234222

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN : THIẾT KẾ BỘ CUNG CẤP NGUỒN LIÊN TỤC UPS, PHẦN CHỈNH LƯU VỚI CÁC THÔNG SÔ : - Điện áp nguồn 3.380 - Công suất :15KVA - Tần số ra 50hz Mục lục Lời nói đầu………………………………………………………………2 Chương 1 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ………………………3 1.Khái niệm về UPS ………… 3 2. Phân loại UPS ………………………………………… .4 3.Các thành phần của UPS………………………………………6 4.Nhiệm vụ và yêu cầu kĩ thuật đối với bộ chỉnh lưu………… .7 Chương 2 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN…………….8 I.Giới thiệu các phương án……………………………………… .8 II.Kết luận và lựa chọn………………………………………… 1 Chương 3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN MẠCH LỰC…………. I.Thiết kế mạch lực……………………………………………… II.Tính tốn mạch lực…………………………………………… III.Tính chọn van và bảo vệ van…………………………………. IV.Chọn các thiết bị khác………………………………………… Chương 4 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN MẠCH ĐIỀU KHIỂN I.u cầu đối với mạch điều khiển……………………………… II.Nhiệm vụ của mạch điều khiển………………………………… III.THiết kế mạch điều khiển……………………………………… IV.Tính tốn mạch điều khiển…………………………………… Bảng thơng số các linh kiện dùng trong thiết kế ……………………. Mơ phỏng……………………………………………………………… . Kết luận …………………………………………………………………. Tài liệu tham khảo……………………………………………………… Lời nói đầu Ngày nay trong các nhà máy cơng nghiệp hiện đại ,các thiết bị điện tử cơng suất ngáy càng được sử dụng nhiều.Việc thay thế các phần tử động có tiếp điểm và kích thước lớn bằng các phần tử tĩnh khơng có tiếp điểm,kích thước nhỏ,cơng suất lớn đã làm cho các thiết bị máy móc cơng nghiệp phát triển lên một tầm cao mới . Đó là nhiêm vụ của điện tử cơng suất. Sinh viên nghành tự động hố khơng thể khơng biết về điện tử cơng suất nên việc học điên tử cơng suất là hết sức cần thiết.Trong q trình học tập ở trên lớp do thời gian có hạn nên khơng thể tìm hiểu được nhièu về mơn học quan trọng này,chính vì vậy làm đồ án mơn học sẽ đã chúng em hiểu thêm được rấ nhiều về mơn học cũng như các bài tốn thực tế. Trong q trình làm đồ án này em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn: . Thầy đã giúp đỡ và hướng dẫn rất tận tình giúp em hồn thành được đồ án này. Mặc dù em đã cố gắng rất nhiều ,song khơng thể tránh khỏi thiếu sót và sai lầm nhất định.Em rất mọng nhận được sự góp ý và chỉ bảo tận tình của các thầy cơ trong bộ mơn.Em xin trân thành cảm ơn. Hà Nội ngày 20 tháng 5 năm 2006 Sinh viên thực hiện Trần Văn Dũng CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU CƠNG NGHỆ TỔNG QUAN VỀ BỘ NGUỒN LIÊN TỤC UPS 2 ~ = = ~ = F acquy chỉnh lưu/nạp nghịch lưu Lọc Tải 1.Khái niệm về UPS và các ứng dụng của UPS trong thực tế:  UPS (Uninterruptible Power System) là thiết bị cung cấp điện năng cho phụ tải một cách liên tục. Khi mạng điện lưới hoạt động bình thường thì UPS dựa vào điện năng mạng lưới, thông qua bộ biến đổi và điều tiết cung cấp điện xoay chiều cho phụ tải một cách ổn định, ít can nhiễu. Khi điện lưới bị mất, UPS sử dụng điện năng tích trữ trong ắcquy, thông qua bộ nghịch biến (invertor, có tài liệu gọi là bộ đảo điện) để cung cấp điện năng xoay chiều cho phụ tải một cách liên tục.  