Thiết kế bộ nghịch lưu độc lập nguồn áp với tần số ra không đổi

LỜI NĨI ĐẦU Điện tử cơng suất có tên gọi “Kỹ thuật biến đổi điện năng” ngành kỹ thuật điện tử nghiên cứu ứng dụng phần tử bán dẫn biến đổi để không chế biến đổi nguồn lượng điện Điện tử công suất ứng dụng rộng rãi hầu hết ngành cơng nghiệp đại Có thể kể đến ngành kỹ thuật mà có ứng dụng tiêu biểu biến đổi bán dẫn công suất như: truyền động điện, giao thông đường sắt, nấu luyện thép, gia nhiệt cảm ứng, điện phân nhôm từ quặng mỏ, q trình điện phân cơng nghiệp hóa chất, nhiều thiết bị cơng nghiệp dân dụng khác Trong năm gần công nghệ chế tạo phần tử bán dẫn cơng suất có tiến vượt bậc ngày trở nên hoàn thiện dẫn đến việc chế tạo biến dổi ngày nhỏ gọn, nhiều tính sử dụng ngày dễ dàng Trong biến đổi điện tử công suất không nhắc đến nghịch lưu điện áp Các biến đổi ngày ứng dụng rộng rãi đặc biệt lĩnh vực điều khiển động cơ, tiết kiệm lượng Đây đề tài đồ án này: “Thiết kế nghịch lưu độc lập nguồn áp với tần số không đổi” Bản báo cáo chúng em gồm chương lớn: Ø Chương 1: Tổng quan nghịch lưu Ø Chương 2: Một số phương án thiết kế mạnh lực Ø Chương 3: Thiết kế mạnh lực Ø Chương 4: Thiết kế mạch điều khiền Ø Chương : Kiềm chứng Mô Hà Nội, tháng 08 năm 2013 Sinh viên Nguyễn Văn Đạt Nguyễn Ngọc Xuân Nguyễn Xuân Trường Đàm Thanh Hoa CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ NGHỊCH LƯU 1.1 Sự cần thiết nghịch lưu Điều khiển động điện nhiệm vụ quan thiết kế truyền động điện Động thiết kế ln ln có tần số điện áp định mức Ở tần số điện áp định mức, động vận hành với hiệu suất thiết kế tổn hao động nhỏ nhất, đem lại giá trị kinh tế lớn Khi vận hành trị số định mức khả điều chỉnh tốc độ động thấp động khơng cho phép thay đổi nhiều khả phát nóng máy Trong truyền động điện yêu cầu điều chỉnh thường xuyên đặt ngày yêu cầu độ xác điều khiển Khi muốn điều chỉnh tốc độ ngồi định mức số thơng số động phải thay đổi để đảm bảo điều kiện vận hành lâu dài Phương pháp ứng dụng điều khiển điện áp đặt vào động cố định tần số dòng điện điện áp lưới Phương pháp tỏ hiệu với động công suất lớn khả điều chỉnh tốc độ cao, điện áp động thay đổi không lớn so với định mức Một số phương pháp thông thường để thay đổi điện áp đặt vào động áp dụng điều khiển động cơ: + Đặt điện áp hình sin trị số thấp định mức vào động Phần điện áp chênh lệch điện áp lưới điện áp đặt vào động đặt lên thiết bị tiêu tán, thông thường cuộn kháng Ưu điểm phương pháp điện áp đặt lên động hình sin khơng tồn sóng hài động cơ, không gây tiếng ồn Nhược điểm phương pháp gây tổn hao cuộn kháng, yêu cầu tốc độ thấp so với định mức tổn hao lớn + Đặt điện áp không sin thấp định mức lên động cơ: Phương pháp gọi điện áp xoay chiều Quá trình