Mạch nghịch lưu và ứng dụng

Mạch nghịch lưu ứng dụng Khoa Vật lý TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ ************** CÔNG THỊ THU HIỀN MẠCH NGHỊCH LƯU VÀ ỨNG DỤNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Sư phạm kỹ thuật Người hướng dẫn khoa học TH.S VŨ MẠNH QUANG HÀ NỘI- 2011 Công Thị Thu Hiền Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu ứng dụng Khoa Vật lý LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Vũ Mạnh Quang người hướng dẫn tận tình hiệu giúp em hoàn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo khoa Vật lý Trường ĐHSP Hà Nội giúp đỡ em suốt trình học tập làm khóa luận Cuối em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân luôn cổ vũ giúp đỡ em hoàn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng… năm 2011 Công Thị Thu Hiền Công Thị Thu Hiền Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu ứng dụng Khoa Vật lý LỜI CAM ĐOAN Qua trình nghiên cứu khóa luận đề tài “mạch nghịch lưu ứng dụng” Tôi tiếp cận với lĩnh vực sản suất đại Tôi xin cam đoan khóa luận hình thành cố gắng tìm hiểu nghiên cứu thân với hướng dẫn bảo tận tình hiệu Th.S Vũ Mạnh Quang, thầy giáo khoa Vật lý trường ĐHSP Hà Nội Tôi cam đoan công trình nghiên cứu tôi, kết số liệu luận văn chưa công bố hình thức Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm cam đoan Hà Nội, tháng… năm 2011 Công Thị Thu Hiền Công Thị Thu Hiền Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu ứng dụng Khoa Vật lý MỤC LỤC Nội dung Trang PHẦN I: MỞ ĐẦU PHẦN 2: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỂ MẠCH NGHỊCH LƯU 1.1 Khái niệm chung 1.2 Phân loại nghịch lưu 1.2.1 Nghịch lưu song song nối tiếp 1.2.1.1 Nghịch lưu song song 1.2.1.2 Nghịch lưu nối tiếp 1.2.2 Nghịch lưu nguồn dòng nguồn áp 1.2.2.1 Nghịch lưu nguồn dòng 1.2.2.2 Nghịch lưu nguồn áp 10 1.3 Khảo sát nghịch lưu nguồn dòng 10 1.3.1 Sơ đồ pha 10 1.3.2 Sơ đồ ba pha 14 1.4.Khảo sát nghịch lưu nguồn áp 15 1.4.1 Sơ đồ pha 15 1.4.2 Sơ đồ ba pha 16 1.4.3 Nghịch lưu đa bậc 19 1.4.3.1 Nghịch lưu nhiều bậc dùng nguồn nhiều cấp điện áp 19 1.4.3.2 Nghịch lưu nhiều bậc dùng cell nghịch lưu pha 19 1.4.3.3 Nghịch lưu đa bậc ghép biến áp ngõ 20 1.5 Mạch điều khiển nghịch lưu 21 1.5.1 Mạch tạo logic ba pha 21 1.5.2 Sử dụng vi xử lý cho điều khiển nghịch lưu 22 Công Thị Thu Hiền Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu ứng dụng Khoa Vật lý 1.6 Bộ nghịch lưu áp 22 1.6.1 Bộ nghịch lưu áp pha 23 1.6.2 Bộ nghịch lưu áp ba pha 24 1.7 Ứng dụng mạch nghịch lưu độc lập 25 1.7.1 Nghịch lưu độc lập gì? 25 1.7.2 Ứng dụng mạch nghịch lưu độc lập 25 1.8 Một số mạch ứng dụng 26 1.8.1 phương án 28 1.8.2 Phương án 27 CHƯƠNG : ỨNG DỤNG CỦA MẠCH NGHỊCH LƯU 28 2.1 Giới thiệu 28 2.2 Vấn đề cần phân tích 29 2.3 Cơ sở 29 2.3.1 Dòng AC DC 29 2.3.2 Các nghịch lưu ứng dụng 30 2.3.2.1.Một số sản phẩm mạch nghịch lưu thực tế 30 PHẦN III: KẾT LUẬN…………………………………………………… 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 Công Thị Thu Hiền Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu ứng dụng Khoa Vật lý PHẦN I: MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày với phát triển nhanh chóng kĩ thuật bán dẫn công