Thiết kế bộ biến đổi điện tử công suất cho nguồn mạ điện một chiều

Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền ĐỀ TÀI Thiết kế biến đổi điện tử công suất cho nguồn mạ điện chiều Có thông số: - Điện áp vào: pha x 380V, f = 50Hz - Điện áp ra: 12 - 24V - Dòng tải max: Imax = 1800A - Yêu cầu có khâu bảo vệ ngắn mạch Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền MỤC LỤC CHƯƠNG I : TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ 1.1 Tìm hiểu công nghệ mạ 1.2 Điều kiện tạo thành lớp mạ 1.3 Các giai đoạn quy trình công nghệ mạ 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạ CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU CÁC BỘ BIẾN ĐỔI ĐTCS KHẢ THI LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 11 2.1 Giới thiệu biến đổi điện tử công suất khả thi 11 2.2 Lựa chọn phương án tối ưu 11 2.2.1 Phương án – Chỉnh lưu cầu ba pha đối xứng 11 2.2.2 Phương án – Chỉnh lưu hình tia sáu pha có cuộn kháng cân 15 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MẠCH LỰC 19 3.1 Tính chọn van bảo vệ van 19 3.1.1 Điện áp ngược van 19 3.1.2 Tính dòng điện van 20 3.2 Tính toán máy biến áp lực 20 3.3 Tính toán kháng lọc 31 3.3.1 Xác định góc mở cực tiểu cực đại 32 3.3.2 Xác định điện cảm cuộn kháng lọc 32 3.3.3 Thiết kế cuộn kháng lọc 33 3.4 Tính chọn thiết bị bảo vệ 36 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN 39 4.1 Yêu cầu chung mạch điều khiển 39 4.2 Cấu trúc mạch điều khiển 39 4.3 Các khâu mạch điều khiển 40 4.3.1 Khâu đồng pha (DF) 40 4.3.2 Khâu tạo điện áp cưa 45 4.3.3 Khâu so sánh 47 4.3.4 Khâu tạo xung chùm 48 4.3.5 Khâu khuếch đại xung biến áp xung 50 Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền CHƯƠNG V : MÔ PHỎNG VÀ KIỂM CHỨNG MẠCH THIẾT KẾ 57 5.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 57 5.2 Kết mô 57 KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền CHƯƠNG I : TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ 1.1 Tìm hiểu công nghệ mạ Mạ điện dùng nhiều ngành công nghiệp khác để chống ăn mòn, phục hồi kích thước, làm đồ tranh sức, chống ăn mòn, tăng độ cứng, dẫn điện, dẫn nhiệt, phàn quang, dễ hàn… Về nguyên tắc, vật liệu kim loại, hợp kim, chất dẻo gốm sứ composite Lớp mạ vậy, kim loại hợp kim composite kim loại - chất dẻo, kim loại – gốm… Tuy nhiên việc chọn vật liệu mạ tuỳ thuộc vào trình độ lực công nghệ vào tính chất cần có lớp mạ vào giá thành Xu hướng chung dùng vật liệu rẻ, sẵn có vật liệu mạ đắt, quí lớp mỏng bên Như vậy: Mạ điện trình điện kết tủa kim loại lên bề mặt lớp phủ có tính chất cơ, lý, hoá đáp ứng nhu cầu mong muốn 1.2 Điều kiện tạo thành lớp mạ Mạ điện trình điện phân Quá trình điện phân xảy hai cực sau: - Trên anode xảy trình hoà tan kim loại: M - ne → Mn+ - (1) Trên cathode cation nhận điện tử tạo thành nguyên tử kim loại mạ: Mn+ + ne → M (2) Với điều kiện điện phân thích hợp trình (1) trình (2) cân Do nồng độ ion Mn+ dung dịch không đổi, điều có ảnh hưởng lớn đến chất lượng lớp