thiết kế bộ băm xung áp một chiều có đảo chiều để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án Đề Thiết kế băm xung ỏp chiều có đảo chiều để điều chỉnh tốc độ động ®iƯn mét chiỊu kÝch tõ độc lập víi c¸c thơng s: Phơng Điện áp c Dòng điện Phạm vi điều án quy ngun định mức chỉnh tốc độ (V) 220 (A) 18 15:1 Giáo viên hớng dẫn: Ths Phm Khỏnh Hng Nhóm đồ án ĐTCS Lp 7LT- CN4 Sinh viªn thùc hiƯn: Vũ Tuấn Anh Trần Bá Đạt Phạm Triệu Thuấn Nguyễn Minh Tuấn Nhãm Líp: D7LT ĐCN4 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án Lời nói đầu Ngày nay, Khoa học _ Kĩ thuật đóng vai trò quan trọng thiếu trình phát triển kinh tế, cnh hđh đất nớc Trong thành tựu khoa học kỹ thuật phục vụ công phát triển đất nớc thành công, phải kể đến đóng góp nghành tự động hoá đời sống, nh sản xuất công nghiệp mà Điện tử công suất góp phần giải toán kĩ thuật phức tạp lĩnh vực tự động hóa Việc ứng dụng điện tử công suất vào truyền động điện điều khiển tốc độ động xí nghiệp công nghiệp đại ngày nhiều thiếu Một ứng dụng đtcs sản xuất công nghiệp điều khiển tốc độ động chiều (kích từ nam châm vĩnh cửu) băm xung chiều có đảo chiều theo nguyên tắc không đối xứng Đồ án gồm phần sau: Phần A: C¬ së lý thut Ch¬ng I: Giíi thiƯu chung động điện chiều Chơng II: Động điện chiều kích từ Nam châm vĩnh cửu Chơng III: Các mạch băm xung chiều Chơng IV: Mạch điều khiển cho băm xung chiều có đảo chiều Phần B: Tính toán thiết kế Chơng V: Thiết kế mạch lực Chơng VI: Thiết kế mạch điều khiển Chơng VII: Thiết kế nguồn cấp cho mạch điều khiển Chơng VIII: Mô hệ thống máy tính Mặc dù chúng em nỗ lực cố gắng làm việc với tinh thần học hỏi cộng với tâm cao nhất, song trình độ có hạn nên chúng em tránh khỏi nhiều sai sót, chúng em kính mong nhận đợc phê bình, góp ý thầy cô giáo bạn để đồ án chúng em đợc hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn Tự Động Hoá xncn, đặc biệt Ths Phm Khỏnh Hng Nhóm Lớp: D7LT ĐCN4 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án tạo điều kiện tận tình giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án môn học Sinh viªn thùc hiƯn Vũ Tuấn Anh Trần Bá Đạt Phạm Triệu Thuấn Nguyễn Minh Tuấn Môc lôc Néi dung Tran g Tài liệu tham khảo A sở lý thuyết Chơng I: giới thiệu chung động điện chiều I.Vài nét tổng quan máy điện chiều Cấu tạo máy điện chiều Nguyên lý hoạt động động điện 5 6 chiều Phân loại động điện chiều Các đại lợng định mức II Động điện chiều kích từ nam châm vĩnh cửu Giới thiệu động chiều kích từ nam 7 châm vĩnh cửu (PMDC) Đặc tính làm việc động điện kích từ độc lập Đờng đặc tính Các phơng pháp ®iỊu chØnh tèc ®é ®éng c¬ kÝch tõ ®éc lËp Các chế độ làm việc động Chơng II: Mạch băm xung chiều Bộ biến đổi xung áp nối tiếp II Bộ biến đổi xung áp song song III Bộ biến đổi xung áp chiều có điện áp lớn nhỏ điện áp vào IV Bộ chopper lớp