suất lớn, thiết bị biến đổi điện dùng linh kiện bán dẫn công suất sử dụng nhiều công nghiệp đời sống nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội Trong thực tế sử dụng điện ta cần thay đổi tần số nguồn cung cấp, biến tần sử dụng rộng rãi truyền động điện, thiết bị đốt nóng cảm ứng, thiết bị chiếu sáng… Như biết việc tạo dòng điện bước tiến vĩ đại lịch sử loài người Để sản xuất dòng điện xoay chiều có nhiều phương pháp thủy điện, nhiệt điện… Mà nhiều ứng dụng người ta sử dụng nguồn chiều có nghịch lưu để tạo dòng xoay chiều Các nghịch lưu có nhiều ứng dụng thực tế, sử dụng để biến đổi nguồn chiều điện áp thấp ắc-qui, pin mặt trời pin nhiên liệu thành điện xoay chiều phục vụ thiết bị dân dụng Trong thời gian học tập nghiên cứu môn kĩ thuật điện tử ứng dụng lĩnh vực hệ thống sản xuất đại Vì để nắm vững phần lý thuyết áp dụng kiến thức vào thực tế, nên chọn khóa luận “ mạch nghịch lưu ứng dụng ” Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu 2.1 Mục tiêu Mạch nghịch lưu Ứng dụng mạch nghịch lưu 2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu Tìm hiểu tổng quan mạch nghịch lưu Công Thị Thu Hiền Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu ứng dụng Khoa Vật lý Một số ứng dụng mạch nghịch lưu thực tế Đối tượng nghiên cứu Lý thuyết mạch nghịch lưu Phạm vi nghiên cứu Tìm hiểu tổng quan lý thuyết mạch nghịch lưu Tìm hiểu sản phẩm mạch nghịch lưu thực tế Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Để giúp sinh viên củng cố kiến thức, tổng hợp nâng cao kiến thức chuyên nghành kiến thức thực tế Những kết thu sau hoàn thành khóa luận trước tiên giúp chúng em hiểu sâu nghịch lưu, phương pháp biến đổi điện áp Từ tích luỹ kiến thức cho năm học sau thực tế Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết Cấu trúc luận văn Chương 1: Tìm hiểu tổng quan mạch nghịch lưu Trong chương gồm phân loại mạch nghịch lưu khảo sát mạch nghịch lưu Chương 2: Ứng dụng mạch nghịch lưu Trong chương giới thiệu số sản phẩm mạch nghịch lưu thực tế Công Thị Thu Hiền Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu ứng dụng Khoa Vật lý PHẦN 2: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ MẠCH NGHỊCH LƯU 1.1 Khái niệm chung Nghịch lưu trình biến đổi lượng chiều thành xoay chiều 1.2 Phân loại nghịch lưu 1.2.1 Nghịch lưu song song nối tiếp 1.2.1.1 Nghịch lưu song song Là dạng sử dụng SCR (tirixto) cho đóng ngắt, có tụ điện mạch tải để đảm bảo chuyển mạch Trong mạch điện gồm R tải, tự cảm L điện dung C tạo thành mạch cộng hưởng LRC, làm cho dòng qua SCR giảm SCR tự tắt Hình 1.1 Nghịch lưu song song Hình 1.1.a sơ đồ cầu, hình 1.1.b sơ đồ biến áp có điểm Dạng sóng phần tử sơ đồ hình 1.1.a vẽ hình 1.2 Các SCR SCR có dạng xung kích SCR SCR Khi SCR SCR dẫn điện, tụ điện C nạp đến điện áp có cực tính Công Thị Thu Hiền Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu ứng dụng Khoa Vật lý Điện áp đặt điện áp âm vào SCR SCR 4, làm tắt chúng ta kích SCR SCR Tự cảm L đầu vào cách ly nguồn cầu chỉnh lưu, làm cho dòng điện cung cấp vào cầu chỉnh lưu không thay đổi tức thời, tránh khả chập mạch tạm thời qua SCR Hình 1.2 Dạng áp, dòng nghịch lưu song song SCR (hay SCR SCR 4) SCR chuyển