mạ Trong số trường hợp người ta dùng điện cực trơ dung dịch đóng vai trò chất nhường điện từ, phải liên tục bổ sung vào dung dịch dạng muối Lúc phản ứng anode trình giải phóng khí O2 a) Điện cực Anode Trong mạ điện thường dùng điện cực anode tan kim loại làm lớp mạ Trong trình anode bị tan để cung cấp ion kim loại cho dung dịch, đảm bảo nồng độ ion dung dịch không đổi Phản ứng anode lúc là: M - ne → Mn+ Trong trường hợp dùng anode trơ nhơ: Platin, carbon… trình anode : 4OH− - 4e → 2H2O + O2 (môi trường kiềm) 2H2O - 4e → 4H+ + O2 Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền Để giữ cho nồng độ ion kim loại không đổi phải bổ sung thêm cho chất thích hợp b) Điện cực Cathode Điện cực cathode vật cần mạ nối với cực âm nguồn điện chiều Trên cathode xảy trình: Mn+ + ne → M Thực trình xảy theo nhiều bước liên tiếp: - Cation hydrat hoá Mn+ mH2O di chuyển từ dung dịch vào bề mặt cathode - Cathode vỏ hydrat hoá (mH2O) vào tiếp xúc trực tiếp với bề mặt cathode - Điện tử (e) từ cathode điền vào van điện tử hoá trị cation biến thành phân tử trung hoà Các nguyên tử kim loại tham gia vào thành mầm tinh thể tham gia nuôi lớn mầm tinh thể sinh trước Mầm phát triển thành tinh thể, kết thành lớp mạ c) Dung dịch mạ Dung dịch mạ giữ vai trò định lực mạ (tốc độ mạ, chiều dày tối đa, mặt hàng mạ…) chất lượng mạ Dung dịch mạ thường hỗn hợp phức tạp gồm ion kim loại mạ, chất điện ly (dẫn điện) chất phụ gia nhằm đảm bảo thu lớp mạ có chất lượng tính chất mong muốn Dung dịch muối đơn: Còn gọi dung dịch Acid, thành phần muối Acid vô hoà tan nhiều nước phân ly hoàn toàn thành ion tự Dung dịch đơn thường dùng để mạ với tốc độ mạ cao cho vật có hình thù đơn giản Dung dịch muối phức: Ion phức tạo thành pha chế dung dịch Ion kim loại mạ ion trung tâm nội cầu phức Dung dịch phức thường dùng trường hợp cần có khả phân bố cao để mạ cho vật có hình dáng phức tạp d) Chất phụ gia Chất dẫn điện: Đóng vai trò dẫn dòng dung dịch Chất bóng: Chất bóng thường dùng với liều lượng tương đối lớn (vài gram/l) bị lẫn vào lớp mạ nhiều Chúng cho lớp mạ nhẵn mịn làm thay đổi trình tạo mầm, làm tăng ứng suất nội độ dòn Chất san bằng: Các chất cho lớp mạ nhẵn, phẳng phạm vi rộng (vĩ mô) Nguyên nhân chúng hấp thụ lên điểm có tốc độ mạ lớn làm giảm tốc độ xuống Vậy phụ gia ưu tiên hấp phụ lên điểm lệch chỗ có Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền lượng tự lớn lên đỉnh lồi chỗ có tốc độ khuếch tán lớn phụ gia đến Các phụ gia hấp phụ làm giảm tốc độ chuyển dịch điện tử Trong thực tế, nhiều phụ gia có tác dụng chất bóng chất san Chất thấm ướt: Trong cathode thường có phản ứng phụ sinh khí Hydro Chất đẩy bọt khí mau tách khỏi bể mạ, làm cho trình mạ nhanh Tạp chất: Là chất không mong muốn khó tránh khỏi Chúng phóng điện hấp thụ cathode lẫn vào lớp mạ gây nhiều tác hại như: bong, dộp, dũn, gai… e) Nguồn điện chiều Có thể nguồn khác như: pin (battery), ắc quy, máy phát điện chiều (DC Power Supply), dùng nguồn điện hoá học… để