thay đổi điện áp đặt lên động cách cấp điện áp không liên tục cho động điện áp hiệu dụng động thay đổi Khi điện áp hiệu dụng động thay đổi tốc độ động thay đổi theo, ta điều khiển tốc độ động Ưu điểm phương pháp không gây tổn hao thiết bị dùng để tiêu tán phần điện áp chênh lệch điện áp lưới điện áp đặt lên động Nhược điểm phương pháp tăng tổn hao động Khi dòng điện khơng liên tục gây sóng hài động cơ, sóng hài gây tổn hao động Ở tốc độ gẩn khơng điều khiển tổn hao sóng hài động lớn Từ hai phương pháp điều khiển tốc độ động ta thấy: Khi động yêu cầu dải điều chỉnh tốc độ lớn, đặc biệt yêu cầu điều chỉnh tốc độ tổn hao tăng hiệu kinh tế thấp Chính phương pháp điều chỉnh tốc độ động tần số định mức không đáp ứng với truyền động điện yêu cầu cao điều chỉnh tốc độ Một số phương pháp khác đưa để điều chỉnh tốc độ động đạt hiệu cao kinh tế điều khiển tần số điện áp đặt vào động Điện áp lưới không đặt trực tiếp vào động mà gián tiếp qua thiết bị biến đổi, thiết bị biến đổi thay đổi tần số điện áp động để đạt giá trị mong muốn tốc độ Thiết bị thay đổi tần số điện áp đặt vào động gọi với tên chung nghich lưu Bộ nghich lưu đưa động hoạt động từ thông số định mức sang thông số định mức khác để đảm bảo điều chỉnh tốc độ xác giảm tổn hao đem lại hiệu kinh tế cao Bộ nghịch lưu thơng thường chia làm hai loại chính: + Bộ nghịch lưu trực tiếp: Điện áp lưới tần số công nghiệp biến đổi trực tiếp thành số khác tần số lưới cung cấp cho động Tần số nghịch lưu thấp tần số lưới + Bộ nghịch lưu gián tiếp: Điện áp lưới trước cung cấp cho tải chỉnh lưu thành điện áp chiều, điện áp chiều sau biến đổi trực tiếp thành điện áp xoay chiều cung cấp cho tải Tần số nghich lưu biến đổi từ đến tần số định mức nghịch lưu 1.2 Nguyên tắc hoạt động nghịch lưu 1.2.1 Bộ nghịch lưu trực tiếp Bộ nghịch lưu trực tiếp gồm hai nhóm chuyển mạch song song nối ngược hình vẽ (hình 1.1) Trên đồ thị dạng sóng nghịch lưu ta thấy công suất tức thời nghịch lưu bao gồm bốn giai đoạn Trong hai khoảng ta có tích điện áp dòng điện nghịch lưu dương, nghịch lưu lấy công suất từ lưới cung cấp cho tải Trong hai khoảng lại ta có tích điện áp dòng điên nghich lưu âm nên nghich lưu biến đổi cung cấp lại cơng suất cho lưới Hình 1.1: Bộ nghịch lưu trực tiếp tổng quát a, Nguyên lý làm việc nghịch lưu trực tiếp Để thấy nguyên lý hoạt động, ta xét mạch hoạt động nghịch lưu hình vẽ (hình 1.2a) Đầu vào nghịch lưu điện áp xoay chiều pha, đầu phụ tải pha trở Nhóm chuyển mạch nối theo sơ đồ hai pha nửa chu kỳ Nhóm chuyển mạch dương ký hiệu chữ P(Position), nhóm âm ký hiệu chữ N(Negative) Dạng sóng dòng điện vẽ hình (hình 1.2b), cụm P dẫn nửa chu kỳ điện áp thyristor mồi khơng có trễ, điều có nghĩa coi P chỉnh lưu