mạch Do có tự cảm nghịch lưu nguồn nên trị số dạng áp ngỏ hay đổi theo đặc tính tải Trên hình 1.2 áp không dạng xung vuông gần giống hình sin tải có tự cảm (tải RL) 1.2.1.2 Nghịch lưu nối tiếp Hình 1.3 dạng đơn giản nhóm mạch nghịch lưu nối tiếp, có mạch tương đương LCR nối tiếp SCR dẫn điện Ví dụ SCR kích, dòng qua mạch không áp tụ điện đạt giá trị cực đại (có dấu mạch điện) SCR tự tắt Vì mạch gọi nghịch lưu chuyển mạch tải Khi SCR kích, tụ điện phóng qua dòng không áp tụ điện đảo cực tính, chuẩn bị cho chu kì dạng sóng hình 1.4 Công Thị Thu Hiền Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu ứng dụng Khoa Vật lý Hai mạch nghịch lưu dùng làm nguồn trung hay cao tần Và vậy, nhiệm vụ tắt (chuyển mạch) SCR, tụ điện hai nghịch lưu phần tải, góp phần vào việc cải thiện hệ số công suất mạch Hình 1.3 Nghịch lưu nối tiếp 1.2.2 Nghịch lưu nguồn dòng nguồn áp 1.2.2.1 Nghịch lưu nguồn dòng Là mạch nghịch lưu có L=  ngỏ vào, làm cho tổng trở nguồn có giá trị lớn: tải làm việc với nguồn dòng Hình 1.5 trình bày sơ đồ nguyên lý mạch tương đương nghịch lưu nguồn dòng pha tải RL Dòng nguồn i N Hình 1.4 Dạng áp, dòng nghịch lưu nối tiếp phẳng, không đổi giá trị tải, đóng ngắt thành dòng cung cấp cho tải: s , s đóng: i > S , S đóng: i0 85% Cảnh báo tải tắt: >3200W Kích thước (L x W x H mm): 360 × 169 × 152 Cân nặng (kg): 8.75 Sóng ra: Mô sóng sine - Chuyển đổi dòng điện DC 12v 24v 48v sang dòng điện xoay chiều110v 220v 1pha Do sử dụng thiết bị công nghiệp, dân dụng, chí nhà điện hình 2.6 + Thông số kĩ thuật: Tên model: PM-4000LC Công suất liên tục: 4000w Công suất khởi động cực đại: 8000w Điên áp vào: 110Vac 220Vac Sóng ra: sóng sin Hình 2.6 Tần số ra: 50Hz 60Hz ± 0.1Hz Chế độ bảo vệ tải ngắn mạch: tự động ngắt mạch Công Thị Thu Hiền 34 Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu ứng dụng Khoa Vật lý Quá tải: Phát tiếng bíp/1 giây Trọng lượng:66,60 kg - Chuyển đổi dòng điện DC 12v 24v 48v sang dòng điện xoay chiều 110v 220v 1pha Do bạn sử dụng thiết bị công nghiệp, dân dụng, chí nhà điện hình 2.7 + Thông số kĩ thuật: Tên model: PM-1600LC Công suất lien tục: 1600W Hình 2.7 Công suất khởi động cực đại: 3200W Điện áp vào: 60V~135Vac 120V~275Vac Sóng ra: Sóng sine Tần số ra: 50Hz 60Hz ± 0.1Hz Chế độ bảo vệ tải ngắn mạch: Tự động ngắt Quá tải: Phát tiếng bíp/1 giây - Chuyển đổi dòng điện DC 12v 24v sang dòng điện xoay chiều 110v 220v Do sử dụng thiết bị nơi nguồn điện lưới ôtô, cắm trại, du thuyền, chí nhà điện hình 2.8 + Thông số kĩ thuật: Tên model: Model 12DCV PM-A-3000AH-12 / Model 24DCV PM-A3000AH-24 Công suất liên tục: 3000W Công suất khởi động cực đại: 6000W Công Thị Thu Hiền 35 Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu ứng dụng Khoa Vật lý Dòng khởi động: Model 12DVC < 0.7A / Model 24DVC < 0.6A Sóng ra: mô sóng sin Tần số ra: 50Hz 60Hz +/- 0.05% Chế độ bảo vệ tải tự tắt: >3200W Cân nặng 8.75 kg Hình 2.8 - Chuyển đổi dòng điện DC 12v 24v sang dòng điện xoay chiều 110v 220v Do sử dụng thiết bị nơi nguồn điện lưới ôtô, cắm trại, du thuyền, chí nhà điện hình 2.9 + Thông số kỹ thuật : Tên Model: Model 12DVC PM-A-0800AH-12 / Model 24DVC PM-A0800AH-24 Công suất liên tục: 800w Công