cung cấp dòng điện chiều cho bể mạ, bể điện phân… Các nguồn điện có công suất nhỏ, khó tạo Do chỉnh lưu sử dụng rộng rãi xưởng mạ đạt công suất lớn dễ sản suất… Quá trình mạ điện miêu tả sơ đồ sau: Hình 1.1 – Sơ đồ nguyên lý mạ điện 1.3 Các giai đoạn quy trình công nghệ mạ Quy trình công nghệ mạ bao gồm nhiều bước chia thành ba giai đoạn sau: Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền a) Giai đoạn chuẩn bị Xét đến chất vật liệu hàng mạ (nền), mức độ nhiễm bẩn độ nhẵn bề mặt chúng Độ hấp thụ H bề mặt mạ bảo vệ khụng vượt quỏ 40µm, mạ trang sức bảo vệ H < 2,5µm, mạ tăng độ cứng mạ cách điện H < 1,25µm Chọn dung dịch mạ vào đặc tính vật cần mạ b) Giai đoạn mạ Được tiến hành thời gian xác định trước Giai đoạn cần giữ cho dòng mạ không đổi c) Giai đoạn hoàn thiện Là giai đoạn gia công, làm đẹp làm hoàn thiện sản phẩm Thường bước trung hoà, tẩy sáng, lấp đầy lỗ… Khối lượng kim loại kết tủa lên diện tích S dựa váo định luật Faraday: m=S.D0.t.H.C Trong đó: (1.1) S : diện tích mạ (dm2); D0 : mật độ dòng điện catôt (A/dm2); t : thời gian mạ (h); H : hiệu suất dòng điện; C : đương lượng điện hoá kim loại mạ (g/∆h); 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạ Chất lượng mạ chiều qui định yếu tố sau: độ bóng lớp mạ, độ dày lớp mạ, độ bám chặt Chế độ dòng điện ảnh hưởng lớn đến chất lượng mạ Tuỳ theo yêu cầu sản phẩm: cần độ bền học cao hay thấp, tránh bị oxi hoá mà độ dày lớp mạ dày hay mỏng Để đạt độ dày cần thiết cần phải có thời gian mạ hợp lý Độ bám tiêu quan trọng, định độ bền sản phẩm, lớp mạ sau mạ lại có độ bám dễ bị bung bề mặt vật cần mạ bị lộ dễ bị oxi hoá dẫn đến hỏng, vật mạ xấu… không đáp ứng yêu cầu mạ Độ bóng bề mặt lớp mạ thông số quan trọng, tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm đặc biệt đồ trang sức, độ bóng cao tạo cho sản phẩm tăng độ bền học Để tăng độ bóng ta dùng mạ đảo chiều mạ lớp mạ phủ bề mặt chỗ dày có chỗ mỏng nên cần phải có đảo chiều để cào bớt chỗ dày Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền Kỹ thuật mạ quan tâm đến hai trạng thái bề mặt độ độ nhẵn: - Độ đảm bảo cho nguyên tử kim loại mạ liên kết trực tiếp vào mạng tinh thể kim loại nền, đạt độ gắn bám cao - Độ nhẵn ảnh hưởng lớn đến độ nhẵn bóng vẻ đẹp lớp mạ Nếu bề mặt nhám, xước phân bố điện mật độ dòng điện không đều, chỗ lõm, rãnh sâu Bản chất kim loại ảnh hưởng đến chất lượng mạ Ngoài phụ thuộc vào thành phần dung dịch mạ Ảnh hưởng yếu tố điện: Mật độ dòng điện đại lượng gây phân cực điện cực Lúc mạ, mật độ dòng điện yếu tố quan trọng có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mạ Yêu cầu kỹ thuật nguồn mạ phải giữ dòng mạ không đổi suốt trình mạ Để lớp mạ phủ lên bề mặt dòng điện phải giữ không đổi Cường độ dòng điện I tính toán xuất phát từ mật độ dòng điện D0 phụ tải y bể: I = D0 y (A) Trong đó: (1.2) D0 : mật độ dòng cathode; y : phụ tải bể mạ Mật độ dòng điện cao thu lớp mạ có tinh thể nhỏ, mịn, siết chặt đồng đều, lúc đầu mầm tinh thể sinh ạt