Thiết kế bộ biến tần nguồn áp ba pha

Chơng IV THIếT Kế Bộ BIếN TầN NGUồN áP BA PHA CHO ĐộNG CƠ KHÔNG ĐồNG Bộ ROTO LồNG SóC 48 Trang A SƠ Đồ KHốI MạCH ĐộNG LựC Mạch động lực dùng để truyền tải lợng điện cung cấp cho động Mạch ny l biến tần gián tiếp bao gồm khối sau: CHẩNH LặU LOĩC NGHậCH LặU K Hỗnh 4.1 Sồ õọử khọỳi hóỷ thọỳng nghởch lổu I Chức năng: Khối chỉnh lu: Khối chỉnh lu dùng để biến đổi nguồn AC sang nguồn DC theo phân loại dựa vo van đợc sử dụng ta có ba phơng pháp sau: + Chỉnh lu không điều khiển dùng Diode + Chỉnh lu có điều khiển dùng Thyritor + Chỉnh lu bán điều khiển dùng Diode v Thyristor Đối với lới điện áp ba pha ta có hai cách mắc sơ đồ: Hình tia v hình cầu D1 D5 D3 D4 D2 D6 Ud Ud Hỗnh 4.2 Sồ õọử chốnh lổu ba pha hỗnh cỏửu duỡng Diode vaỡ sồ õọử chốnh lổu ba pha hỗnh tia duỡng Diod Đối với lới điện pha ta có 3cách mắc chỉnh lu: Ud Ud Ud (a) (b) (c) Hỗnh 4.3 Sồ õọử chốnh lổu mọỹt pha duỡng diode a) Chốnh lổu nổớa soùng b) Chốnh lổu hỗnh tia toaỡn soùng; c) Chốnh lổu hỗnh cỏửu toaỡn soùng 49 Trang So sánh sơ đồ hình tia v hình cầu ta thấy: + Sơ đồ hình tia đơn giản hơn, số van nên độ sụt áp v tổn thất bé + Sơ đồ hình cầu có điện áp ngợc đặt lên van nhỏ nên ta chọn đợc loại van có thông số điện áp ngợc nhỏ + Máy biến áp ứng với sơ đồ cầu đợc sử dụng triệt để + Sơ đồ cầu cho chất lợng điện áp tốt Với yêu cầu thiết kế: Sử dụng lới điện pha v điều chỉnh đợc Do ta dùng sơ đồ cầu chỉnh lu, dùng Thyristor Mạch chỉnh lu đợc cung cấp điện máy biến áp Do phụ tải đợc cách ly với lới điện, vận hnh đợc an ton thuận tiện, hạn chế đợc dòng ngắn mạch mạch chỉnh lu v hạn chế tốc độ tăng dòng Anode, cải thiện đợc hình dạng dòng điện lới Khối lọc: Điện áp khối chỉnh lu l điều chỉnh nhng không phẳng m nhấp nhô, gọi l đập mạch Do dòng điện áp thay đổi ta cần có khối lọc Khối lọc dùng để tách từ tín hiệu phức tạp thnh phần có tần số nằm dải định v loại thnh phần nằm ngoi dải Dải tần số mạch lọc cho tín hiệu qua gọi l dải thông Hiện tợng đập mạch tạo cách thnh phần sóng hi gây nên tiêu phí lợng cách vô ích, lm giảm hiệu suất mạch chỉnh lu Để đánh giá chất lợng mạch lọc ta xem xét hệ số đập mạch mạch lọc: Kp= Bión õọỹ soùng haỡi lồùn nhỏỳt cuớa Ud(Id) Giaù trở trung bỗnh cuớa Kp cng nhỏ chất lợng lọc cng lớn a.Lọc tụ C: Tụ C mắc song song với tải Tụ không cho thnh phần chiều qua m cho thnh phần xoay chiều qua v sóng hi bậc thấp Điện dung cng lớn, dòng v áp tải cng đỡ đập mạch v hiệu lọc cng cao Hệ số đập mạch U U R Kp = CRt Hỗnh 4.4 Loỹc bũng tuỷ b.Lọc cuộn cảm L: Cuộn cảm L mắc nối tiếp với tải Rt, có tác dụng cho dòng điện chiều it qua dễ dng, ngăn cản thnh phần xoay U chiều qua v giảm đợc độ Hỗnh 4.5 Loỹc bũng đập mạch dòng v áp cuọỹn caớm L 50 Trang Hệ số đập mạch Kp = Rt 3T Bộ lọc ny thích hợp với tải công suất vừa v lớn c.Lọc dùng tụ C v cuộn cảm L: Bộ ny sử dụng tổng hợp tác dụng cuộn cảm L v tụ C để lọc Do sóng hi cng đợc giảm nhỏ trớc tải v nh dòng điện tải v điện áp đặt lên tải nhấp nhô Theo yêu cầu cần thiết, động (tải) có công suất tơng đối nhỏ (0,75 KW), để giảm kích thớc lắp ráp v giá thnh mạch thiết kế ta cần lọc tụ điện Tuy nhiên thiết kế ny, để tăng chất lợng cung cấp điện cho tải, nh tạo an ton lm việc cho nghịch lu ta