C (bộ đảo dòng) Nhãm Líp: D7LT §CN4 10 11 12 15 20 23 23 24 25 Trêng §H §iƯn Lực điện tử công suất Đồ án V Bộ đảo áp VI Bộ băm xung chiều có đảo chiều VII Kết luận: Chơng III: Mạch điều khiển cho mạch băm xung chiều I Yêu cầu chung mạch điều khiển II Nguyên tắc chung mạch điều khiển III Tính toán mạch điều khiển 1) Khâu tạo dao động khâu tạo điện áp tam giác 2) Khâu so sánh 3) Khâu xử lý tín hiệu 4) Khâu logic phân xung 5) Khâu tạo trễ 6) Khâu cách ly 7) Khâu tạo điện áp đóng mở van 8) Khâu phản hồi B tính toán thiết kế Chơng IV: thiết kế mạch lực I Tính chọn diode công suÊt II Chän van IGBT III ThiÕt kÕ bé nguån chỉnh lu chiều cấp điện cho động điện chiều kích từ độc lập Chơng V: thiết kế mạch điều khiển I Khâu tạo dao động khâu tạo ca II Khâu so sánh III Khâu xử lý tín hiệu IV Khâu lôgic phân xung V Khâu tạo trễ VI Khâu cách ly VII.Khâu tạo điện áp đóng mở IGBT VIII Khâu phản hồi tốc độ dòng điện Chơng VI: thiết kế nguồn cấp cho mạch điều khiển I Tính toán tham số cho mạch nguồn nuôi Chơng VIII: Mô hệ thống máy tÝnh Nhãm Líp: D7LT §CN4 26 29 35 36 36 36 37 37 38 39 39 40 41 42 43 45 45 45 46 47 51 52 53 53 54 55 56 57 58 61 61 65 Trêng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án A – c¬ së lý thut Ch¬ng I Giíi thiƯu chung động điện chiều Trong sản xuất đại, máy điện chiều đợc coi loại máy quan trọng, thiếu Nó dùng làm động điện, máy phát điện hay dùng điều kiện làm việc khác Động điện chiều giữ vị trí định nh công nghiệp giao thông vận tải, thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (nh máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Một động điện chiều có giá thành đắt động không đồng hay động xoay chiều khác sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp nhng u điểm mà máy điện chiều đóng vai trò thiếu sản xuất đại Ưu điểm động điện chiều dùng làm động điện hay máy phát điện tuỳ theo điều kiện làm việc khác Song u điểm lớn động điện chiều điều chỉnh tốc độ khả tải Nếu nh thân động không đồng đáp ứng đợc đáp ứng đợc phí thiết bị biến đổi kèm (nh biến tần ) đắt tiền động điện chiều điều chỉnh rộng xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lợng cao Động điện chiều có công suất nhỏ khoảng 75% ữ 85%, động điện có công suất trung bình lớn khoảng 85% ữ 94% Công suất lớn động điện chiều vào khoảng 10000kw, điện áp vào khoảng vài trăm Nhóm Lớp: D7LT ĐCN4 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án 1000V Hiện nay, hớng phát triển cải tiến tính vật liệu, nâng cao tiêu kinh tế động chế tạo máy có công suất lớn Với trình độ hiểu biết hạn chế, đồ án môn học đề cập tới vấn đề thiết kế băm xung chiều ®Ĩ ®iỊu chØnh tèc ®é cã ®¶o chiỊu cđa ®éng chiều kích từ nam châm vĩnh cửu theo nguyên tắc không đối xứng I Vài nét tổng quan máy điện chiều 1.Cấu tạo máy ®iƯn mét chiỊu KÕt cÊu cđa m¸y ®iƯn