không điểm lồi (điểm có lợi thế) mà mặt phẳng (ít lợi thế) tinh thể Nếu mật độ dòng điện cao (gần đến vùng giới hạn) không lúc lớp mạ bị gãy, cong chảy Ngoài dựng anode tan dễ bị thụ động dung dịch ngả dần ion kim loại mạ Ngược lại mật độ dòng điện thấp tốc độ mạ chậm kết tủa thô, không Vì dung dịch mạ cho lớp mạ có chất lượng mạ cao khoảng mật độ dòng điện định Trong trình mạ điện trở bể mạ thay đổi có ion kim loại bám vào vật mạ nên nồng độ dung dịch thay đổi Công thức tính điện trở dung dịch sau : R = l.(100 .χ.y) (Ω) Trong : (1.3) l : khoảng cách điện cực (cm) ; χ : độ dẫn điện riêng dung dịch (Ω-1.cm-1) ; y : phụ tải bể mạ (dm2) Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền Do muốn cho dòng điện không đổi ta phải điều chỉnh điện áp cho tỉ số điện áp điện trở dung dịch không thay đổi 10 Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền Biến trở RV2 sử dụng để điều chỉnh độ rộng xung cưa diode ổn áp DZ có chức hạn chế điện áp nạp tụ, giúp cho xung cưa tuyến tính Hình 4.5 – Đồ thị điện áp khâu tạo điện áp cưa 4.3.2.3 Tính toán khâu tạo điện áp cưa  Thời gian tương ứng phạm vi điều chỉnh góc điều khiển α thời gian phóng tụ C, giá trị 1700 quy đổi sang thời gian  1700.10ms  9, 45 (ms) 1800  Thời gian nạp tụ C 46 (4.18) Đồ án Điện tử công suất tn  SV: Ngô Thị Thu Hiền T  t p  10  9, 45  0,55 (ms) (4.19)  Chọn diode ổn áp có điện áp UDz = 10V Chọn giá trị tụ C1 = 220nF  Bộ phân áp gồm điện trở R5 biến trở RV2 , giá trị phân áp với thời gian phóng 9,45ms R5  RV2  E.t p U Dz C1  12.9, 45  51,55 (kΩ) 10.220.109 (4.20) Chọn R3 = 32 (kΩ) biến trở RV2 = 20 (kΩ)  Điện áp bão hòa OA2 Ubh  E  1,5  12  1,5  10,5 (V) (4.21)  Giá trị điện trở R4 R4  U bh  U BE 10,5  0,   2,3.10 (Ω) = 2,3 (kΩ) 9 C1 U Dz E 220.10 10 12   3 tn R5  RV2 0,55.10 52.103 Chọn R4 = (kΩ) 4.3.3 4.3.3.1 Khâu so sánh Sơ đồ nguyên lý so sánh kiểu hai cửa Hình 4.6 – Sơ đồ nguyên lý khâu so sánh 47 (4.22) Đồ án Điện tử công suất 4.3.3.2 SV: Ngô Thị Thu Hiền Nguyên lý hoạt động Hình 4.7 – Đồ thị điện áp khâu so sánh Điện áp cưa URC điểm (C) đưa vào cửa không đảo OA3, điện áp điều khiển UĐK đưa vào cửa đảo để so sánh Nếu URC > UĐK điện áp đầu OA3 điểm (D) USS có dạng xung dương hình chữ nhật Nếu URC < UĐK USS có dạng xung âm hình chữ nhật Nếu URC = UĐK USS lật trạng thái Điện áp đầu USS chuỗi xung hình chữ nhật âm dương liên tiếp 4.3.4 4.3.4.1 Khâu tạo xung chùm Sơ đồ nguyên lý khâu tạo xung chùm 48 Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền Hình 4.8 – Sơ đồ nguyên lý tạo xung chùm độ rộng (1800 – α) 4.3.4.2 Bộ tạo dao dộng dùng OA Hình 4.9 – Sơ đồ nguyên lý tạo xung chùm dùng OA 4.3.4.3 Nguyên lý hoạt động OA3 thực so sánh cửa, tụ C2 liên tục phóng-nạp làm cho OA đảo trạng thái lần điện áp tụ đạt trị số chia điện áp R10, R11 49 Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền 4.3.4.4 Tính toán khâu tạo xung  Biểu thức tính thời gian nạp cho tụ T  2.R9 C2 ln R11  R10 R10 (4.23) Chọn R10 = 2R11 với giá