sử dụng năng lượng từ máy phát điện một chiều dùng sức gió (01-2008) - đhbk tp.hcm

Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Sử Dụng Năng Lượng Từ Máy Phát Điện Một Chiều Dùng Sức Gió SVTH: Nguyễn Cảnh MSSV: 40200184 CBHD: ThS Trần Công Binh Bộ môn: Thiết bị điện 18/01/2008 Yêu cầu Thiết kế biến đổi công suất Điều khiển để cơng suất nhận từ gió tối ưu Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Thiết kế mạch biến đổi công suất Chọn DSP TMS320F2812 để điều khiển Thuật toán điều khiển ? Thử nghiệm, kết quả, đánh giá Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Sơ đồ mạch CUK: Mục tiêu cho CUK: − Vin : 10 − 30V − Vout : 12 − 15V − Pđm : 10W − f sw : 20kHz − ΔV = % Lưu ý: VOUT D = 1− D VIN I OUT − D = I IN D D= TON TON + TOFF Thiết kế mạch biến đổi cơng suất Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Sơ đồ mạch CUK: Mục tiêu cho CUK: − Vin : 10 − 30V − Vout : 12 − 15V − Pđm : 10W − f sw : 20kHz − ΔV = % Chu kỳ làm việc: D= ⇒ Vout Vout Vout max ⇒ ≤D≤ Vin + Vout Vin max + Vout Vin + Vout max 12 15 ≤D≤ ⇒ 0,285 ≤ D ≤ 0,6 30 + 12 10 + 15 Thiết kế mạch biến đổi công suất Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Sơ đồ mạch CUK: Mục tiêu cho CUK: − Vin : 10 − 30V − Vout : 12 − 15V − Pđm : 10W − f sw : 20kHz − ΔV = % Dòng điện ngõ ra: Vout V 12 15 ≤ I out ≤ out max ⇔ ≤ I out ≤ ⇔ 0,84 A ≤ I out ≤ 1,1 A Rmin Rmin 14,4 14,4 Thiết kế mạch biến đổi công suất Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Sơ đồ mạch CUK: Mục tiêu cho CUK: − Vin : 10 − 30V − Vout : 12 − 15V − Pđm : 10W − f sw : 20kHz − ΔV = % Dòng điện ngõ vào: I out max Dmax I out Dmin ⇒ ≤ I in ≤ ⇔ 0,33 A ≤ I in ≤ 1,65 A − Dmin − Dmax Thiết kế mạch biến đổi công suất Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Sơ đồ mạch CUK: Mục tiêu cho CUK: − Vin : 10 − 30V − Vout : 12 − 15V − Pđm : 10W − f sw : 20kHz − ΔV = % Cuộn cảm L1 L2: L1 ≥ Vin max Dmax 30.0,6 = = 27,27 mH 20000.0,033 f s ΔiL1 Vin max Dmax 30.0,6 L2 ≥ = = 10,71 mH f s ΔiL 20000.0,084 Thiết kế mạch biến đổi công suất Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Sơ đồ mạch CUK: Mục tiêu cho CUK: − Vin : 10 − 30V − Vout : 12 − 15V − Pđm : 10W − f sw : 20kHz − ΔV = % Tụ điện C1 C2: C1 ≥ Vout max Dmax 15.0,6 = = 28,4 μF Rmin f s ΔvC1 14,4.20000.1,1 C2 ≥ − Dmin − 0,285 = = 2,1 μF −3 (Δvout Vout ).8L2 f s (0,01).8.10,71.10 20000 Thiết kế mạch biến đổi công suất Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Kết mạch CUK: L1 Lưu ý cho CUK: C1 28,4uF 27,27mH L2 10,71mH - M1 Vin V gate D1 IRF640 C2 R load Vout 2,1uF + 0 Thông số: L1 = 27,27mH I OUT − D = I IN D D= TON TON + TOFF L2 = 10,71mH C1 = 28,4uF VOUT D = VIN 1− D C2 = 2,1mH Thiết kế mạch biến đổi công suất Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Sơ đồ khối hệ thống điều khiển: Thiết kế mạch biến đổi công suất Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Sơ đồ mạch kích MOSFET: VCC_+12V ISO1 6N136 R2 75 GND_DSP 1.8k 6 C1 472 U4A MAX4426/SO PWM R1 GND_12V KICH MOSFET C2 102 GND_12V Thiết kế mạch biến đổi công suất Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Sơ đồ mạch hồi tiếp áp: VCC_+12V DO AP R2 R1 10k 1k + - ADC OP-07 10k C1 R3 104 GND VCC_-12V Thiết kế mạch biến đổi công suất Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Sơ đồ mạch hồi tiếp dòng: VCC_+12V R1 1k J2 C1 HALL sensor - 104 GND ADC OP-07 R2 10k C/F + COM + VCC_-12V Thiết kế mạch biến đổi công