diode.Trong năm nửa chu kỳ sau có nhóm N dẫn để tổng hợp phần điện áp âm nủa chu kỳ điện áp Theo dạng sóng điện áp biểu diễn hình 1.2b tần số điện áp 1/5 tần số điện áp vào Dạng sóng điện áp gần với dạng sóng điện áp hình chữ nhật có chứa số lượng lớn thành phần sóng hài Hình 1.2c biểu diễn khoảng dẫn van bán dẫn dòng điện nguồn cấp Ta thấy dòng điện chảy qua van bán dẫn 1/2 sóng hình sin dòng điện nguồn cấp hồn toàn sin Việc điều khiển van bán dẫn không mang lại hiệu cao điều khiển, sóng điện áp có độ sin khơng cao Muốn sóng có dạng sin cao phải điều khiển thay đổi khoảng dẫn van thay đổi theo quy luật định Hình 1.2d biểu diễn gần sóng hình sin tổng hợp cách điều khiển thời điểm mồi thyristor Hình 1.2: Sơ đồ nghịch lưu điểm dạng sóng Phương pháp với việc điều chỉnh pha làm giảm điều hòa bậc cao dạng sóng điện áp đầu với dạng sóng điện áp cho trước Theo dạng sóng dòng điện hình 1.2e dòng điện mang nhiều thành phần đập mạch ứng với tần số nguồn, dòng điện mạch bị biến dạng nhiều b, Luật điều khiển nghịch lưu trực tiếp Để thuận tiện việc xem xét luật điều khiển nhóm chỉnh lưu, nghịch lưu ta gọi góc mở nhóm α Góc α phải điều khiển cho trị số điện áp trung bình khoảng nhóm hợp thành dạng sóng tức thời nghịch lưu có dạng mong muốn Thơng thường mạch điều khiển ta thường điều khiển theo hàm arccos nên giá trị góc α phải biến thiên theo quy luật hình sin theo thời gian voiwd chu kỳ điện áp nghịch lưu Hình 1.3: Nghịch lưu trực tiếp có cấp điện cho tải pha Dạng sóng biểu diễn hình 1.3 vẽ trường hợp biên độ lớn điện áp đạt Cho nhóm dương làm việc để có điện áp cực đại, dạng sóng ứng điện áp với góc mở Chuyển mạch phải thỏa mãn giá trị cho điện áp đạt giá trị mong muốn Các giao điểm sóng sin chuẩn(dạng điện áp đầu mong muốn) với sóng cosin vẽ với cực đại thời điểm góc mở xác định thời điểm kích mở Thyristor Hình vẽ (hình 1.3) biểu diễn đầu nhóm dương Ta cần phải ý chế độ chỉnh lưu góc mở van bán dẫn o nhỏ 90 (góc mở α P1) chế độ nghịch lưu, nửa chu kỳ âm, góc mở phải lớn 90o ( góc mở C P2), góc β P2 góc mở vượt trước lay mở nhanh Q trình xác định hoạt động nhóm âm tiến hành tương tự Trong q trình mở van tiến hành cho mở sớm để trình chuyển mạch kết thúc sớm Để giảm điện áp đầu ta tiến hành giảm biên độ sóng sin chuẩn giá trị mong muốn Quá trình giảm điện áp liền với thành phần sóng hài dòng điện tăng lên 1.2.2 Bộ nghịch lưu gián tiếp Bộ nghich lưu trực tiếp có ưu điểm đưa cơng suất lớn đầu có số nhược điểm sau: + Chỉ cho điện áp có tần số nhỏ tần số điện áp lưới + Khó điều khiển tần số nhỏ tổn hao sóng hài động lớn + Độ xác điều khiển khơng cao + Sóng điện áp đầu khơng thực gần sin Chính đặc điểm mà số loại nghịch lưu khác đưa để nâng cao chất lượng cung