sử dụng lọc l tổng hợp L v C 3.Khối nghịch lu áp : Khối nghịch lu áp dùng để biến đổi điện áp chiều sau lọc thnh xoay chiều để cung cấp cho động không đồng ba pha rôto lồng sóc Các van bán dẫn dùng nghịch lu áp l MOSFET , Thyristor Transistor a.Dùng Thyristor: Dùng Thyristor mạch nghịch lu điện áp cần phải có phận chuyển mạch cho Thyristor gồm có tụ điện v cuộn cảm nên giá thnh cao v khả đóng cắt tần số thấp b.Dùng Transistor: Transistor lỡng cực chuyển mạch nhanh Thyristor nhng cần phải có mạch trợ giúp lm việc điều kiện: f > KHz VCEO> 60 V; IC > 5A Do phát triển công nghệ bán dẫn mạnh mẽ ngy nay, lựa chọn cho loại bán dẫn công suất tùy vo yêu cầu điều khiển em chọn dùng loại Transistor lỡng cực(BJT) để điều khiển Transistor đợc điều khiển mở dòng Bazơ v bị ngắt dòng điều khiển Điều ny thuận lợi nhiều so vời việc dùng Thyristor để nghịch lu II Nguyên lí hoạt động: V1 L V2 T1 T D1 D C C 220V V2 V4 V3 K T4 T D4 D Hỗnh 4.6 Sồ õọử nguyón lyù maỷch õọỹng lổỷc Trang D3 51 Bộ chỉnh lu: ứng với nửa chu kì dơng điện áp nguồn thời điểm =;cho xung mở T1 ,T3 Tại thời điểm = + ; cho xung điều khiển mở T2,T4 (vì có mặt Lc máy biến áp nên dòng iT1,3 giảm đột ngột từ Id xuống không m dòng iT2,4 không tăng đột ngột từ tới Id) ta bỏ qua tợng trùng dẫn Vì có điện cảm L nên dòng tải l dòng liên tục Giá trị trung bình điện áp sau chỉnh lu l: T1 T2 U2 Ud T4 T3 U2 t Ud + 2 V2 Cos V2 Sin d = 2. Giá trị trung bình dòng điện chảy qua Thyristor: Id + I= I d d = 2. Giá trị trung bình dòng điện tải: t Ud = Id = Id = + U E V2 Sin E d = d R R + I d d = I d + T1 T - T4 T Trang U ng = V2 D1 D D4 D Hỗnh 4.7 Sồ õọử nguyón lyù vaỡ daỷng soùng chốnh lổu cỏửu mọỹt pha D3 D6 Hỗnh 4.8 Sồ õọử nguyón lyù nghởch lổu Transistor Giá trị hiệu dụng dòng điện thứ cấp máy biến áp: Điện áp ngợc lớn đặt lên Thyristor: 52 2.Bộ nghịch lu: Nguyên lý hoạt động nghịch lu: Các Transistor đợc mở lần lợc theo thứ tự T1, T2, T3 T6, T1 với góc lệch hai Transistor l /3 van dẫn l = Nh thời điểm no có ba Transistor dẫn Transistor thuộc nhóm ny với Transistor nhóm tạo nên điện áp xoay chiều ba pha đặt lên động Thời điểm Transistor T1, T3, T5 v T2, T4, T6 bắt đầu dẫn lệch 1200 điện áp nghịch lu lệch thời gian góc l 1200 Điện áp pha động có dạng xung chữ nhật thời điểm Transistor chuyển mạch áp pha có đột biến nhảy cấp Điện áp tải có hai giá trị: Ud/3 (khi bị đấu song song với pha khác) 2Ud/3 (khi đấu nối tiếp với nhóm song song kia) Điện áp dây có dạng xung chữ nhật với độ rộng l 1200 Dòng điện động chậm sau điện áp pha tơng ứng góc = arctg(L/R) có dạng xoay chiều không sin, tăng v giảm theo hm mũ Đồ thị xung biểu diễn trật tự đóng cắt Transistor v đồ thị dòng điện tải, điện áp pha v điện áp dây nh sau: 53 Trang UA Hình 4.9 dồ thị xung kích mở Transistor vaf dạng điện áp tải 54 Trang ZA ZC ZA Ud ZA Ud ZB ZB 0ữ600 ZB Ud ZC 60ữ12 ZC 120ữ18 Hỗnh 4.10 Caùc giai õoaỷn cuớa doỡng õióỷn taới Từ dạng điện áp tải ta có: Giá trị hiệu dụng điện áp pha: Uf = 2 / Ud u f d = 2. 