suất khởi động: 1600w Điện áp vào DC: Model 12DVC 10~15V / Model 24DVC 20~30V Dòng chờ: Model 12DVC < 0.6A / Model 24DVC < 0.4A Điện áp vào DC: Model 12DVC 10~15V / Model 24DVC 20~30V Điện áp ra: 100V/110V/115V/120 Vac 220V/230V/240Vac Hình 2.9 Công Thị Thu Hiền Cân nặng: 2.91kg 36 Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu ứng dụng Khoa Vật lý PHẦN III: KẾT LUẬN Ngày Mạch nghịch lưu phát triển, ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực đời sống xã hội Khóa luận vào tìm hiểu kiến thức tổng quan mạch nghịch lưu ứng dụng thực tế Sau tìm tòi nghiên cứu tài liệu, đề tài hoàn thành Trong đề tài thu kết sau: - Tìm hiểu tổng quan mạch nghịch lưu - Tìm hiểu loại mạch nghịch lưu - Khảo sát nghịch lưu nguồn dòng nguồn áp - Một số ứng dụng mạch nghịch lưu Đề tài thực có ý nghĩa tiếp tục nghiên cứu bổ xung ý tưởng khoa học nghiên cứu cụ thể thiết kế chế tạo số nghịch lưu sử dụng linh kiện điện tử Cuối mong nhận đóng góp ý kiến cộng tác thầy cô, bạn đọc để đề tài thực có ý nghĩa, thực tiễn áp dụng vào thực tiễn xã hội Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng…năm 2011 Công Thị Thu Hiền Công Thị Thu Hiền 37 Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu ứng dụng Khoa Vật lý TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Xuân Thụ, kĩ thuật điện tử, NXB giáo dục, năm 2008 Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh, kỹ thuật, NXB khoa học kĩ thuật Hà Nội, năm 2007 Lê Văn Doanh, điện tử công suất, NXB khoa học kĩ thuật, năm 2009 htpp:// google.com htpp:// spkt.net Tailieu.vn Công Thị Thu Hiền 38 Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật [...]... 1.21 Bộ nghịch lưu mắc dưới dạng mạch tia Công Thị Thu Hiền 23 Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu và ứng dụng Khoa Vật lý Bộ nghịch lưu áp một pha dạng mạch cầu còn gọi là bộ nghịch lưu dạng chữ H (hình 1.20.a) Chứa 4 công tắc và bốn điốt mắc đối xong Giản đồ kích đóng các công tắc và đồ thị áp tải được vẽ trên hình 1.20.b Bộ nghịch lưu cũng có thể mắc dưới dạng mạch tia như hình 1.21 Mạch gồm... 1.23.a Mạch chứa sáu công tắc S1 , S2 S6 và sáu điốt đối song D1 , D2 D6 Tải ba pha có thể mắc ở dạng hình sao 1.23 b hoặc hình tam giác hình 1 23.c Công Thị Thu Hiền 24 Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu và ứng dụng Khoa Vật lý Hình 1.23 Mạch nghịch lưu áp ba pha 1.7 Ứng dụng của mạch nghịch lưu độc lập 1.7.1 Nghịch lưu độc lập là gì? Là bộ biến đổi điện một chiều ra xoay chiều với điện áp và. .. tin cậy và là động cơ không đồng bộ + Truyền động điện cho các động cơ đồng bộ và không đồng bộ (thường dùng nghịch lưu điện áp và dòng điện; ở đây nghịch lưu thường là các nguồn điều Công Thị Thu Hiền 25 Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu và ứng dụng Khoa Vật lý chỉnh điện áp và tần số + Biến đổi điện áp một chiều ở mức này sang mức khác dùng nghịch lưu điện áp, dòng điện và nghịch lưu cộng... 2/ 3  2/ 3 -1 -1 / 3 1/ 3 1.5 Mạch điều khiển nghịch lưu 1.5.1 Mạch tạo logic ba pha Hình 1.19.