cấp nguồn nghịch lưu gián tiếp Bộ nghịch lưu gián tiếp cho phép khắc phục nhược điểm nghich lưu trực tiếp Trong nghịch lưu gián tiếp trước nghịch lưu điện áp lưới chỉnh lưu thành điện áp chiều chỉnh lưu diode chỉnh lưu có điều khiển Điện áp chiều qua lọc để cung cấp cho nghịch lưu nguồn điện áp chiều tương đối ổn định cho mạch nghịch lưu Ÿ Nguyên lý hoạt động nghịch lưu gián tiếp Điện áp xoay chiều tần số công nghiệp (50/60 Hz) chỉnh lưu thành nguồn chiều nhờ chỉnh lưu (CL) không điều khiển ( chỉnh lưu diode) chỉnh lưu có điều khiển ( chỉnh lưu thyristor), sau lọc nghịch lưu (NL) biến đổi thành điệp áp xoay chiều có tần số thay đổi 1.2.3 Bộ nghịch lưu nguồn điện áp chỉnh lưu có điều khiển a, Bộ nghịch lưu pha Điện áp xoay chiều tần số công nghiệp sau qua chỉnh lưu có điều khiển tụ C lọc thành nguồn áp cung cấp cho mạch nghịch lưu Sơ đồ nghịch lưu pha có điểm có sơ đồ nguyên lý hình 1.4 Nối điện áp chiều vào nửa dây quấn sơ cấp máy biến áp, cách đổi nối luân phiên hai thyristor làm điện áp cảm ứng bên thứ cấp máy biến áp có dạn hình chữ nhật cung cấp cho động Tụ điện C có vai trò giúp thyristor chuyển mạch Vì tụ C mắc song song với tải qua máy biến áp nên phải mắc nối tiếp cuộn dây L nối tiếp với nguồn để ngăn không cho tụ C phóng ngược chở lại nguồn trinh chuyển mạch van bán dẫn Hình 1.4: Sơ đồ nghịch lưu điểm thay đồ thị dòng điện vòng Khi thyristor dẫn nhiệt, điện áp nguồn chiều E đặt vào nửa cuộn dây sơ cấp Điện áp tổng cộng 2E nạp cho tụ C Mở thyristor làm khóa thyristor trước nhờ trình chuyển mạch qua tụ mắc song song Trong trường hợp máy biến áp lý tưởng, sức từ động máy biến áp cân Trong thực tế, điện áp chiều hai đầu dây quấn trì từ thơng biến thiên, cần có dòng điện từ hóa ban đầu Để cải thiện dạng sóng điện áp tải cho gần với sóng hình sin nên chọn phần tử cách thích hợp cho tránh phần nằm ngang điện áp, nghĩa kích mở thyristor gần thời điểm dẫn thyristor khác, làm cho điện áp tải có trị số cực đại Nếu tải tải điện trở tải điện cảm, dòng điện tải tăng lên lại giảm Khi thyristor T1 dẫn dòng điện chảy từ c đến a, c dương so với a tải nhận dòng điện chảy từ c tới a Khi thyristor T2 mở để đổi chiều điện áp thyristor T1 bị khóa dòng điện tải khơng thể đổi chiều đột ngột, dòng điện sơ cấp khơng thay đổi điện áp dòng điện có lệch pha Khi T1 khóa , có dòng điện chảy từ d đến c qua D2 nạp trở lại nguồn chiều Trong D2 dẫn, thyristor T2 bị khóa ( thời điểm chuyển mạch kết thúc) điện điểm d âm so với c Vì cơng suất từ tải đưa trở lại nguồn chiều Ở thời điểm t2 dòng điện tải triệt tiêu Diode D2 ngừng sẫn thyristor T2 trở lại dẫn dòng làm ngược chiều dòng điện tải, tải trở thành nguồn điện Để đảm bảo thyristor T2 chắn dẫn thời điểm t2, ta phải