mét chiỊu phân tích thành phần phần tĩnh phần quay a Phần tĩnh (stato): Là phận đứng yên máy gồm phận sau: - Cùc tõ chÝnh: lµ bé phËn sinh từ trờng gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon ghép lại Trong máy điện nhỏ, dùng thép khối Dây quấn kích từ đợc quấn dây đồng có bọc cách điện - Cực từ phụ: đợc đặt cực từ dùng ®Ĩ c¶i thiƯn ®ỉi chiỊu Lâi thÐp cđa cùc tõ phụ thờng đợc làm thép khối Dây quấn cùc tõ phơ gièng nh d©y qn cđa cùc tõ - Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy - Các phận khác: nắp máy, cấu chổi than b Phần động (roto): gồm có phận sau: - Lõi sắt phần ứng: dùng để dẫn từ Thờng dùng thép kỹ thuật điện có phủ cách điện mỏng Nhóm Lớp: D7LT ĐCN4 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án mặt ghép lại để giảm tổn hao dòng điện xoáy gây nên - Dây quấn phần ứng: phần sinh s.đ.đ có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thờng làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ, dây quấn phần ứng có tiết diện tròn máy điện cỡ trung bình lớn, dây quấn phần ứng có tiết diện hình chữ nhật - Cổ góp: đợc gọi vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều - Các phận khác gồm có: cánh quạt, trục máy 2.Nguyên lý hoạt động động điện chiều Động điện chiều hoạt động theo nguyên tắc cảm ứng điện từ: Khi đặt vào từ trờng dây dẫn cho dòng điện chạy qua dây dẫn từ trờng tác dụng từ lực vào dòng điện (vào dây dẫn) làm cho dây dẫn chuyển động Chiều từ lực đợc xác định theo quy tắc bàn tay trái Khi cho dòng điện kích thích vào cuộn dây kích thích Stato, khe hở không khí sinh từ thông Còn cho dòng điện phần ứng vào cuộn dây phần ứng đặt roto, dới tác dụng từ trờng dây quấn sinh momen điện từ trục máy kéo roto quay Vì vậy, chiều quay máy trùng với chiều quay momen điện từ Theo quy tắc bàn tay trái, momen điện từ lực điện từ tác dụng lên dẫn có chiều từ phải sang trái lực điện từ có giá trị f = B.l.i 3.Phân loại động ®iƯn chiỊu T theo c¸ch kÝch thÝch tõ cđa động cơ, mà ngời ta phân loại động điện chiều theo loại sau: Nhóm Lớp: D7LT ĐCN4 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất - Đồ án Động điện chiều kích từ độc lập: loại động chiều có cuộn kích từ đợc cấp điện từ nguồn điện độc lập với nguồn điện cấp cho roto Thờng động có công suất lớn để điều chỉnh dòng điện kích từ đợc thuận lợi kinh tế I = I - Động chiều kích từ song song: cuộn kích từ cuộn dây phần ứng đợc cấp điện nguồn điện I = I + It - Động chiỊu kÝch tõ nèi tiÕp: cn kÝch tõ m¾c nèi tiếp với cuộn dây phần ứng Cuộn kích từ có tiết diện lớn, điện trở nhỏ, số vòng ít, chế tạo dễ dàng nên ta có I = I =It Động loại đợc sử dụng nhiều chủ yếu nghành kéo tải điện - Động chiều kích từ hỗn hợp: từ thông đợc tạo tác dụng đồng thời cuộn kích tõ: mét cuén song song vµ mét cuén nèi tiÕp I = Iu +It Mỗi loại động tơng ứng với