(a) mạch tạo logic ba pha và (b) các dạng sóng logic ba pha Hình 1.19 Trình bày nguyên lý của mạch tạo ra logic ba pha, có thể được sử dụng trong nghịch lưu nguồn dòng hay nghịch lưu nguồn áp đơn giản Công Thị Thu Hiền 21 Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu và ứng dụng Khoa Vật lý (điều chế độ rộng.. .Mạch nghịch lưu và ứng dụng Khoa Vật lý Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý và mạch tương đương của nghịch lưu nguồn dòng 1.2.2.2 Nghịch lưu nguồn áp Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý và mạch tương đương của nghịch lưu nguồn áp Đặc trưng của nghịch lưu nguồn áp là nguồn có tổng trở trong bằng không để có thể cung cấp hay nhận dòng tải... Lớp k33D – Sư phạm kỹ thuật Mạch nghịch lưu và ứng dụng Khoa Vật lý CHƯƠNG 2 : ỨNG DỤNG CỦA MẠCH NGHỊCH LƯU 2.1 Giới thiệu : Các bộ nghịch lưu có rất nhiều ứng dụng ở những nơi không có điện lưới, nó được sử dụng để biến đổi các nguồn một chiều điện áp thấp như ắcqui, pin mặt trời hoặc pin nhiên liệu thành điện xoay chiều phục vụ các thiết bị dân dụng Ví dụ, nó được sử dụng để chuyển đổi nguồn trong... (nghịch lưu điện áp, dòng điện cộng hưởng) với tần số cần thiết từ các nguồn sơ cấp tạo ra bởi các nguồn nhiệt điện, quang điện + Nhiệt điện (nghịch lưu điện áp, dòng điện cộng hưởng) để tạo ra dòng xoay chiều với tần số cao dùng trong công nghiệp luyện kim Vậy nghịch lưu độc lập được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng 1.8 Một số mạch ứng dụng 1.8.1 Phương án 1 Hình 1.24 Mạch nghịch lưu. .. dàng và hiệu quả Nhu cầu này được đáp ứng nhờ các bộ chuyển đổi AC/DC (chỉnh lưu) và DC/AC (nghịch lưu) 2.3.2 Các bộ nghịch lưu và ứng dụng Các bộ nghịch lưu là các thiết bị có khả năng chuyển đổi nguồn một chiều thành xoay chiều Nó có nhiều hình dạng, kích thước, giá cả, công suất và hiệu suất khác nhau, từ loại sử dụng cho máy thu thanh đến loại cung cấp điện áp dự phòng cho cả một tòa nhà Các bộ nghịch. .. công tắc và hai điốt mắc đối song với chúng Mạch tải và ngõ ra Trong trường hợp không sử dụng máy biến áp cách ly phía tải, nguồn điện áp một chiều cần thiết kế với nút phân thế ở giữa như hình 1.22 của bộ nghịch lưu cách ly qua máy biến áp với cuộn sơ cấp phân chia Hình 1.22 Mạch nghịch lưu áp nửa cầu 1.6.2 Bộ nghịch lưu áp ba pha Trong thực tế mạch bộ nghịch lưu áp ba pha chỉ gặp ở dạng mạch cầu... Hình 1.16.(a) một cell nghịch lưu một pha và (b )nghịch lưu đa bậc ba pha dùng tổ hợp ba cell nghịch lưu một pha cho mỗi pha tải 1.4.3.3 Nghịch lưu đa bậc ghép biến áp ngõ ra - Mỗi cấp có bề rộng như nhau - Sử dụng biến áp để cộng các xung vuông thành áp nấc thang Số bậc bằng hai lần bộ nghịch lưu một pha Hình 1.17 Nguyên lý cộng hai dạng Đơn giản nhất nhưng kích thước áp nghịch lưu dùng biến áp để tạo ... Bộ nghịch lưu áp ba pha 24 1.7 Ứng dụng mạch nghịch lưu độc lập 25 1.7.1 Nghịch lưu độc lập gì? 25 1.7.2 Ứng dụng mạch nghịch lưu độc lập 25 1.8 Một số mạch ứng dụng. .. hiểu tổng quan mạch nghịch lưu Trong chương gồm phân loại mạch nghịch lưu khảo sát mạch nghịch lưu Chương 2: Ứng dụng mạch nghịch lưu Trong chương giới thiệu số sản phẩm mạch nghịch lưu thực tế... thuật Mạch nghịch lưu ứng dụng Khoa Vật lý Một số ứng dụng mạch nghịch lưu thực tế Đối tượng nghiên cứu Lý thuyết mạch nghịch lưu Phạm vi nghiên cứu Tìm hiểu tổng quan lý thuyết mạch nghịch lưu