2 / 2U Ud d + d d = / Dòng diện tải có ba đoạn khác nửa chu kỳ Trong khoảng từ: ữ /3 ia = ud (1 + )(2 ) / Q e 3.R + a3 Trong khoảng: /2 ữ /3 ib = (1 + a )2 e / Q ud 3.R + a3 Trong khoảng /3 ữ : ia = ud (1 + a )(2 a ) / Q e R + a3 Với: Q = RL = a = e 3Q nửa chu kỳ sau quy luật dòng điện tơng tự nh dấu ngợc với nửa chu kỳ Khai triển Furier điện áp dây v điện áp pha: u AB = uA = ud (Sint / Sin 5t / Sin7t / 11Sin11t ) 1 ud Sint + Sin 5t + Sin7t + Sin11t 11 Tần số điện áp dợc thay đổi cách thay đổi nhịp điệu đóng cắt Transistor 55 Trang B TíNH TOáN MạCH ĐộNG LựC: Tính toán thông số động cơ: - Các thông số cho động cơ: fđm = 50Hz Pđm = 0,75Kw nđm = 1410v/phút Uđm = 380/220V P=2 Iđm = 2/3,5A - Các số liệu đo đợc ứng với thí nghiệm động cơ: U(V) 15 10 15 I(A) 0,8 0,6 0,8 10 0,6 - Thí nghiệm không tải: 100 150 U1(V) I(A) 0,29 0,42 P1(W) 12 P2(W) 340 94 56 202 0,53 21,2 12,8 - Thí nghiệm ngắn mạch: UN(V) 20 30 IN(A) 0,36 0,56 Tính toán: Điện trở Stator nhiệt độ 250C: R'S = 250 0,7 38 26 40 0,81 300 0,84 88 38 50 60 1,2 Ui 2Ii Trong đó: Ui; Ii: lần lợt l điện áp v dòng điện thí nghiệm động cơ: R S = 1/(4.2).[15/0,8 + 10/0,6 + 15/0,8 + 10/0,6] = 8,854() Điện trở stator nhiệt độ lm việc bình thờng(400C): RS = R S + (40-25).0,04.R S = 9,385() +Tốc độ góc định mức động cơ: õm =2.nõm/60 = 2.1410/60 = 147,65(rad/s) Momen định mức: Mõm = Põm/õm = 750/147,65 = 5,083(Nm) Công suất điện từ định mức: Põm = .Mõm/P = 2..50.5,083/2 = 798,03(W) Hệ số công suất: Cos õm = Põm 3U õm I õm = 750 = 0, 57 380.2 Hệ số trợc S: S = - (nđm/n1) = - 1410/1500 = 0,061 Điện trở roto: 56 Trang Rr = S.P(đm/3I2đm = 0,061.798,03/(3.2)2 = 4,056(() Điện ngắn mạch trở động cơ: RN = R + Rr = 9,385 + 4,056 = 13,441() Tổng trở ngắn mạch động cơ: U SN ZN = 3I SN 20 = 3.0,36 = 32,075() Điện cảm tản: L = L S + L S = L = XN = 2f 2 RN ZN 2f 32,075 13, 441 = 0,093( H ) 2.3.14.50 LS = 0,586.L = 0,586.0,093 = 0,054(H) Lr = L - LS = 0,093 - 0,054 = 0,039(H) Tổng trở không tải: Z0 = U0 P0 = (P1 + P2 ) = (4 + 2) = 5,196(W ) 2 3I0 = 100 ( ) 0,29 Công suất tác dụng không tải: Điện trở không tải: R0 = P0/3.I02 = 5,196/3.0,292 = 20,594() Điện kháng không tải: X = Z 02 R 02 = 199,092 20, 594 = 198,02( ) Cảm kháng không tải: L0 = X 198,02 = = 0,63( H ) 2f 50 m L0 = LS( + Lh Cảm kháng mạch từ: Lh = L0 - Ls = 0,63 - 0,054 = 0,576(H) Dòng từ hoá: I = I = 0, 92 = 0, 41( A) Từ thông từ hoá: = I.Lh = 0,41.0,576 = 0,236(U-S) 57 Trang Tính chọn R2, C1: U = 12 Sin(t ) U2 = Ta chọn: Um Um Cos(t ) Sin(t ) = R1 C1 C R U c max = Um C1 R1 = 10 V 12 12 = 10 V C1R1 = 2. f C1.R1 10.314 Ta chọn R1 = 14( K ) 12 C1 = 10.314 = 0,38.10 F 14.10 Vậy ta chọn C1 = 0,47 F l tụ chuẩn R4 l điện trở hạn chếù dòng vo mạch so sánh.Ta chọn R4 = 4,7( K ) Để trợ giúp cho qúa trình xả tụ C1 ta chọn R2 = 330( K ) Khâu phát xung chữ nhật : Giới thiệu vi mạch IC 555 : dùng vi mạch 555 hãng Signetis sản xuất, bao gồm hai khuếch đại thuật toán A1 v A2 thực chức so sánh, trigơ, transistor v điện trở 5( K ) Vi mạch 555 5K OA1 S & G - Ground Vcc T - Trigger D - Discharge O - Out put Th - Threshold R - Reset Z 555 5K R & OA2 Vol tage 5K Hỗnh 4.14 67 Trang Vi mạch 555 có chân: Nối với âm nguồn nuôi Kích lật trạng thái, V2 = 2E/3 v(3) = Cổng ra, v(3)min = 0,1V; v(3)max = (E-0,5)V; I(3)max = 0,2A Chân khóa, v(4) = v(3) = Nếu không cần khóa nối vo 8 Lọc nhiễu, dùng tụ điện 10nF đấu chân v chân Ngỡng lật, v(6) = 2E/3 v(3) = Chân phóng điện, thờng đợc nối vo chân C mạch ngoi Nối với cực dơng nguồn nuôi, E = 5-18V, tiêu thụ dòng điện 0,7mA/1V nguồn nuôi, (10mA E = 15V) Khâu phát xung chữ nhật: +5V R1 R2 xP2 (1-x)P2 P1 q 555 t T1 T2 C Hình 4.18 khâu phat xung chử nhật Giả thiết: Uc= E/3, S = 0, R = 1, v(3) =1, z = 0, T bị khóa Tụ điện C nạp điện thẹo mạch: E - R1 - D1 - xP2 - P 1- C1 - E Điện áp Uc tăng dần lên Khi Uc = E/3, Ta có: R= 0, z = 1, v3 = 0, T mở Tụ điện C phóng điện theo mạch: C - P1- (1-x)P2 - D2 - R2 - T - C Điện áp Uc giảm dần Khi Uc = E/3: S = 0, v3 =1, z = 0, T bị khóa lại Xác định chu kỳ xung: 68 Trang Khi C nạp điện ta có phơng trình: I(R1+ xP2+ P1)+Uc = E, với i = C duc/dt duc/dt + a.uc = a.E, với a = 1/(C(R1+ xP2 + P1)) Viết phơng trình dới dạng toán tử Laplace: p.Uc(p) - Uc(0) + aUc(p) = a.E/p, với Uc(0) = E/3 U c ( p ) = a E E + p( p + a ) 3( p + a ) Vận dụng quan hệ hm ảnh gốc ta có: E e at U c ( t ) = E ( e at ) + Điện áp Uc tăng theo hm mũ Khi t = T1 Uc = 2E/3.Vậy: T1 = 0,693C(R1 + xP2 + P1) Khi C phóng điện ta có phơng trình: t U c (t ) = E e Trong = C[P1 + (1-x)P2 + R2] v lấy gốc thời gian T1 Khi t =T2 U2 = E/3 Do T2 = 0,963C[P1 + (1-x)P2 + R2] Chu hỳ xung l T = 0,963C(R1 + R2 + 2P1+ P2) Tần số xung l: f = 1/T Để thay đổi đợc tần số xung ta cần thay đổi điện áp đóng xả tụ điện C, cách thay đổi vị trí biến trở P1 Nếu R2 = R2 = R v x =1/2 T1 = T2 tần số Bấy T = 0,963C(2R1 + 2P1 + P2) Để phát xung cho mạch điều khiển chỉnh lu ta chọn mạch phát xung nh sau : VCC R1 5K T D R + - & + - & 5K UC C 5K 69 Trang * Hoạt động sơ đồ : -Điện cổng vo + OA1 l 2E/3 -Điện cổng vo - OA2 l E/3 +Tụ điện C nạp điện qua R1 v Diot D +Tụ điện C phóng điện qua R2 v Transistor T Giả thiết ban đầu UC = E/3 ; S = ; R = ; V(3) = ; Z = ; Transistor T bị khoá Tụ điện nạp điện, UC tăng lên theo hm mũ Khi tụ C nạp điện đến điện áp UC = 2E/3; R = ; Z = ; V(3) = ; T mở Tụ điện phóng điện qua điện trở R2 v T, điện áp UC giảm +Khi UC = E/3; S = ; Z = ; V(3) = ; T bị khoá lại *Xác định chu kỳ xung: -Khi tụ điện C nạp ta có phơng trình: duc dt duc + a.v c = a.E với a = dt R C i R + u c = E với i = C Viết dới dạng toán tử Laplace : p.UC (p) - UC(0) + a.UC(p) = a.E/p với UC(0) = E/3 a.E E + U C ( p) = p( p + a) 3( p + a) Chuyển sang hm gốc: UC(t) = E (1-e-at) + E/3.e-at Khi t = T1 UC(T1) = 2E/3 Thế vo phơng trình điện áp Uc(t) ta đợc T1 = 0,693.C.R1 +Khi C phóng điện ta có phơng trình: Uc(t) = 2E / 3.e t / CR Khi t = T2 (lấy T1 lm gốc thời gian phóng điện), Uc(T2) = E/3, T2 = 0,693.C.R2 Vậy chu kỳ xung l : T = T1 + T2 = 0,693.C.(R1 + R2) *Tính chọn R1, R2 v tụ C: Để mạch chỉnh lu lm viêc tốt ta chọn : R1 = R2 = 1( K ) C = 0,01 F Khâu khuyếch đại xung: Khâu ny có nhiệm vụ khuếch đại xung điều khiêớn, để xung ny có đủ công suất mở Thyristor T đồng thời vừa lm mạch cách ly mạch điều khiêớn v mạch động lực 70 Trang Deleted: ả Khâu khuếch đại xung ta dùng biến áp xung ghép bao gồm hai linh kiện quang Diod - Transitor hay gọi l Transitor Mạch cách ly: Vcc Vdd R0 D0 R1 T0 G R3 T R2 Hình 4.19 : Sơ đồ nguyên lý mạch cách ly Khối ny có tác dụng cách ly mạch điều khiển v mạch động lực, ngăn không cho điện áp phía mạch động lực "trn" vo mạch điều khiển gây nguy hiểm Khối cách ly nhận tín hiệu từ ngõ mạch điều khiển, sau khuếch đại