đặc tính, đặc điểm kỹ thuật điều khiển ứng dụng tơng đối khác phụ thuộc vào nhiều yếu tố 4.Các đại lợng định mức Chế độ làm việc định mức đợc đặc trng đại lợng ghi nhãn máy gọi lợng định mức Trên nhãn máy thờng ghi đại lợng sau: Công suất định mức Pđm (kW hay W): công suất đa đầu trục máy Điện áp định mức Uđm (V) Dòng điện định mức Iđm (A) Tốc độ định mức nđm (vg/phút) Ngoài ghi kiểu máy, phơng pháp kích từ, dòng điện kích từ số liệu điều kiện sư dơng… Nhãm Líp: D7LT §CN4 Trêng §H Điện Lực điện tử công suất Đồ án II Động điện chiều kích từ nam châm vĩnh cửu Giới thiệu động chiều kích từ nam ch©m vÜnh cưu (PMDC) Khi cn d©y kÝch thÝch Stato máy điện chiều bình thờng đợc thay nam châm vĩnh cửu máy điện trở thành máy điện chiều kích từ nam châm vĩnh cửu Nhờ cấu tạo mà động PMDC có kích thớc nhỏ gọn, giá thành rẻ làm việc hiệu máy điện có cuộn dây kích thích bình thờng khác Mạch từ động chiều kích thớc nam châm vĩnh cửu phụ thuộc vào loại vật liệu sử dụng H1 Cấu tạo đơn giản động để làm nam châm vĩnh PMDC cửu Vật liệu để làm nam châm vĩnh cửu máy điện chiều gồm có alnicos, ferit, vật liệu quý nh samarium coban neođim sắt Bo Nam châm vĩnh cửu làm ferit đợc sử dụng nhiều máy điện chiều giá rẻ Còn máy điện chiều yêu cầu chất lợng, hiệu suất cao th× sư dơng vËt liƯu q hiÕm Trong nhiỊu năm qua, máy điện PMDC đợc ứng dụng rộng rãi đợc cải tiến phát triển liên tục Ngày có loại máy PMDC di chuyển dễ dàng không cần phải sử dụng đến ổ cắm điện đợc cung cấp lợng từ loại pin Điểm thuận lợi loại Nhóm Lớp: D7LT ĐCN4 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án pin có dung lợng lớn, lâu hết lợng xạc nhiều lần PMDC đáp ứng đợc yêu cầu sau: - Hoạt động đơn giản - Có thể dự đoán xác đặc tính làm việc động - Mômen quay mômen khởi động lớn giảm tốc độ nhanh chóng - Đặc tính điều chỉnh tốc độ rõ ràng - Kích thớc nhỏ gọn - Tiết kiệm lợng cần lợng cung cấp cho mạch kích từ, thờng điện áp thấp lấy từ pin Các động PMDC đợc dùng thay cho nhiều động xoay chiều nơi có yêu cầu cao điều khiển đợc sử dụng nhiều hệ thống không dây PMDC đợc dùng nhiều trog thiết bị hoạt động pin nh xe lăn đến thiết bị vận chuyển hay để mở cửa, thiết bị hàn, hệ thống phát tia X, thiết bị bơmCác động PMDC giải pháp tốt việc điều chỉnh truyền động thiết bị truyền lợng có kích thớc nhỏ gọn, dải điều chỉnh tốc độ lớn, có khả thích ứng với biến động nguồn điện cung cấp Nhu cầu ứng dụng động PMDC ngày phát triển sản phẩm thờng sử dụng động PMDC là: - Bơm động học thủy lực - Cần trục thang máy động lực - Các phơng tiện nâng, nhấc - Các hệ thống chạy lợng mặt trời - Và thiết bị hoạt động pin… Nhãm Líp: D7LT §CN4 10 Trêng §H §iƯn Lực điện tử công suất Đồ án IC GD4093B có thông số nh sau: + Nguồn nuôi: Vcc = ± ®Õn ± 15V, chän Vcc = ± 12V + Điện áp vào lớn mức thấp là: 5V + Điện áp vào nhỏ mức cao lµ: 7V + Thêi gian trƠ trun tÝn hiƯu lµ 50 s VI Khâu cách ly Chọn ghép quang loại 4N35 có thông số: Dòng vào chạy qua Diode cực đại 60 mA, Dòng cực đại collector Tranzito quang: 150 mA, Điện áp Tranzito 30V Điện áp cách ly 3350V Trong dòng điện chạy qua Diode quang có trị số khoảng (5 - 20mA), chän 10mA Chän R15.i = 12V = 1,2 k 0,01 Để tranzitor Q1 thông bão hoà cần IB > s Ic , mà IC chọn = 10 mA (ở trên) Nhóm Lớp: D7LT ĐCN4 64 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án 10.10−3 = 0,05 mA 300 Do ®ã IB > 1,4 Vậy Điện trở R14.i đợc chọn cho R14.i < Uv 10,5 = = 210 k Ω I b 0,05.10−3 ⇒ Chän R14.i = 100 k Ω Chän R16.i = R17.i = R18.i có giá trị 100( ) Tầng Darlington chọn loại QM50HA-H Tranzito đệm cho QM50HA-H chọn loại D163 cã th«ng sè I c = 6A; UCE = 100V VII Khâu tạo điện áp đóng mở IGBT Ta sư dơng Tranzito C828 cã β =300 lµm viƯc nh khóa điện tử đóng mở theo chu kỳ xung đa vào qua khâu cách ly - Để Tranzito làm việc chế độ mở thông bão hòa cÇn I B > IC/ β Nhãm Líp: D7LT ĐCN4 65 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án Khi Tranzito mở thông bão hòa IC = 15− (−15) R 20.i + R 21.i Chän R20.i = R21.i = 50 Ω IC =30/100 = 0,3(A) => IB > VËy R19.i < 0,3 = (mA) 100 Uv 10 = =10 kΩ I B 1mA Chän R19 =3.3 kΩ T¬ng tù cã R19.i = 3.3 ( kΩ ) VIII Khâu phản hồi tốc độ dòng điện Nh ta phân tích phần mạch lực ta biết, quy luật điều khiển không đối xứng có cách: ứng với cách động quay theo chiều khác nhau, muốn đảo chiều động phải đổi cách điều khiển van IGBT Tín hiệu USS1 USS2 đợc tạo đợc điều chỉnh từ khâu xử lý tín hiệu khâu so sánh Tín hiệu U SS1 đợc tạo từ khâu so sánh đợc điều chỉnh thông qua việc điều chỉnh Uđk đợc tính toán từ trớc Điều chỉnh Uđk thay đổi đợc giá trị USS1 USS2 để điều khiển chế độ làm việc van IGBT theo quy luật lôgic đặt khâu lôgic phân xung Tín hiệu EN khâu xử lý tín hiệu định chế độ làm việc động (chiều quay động cơ) thuận hay nghịch, hay hãm Việc điều chỉnh Uss1 Uss2 Uđk có nghĩa điều chỉnh giá trị Điện áp đặt lên phần ứng động tỉ lệ với , nên điều chỉnh điều chỉnh đợc giá trị điện áp đặt lên phần ứng động Khi điều chỉnh đợc tốc độ động Nhóm Lớp: D7LT ĐCN4 66 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án Nh vậy, phải điều chỉnh điện áp U đk tín hiệu EN thu đợc từ khâu phản hồi tốc độ để điều chỉnh đợc chế độ làm việc động ứng với chế độ quay thuận quay ngợc dải điều chỉnh tốc độ 15:1 Tín hiệu EN mức cao (+12V) động làm việc chế độ thuận nghịch tín hiệu EN mức thấp (0V) động chế độ hãm Xét chế ®é quay thuËn (Uss1 =1; USS2 = 0) Van S1 S4 làm việc ngợc nhau, van S2 mở, van S3 khoá Theo phần lý thuyết Ta có: Ut = U mà có giá trị từ đến Khi = 1, điện áp đặt lên động có giá trị lớn ta có Ut = U = Uđm = 48V tơng ứng với tốc độ lớn max Vì dải điều chỉnh tốc độ động 15 : Do dải điều chỉnh điện