trị cụ thể R10 = 10kΩ R11 = 5kΩ → T  2.R9 C2 ln(2) (4.24)  Chọn giá trị R9 = 7,2 (kΩ)  Chọn xung có độ rộng T=100µs  Giá trị tụ điện C2 C2  4.3.5 4.3.5.1 T 100.106   10.109 (F) = 10 (nF) 2.R9 ln 2.7, 2.10 ln (4.25) Khâu khuếch đại xung biến áp xung Sơ đồ nguyên lý Hình 4.10 – Sơ đồ nguyên lý khâu khuếch đại xung ghép biến áp xung Vì xung nhịp tạo sau khâu tạo xung không đủ công suất để mở van lực, nên ta phải sử dụng khuếch đại xung, để tăng công suất 50 Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền Phương pháp sử dụng BAX (biến áp xung) có tác dụng cách ly mạch điều khiển mạch lực Tuy nhiên tính chất vi phân biến áp nên không cho phép truyền xung rộng vài mili giây Vì phải truyền xung rộng dạng xung chùm để hoạt động bình thường Ta mắc mạch kiểu Darlington, mục đích để đảm bảo hệ số khuếch đại dòng cần thiết 4.3.5.2 Nguyên lý hoạt động Theo sơ đồ ta thấy đầu khâu KĐX nối với cực G cực Cathode van, đầu vào nối với khâu tạo xung chùm Do dòng qua Collector (IC) nhỏ độ đối xứng xung giảm nên ta sử dụng tầng khuếch đại Transistor mắc Darlington Khi có xung chùm đặt vào cực Base T2 T2 mở cho dòng chảy từ nguồn ECS chảy qua BAX, qua T1 đến mở bão hòa T1 để T1 dẫn dòng chảy qua BAX xuống đất Như vậy, điện áp dòng điện cuộn sơ cấp BAX có dạng xung Dòng điện cuộn sơ cấp cảm ứng sang cuộn thứ cấp, từ xuất dòng xung chảy vào cực điều khiển Thyristor Điện trở R14 có tác dụng tiêu tán lượng chảy từ T2 để T1 khóa dễ dàng Diode D5 có tác dụng trả lượng tích lũy cuộn cảm lại nguồn mà cuộn sơ cấp dẫn dòng T1, T2 khóa lại Tuy nhiên R14 mắc nối tiếp với cuộn sơ cấp BAX nên dẫn R14 làm giảm áp đặt vào BAX, để giữ điện áp ban đầu BAX nguồn ECS, ta đưa têm tụ C vào Khi đó, giai đoạn T2 khóa, tụ điện phải kịp nạp đến trị số nguồn 4.3.5.3 Đặc điểm ứng dụng biến áp xung - Dùng để truyền tín hiệu điều khiển - Tạo biên độ xung theo yêu cầu - Cách lý điện mạch lực mạch điều khiển - Dễ thay đổi cực tính xung - Dễ phân bố xung kênh điều khiển 4.3.5.4 Các thông số Thyristor mạch điều khiển (1) Điện áp điều khiển Thyristor: UĐK = (V) (2) Dòng điện điều khiển Thyristor: IĐK = 0,3 (A) (3) Độ rộng xung điều khiển: tx = 160 (µs) 51 Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền (4) Tần số xung điều khiển: fx = (kHz) (5) Độ đối xứng cho phép: ∆α = 40 (6) Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển: E =  12(V) (7) Mức sụt biên độ xung: Sx = 0,15 4.3.5.5 Tính toán máy biến áp xung Chọn vật liệu làm lõi dẫn từ trường cho BAX lõi sắt Ferit Dạng xuyến, làm việc phần đặc tính từ hóa có ∆B = 0,3T ∆H = 30 (A/m), khe hở không khí  Tỉ số biến áp xung chọn là: m=3  Điện áp thứ cấp máy BAX U  U ĐK  (V) (4.26)  Điện áp sơ cấp máy BAX U1  mU  3.3  (V) (4.27)  Dòng điện thứ cấp máy BAX I  I ĐK  0,3 (A) (4.28)  Dòng điện sơ cấp máy BAX I1  I 0,3   0,1 (A) kba (4.29)  Độ từ thẩm trung bình tương đối lõi sắt tb  B 0,3   7957, 75 0 H 4.107.30 (4.30) Trong đó: µ0 độ từ thẩm không khí ; µ0 = 4π.10-7 (h/m)  Thể tích lõi