kích mở theo ngun tắc chùm xung Q trình diễn tương tự cho thyristor T1 Ta phối hợp diode đầu bên phía sơ cấp máy dẫn tới tổn hao lượng chuyển mạch cuộn dây lọc nguồn Sự phối hợp diode gần đầu dây quấn cho phép lấy lại lượng tích lũy cuộn dây sau chuyển mạch làm giảm tổn hao mạch Ta xét tải có tích điện dung dòng điện qua diode thời điểm t3 t4 trước thyristor làm đổi chiều điên áp Trong trường hợp tổng quát sóng điện áp dòng điện khơng phải sin hồn tồn, ta xét sóng điện áp trường hợp đơn giản Mạch nghịch lưu nửa cầu Hình 1.5: Sơ đồ khối nghịch lưu gián tiếp Tải mạch nghịch lưu thơng thường mang tính cảm nên sơ đồ có thêm hai diode ngược đấu song song với Transistor tương ứng, nhằm ngăn ngừa điện áp lớn xuất cực transistor đóng cắt dòng tải Q trình dẫn van bán dẫn thấy đơn giản qua đồ thị dòng điện điện áp đầu nghich lưu Ưu điểm sơ đồ cấu trúc điều khiển đơn giản, tốn van bán dẫn Nhược điểm sơ đồ khả đáp ứng công suất lớn khơng cao Mạch nghịch lưu cầu Hình 1.6: Sơ đồ khối nghich gián tiếp Mối quan hệ điện áp đầu đầu vào biến đổi sau: V g = E 350 E ⇒ δ =1− =1− ≈ 0, 43 1−δ 623 Vg Mặt khác δ = tx ⇒ t x = δ T T Xung phát vào IGBT lấy từ chân RDO cúa vi điều khiển có tần số f = 10 kHz ⇒ T = 10 − s ⇒ t x = 0, 43.10 − s = 0, 004( ms ) 3.6 Tính tốn chọn van IGBT * Điện áp lớn đặt van U T max : Khi van T khóa van D thông nên điện áp đặt van T V g ⇒ U =V T m ax g = 3V * Dòng trung bình qua van I v: Ta có: I = δ I v 1−δ t Trong I t : dòng tiêu thụ trung bình nghịch lưu từ nguồn I t = q I m cos ϕ Chọn chế độ làm việc nặng cos ϕ = 0, 43 ⇒ I t = 0,75 2.30 ≈ 24( A) ⇒ I v = 24 ≈ 18( A) − 0, 43 Dòng điện điện áp định mức van cần chọn U vdm = 871,15V I vdm = k i.I v = 5.18 = 90( A) Từ thông số ta chọn IGBT GA100TS120U hãng IR có thơng số chính: + U dm = 1200V + P d max = 520W I dm = 100 A + V ce = 2,9V + + I ce = 1000µ A 3.7 Tính tốn chọn cuộn cảm L tụ điện C + Cuộn cảm L: ∆I v = δ T E E ⇒ L = δ T L ∆I v ⇒ L = 0,43.10−4 với điều kiện sai số ∆I v = 0,1.Iv 350 ≈ 8,3.10−3 ( H ) = 8,3(mH ) 0,1.18 + Tụ điện C: ∆Vg = δ T It I ⇒ C = δ T t với điều kiện sai số ∆Vg = 0,1.Vg C ∆Vg ⇒ C = 0,43.10−4 18 = 1, 24.10−5 ( F ) = 12, 4( µ F ) 0,1.623 So sánh giá trị Co = 11µ F nghịch lưu giá trị C = 12, µ F DC-DC, ta sử dụng C chung cho nghịch lưu DC-DC 3.8 Tính tốn mạch bảo vệ van bán dẫn 3.8.1 Mạch trợ giúp van (Snubber Circuit) Quá tải dòng điện đưa IGBT khỏi trạng thái bão hòa dẫn đến cơng suất phát nhiệt tăng lên đột ngột, phá hủy phần tử Khi khóa IGBT lại thời gian ngắn dòng điện lớn dẫn đến tốc độ tăng giảm dòng dI/dt lớn C-E đánh thủng phần tử, khơng xảy chế độ cố mà xảy tắt nguồn, dừng đột ngột hoạt động, nghĩa chế độ vận hành bình thường Ở ta sử dụng mạch trợ giúp RC mắc