122222112111212212 1212211212112 3

MỤC LỤC HÌNH VẼ 5 2112112112122 2 1t re re 4

ĐÈ BÀI Q.55 22221222 2122222212222 12111 rag 5

THỰC HIỆN ĐÈ TÀI - 5S 2122121111111 1 12T E1 1E tre 5

PHẦN A: THIẾT KẼ, TÍNH TOÁN TRÊN CƠ SỞ LÝ THUYÊT 5

I1 0 TT -ẶAẶẶÃĂẮẮÁẮÁẮÁĂÁ 5

- 4 Tinh toan cac thong số về dòng điện, điện áp để lựa chọn các van bán

dân công suât và máy biên áp 020 22011211121 11211111 111111111111 111 101110111182 1 8111 5

PHAN B: MO PHONG, PHAN TICH KET QUA TREN PHAN MEM PSIM 7

1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý trên phần mềm PSIM 2 S222 212222 te 7

a Mô phỏng kiểm tra dạng sóng và giá trị hiệu dụng của điện áp nguồn

cấp r0 HH 8

3 Mô phỏng kiểm tra đạng sóng và giá trị trung bình điện áp trên tải khi

sóc điều khiển bằng 0n 1 9

4 Mô phỏng dạng sóng điện áp nguồn, điện áp tải, điện áp trên van T1,

Tà, T3 với các góc điều khiển khác nhau: 30° ; 60° ; 90° ( mỗi dang song trên

một hệ trục tọa độ, chia đều mỗi khoảng cách nhau 30 độ điện và chỉ lấy 1,5

chu kỳ, gốc tọa độ bắt đầu lấy nửa chu kỳ dương pha L.IN) 2 5c S222 9

5 Điền các thông tín vào bảng sau 5 2 S1 1111121111211 221112 13

6 Vời góc điều khiên œ = 300 khi đó van nào dẫn trong các khoảng sau 14

KẾT LUẬN - S221 121 1 1 1 111g t1 12111 11g l§ TAT LIEU THAM KHẢO 55-1 21 1111211211112 1 11221211 rru 15

Trang 3

MUC LUC HINH VE

Trang

Hinh I-1.1: So đồ nguyên lý mạch chỉnh lwu hinh tia 3 pha c6 diéu khién, tai

œ8 7 2 ceccccccesceccenececcessecccssesecesssecssasecesasessessseessssescessecesstseseetesessneeees 5

Hình II-1.1: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu hình tia 3 pha có điều khiến tai

thuần trở Ñu - 552221221221 121121121121122112112111121112121121211221121212222122 re 6

Hình II-1.À: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiễn 22 SH TS 1 1111111115511 1 55551552 ceg 7

Hinh II-à.1: Dạng sóng điện áp nguồn ULIN, ULẦN va UL3N 5255 552552 7

Hình II-À.3 : Giá trị hiệu dụng của điện áp nguồn cấp vào mạch 2s: 8

Hinh II-3.1 : Dạng sóng điện áp trên tải khi góc điều khiển bằng 0° điện 9

Hinh II-3.a: Giá trị hiệu dụng điện áp trên tải khi góc điều khiển bằng 0° điện 9

Hình II-4.1: Đồ thị đạng sóng điện áp nguồn - 5521 2221112111211 te 10

Hinh II-4.À: Đồ thị dạng sóng điện áp trên tải với góc điều khiển œ = 30° điện 10 Hình II-4.3: Đồ thị dạng sóng điện áp trên van T¡, Tạ và T› với góc điều khiển

œ = 30° điện - 5 2s 21 1111211211211121122112112112112221122122121121121 2212 ren 10

Hình II-4.4: Đỗ thị đạng sóng điện áp nguồàn 5221 SE E1 21 11211E1.1121 1c ce 11

Hinh II-4.5: Đồ thị dạng sóng điện áp trên tải voi g6c diéu khién o = 60° điện ll

Hinh II-4.6: D6 thi dang song dién ap trén van T,, Ta va T3 với góc điều khiến

Ch = 609 GG na li Hình II-4.7: Đỗ thị đạng sóng điện áp nguồàn 522111 E121 121121211211 ce la

Hinh II-4.8: Đồ thị dạng sóng điện áp trên tải voi g6c diéu khién o = 90° dién la Hình II-4.9: Đồ thị dạng sóng điện áp trên van T¡, Tạ và T› với góc điều khiển