Ứng dụng của UPS: UPS được sử dụng ở những nơi đòi hỏi phải được cung cấp điện một cách liên tục như: Các hệ thống máy tính công nghiêp ( hệ thống điều khiển số , điều khiển giám sát ,rô bốt ), hệ thống vô tuyến viễn thông ( tổng đài điện thoại , hệ thống ra đa quân sự ) ,hệ thống chiếu sáng (trong đường hầm ,sân bay , toà nhà công cộng ),trong y tế và công nghiệp … Trong mạng lưới điện có rất nhiều nguyên nhân có thể gây mất điện đột xuất như:sét đánh vào đường dây,vào trạm phân phối điện,máy phát điện;Cành cây rơi vào gây ngắn mạch và đứt dây;Sự hư hỏng trong hệ thống cung cấp;… Và yêu cầu đặt ra là tải phải được cung cấp một cách liên tục nếu gián đoạn sẽ dẫn đến những hậu quả không thể lường trước được do đó dẫn đến sự ra đời của bộ cung cấp nguồn liên tục UPS. 1 Phân loại UPS: Từ yêu cầu của các thiết bị về mức độ nguồn điện liên tục và chất lượng, UPS được phân thành các dòng sản phẩm chính về công nghệ như sau:UPS Offline đơn thuần, UPS Offline công nghệ Line-interactive, UPS Online, UPS tĩnh, UPS quay. a, UPS ofline  Trong quá trình vận hành bình thường ,nguồn lưới cung cấp trực tiếp cho tải thong qua bộ lọc F mà không qua nghịch lưu.  Không đáp ứng được với các phụ tải như:các trung tâm máy tính,tổng đài điện thoại,và không điều chỉnh được tần số. b,UPS online: 3 ~ = = ~ acquy chỉnh lưu/nạp Nghịch lưu TẢI ~ = = ~ acquy HTCC1 HTCC2 Chỉnh lưu/nạp nghịch lưu tải Hoạt động theo nguyên tắc chuyển đổi kép: từ AC sang DC sau đó chuyển ngược DC sang AC. Do đó nguồn điện cung cấp cho tải hoàn toàn do UPS tạo ra đảm bảo ổn định cả về điện áp và tần số. Điều này làm cho các thiết bị được cung cấp điện bởi UPS hầu như cách ly hoàn toàn với sự thay đổi của lưới điện. Vì vậy, nguồn do UPS online tạo ra là nguồn điện sạch (lọc hầu hết các sự cố trên lưới điện), chống nhiễu hoàn toàn. Điện áp ra hoàn toàn hình SIN. c,UPS tĩnh: Sử dụng những bộ chuyển đổi tĩnh thực hiện chức năng nghịch lưu. d, UPS quay:Dùng máy điện quay để thực hiện chức năng nghịch lưu.l 4 HTCC1 ~ = ~ = acquy = ~ M G M G HTCC2 chỉnh lưu Bộ nạp nghịch lưu điều khiển chuyển mạch tĩnh 3.Các thành phần của UPS: Chỉnh Lưu Nghòch lưu Ắc quy Chuyển mạch tónh Tải ĐK bằng tay HTCC2 HTCC1 aHệ thống cung cấp -HTCC1: Đường vào bình thường cung cấp cho Chỉnh lưu-nạp -HTCC2: Cung cấp cho chuyển mạch tĩnh,có tần số trùng HTCC1; HTCC2 có thể trùng HTCC1 b Bộ chỉnh lưu-nạp Dùng để biến đổi áp xoay chiều thành 1 chiều để cung cấp cho bộ chỉnh lưu và nạp ắcquy. c Ắc quy -Là nguồn dự trữ năng lượng điện cung cấp cho bộ nghịch lưu khi mất điện hoặc chất lượng điện suy giảm. 5 d)Bộ Nghịch lưu - Nghịch lưu từ một chiều sang xoay chiều từ bộ Chỉnh Lưu hoặc ắcquy với tần số xác định. e)Chuyển mạch tĩnh -Chuyển tải của UPS từ bộ Nghịch lưu sang HTCC2 mà không làm gián đoạn cung cấp điện cho tải. Việc này xảy ra khi Nghịch lưu ngừng hoạt động hoặc bảo dưỡng UPS. 4.Nhiệm vụ và yêu cầu kĩ thụât đối với bộ chỉnh lưu:  Nhiệm vụ:Biến điện áp từ xoay chiều sang một chiều để: • Cung cấp cho nghịch lưu • Nạp thường trực cho acquy  Yêu cầu kĩ thuật: • Điện áp nguồn:3.380 VAC; tần số:f=50hz • Công suất: 15KVA • Thời gian lưu điện 10 phút. CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 1.Giới thiệu các phương án: Xuất phát từ yêu cầu của đề bài là biến đổi điện áp từ điện áp xoay chiều sang điện áp 1 chiều thì ta có thể sử dụng nhiều phương án khác nhau bao gồm chỉnh lưu có điều khiển hoặc không điều khiển,tuy nhiên do yêu cầu cung cấp điện nên ta lựa chọn các phương án sau: 1.1 Chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng: T2 T1 R T3 T4 L E U1 6 Ud U2 Id 0 0 0 IT2,3 0 Id 0 IT1,4 I1,I2 Giá trị trung bình của điện áp trên tải Giá trị trung bình của dòng điện qua tải: Giá trị trung bình của dòng chạy qua 1 Tiristor là: Giá trị điện áp ngược mà Tiristor phải chịu GIá trị dòng thứ cấp máy biến áp: I 2 =1,11I d Công suất biến áp c.Nhận xét Ưu điểm : Chỉnh lưu cầu được sử dụng rộng rãi trong thực tế nhất là với điện áp từ 10V trở nên,dòng tải có thể lên tới một trăm ampe.Một ưu điểm của nó so với chỉnh lưu hình tia la không cần dùng biến áp nguồn và điện áp ngược đặt lên mỗi van trong sơ đồ nhỏ Nhược điểm : không dùng được cho tải có công suất lớn, nếu dùng gây ra hiện tượng công suất bị lệch pha. Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha dòng tải chảy qua hai van nối tiếp, vì vậy tổn thất diện áp và công suất trên van sẽ lớn. Sơ đồ cầu một pha hợp với những tải vừa và nhỏ 1.2 Sơ đồ chỉnh lưu 3 pha hình tia: Giá trị trung bình của điện áp trên tải Giá trị trung bình của dòng chạy qua tảI là: Giá trị trung bình của dòng chạy qua 1 Tiristor là: 7 T1 T2 T3 E R L A B C α π cos 22 2 U U d = R EUd I d − = 2 d V I I = 2max 2UU ng = dba PS 23.1= α π cos 2 63 2 U U d = R EU I d d − = Giá trị điện áp ngược mà Tiristor phải chịu GIá trị dòng thứ cấp máy biến áp: I 2 =0,58I d Công suất biến áp  Ưu và nhược điểm của chỉnh lưu tia 3 pha Ưu điểm : so với chỉnh lưu một pha thì chỉnh lưu tia 3 pha có chất lượng điện áp một chiều tốt hơn, biên độ điện áp đập mạch thấp hơn, thành phần sóng hài bậc cao bé hơn. Nhược điểm : sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha có chất lượng điện áp ra tải chưa thật tốt lắm, khi cần chất lượng điện áp ra tốt hơn thì dùng sơ đồ nhiều pha hơn. 3.Chỉnh lưu điều khiển đối xứng sơ đồ cầu 3 pha T4 T1 T3T6 T5T2 E LR A B C Sơ đồ gồm 6 Tiristor được chia làm hai nhóm: - Nhóm Katot chung : T1, T3, T5 - Nhóm Anot chung : T2, T4, T6 Góc mở α được tính từ giao điểm của các nửa hình sin Giá trị trung bình của điện áp trên tải Giá trị trung bình của dòng điẹn qua tải 8 U2 G1 G3 G5 G1 G3 G5 G1 Ud Id T1 T1 T1 ngT1 U Uab Uac α G2G6 G4 G2G6G4G2 T4 T4 2 ,I I 1 Uac Uab 3 d V I I = 2max 6UU ng = dba PS 35.1= α π θθ π α π α π cos 63 sin2 2 6 2 6 5 6 2 U dUU d == ∫ + + Giá trị trung bình của dòng chạy qua 1 Tiristor là: Giá trị điện áp ngược mà Tiristor phải chịu GIá trị dòng thứ cấp máy biến áp: I 2 =0,816I d Công suất biến áp Nhận xét : Ưu điểm: Cho phép ta đấu thẳng vào lưới điện ba pha. Số lần đập mạch lớn n=6 lần, độ đập mạch rất nhỏ. Nếu sử dụng máy biến áp thì công suất cũng chỉ xấp xỉ công suất tải,đồng thời gây méo lưới điện ít hơn so với các sơ đồ chỉnh lưu khác,do đo sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha được ứng dụng nhiều trong thực tế với dải công suất rộng từ nhỏ đến hàng nghìn kW. Nhược điểm: Sụt áp trên van gấp đôi so với sơ đò hình tia cùng loại vì luôn có hai van dẫn để đưa dòng tải nên sẽ không phù hợp với cấp điện áp tải dưới 10V. 4.Chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển: Sơ đồ nguyên lý: 9 R EU I d d − = 3 max max d TBV I I = 2max 6UU ng = dba PS 05.1= Trong sơ đò này ta sử dụng 3 tiristor ở nhóm katot chugn và 3 diode ở nhóm anot chung Giá trị chung bình điện áp ra trên tải là Ud=Ud1+Ud2 Với: Ud1 là thành phần điện áp do nhóm katot chung tạo ra Ud2 là thành phần điện áp do nhóm Anot chugn tạo ra. Ud1= 3 2π ∫ 7π / 6− α 11π 6 −α ❑ √ 2 U2 sinϴdϴ= 3 √ 6 U2.cosα 2π Ud2= 3 2π ∫ π / 6 5π 6 ❑ √ 2U2 sinϴdϴ= 3 √ 6 U2 2π Vậy Ud= 3 √ 6 U 2 .(1+ cosα) 2π . Giá trị điện áp ngược mà tiristor phải chịu là Ungmax= √ 6U2= π 3 .Udmax Giá trị trung binhfcuar dòng chảy trong tiristor và diode Itbv=Idiode= Id 3 Công suất máy biến áp Sba= π 3 .Udmax.Idmax 10