song song với van + Van IGBT MG300Q1US51 sử dụng nghịch lưu để đóng cắt dòng điện I o = 30 A điện áp E o = 623V , với tần số chuyển mạch f s = 30kHz , tụ ký sinh thân van C p = 800 pF , ta chọn thông số mạch RC: Cs = 2000 pF , Rs = E0 623 = = 20,7 ( A) 30 I0 Hình 3.9 + Van IGBT GA100TS120U sử dụng DC-DC để đóng cắt dòng điện I o = 18 A điện áp E o = 623V , với tần số chuyển mạch là: f s = 30kHz ,tụ ký sinh thân van C p = 114 pF Ta chọn thông số mạch RC: Cs = 150 pF , Rs = E0 623 = = 34,61(Ω) I 18 3.8.2.Làm mát van bán dẫn Sử dụng phương pháp làm mát tự nhiên CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 4.1 Phần cứng +5 VD Mach res et SW1 10K M ach phan ap PW M1 +5 VD 2K 0.1uF 1K 10 11 12 13 14 33p 20MHz 33p +5VD AVDD MLCR AN0/RBO AVSS AN1/RB1 PWM1L/RE0 AN2/RB2 PWM1H/RE1 AN3/RB3 PWM2L/RE2 AN4/RB4 PWM2H/RE3 AN5/RB5 PWM3L/RE4 VSS PWM3H/RE5 OSC1/CLKI VDD OSC2/CLKO/RC15 VSS RC13 RF2 RC14 RF3 VDD FLTA/RE8 RD1 RD0 PW M4 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 PW M3 PW M6 PW M5 PW M2 +5VD Mach dao dong dsPic30F2010 Hình 4.1: Mạch dsPIC30F2010 4.1.1 Giới thiệu vi điều khiển DSPIC30F2010 DSPIC30F2010 điều khiển số 16 bit hãng Microchip có tính như: Bộ nhớ chương trình/bộ nhớ lệnh: 12K/4K Dung lượng SRAM: 512 Bytes Dung lượng EEPROM: 1024 Bytes Ba timer 16-bit Bốn Input Capture Hai Output Compare/Standard PWM Sáu kênh chuyên dụng điều khiển motor PWM Sáu kênh chuyển đổi A/D 10bit Hỗ trợ Quandrature Encoder Interface Một giao tiếp UART Một giao tiếp SPI Một giao tiếp I2C 4.1.2 Các Module sử dụng Ø Module ADC Ø Module TIMER Ø Module PWM 4.1.3 Mạch ngoại vi Ø Mạch reset: có tác dụng khởi động lại vi điều khiển Ø Mạch dao động thạch anh: ü Thạch anh tần số 20MHz cung cấp xung dao động cho vi điều khiển ü Tụ lọc C1=C2=33pf giúp ổn định xung dao động thạch anh tạo Ø Mạch phân áp: đầu vào cho chuyển đổi tương tự số ADC, qua điều chỉnh dải tần làm việc cho nguồn pha Ø IGBT driver HCPL-316J: tiếp nhận xung từ PWM, xử lí phát vào mạch lực 4.2 Phần lập trình điều khiển phát xung Hình4.2: Sơ đồ điều khiển 4.2.1 Điều chỉnh tần số dựa vào mạch phân áp bên Sử dụng Module ADC, độ phân giải 10 bit, ngõ vào AN0 Với giải điều chỉnh tần số 40 → 400(Hz), chọn điện áp: Ø 0V ứng với 40Hz Hình 3.6: Bộ phân áp Ø 5V ứng với 400Hz Tần số f = 40 + 72 × V ( Hz) Trong V điện áp ngõ vào ADC 4.2.2 Khai báo số, thiết lập Module PWM a, Khai báo biến Ø Khai báo biến nguyên sử dụng chương trình ü Góc θ định vị vectơ u không gian ü Thời gian phát xung: ti, t1, t2, tpwm ü Theo tpwm =ti +t1 + t2= 2.ts=2.