Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống nguồn cung cấp không nối dây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI CÔNG NGHỆ TP HCM BÁO CÁO LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG NGUỒN CUNG CẤP KHÔNG NỐI DÂY Học viên thực hiện: PHẠM ĐÔNG PHƯỚC Cán Bộ hướng dẫn khoa học PGS.TSKH HỒ ĐẮC LỘC Tp HCM, tháng 05 năm 2014 Nội dung trình bày báo cáo Chương Chương Chương Tổng quan Cơ sở lý thuyết hệ thống CPS Thiết kế hệ thống CPS Chương Kết qủa thực nghiệm Chương Kết luận & hướng phát triển luận văn Chương  Ở nước Tổng quan Chương  Tổng quan Ở nước Một số công ty Đức, Hàn Quốc như : Vahle, Woosung … Cũng sản xuất hệ thống nguồn cung cấp không nối dây nhiên giá thành thiết bị cao  Ở nước ta Việc cấp nguồn cho đối tượng có khả di chuyển chủ yếu dựa vào kết nối cứng thông qua hệ thống trượt - chổi quét Hệ thống trượt – chổi quét không đảm bảo an toàn phòng cháy, chữa cháy trình di chuyển thiết bị sinh hồ quang điện điểm tiếp xúc Độ bền học hệ thống cấp nguồn qua tiếp xúc không cao trình di chuyển có độ bào mòn chổi quét trượt Chương  Tổng quan Ở nước ta Hiện chưa có sản phẩm sản xuất nước hệ thống nguồn cung cấp không nối dây, mà sở nghiên cứu hệ thống  Nhằm khắc phục nhược điểm phương thức cấp nguồn truyền thống, phương thức cấp nguồn cấp nguồn không nối dây sử dụng kỹ thuật cặp cảm ứng để đưa quy trình công nghệ để thiết kế sản xuất với giá thành rẻ so với hệ thống nước chủ động mặt công nghệ vấn đề cấp thiết  Đây tính cấp thiết đề tài mà em chọn Chương   Nhiệm vụ đề tài Nghiên cứu nguyên lý biến áp hở Nghiên cứu điện tử công suất để tạo nguồn cao tần Nghiên cứu lý nguyên lý hệ thống CPS Xây dựng mô hình thực nghiệm Giới hạn đề tài - Xây dựng mô hình thu nhỏ hệ thống CPS  Phương pháp nghiên cứu - Tham khảo tài liệu (sách, báo tạp chí Internet) - Xây dựng mô hình thực nghiệm - Phân tích đánh giá kết thực nghiệm Tổng quan Chương  Cơ sở lý thuyết hệ thống CPS Khái niệm  CPS (Contactless power supply system) hệ thống cung cấp nguồn không nối dây  CPS Hệ thống sử dụng cặp cảm ứng dựa nguyên lý truyền dẫn lượng sở cảm ứng điện từ mạch cộng hưởng Sơ đồ tổng quát hệ CPS Chương Cấu trúc hệ thống truyền tải công suất Cơ sở lý thuyết hệ thống CPS Chương  Các dạng cặp cảm ứng điện từ Cơ sở lý thuyết hệ thống CPS Cơ sở lý thuyết hệ thống CPS Chương  Mô hình cặp cảm ứng điện từ  Độ tự cảm M quan hệ với hệ số cặp điện từ : k=  Tại tần số cộng hưởng M L P LS 1 ω0 = = CS LS C p Lp Cơ sở lý thuyết hệ thống CPS Chương  Các đặc tính tần số cộng hưởng thứ cấp Dạng bù Nối tiếp ω02 M R Điện trở dội Điện kháng dội Hệ số chất lượng thứ cấp Q  Song song ω0 Ls R s Hệ thống bù song song sơ cấp, trở kháng tải: Zt = j ωC p + jωLP + Z r M 2R L2s ω0 M − Ls R ω0 Ls Thiết kế hệ thống CPS Chương 156V  Sơ đồ thiết kế tổng quát hệ thống CPS Áp vào 110 Vac Dòng IP=ID 5A Tần số cộng hưởng 20Khz Chương   Thiết kế hệ thống CPS Các giá trị linh kiện sau tính toán ta chọn sơ cấp Tên linh kiện Giá trị Diode cầu 5A/1000v IGBT x4 25N120 Tại tần số cộng hưởng chtc f chsc = f  1 = f = 20kHz = = 2π L pC p 2π LsCs Ta chọn thông số theo bảng 2.1, bảng 2.2 Hệ số cặp cảm ứng K=0,3 Hỗ cảm tương hổ M=0,5uH Cuộn dây sơ cấp Lp=330uH  Tụ sơ cấp Cp=191nF Chương Thiết kế hệ thống CPS  Sơ đồ thiết kế TL494 điều khiển IGBT thông qua biến áp lái Thiết kế hệ thống CPS Chương 3  Sơ đồ thiết kế pickup di động Áp 12 Vdc Dòng Iload 5A Tần số cộng hưởng 20Khz 12V Thiết kế hệ thống CPS Chương   Các giá trị linh kiện sau tính toán ta chọn thứ cấp Tên linh kiện Giá trị Diode cầu 5A/50v Tại tần số cộng hưởng, hỗ cảm tương hổ f = 20kHz = 2π Ls C s  ; k= Ta chọn thông số theo bảng 2.1, bảng 2.2 Hệ số cặp cảm ứng K=0,3 Hỗ cảm tương hổ M=0,5uH  Cuộn dây thứ cấp Ls=8,417mH  Tụ điện thứ cấp Cs= 7,9531nH M L p Ls Chương Kết thực nghiệm Các khối mô hình thực nghiệm CPS hoàn chỉnh Chương Kết thực nghiệm Mô hình thực nghiệm CPS hoàn chỉnh Chương  Các thông số đo được:  Khối nguồn cung cấp cho tầng nghịch lưu công suất 156Vdc  Khối nguồn cung cấp cho khối điều khiển tạo xung TL494 12Vdc  Tần số tạo Output1, Output2 TL494 40Khz, 10Vpp Kết thực nghiệm Chương  Các thông số đo được: Dạng sóng đo cầu H transistor, 20Vpp, tần số 20Khz Kết thực nghiệm Chương  Các thông số đo được:  Dạng sóng đo biến áp lái điều khiển cầu Nghịch lưu IGBT 20Vpp, tần số 20Khz Kết thực nghiệm Chương  Kết thực nghiệm Các thông số đo được:  Dạng sóng đo pickup di động 25Vpp, tần số 20Khz  Khối Pickup di động Chương  Các thông số đo được:  Điện áp thứ cấp sau chỉnh lưu: 10,98 Vdc Kết thực nghiệm Chương Kết Luận: Kết luận & hướng phát triển luận văn Mô hình thực nghiệm CPS thu nhỏ hoạt động tốt  Phần thực được:  Tự thiết kế mạch in cho hệ thống  Mạch chỉnh lưu cầu 110Vac  156Vdc  Mạch tạo xung ( TL 494) 20 Khz điều khiển cầu nghịch lưu Khối công suất nghịch lưu cầu H dùng IGBT (25N120)  Phần hạn chế luận văn:  Kết thực nghiệm có giá trị thấp so với lý thuyết  Thiết kế cuộn dây sơ cấp thứ cấp khó (thực nghiệm nhiều lần)   Hướng phát triển luận văn Hướng nghiên cứu phát triển luận văn tương lai nâng công suất hệ thống CPS lớn (Chỉnh lưu SCR, IGBT Công suất, Mạch nâng áp thứ cấp phù hợp cho tải ) Ứng dụng thực tế nạp Acqui xe điện BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI CÔNG NGHỆ TP HCM Xin cảm ơn Quý Thầy Cô & Các Bạn! ... xuất nước hệ thống nguồn cung cấp không nối dây, mà sở nghiên cứu hệ thống  Nhằm khắc phục nhược điểm phương thức cấp nguồn truyền thống, phương thức cấp nguồn cấp nguồn không nối dây sử dụng... Cũng sản xuất hệ thống nguồn cung cấp không nối dây nhiên giá thành thiết bị cao  Ở nước ta Việc cấp nguồn cho đối tượng có khả di chuyển chủ yếu dựa vào kết nối cứng thông qua hệ thống trượt... M=0,5uH Cuộn dây sơ cấp Lp=330uH  Tụ sơ cấp Cp=191nF Chương Thiết kế hệ thống CPS  Sơ đồ thiết kế TL494 điều khiển IGBT thông qua biến áp lái Thiết kế hệ thống CPS Chương 3  Sơ đồ thiết kế pickup