lên điện áp có biên độ đủ lớn để kích mở Thyristor Nguyên lý hoạt động: Bình thờng cha có tín hiệu vo ngõ vo cách ly, T bị phân cực ngợc nên hoạt động chế độ khóa, lm cho dòng chảy qua R0 xuống Diod D0 không nên coi nh Diod D0 không hoạt động nghĩa l T0 nằm trạng thái khóa Khi có tín hiệu mức độ cao từ khối điều khiển đa tới qua R3v kích mở cho T, lúc ny dòng chảy qua R0 xuống Diod D0 qua T xuồng mass, nghĩa l Diod D0 hoạt động lm cho T0 hoạt động, lúc ny có dòng chảy từ R1 chảy qua T0 xuống R2 tức l có điện áp rơi R2 v điện áp ny đa vo cực G Thyristor để mở Tính chọn phần tử mạch khuếch đại xung: Để cho Thyristor mở chắn ta chọn điện áp, dòng điều khiển đa vo cực G để mở Thyristor l UG = 3V, IG = 15mA Ta chọn Transistor quang PT loại PC 817 có thông số nh sau: UCEMax = 35V; Hệ số truyền đạt 60%; Điều khiển cách ly 5Kv Ta coi điện áp rơi Transistor T0, Transistor dẫn bảo hòa l 0,2V điện áp rơi Diod D0 l 1V 71 Trang Chọn dòng qua R2 l IR2 = 4mA, dòng IE T0 l : IE = IG + IR2 = 15 + = 19 (mA) Chọn R2 : R2 = UG / IR2 = / (4.10-3) = 750 () Chọn R1 : IR1 = IC = IE = 19 60/100 = 11,4 (mA) R1 = (5 - - 0,2) / 11,4.10-3 = 190 () Chọn dòng qua D0 l 20 mA : R0 = (5 - - 0,2) / 20.10-3 = 190 () Chọn Transistor T loại 2SE 776 có thông số sau : VCemax = 75 V, ICmax = A, hệ số khuếch đại = Dòng vo cực bazơ T : Ib = Ic / = 20 / = (mA) Chọn dòng qua R 3l 20 mA : R3 = (5 - 0,6) / (20.10-3) = 220 () II Mạch điều khiển nghịch lu: Để điều khiển Transistor đóng mở theo yêu cầu, ta cần có mạch tạo xung chữ nhật có độ rộng theo yêu cầu v thay đổi đợc tần số xung Yêu cầu đợc đặt l tín hiệu vo mạch điều khiển l tín hiệu điện áp Tín hiệu mạch điều khiển l xung chữ nhật ny l phải có tần số tỉ lệ tuyến tính với điện áp điều khiển (U ~ f) Nghĩa l điện áp điều khiển tăng lên tần số xung phải tăng lên ngợc lại điện áp điều khiển giảm xuống tần số xung phải giảm xuống Khâu phát xung chử nhật : a Giới thiệu mạch biến đổi điện áp _ tần số (U/F _ VCO ) Trông mạch điều khiển biến tần , cần phải tạo mạch phát xung chữ nhật có tần số tỷ lệ với điện áp điều khiển Cụ thể điề khiển tần số động không đồng , tần số điện áp dòng điện f1 biến tần đợc tính f1 = fw + f2 Trong đó: fw : tần số quay trục động f2 : tần số trợt mạch rô to Thực tế ta tính đợc Uw ~ Fw v U2 ~ F2 Vì U1 ~ F1 đợc tính U = Uw + U2 72 Trang Khoaù +U1 Tờchphỏn Sosaùnh f1 -U1 Hình 4.20 - Nguyên lý mạch biến đối điện áp- tần số ( U/f -_VCO ) Nguyên lý mạch biến đổi điện áp - tần số tạo nên tỷ lệ tuyến tính f1 - u1 đợc trình by hình vẻ Trong gồm khâu :nkhoá , mạch tích phân v mạch so sánh , khoá chuyển mạch tạo điện áp + U1 v - U1 để đa vo khâu tích phân , điều khiển khoá chuyển mạch l khâu so sánh có đặc tính từ trễ Thực tế thực mạch U/f nhiều sơ đồ khác ,tuy cần xác định tiêu : độ tuyến tính ,vùng điều chỉnh tần số xung tỷ lệ tuyến tính với điện áp Một sơ đồ đảm bảo tiêu trình by hình dới : 2R1 U1 U3 C R1 R1 - A3 + - A1 + R1 D2 D1 - A2 + R4 R5 U2 R2 D3 Hình 4.21 - Mạch nguyên lý biến đối điện áp- tần số 73 Trang ( U/f _ VCO ) t U1 U1 U3 T1 T2 U2 U2max T Hhình 4.22 - Đồ thị điện áp v xung mạch Biến đổi U/f Mạch gồm KĐTT : A1 l khâu tích phân ,A2 l mạch so sánh có đặc tính trễ ,A3 l khoá chuyển mạch Khi điện áp