( to + tt + tp) Ø Khai báo tần số số thực thi lệnh tần số PWM FCY= 5000000; FPWM= 10000; b, Thiết lập Module PWM Ø Thiết lập Module PWM làm việc chế độ bù tức cặp chân PWM1L&PWM1H, PWM2L&PWM2H, PWM3L&PWM3H phát xung ngược Ø Thiết lập Module PWM hỗ trợ ngõ gióng hàng theo điểm Khi sử dụng Module PWM theo cách Tpwm=2 × Ts Ø Thiết lập tần số fpwm cách gán giá trị cho ghi PTPER.Chọn hệ số PTMR Prescaler PTPER = (FCY/FPWM - 1) /2 Ø Chu kì xung lần chu kì chu kì nhiệm vụ nên để tránh phiền hà cho tính tốn sau ta gán tpwm=2 × PTPER 4.2.3 Cập nhập góc θ lập bảng giá trị “sinetable[ ]” a, Cập nhập góc θ Ø Khởi tạo góc θ=0 Ø Góc θ cập nhập sau chu kì Tpwm, gọi m số lần cập nhật chu kỳ điện: m = t t pwm = f pwm f Ø Tính tốn bước nhảy Δ θ sau chu kì Tpwm f pwm 2π ∆θ = = 2π m f b, Lập bảng sintable Bảng ghi lại giá trị: i = 0÷ sinθ = sin(0 + i.Δθ) vào mảng sintable[] với m m ; số lần cập nhật sector 6 4.2.4.Lập trình phát xung Thực vòng lặp sau chu kỳ tpwm: Ø Bắt đầu góc θ update θ=θ+Δθ Ø Sau dựa vào góc θ để xác định vị trí vector u khơng gian Cụ thể: (n − 1) π ≤θ < n π u nằm sector n qua xác định vevtor biên chuẩn trái Un+1, phải Un vector khơng Uo,U7 Ø Tính tốn thời gian phát xung ti = 2to, t1 = 2tp, t2 = 2tt Ø Kết hợp với vector biên chuẩn xác định thực phát xung qua chân PWM cách đặt thời gian tương ứng lên ghi PDCX Hình 4.3 Sơ đồ xung phát vào van sector + Sector PDC3 = 2tp + 2tt + to PDC1 = 2tp + 2tt + to + Sector PDC2 = 2tt + to PDC1 = 2tp + 2tt + to PDC3 = to PDC2 = to + Sector PDC1 = 2tp + to PDC2 = 2tp + 2tt + to PDC3 = to + Sector PDC1= to PDC2 = 2tp + 2tt + to PDC3 = 2tt + to + Sector PDC1 = to PDC2 = 2tp + to PDC3 = 2tp + 2tt + to + Sector PDC1 = 2tt + to PDC2 = to PDC3 = 2tp + to Nhận xét Ø Trong chu kì Ts van chuyển mạch lần, Fs=2*FPWM=20000Hz.Vậy tần số chuyển mạch van 20000Hz Xung phát từ Module PWM đưa vào IGBT driver 4.2.5 IGBT driver HCPL-316J Hình 4.4: HCPL-316J Nguồn: VCC1 = +5V ; VEE = −5V ; VCC = +18V ; lấy từ mạch nguồn phần III (hình 21) Ø Tín hiệu vào: xung PWM từ chân vi điều khiển vào chân Vin+, chân Vin- nối đất Ø Tín hiệu ra: chân Vout cấp tín hiệu điều khiển vào cực G IGBT qua điện trở RG Ø Tín hiệu DESAT: lấy từ Collector qua điot DDESAT qua mạch lọc tần số thấp điện trở 100 Ω tụ 100pF, đưa vào chân 14 IC Mức điện áp chân 14 theo dõi để phát mức bão hòa IBGT Nếu điện áp lớn 7V sau có tín hiệu điều khiển mở IGBT chứng tỏ có q dòng điện,mạch xử lí logic khóa mềm phát tín hiệu khóa tự động tăng điện trở đưa đến cực đến cỡ 500 Ω , lớn 10 lần so với khóa mở thơng thường 4.2.6 Lập trình phát xung vào IGBT mạch DC-DC Thuật toán: Ø Bước 1.Thiết lập chân RD0 dsPic30F2010 (hình 16) chân output Ø Bước Xuất chân RD0 mức cao Ø Bước 3.Thực trễ thời gian T × δ (ms) Ø Bước 4.Xuất chân RD0 mức thấp Ø Bước 5.Thực trễ thời gian T × (1 − δ ) (ms) Ø Bước 6.Quay lại bước Ghi chú: T chu kì xung phát vào