thép cần có V  Q l  tb 0 t x s x U1 I1 7959,75.4.107.160.106.0,15.9.0,1   2, 4.106 (m3) 2 B 0,3 → V = 2,4 (cm3) 52 (4.31) Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền Trong đó: V: Thể tích lõi thép; µtb: Độ từ thẩm trung bình; µ0: Độ từ thẩm không khí; tx : Độ rộng xung điều khiển; sx: Mức sụt biên độ xung; U1: Điện áp sơ cấp BAX; I1 : Dòng điện sơ cấp BAX Chọn mạch từ tích V = 3,825 (cm3) Hình 4.11 – Hình chiếu lõi biến áp xung Theo bảng “Thông số loại lõi thép xuyến tròn”, ta chọn lõi hình trụ tròn, ký hiệu OA-25/35-5 53 Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền Kích thước (mm) Số liệu cần tra cứu Loại lõi thép d A b D Q (cm2) l (cm) Qcs (cm2) P (g) Q.Qcs (cm4) OA-12/14-3 12 14 0,03 4,1 1,13 0,96 0,034 OA-14/17-3 14 1,5 17 0,045 4,86 1,54 1,71 1,069 OA-16/20-3 16 20 0,06 5,56 2,65 0,121 OA-18/23-4 18 2,5 23 0,1 6,45 2,55 0,25 OA-20/25-5 20 2,5 25 0,125 7,1 3,14 6,9 0,39 OA-20/25-6,5 20 2,5 6,5 25 0,162 7,1 3,14 9,1 0,51 OA-22/30-5 22 30 0,2 8,2 3,82 12,7 0,75 OA-22/30-6,5 22 6,5 30 0,26 8,2 3,82 16,5 0,99 OA-25/35-5 25 5 35 0,25 9,42 4,9 18,3 1,23 OA-25/40-5 25 7,5 40 0,375 10,2 4,9 27,6 1,84 OA-25/40-6,5 25 40 0,49 10,2 4,9 36 2,4 OA-28/40-8 28 40 0,48 10,7 6,1 40 2,95 OA-28/40-10 28 10 40 0,6 10,7 6,1 50 3,7 OA-32/45-8 32 6,5 45 0,52 12,1 58,5 5,7 OA-32/50-8 32 50 0,72 12,9 58,5 5,7 OA-36/56-10 36 10 10 56 14,4 10,2 112 10,2 OA-40/56-16 40 16 56 1,28 15 12,5 150 16 Bảng 4.1 – Thông số loại lõi thép xuyến tròn 54 Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền  Chọn mạch từ tích V = 6,292 (cm3) Các thông số lõi sau d = 25 mm = 2,5 cm; a = mm = 0,5 cm; b = mm = 0,5 cm; D = 35 mm = 0,35 cm; l = 9,42 cm; Qcs = 4,9 cm2 ; Q = 0,25 cm2;  Số vòng quấn dây sơ cấp BAX : U1 t x 9.160.106   192 (vòng) Q 0,3.0, 25.104 W1  (4.32)  Số vòng dây thứ cấp BAX W2  W1 192   64 (vòng) m (4.33)  Chọn mật độ dòng điện sơ cấp : J1 = (A/mm2)  Tiết diện dây quấn sơ cấp S1  I1 0,1   0, 0167 (mm2) J1 (4.34)  Đường kính dây quấn sơ cấp d1  4.S1 4.0, 0167   0,146 (mm)   (4.35) Tra bảng “Thông số dây quấn cho máy biến áp cuộn kháng” phụ lục 7.3, trang 468, sách “Hướng dẫn thiết kế điện tử công suất”, ta chọn tiết diện sơ cấp chuẩn tương ứng với đường kính dây S1 = 0,0177 (mm2) ; d1 = 0,15 (mm)  Chọn mật độ dòng điện thứ cấp J2 = (A/mm2)  Tiết diện dây quấn thứ cấp S2  I 0,3   0, 075 (mm2) J2 (4.36)  Đường kính dây quấn thứ cấp d2  4.S2 4.0, 075   0,309 (mm)   (4.37) Tra bảng phụ lục 7.3, ta chọn tiết diện thứ cấp chuẩn với đường kính tương ứng S2 = 0,0755 (mm2) ; d2 = 0,31 (mm) 55 Đồ án Điện tử công suất 4.3.5.6 SV: Ngô Thị Thu Hiền Tính toán khâu khuếch đại Ta chọn nguồn công suất ECS có giá trị lớn U1 → ECS = 12V Từ hai giá trị ECS I1 ta chọn bóng transistor Tr1 loại BFY51 có thông số bản: ICmax = (A) ; β1 = 40 UCE = 30 (V) ;  Giá trị điện trở R14 R14  ECS  U1 12    30 (Ω) I1 0,1 (4.38)  Tần số xung chùm fxc = 8kHz tương ứng chu kỳ xung Txc  1   100.106 (s) = 100 (µs) f xc 10.103 (4.39) tn 50.106   0,56.106 (F) = 0,56 (µF) 3.R14 3.30 (4.40)  Giá trị tụ điện C3 C3  → Chọn C3 = 0,56 (µF)  Bóng transistor Tr2 chọn loại BC549 có thông số bản: ICmax = 0,1(A) ; β2 = 110 UCE = 30 (V) ;  Giá trị điện trở đầu vào R12 R12  1. Ecs s.I cmax  40.110.12  440.103 (Ω) = 440 (kΩ) 1, 2.0,1 56 (4.41) Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền CHƯƠNG V : MÔ PHỎNG VÀ KIỂM CHỨNG MẠCH THIẾT KẾ 5.