Trưng 4

DE BAI

Cho mạch chỉnh lưu hình tia ba pha có điều khiến, cấp cho tải thuần trở với các

thông số sau: £

- _ Điện áp định mức của lưới điện: U = 380V-50Hz

- _ Điện áp định mức của tải Ua = 110VDC

- Tải thuần trở R = 100 Ô

- Biết điện áp đặt trên van khi dẫn là 0V

THUC HIEN DE TAI: -

A Thiệt kê, tính toán trên cơ sở lý thuyêt

1 Vẽ sơ đồ nguyên lý

T1

lA u;

uB iB

Uc ic

L—]

u

Hình I-1.1: Sơ đồ nguyên lÿ mạch chỉnh lưu hình tia 3 pha có điều khiến, tải thuần

ro Ra

2 Tính toán các thông số về dòng điện, điện áp để lựa chọn các van bán dẫn

công suất và máy biến áp

Đề tính chọn các van công suất và máy biến áp thì góc mở của Thyristor bằng 0°

Xét điều kiện làm việc khi œ = 0° thì ta có:

- Điện áp trung bình trên tải:

l =_ [ w,.dt =— Ỉ \BLL sin(e)d(e# _3V2 " sin(wnjd( wt _3v? |- €0S(/z/ ) ||

LẺ, = |- cos( +/z)+co0s(—+()| =

» E7 — “ Uo ==" 110 =94.05 ~94(V)

~ 3Y6.cos( a) _3 V6 cos( 0" )

V3 -J3.94 =10HNV)

Vậy, điện áp đâu ra cuộn thir cap cua máy biện áp:

- Dòng điện trung bình qua tải:

Trang 5

(qt) = = =1,1(A)

R R 100

Vậy, dòng điện hiệu dụng chạy trong cuộn thứ cấp của máy biến áp có gia tri la:

1, =0,58.1, =0,58.1,1 =0,038(.A)

Như vậy, ta lựa chọn máy biến áp cho mạch chỉnh lưu có các thông số kỹ thuật như sau:

+ Điện áp đầu vào cuộn sơ cấp: Un = 380 VAC

+ Điện áp đầu vào cuộn thứ cấp: Us = 163 VAC + Dòng điện hiệu dụng chạy qua cuộn thứ cấp: lị = 0,638 (A)

- Dòng trung bình qua mỗi van Thyristor lả:

ae

I =“ = =0.37(A)

- Điện áp thuận và ngược lớn nhất đặt lên mỗi van Thyristor là:

Như vậy, ta lựa chọn van công suất cho mạch chỉnh lưu là van Thyristor có các thông số kỹ thuật như sau:

+ Điện áp thuận và ngược lớn nhật đặt lên van ThyrIstor là:

l =[ 230,25 (V)

+ Dòng điện trung bình qua van Thyristor 1a:

I O,37(A)

B Mô phỏng, phân tích kết qua trên phần mềm PSIM

1 Thiết kế sơ đồ ngHyên ly trén phin mém PSIM

a Mạch nguyên ly

` youl

5| (V) I1 | one |

>=) el \Y/ULIN oe " “BY „THY1

.—— (>) - - “Gur -

Isl ow “Tún - `

I YY UL2N _THY2

Pk 1

{@2:}

Se sa + - eo UTS -

5 Dy ¬ N4

có TOT UL8 ca - Dk THY3 4 :

63}

_R1 109 cư

Ị AAA A) :

ld

~ We

Ud

SO DO MACH CHINH LUU HINH TIA 3 PHA CO DIEU KHIEN TAI THUAN TRO Ra"

Hình II-1.1: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu hình tia 3 pha có điều khiến tải thuần trở

Ra

Trung 6

b Mach diéu khién

ˆ COMP1

- ACTRL1

L1

(un | HỆ COMP2

Hình II.1.2: Sơ đô nguyên lý mạch điều khiển

2 Mô phỏng kiểm tra dạng sóng và giá trị hiệu dụng của điện áp nguồn cấp vào

a Dang song dién ap nguon UL1N, ULAN, UL3N va UL1La

TB Fle Edit-Axts- Screen Measure Analysis" View Options Label Settings Wndow Hà

SO@GB- SOBs x viEFRPRACTO TH aR

Hinh L-2.1: Dang song dién ap nguon ULIN, UL2N va UL3N

Trang 7

SOB SAHiixy EB SLASQO em mrO ay

Hinh I-2.2 : Dang séng dién dp nguon ULIL2

b Giá trị hiệu dụng của điện áp nguồn cấp vào mạch

Calculator Copy Paste

1.6200735e+002 RMS Value 1.6299735e+002

= 16299735 9.4106554a+01 Time From 1.0000000e-00E _

= 94106554 Tae To E 9000000 002 9.4106664e+00]

9.4106633e+001 = 94106633 ULIL2 > 1.8299725e+002 29972Ee -002 9.4108633e+001 9.41068698a+ 01 ULIN 9.4106554c+001

= 94106698 UL2N 9.4106633c~001 9.4108898z~+001

UL3N (9.4106696c~001

94.1 06698

4 5 6 3 ] sqrt cos acos

1 2 3 = e xy tan atan

0 Exo + pi lk | loglo lh

Hình II-2.3 : Giả trị hiệu dụng của điện ap nguồn cấp yao mach

- Két qua mé phong: ULILa = 164.99 (V)

UL1 =UL4 = UL3 ~ 94,1 (V)