U1 < điện áp đầu A2 có giá trị âm , điôt D3 khoá , khâu tích phân có hai điện áp vo , ta có : dU U1 U1 + =C R1 R1 dt U1 U3 = dt R1C1 < t < = T1 Khi điện áp tích phân đạt giá trị : U = U R4 R4 + R Mạch lật A2 thay đổi giá trị từ âm sang dơng lúc điôt D3 thông , khoá A3 khoá điện áp vo khâu tích phân qua 2R1 ta có: U = U1 dt R1C1 T1 < t R5 kết ta có : f1 = R2 + R4 = U1 T 8U max R4 R1C1 b Tính chọn linh kiện : Vì có xung đầu vo (xung Clock) lấy từ đầu mạch VCO đầu trigơ có xung Nh tần số xung trigơ l tần số điện áp xoay chiều tải Dải điều chỉnh điện áp xoay chiều l từ 30Hz đến 70Hz nên dải điều chỉnh điện áp mạch VCO l từ 120Hz đến 420Hz Để mạch lm việc an ton ta chọn: U2max = 4,5 V Tính chọn R2 , R4 Ta có : U = U max R4 R4 + R2 75 Trang Chọn U3 = V : = 4,5 R4 R4 + R2 => R4 = 2R2 Chọn R2 = k( => R4 =10 k( Gọi fvco l tần số xung Clock , fT l tần số điện áp tải => fvco = fT Tính chọn R1 , C1 : Nếu chọn fTmax = 70 Hz fvcomax = 420 Hz m : f vco max = R2 + R4 U max 8U max R4 R1C1 Chọn U1max = 12 V => 151200 R1 C1 =180 => C1 = 0,0793 F Chọn R1 = 15 K Tính chọn U1min : Nếu chọn fTmin = 30 Hz fvcomin = 120 Hz m : f vco = R2 + R4 U 8U max R4 R1C1 ệ 120 = 35,162 U1min ệ U1min = 3,413 (V ) => R5 = K Để khoá lm việc chắn phải chọn R5 < R1 khâu phân phối xunh : Yêu cầu khâu phân phối xung l tạo đợc cac xung điều khiển mở Tranzitor theo quy luật đóng mở Từ bảng dẩn điện tranzito ,ta có nhận xét : - Khi van T1 dẫn van T4 khoá tức l van T1 có xung điều khiển T4 hoan ton xung điều khiển - Khi van T3 có xung điều khiển T6 hoan ton xung điều khiển - Khi van T5 có xung điều khiển T2 hon ton xung điều khiển Để tạo đợc phân phối xung nh cần sử dụng cac Trigơ với đầu đảo v không đảo Theo nh phân tích phải có Trigơ ( 3Trigơ đếm tối đa trạng thái tức l có xung dầu vo có xung đầu ) Nhng chu kỳ điện áp có xung ( mổi xung cách 60( )nên ta xây dựng đếm modul bit ,tức l đầu vo có xung xung clook ) đầu có xung , xung clook đơc cung cấp từ ngõ khâu phát xung chủ đạo mạch biến đổi điện áp _ tần số U / f Bộ đếm náy đơc xây dựng sở Trigơ D 76 Trang Bảng thật Trigơ D Qn 0 1 D 1 Qn+1 1 Nh ta có : D Qn+1 Từ bảng ta có bảng đầu vo kích Trigơ D Qn 0 1 Qn+1 1 D 1 Các trạng thái cần có tri gơ nh sau : CK Q1 Q2 Trang 77 Q3 Q1 Q2 Q3 Hỗnh 4.20b Giaớn õọửxung cuớa bọỹõóỳm Từ thnh lập bảng trạng thái Trigơ : Vùng Trạng thái Q3 Q2 Q1 0 0 1 1 1 1 0 Trạng thái kế Q3 Q2 Q1 0 1 1 1 1 0 0 Đầu vo FFD D3 D2 D1 0 1 1 1 1 0 0 Dựa vo bảng trạng thái Trigơ ta tìm đợc liên hệ đại lợng vo v , cần phải tối giản hm bool theo phơng pháp Karnaugh 78 Trang q2q1 q3 00 01 11 10 0 x x 1 01 11 10 1 x d3=q2 q2q1 q3 00 d1=q3 q2q1 q3 00 0 X 0 01 11 10 1 x d2=q1 x T2 T1 Q1 D1 D2 CK CK Q2 D3 CK T4 Q3 CK Q3 Q2 Q1 T3 T5 T6 Hình 4.25 Sơ đồ nguyên lý đếm Mạch cách ly: 79 Trang Vcc Vdd R0 D0 R1 T0 G R3 T R2 Hình 4.26 : Sơ đồ nguyên lý mạch cách ly Khối ny có tác dụng cách ly mạch điều khiển v mạch động lực, ngăn không cho điện áp phía mạch động lực "trn" vo mạch điều khiển gây nguy hiểm Khối cách ly nhận tín hiệu từ ngõ mạch điều khiển, sau khuếch đại lên điện áp có biên độ đủ lớn để kích mở Transistor, đồng thời tín hiệu điều khiển tạo điện áp ngợc đặt vo cực G Transistor để khóa Nguyên lý hoạt động: Bình thíng