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Giấy A3 5.2 Kết mô a) Khâu đồng pha Udf 30 20 10 -10 -20 -30 Udb 15 10 -5 -10 -15 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.03 0.04 0.05 Time (s) b) Khâu tạo xung cưa Urc 10 0 0.01 0.02 Time (s) 57 Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền c) Khâu so sánh Udk Urc 10 Uss 15 10 -5 -10 -15 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.03 0.04 0.05 Time (s) d) Khâu tạo xung chùm Utx 15 10 -5 Uxc 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.01 0.02 Time (s) e) Khâu khuếch đại xung Xungdk1 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0.01 0.02 0.03 T i m e (s) 58 0.04 0.05 Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT Trong trình làm đồ án chúng em thực công việc sau: - Tìm hiểu phần mềm mô mạch điện tử công suất (Matlab, PSIM, TINA…) Sử dụng thành thạo phần mềm mô PSIM Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động mạch chỉnh lưu hình tia sáu pha có cuộn kháng cân Giới thiệu phương pháp điều khiển mạch chỉnh lưu hình tia sáu pha có cuộn kháng cân Thiết kế mạch lực mạch điều khiển chỉnh lưu hình tia sáu pha có cuộn kháng cân Mô mạch chỉnh lưu hình tia sáu pha có cuộn kháng cân bằng phần mềm PSIM Tuy nhiên, thời gian có hạn nên chúng em chưa thể hoàn thiện cách tuyệt đối đề tài nghiên cứu số kết mô mang tính tương đối so với lý thuyết học Vì vậy, sau hoàn thành đồ án chúng em tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện đề tài Mục đích chúng em phát triển đề tài ứng dụng vào giảng dạy học tập, từ giúp sinh viên nắm bắt hiểu rõ việc mô phingr mạch điện tử công suất Trong trình thực đồ án, nhờ dẫn dắt bảo tận tình nghiêm khắc thầy NGUYỄN NGỌC KHOÁT, chúng em hoàn thành đồ án môn học với đề tài "Thiết kế biến đổi điện tử công suất cho nguồn mạ điện chiều" Chúng em xin gửi đến thầy lời cảm ơn chân thành sâu sắc nhất! Bài làm nhiều thiếu sót, chúng em mong thầy cô góp ý, bổ sung để hoàn thiện kiến thức Em xin chân thành cảm ơn! 59 Đồ án Điện tử công suất SV: Ngô Thị Thu Hiền TÀI LIỆU THAM KHẢO Điện tử công suất – Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh – NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội Hướng dẫn thiết kế điện tử công suất – Phạm Quốc Hải – NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2009 Tính toán thiết kế thiết bị điện tử công suất – Trần Văn Thịnh – NXB Giáo dục Phân tích giải mạch điện tử công suất – Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi – NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2007 60