- Nguồn cấp từ máy biến áp: ULILÀ = 163 (V)

UL1 =ULâ = UL3 = 94 (V)

Trang 8

3 Mộ phỏng kiểm tra dạng sóng và giả trị trung bình điện dp trên tải khi góc

điều khiên bằng 0 độ điện

Hình II-3.1 : Dạng sóng điện áp trên tải khi góc điều khiển bằng 0° điện

Cony Paste

RMS Value [~) Time Fron

1.1006064e+002 Time Ta

ud

Hình II-3.2: Giá trị hiệu dụng điện áp trên tải khi góc điều khiển bằng Œ° điện

- Kết quả mô phóng: Ua = 110,05(V)

- Điện áp định mức của tải: Ưa= 110 (V)

Mô phỏng dụng sóng điện áp nguồn, điện áp tải, điện úp trên van TÌ, T2, T3

với các góc điều khiển khác nhau: 30°; 60°; 90°( mỗi dụng sóng trên một hệ

trục tọa độ, chia đều mỗi khoảng cách nhau 30 độ điện và chi lấp 1,5 chu ky, goc tọa độ bắt đầu lấp nita chu kp dwong pha LIN)

4.1 Góc điều khiến bang 30°

- Điện áp nguồn:

Trung 9

Hình II-4.1: Đô thi dạng song dién dp nguon

- Điện áp trên tải:

Hình II-4.2: Đồ thị dạng sóng điện áp trên tải với góc điều khién a = 30° dién

- Điện áp trên các van Tì, T; và 1; :

Hình II-4.3: Đô thị dạng sóng điện áp trên van Tì, 7› và 1› với góc điều khiển œ = 30°

điện

Trung 10

4.8: Góc điều khiến bang 60°

- Điện áp nguôn:

Hình II-4.4: Đô thị dạng sóng điện áp nguồn

- Điện áp trên tải:

Hình II-4.5: Đồ thị dạng sóng điện áp trên tải với góc điều khién a = 60° dién

- Điện áp trên các van Tì, T; và 1; :

Trang 11

Hình II-4.6: Đô thị dạng sóng điện áp trên van Tì, 1› và T; voi goc diéu khién a = 60°

điện

4.3: Góc điều khiển bằng 90°

- Điện áp nguôn:

Hình II-4.7: Đô thị dạng sóng điện áp nguồn

- Điện áp trên tải:

Hình II-4.5: Đồ thị dạng sóng điện áp trên tải với góc điều khiển œ = 90° điện

- Điện áp trên các van Tì, T; và 1; :

Trang 12

Hình II-4.9: Đô thị dạng sóng điện áp trên van Tì, 1› và T› với góc diéu khién a = 90°

điện

5 Điền các thông tin vào bảng sau

khiển Điệnáp Dòng điện Điệnáp Dòng điện

(V) (A) (V) (A)

a 30 95.44 0.95a 95.06 0.950

3 60 63.47 0.634 63.40 0.63a

- Với góc điều khiển œ = 0° điện:

- Với góc điều khiển œ = 30° điện:

- Với góc điều khiển œ — 60° điện:

Trang 13

- Với góc điều khiển œ = 90° dién:

- Với góc điều khiển œ = 120° điện:

- Với góc điều khiển œ = 150 điện:

Ười góc điều khiển a = 30° khi đó van nào dẫn trong các khoảng sau

Từ 0° đến 309

Tir 30° dén 60°

Tir 60° dén 90°

Tir 90° dén 140°

Tir 140° dén 150°

Tir 150° dén 180°

: van T3 dẫn,van T1 và van Tả khóa

: van T1 dẫn,van Tầ và van T3 khóa

: van T1 dẫn,van Tầ và van T3 khóa

: van T1 dẫn,van Tả và van T3 khóa

: van T1 dẫn,van TẢ và van T3 khóa

: van Tả dẫn,van T1 và van T3 khóa

Trung 14

KET LUAN Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu đề tài Cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn đến nay chúng em đã hoàn thành bài tiêu luận môn học Qua đây một phan nào giúp chúng em được hiểu rõ về ứng dụng của các linh kiện công suất trong quá trình học tập và làm việc trong thực tế sau này

Chúng em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới các thầy cô, cán bộ thuộc Khoa điện — điện tử Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên đã trang bị kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và nghiện cứu

Xin chan thành cảm ơn!

Hưng yên, ngay thang 01 nam a0aa

Sinh viên thực hiện:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Giáo trình: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT - Biên soạn: Ths.Nguyễn Đình Hùng — Khoa

Điện —- Điện Tử ĐHSPKT HY

a Tài liệu: THUYET MINH DTKH - Ð - ĐT - NGUYEN DINH HÙNG.pdf

3 Nguồn tài liệu INTERNET:

- https://www.youtube.com/watch?v=FfEn9gdQv51&t=4493s (Do Duc Tri)

Trang 15