áp tải tơng ứng động 15 : Khi đó, tốc độ tơng ứng với điện áp đặt lên phần ứng động nhỏ U tmin = U dm 48 = = 3,2V 15 15 U Và Utmin = Uđm = dm = 0,067 15 Nh dải điều chỉnh = 0,067 đến + Ta có max = t0max = ⇒ t0max=T = 2,5 ms (giá trị tạo thành T khâu tạo dao động) Mà U đk > URC tín hiệu USS tạo thành có giá trị max, hình thành giá trị thời gian t o cho động quay thuận Nh tomax = T tức Uđk có giá trị lớn = giá trị đỉnh xung ca = + 12V Nhóm Lớp: D7LT ĐCN4 67 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án Vậy Uđkmax = 12V cho điện áp phần ứng lớn tốc độ động lớn nhÊt +Ta cã γ = tomin = 0,067 ⇒ tomin = 0,067 2,5 = 0,1675 ms T Do ®ã U®kmin = to U RC = 0,067.12 = 0,8 V tốc độ T động nhỏ Nh cách thay đổi Udk khoảng 0,8(V) đến 12(V) ta điều chỉnh đợc tốc độ động chế độ thuận dải điều chỉnh 15 :1 Xét chế độ quay ngợc (Uss1 =0; USS2 = 1) Van S3 S2 làm việc ngợc nhau, van S4 mở, van S1 khoá Theo phần lý thuyÕt Ta cã: Ut = γ U mµ γ cã giá trị từ đến Khi = 1, điện áp đặt lên động có giá trị lớn nhÊt ta cã Ut = U = U®m = - 48V tơng ứng với tốc độ lớn max lúc điện áp đặt lên động ngợc với chiều điện áp cung cấp Vì dải điều chỉnh tốc độ động 15 : Do dải điều chỉnh điện áp tải tơng ứng động 15 :1 Khi đó, tốc độ tơng ứng với điện áp đặt lên phần ứng động nhỏ U tmin = U dm 48 = = 3,2V 15 15 U Và Utmin = Uđm = dm = 0,067 15 Nh dải điều chỉnh = 0,067 đến + Ta có max = t0max = ⇒ t0max=T = 2,5 ms (giá trị tạo thành T khâu tạo dao động) Mà U đk < URC tín hiệu USS tạo thành có giá trị 0, hình thành giá trÞ thêi gian t o cho Nhãm Líp: D7LT ĐCN4 68 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án động quay ngợc Nh tomax = T tức Uđk có giá trị nhỏ = giá trị đỉnh dới xung ca = - 12V Vậy Uđkmin = - 12V cho điện áp phần ứng lớn tốc độ động lớn theo chiều ngợc +Ta có = tomin = 0,067 ⇒ tomin = 0,067 2,5 = 0,1675 ms T Do ®ã U®kmin = to U RC = 0,067.12 = - 0,8 V ®ã tèc ®é T động nhỏ theo chiều ngợc Nh cách thay đổi Udk khoảng - 12(V) đến 0,8 (V) ta điều chỉnh đợc tốc độ động chế độ ngợc dải điều chỉnh 15 :1 Nhóm Lớp: D7LT ĐCN4 69 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án Chơng VI Thiết kế nguồn cấp cho mạch điều khiển Ta cần tạo nguồn điện áp 12V để cấp cho khâu hệ thống, nuôi IC, biến đổi, tốc độ điện áp đặt tốc độ Dùng mạch chỉnh lu cầu pha dùng điốt Chọn kiểu máy biến áp pha, trụ, trụ có cuộn dây: cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp Và ta cần điện áp 15 (V) để cấp cho cách ly quang, nguồn điện áp đóng mở IGBT Ta dùng mạch chỉnh lu cầu pha dùng điôt Chọn kiểu máy biến áp pha ,3 trụ, trụ có cuộn dây: cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp I tính toán tham số cho mạch nguồn nuôi Nhóm Lớp: D7LT ĐCN4 70 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án a Cuộn thứ cấp thứ Ta chọn mạch chỉnh lu cầu pha