IGBT mạch DC-DC δ tham số điều chỉnh 4.3 Mạch nguồn cung cấp cho vi điều khiển IGBT Driver Hình 4.5: Mạch nguồn Vi điều khiển sử dụng nguồn điện áp chiều +5V IGBT driver sử dụng nguồn điện áp chiều +18V -5V ta phải thiết kế mạch nguồn chiều để cung cấp cho chi tiết Hình 4.6: Nguồn cho dsPic 4.3.1 Thiết kế nguồn DC +5V cho vi điều khiển + Nguồn chiều E (U vào) ban đầu cung cấp cho nghịch lưu áp pha, tần số đóng cắt van IGBT f = 20kHz Coi nguồn E đầu vào lý tưởng điện áp đầu u1 (t ) có dạng xung vng + Điện áp u1 (t ) đưa vào cuộn sơ cấp máy biến áp xung để thay đổi biên độ xung theo yêu cầu tạo thành điện áp u (t ) + Điện áp u (t ) đưa vào chỉnh lưu cầu pha Đầu chỉnh lưu nối với tụ lọc vi mạch ổn áp 7805 để tạo điện áp DC +5V có độ ổn định cao cung cấp cho vi điều khiển 4.3.2 Thiết kế nguồn DC +18V -5V cho IGBT driver + Điện áp u1 (t) đưa vào cuộn sơ cấp máy biến áp xung Cuộn thứ cấp biến áp xung có điểm nối đất tạo thành điện áp u (t ) u (t ) ngược pha Hình4.7: Nguồn cho IGBT driver + Điện áp u3 (t) đưa qua chỉnh lưu cầu pha, qua lọc RC tạo thành điện áp chiều Đồng thời tác dụng ổn áp Diode Zener DZ18, điện áp chiều ổn định giá trị 18V + Tương tự điện áp u4 (t) đưa qua chinh lưu cầu pha Dưới tác dụng lọc RC Diode DZ5, điện áp chiều đầu ổn định giá trị 5V CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG BỘ BIẾN ĐỔI Hình 5.1: Sơ đồ mơ Các khối sơ đồ mô Ø Khối tham_số_đầu_ra: khối có chức định giá trị đầu với hai tham số,hệ số biến điệu m tần số dòng điện f Ø Khối khối_tao_xung:khối nhận hai tham số m,f sử dụng thuật toán SVM điều chế thành xung phát vào van mạch lực Ø Khối mạch_lực:mạch lực IGBT đấu theo sơ đồ cầu pha,nhận xung điều khiển dẫn dòng theo qui luật để tạo dòng mong muốn Ø Khối DC_DC :khối băm xung chiều song song có tác dụng nâng mức điện áp lên để đạt đuợc điện áp đầu mong muốn Ø Khối tai_RL_nối_tiếp: tải gồm R L nối tiếp,có giá trị tạo cho ϕ = 30° Ø Khối Do Upha Do Ipha chức Ampe kế Von kế để đo U pha Ipha K Khối Scope giống oscilloscope để xuất hình ảnh U I Hình 5.2: Dạng xung điều khiển Hình5.3: Dạng điện áp (pha a) dòng điện ba pha ϕ = 30° ... + Bộ nghịch lưu trực tiếp: Điện áp lưới tần số công nghiệp biến đổi trực tiếp thành số khác tần số lưới cung cấp cho động Tần số nghịch lưu thấp tần số lưới + Bộ nghịch lưu gián tiếp: Điện áp. .. VỀ BỘ NGHỊCH LƯU 1.1 Sự cần thiết nghịch lưu Điều khiển động điện nhiệm vụ quan thiết kế truyền động điện Động thiết kế ln có tần số điện áp định mức Ở tần số điện áp định mức, động vận hành với. .. ( chỉnh lưu diode) chỉnh lưu có điều khiển ( chỉnh lưu thyristor), sau lọc nghịch lưu (NL) biến đổi thành điệp áp xoay chiều có tần số thay đổi 1.2.3 Bộ nghịch lưu nguồn điện áp chỉnh lưu có