suất Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Kiểm tra mạch CUK: - Nguồn cấp 10 V - Tải bóng đèn 24V – 10W - Kích MOSFET để áp 15 V Xác định vị trí kích này? Kích vị trí khác, tìm khoảng ổn định mạch? Lý thuyết: Vin = 10V D = 0,6 Vout = 15V Thực tế: Vin = 10V D = 0,74 Vout = 15V Ổn định: D = 0,3 – 0,86 (theo thiết kế: 0,285 – 0,6) Đánh giá: chu kỳ làm việc D: sai số 23% Thiết kế mạch biến đổi công suất Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Sử dụng cho điều khiển: Timer để tạo xung PWM Timer để đếm xung encoder ADC: ADC đo áp, ADC đo dòng, ADC điều khiển biến trở Hỗ trợ DSP F2812: Tốc độ xử lý: 150 MHz ADC: có 16 kênh (12bit) Xuất nhập (I/O): có 56 chân QEP: Timer: CPU: C28x Flash: 256kB Dùng DSP TMS320F2812 để điều khiển Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Quan hệ công suất nhận tốc độ cánh quạt: Thuật toán điều khiển ? Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Khảo sát công suất nhận từ nguồn lượng gió: Thử nghiệm, kết quả, đánh giá Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Khảo sát công suất nhận từ nguồn lượng gió: Vận tốc (rpm) Vin (V) Iin (A) Pin (W) Vout (V) Duty 637.5 4.15555 0.01661 0.06488 0.000 0.00000 628.5 4.23751 0.02381 0.10001 0.005 0.24444 603.0 3.86252 0.03885 0.14800 0.160 0.32821 555.0 3.30886 0.06266 0.19128 0.183 0.45934 483.0 2.82628 0.08428 0.22639 0.225 0.52576 460.5 2.70930 0.09932 0.27407 0.185 0.57753 390.0 2.05446 0.10433 0.21401 0.153 0.64127 321.0 1.55140 0.13441 0.19365 0.075 0.70745 190.5 1.06569 0.07645 0.07467 0.045 0.76215 175.5 0.87072 0.02151 0.01873 0.027 0.80733 129.0 0.69832 0.01350 0.00943 0.020 0.84444 Thử nghiệm, kết quả, đánh giá Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Khảo sát công suất nhận từ nguồn lượng cơ: Thử nghiệm, kết quả, đánh giá Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Khảo sát công suất nhận từ nguồn lượng cơ: Vận tốc (rpm) Vin (V) Iin (A) Pin (W) Vout (V) Duty 1135.5 7.69573 0.07801 0.51057 0.02300 0.25299 1179.0 8.10207 0.06392 0.51507 0.24500 0.32552 1147.5 7.58482 0.06548 0.55792 0.70600 0.40195 1128.0 7.36478 0.09243 1.04904 1.20493 0.46764 1120.5 7.07160 0.14350 1.20644 1.59443 0.53382 1093.5 6.53011 0.16323 1.90106 1.73753 0.58486 1081.5 6.50344 0.23436 1.71689 1.89114 0.62173 1015.5 5.62730 0.29514 1.71533 1.80337 0.70647 964.5 5.14799 0.34621 1.43984 1.43780 0.76386 957.0 4.71985 0.40699 1.22943 0.78686 0.84029 Thử nghiệm, kết quả, đánh giá Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Điều khiển tối ưu công suất tự động: Hệ thống xác định làm việc điểm công suất vào tốt tại: Vận tốc 1081 rpm - Duty 0,62 Thử nghiệm, kết quả, đánh giá Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Cảm ơn Hội đồng bạn theo dõi SVTH: Nguyễn Cảnh MSSV: 40200184 CBHD: ThS Trần Công Binh Bộ môn: Thiết bị điện 18/01/2008 ... Khảo sát công suất nhận từ nguồn lượng gió: Thử nghiệm, kết quả, đánh giá Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Khảo sát công suất nhận từ nguồn lượng gió: Vận tốc (rpm) Vin (V)... ADC OP-07 R2 10k C/F + COM + VCC _-1 2V Thiết kế mạch biến đổi công suất Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Kiểm tra mạch CUK: - Nguồn cấp 10 V - Tải bóng đèn 24V – 10W - Kích... 1k + - ADC OP-07 10k C1 R3 104 GND VCC _-1 2V Thiết kế mạch biến đổi cơng suất Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Trình tự thực Sơ đồ mạch hồi tiếp dòng: VCC_+12V R1 1k J2 C1 HALL sensor - 104