cha cê tín hiệu vo ngđ vo cách ly, T bị phân cực ngợc nên hoạt động chế độ khóa, lm cho dòng chảy qua R0 xuống Diod D0 không nên coi nh Diod D0 không hoạt động nghĩa l T0 nằm trạng thái khóa Khi có tín hiệu mức độ cao từ khối điều khiển đa tới qua R3v kích mở cho T, lúc ny dòng chảy qua R0 xuống Diod D0 qua T xuồng mass, nghĩa l Diod D0 hoạt động lm cho T0 hoạt động, lúc ny có dòng chảy từ R1 chảy qua T0 xuống R2 tức l có điện áp rơi R2 v điện áp ny đa vo cực G TRANSITOR để mở Tính chọn phần tử mạch khuếch đại xung: Để cho TRANSITOR mở chắn ta chọn điện áp, dòng điều khiển đa vo cực G để mở TRANSITOR l UG = 3V, IG = 800mA Ta chọn Transistor quang PT loại PC 817 có thông số nh sau: UCEMax = 35V; Hệ số truyền đạt 60%; Điều khiển cách ly 5Kv Ta coi điện áp rơi Transistor T0, Transistor dẫn bảo hòa l 0,2V điện áp rơi Diod D0 l 1V Chọn dòng qua R2 l IR2 = 4mA, dòng IE T0 l : 80 Trang IE = IG + IR2 = 800 + = 804 (mA) Chọn R2 : R2 = UG / IR2 = / (4.10-3) = 750 (K) Chọn R1 : IR1 = IC = IE = 804 60/100 = 482,4 (mA) R1 = (5 - - 0,2) / 482,4.10-3 = () Chọn dòng qua D0 l 20 mA : R0 = (5 - - 0,2) / 20.10-3 = 190 () Chọn Transistor T loại 2SE 776 có thông số sau : VCemax = 75 V, ICmax = A, hệ số khuếch đại = Dòng vo cực bazơ T : Ib = Ic / = 20 / = (mA) Chọn dòng qua R3 l 20 mA : R3 = (5 - 0,6) / (20.10-3) = 220 () Sơ đồ mạch điều khiển nghich lu nh hình vẽ : Điều khiển tay: Khi điều khiển tay theo quy luật U/f = số ta dùng biến trở với giả thiết U(R) v f(R) l tuyến tính(theo đoạn) Để điều khiển tốc độ động vùng dới tốc độ ta tuân thủ theo nguyên tắc trên, điều chỉnh tốc độ động tốc dộ ta khống chế để không thay đổi điện áp m thay đổi tần số theo sơ đồ khống chế nh sau: 12 V 81 Trang [...]... khiển tần số động cơ không đồng bộ , tần số điện áp hoặc dòng điện ra f1 của biến tần đợc tính f1 = fw + f2 Trong đó: fw : tần số quay của trục động cơ f2 : tần số trợt ở mạch rô to Thực tế ta tính đợc Uw ~ Fw v U2 ~ F2 Vì vậy U1 ~ F1 đợc tính U 1 = Uw + U2 72 Trang Khoaù +U1 Tờchphỏn Sosaùnh f1 -U1 Hình 4.20 - Nguyên lý mạch biến đối điện áp- tần số ( U/f -_VCO ) Nguyên lý mạch biến đổi điện áp - tần. .. phải có tần số tỉ lệ tuyến tính với điện áp điều khiển (U ~ f) Nghĩa l khi điện áp điều khiển tăng lên thì tần số xung ra phải tăng lên hoặc ngợc lại điện áp điều khiển giảm xuống thì tần số xung ra phải giảm xuống 1 Khâu phát xung chử nhật : a Giới thiệu mạch biến đổi điện áp _ tần số (U/F _ VCO ) Trông mạch điều khiển biến tần , cần phải tạo mạch phát xung chữ nhật có tần số tỷ lệ với điện áp điều... 22,3A U = 1,3V b Tính chọn máy biến áp động lực: Do máy biến áp có công suất nhỏ nên sụt áp trên nó tơng đối nhỏ cỡ vo khoảng 5,5%, điện áp rơi trên hai Thyristor nối tiếp khoảng 3V Do đó điện áp chỉnh lu khi không tải l: Ud0 = 468,7 + 468,7.0.055 +3 = 497,5(V) Giá trị hiệu dụng điện áp thứ cấp máy biến áp lúc không tải: U2 = U d 0 2 2 = 497, 5 = 552, 3( V ) 2 2 Tỷ số biến áp: m = U2/U1 =552,3/220 =... =552,3/220 = 2,51 Giá trị hiệu dụng dòng chảy qua cuộn thứ cấp máy biến áp: I2 = Id = 2(A) Giá trị hiệu dụng dòng chảy qua cuộn sơ cấp máy biến áp: I1 = m.I2 =2,51 2 = 5,02(A) Công suất sơ cấp máy biến áp: S1 = U1I1 =220.5,02 = 1104,4(VA) Chọn mạch từ máy biến áp: Tiết diện lõi thép máy biến áp đợc tính: Q=K S C f Vì đây l máy biến áp khô nên ta chọn K=5 F = 50Hz C = 1(số trụ) Q=5 1104, 4 = 23, 49(... với thiết bị chỉnh lu.V không nhỏ hơn 10s đối với thiết bị biến đổi tần số cao Mạch điều khiển còn phải đảm bảo phạm vi điều khiển góc ở các sơ đồ biến đổi tần thì việc mất đối xứng giữa các kênh không những lm xấu điện áp ra m còn có thể lm cho chế độ biến đổi bị phá hủy Ngoi mạch điều khiển phải bảo đảm lm việc tin cậy trong mọi hon cảnh nh khi nhiệt độ thay đổi, nguồn tín hiệu nhiễu tăng V thiết. .. U2 R2 D3 Hình 4.21 - Mạch nguyên lý biến đối điện áp- tần số 73 Trang ( U/f _ VCO ) t U1 U1 U3 T1 T2 U2 U2max T Hhình 4.22 - Đồ thị điện áp v xung của mạch Biến đổi U/f Mạch gồm 3 KĐTT : A1 l khâu tích phân ,A2 l mạch so sánh có đặc tính trễ ,A3 l khoá chuyển mạch Khi điện áp U1 < 0 điện áp đầu ra A2 có giá trị âm , điôt D3 khoá , vì vậy khâu tích phân có hai điện áp vo , ta có : dU 3 U1 U1 + =C 2 R1... nửa chu kỳ dùng Thyristor ta có thể chọn nguyên tắc điều khiển thẳg đứng "Arccos" Theo nguyên tắc ny, ngời ta dùng hai điện áp: + Điện áp đồng bộ Ur vợt trớc điện áp Anôt - Katôt Thyristor một góc bằng /2 Tức l nếu l Uak = A.Sin( t) thì Ur = BCos(t) + Điện áp điều khiển UC l điện áp một chiều, có thể điều chỉnh đợc biên độ theo hai hớng dơng v âm Tổng đại số Ur + Uc đợc đa đến đầu vo của khâu so sánh... trạng thái tức l có 8 xung dầu vo thì có 1 xung đầu ra ) Nhng trong một chu kỳ điện áp chỉ có 6 xung ( mổi xung cách nhau 60( )nên ta xây dựng bộ đếm modul 6 bit ,tức l ở đầu vo có 6 xung 9 xung clook ) thì đầu ra có một xung , xung clook đơc cung cấp từ ngõ ra của khâu phát xung chủ đạo mạch biến đổi điện áp _ tần số U / f Bộ đếm náy đơc xây dựng trên cơ sở Trigơ D 76 Trang Bảng sự thật của Trigơ D Qn... của dòng chảy qua mỗi Thyristor l: I = Id/2 = 2/2 = 1(A) Điện áp ngợc cực đại đặt lên Thyristo l: U ng = 2 U 2 Trong đó U2 l giá trị hiệu dụng của điện áp thứ cấp máy biến áp: Ud = 2 2 U2 = U 2 Cos U d 2 2 Cos 468,7. U2 = = 520, 3( V ) 2 2 U ng = 2 520,3 = 735,8( V ) Để Thyristo lm việc an ton tin cậy ta chọn các thông số sau: Điện áp ngợc cực đại: Ung = Ku.735,8 = 735,8.1,6 = 1177,28V Dòng trung... Km.Ki.Id = 2,5.1,2.0,17 = 0,51A 63 Trang Vậy ta chọn Diod sau: Mã hiệu VL-10 U(V) 1500 Itb(A) 10 C THIếT Kế MạCH ĐIềU KHIểN: I .Thiết kế mạch điều khiển chỉnh lu: Chức năng của mạch điều khiển l tạo ra những xung để mở các Thyristor công suất, những xung ny có độ rộng v hình dạng nhất định, phân bố xung theo từng pha tơng ứng, có thể thay đổi đợc thời điểm đặt xung mở vo cực điều khiển Thyristor Xung mở thờng ... máy biến áp: I1 = m.I2 =2,51 = 5,02(A) Công suất sơ cấp máy biến áp: S1 = U1I1 =220.5,02 = 1104,4(VA) Chọn mạch từ máy biến áp: Tiết diện lõi thép máy biến áp đợc tính: Q=K S C f Vì l máy biến áp. .. mạch điều khiển biến tần , cần phải tạo mạch phát xung chữ nhật có tần số tỷ lệ với điện áp điều khiển Cụ thể điề khiển tần số động không đồng , tần số điện áp dòng điện f1 biến tần đợc tính f1... 20-100s thiết bị chỉnh lu.V không nhỏ 10s thiết bị biến đổi tần số cao Mạch điều khiển phải đảm bảo phạm vi điều khiển góc sơ đồ biến đổi tần việc đối xứng kênh lm xấu điện áp m lm cho chế độ biến