dùng điốt, điện áp thứ cấp máy biến áp nguån nu«i: U2 = 12 = 8,48V, ta chän U2 = 9V Để ổn định điện áp nguồn nuôi ta dùng vi mạch ổn áp 7812 7912 có thông số chung nh sau: điện áp đầu vào: Uv = đến 35 V điện áp đầu ra: Ura = 12 V với IC 7812; Ura = 12V với IC 7912 Dòng điện đầu ra: Ira = ®Õn A Tơ ®iƯn C1, C3 dùng để lọc thành phần sóng hài bậc cao Chọn C1 = C2 = C3 = C4 = 470 µF ; U = 35 V b Cuén thø cÊp thø hai Ta cần tạo nguồn điện áp 15 (V) để cấp cho cách ly quang, nguồn điện áp đóng mở IGBT Để ổn định điện áp nguồn nuôi ta dùng vi mạch ổn áp 7815 7915 Điện áp đầu IC chọn 15V Điện áp đầu vào chọn 20V Điện áp thứ cấp cuộn a1,b1,c1 : U2 = 12 = 8,48V, ta chän U2 = 9V Để ổn định điện áp nguồn nuôi ta dùng vi mạch ổn áp LM7815 LM7915 Các thông số chung vi mạch này: Điện áp đầu vào : UV = 7ữ 35 (V) Điện áp đầu : Ura= 15(V) với IC 7815 Ura= -15(V) víi IC 7915 Nhãm Líp: D7LT §CN4 71 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án Dòng điện đầu ra: Ira = 0ữ (A) Tụ điện C5, C7 dùng để lọc thành phần sóng dài bËc cao Chän C5 = C6 = C7 = C8 = 470 (àF) c Tính toán máy biến áp nguồn nuôi 1- Ta thiết kế máy biến áp dùng cho tạo nguồn nuôi, chọn kiểu máy biến áp pha trụ, trụ có cuộn dây, cuộn sơ cấp hai cuộn thứ cấp 2- §iƯn ¸p lÊy ë thø cÊp m¸y biÕn ¸p làm điện áp đồng pha lấy thứ cấp làm nguồn nuôi: U2= 2U2đpha = UN = V 3- Dòng điện thứ cấp máy biến áp đồng pha: I2đpha = ( m A) 4- C«ng suÊt nguån nu«i thø cÊp cho c¸ch ly quang: P2 = 4.U2 I2d = 4.9.1.10-3 = 0,036 (W) 5- Công suất tiêu thơ ë IC TL 084 sư dơng lµm khch thuật toán GD75188, phần tử họ CMOS 74Cxx vµ bé CD4081; bé GD4093B P1 = PIC = 0,68 = 5,12 (W) - Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi PN = P1 + P2 = 0,036 + 5,12 = 5,15 (W) 7- Công suất máy biến áp có kể đến 5% tổn thất máy: S = 1,05 PN = 1,05 5,15 = 5,4 ( VA) 8- Dòng điện thứ cấp máy biến áp: I2 = S/ 6.U2 = 5,4/ (6.9) = 0,1 (A) 9- Dòng điện sơ cấp máy biến áp : I1 = S/ (3.U2 ) = 5,4/(3 220) = 0,0081 (A) 10- TiÕt diÖn trụ máy biến áp đợc tính theo công thức kinh nghiƯm : Nhãm Líp: D7LT §CN4 72 Trêng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án Qt= kQ Trong ®ã: S =1,14( cm2) m.f kQ= 6- hƯ số phụ thuộc phơng thức làm mát m= 3- số trụ biến áp f = 50- tần số điện áp lới 11- Chọn mật độ từ cảm B =1T trụ ta có số vòng dây sơ cÊp : w1 = U1 = 8693 ( vßng) 4,44.f B.Qt 12- Chọn mật độ dòng điện J1= J2= 2,75 (A/mm2) Tiết diện dây quấn sơ cấp: S1= S = 0,003 (mm2) 3.U1.J đờng kính dây quấn sơ cấp : d1= 4.S1 = 0,062 (mm) π Chän d1= 0,1 mm để đảm bảo độ bền Đờng kính có kể cách điện: dlcd= 0,12 (mm) 13- Số vòng dây quÊn thø cÊp : W2 =W3 = W1 U2/ U1= 474 ( vòng) d Tính chọn điôt cho chỉnh lu nguồn nuôi : + Dòng điện hiệu dụng qua ®i«t : ID.HD = I2 = 0,071 (A) + Điện áp ngợc lớn mà điôt phải chịu : UNmax= U2 = = 22 (v) + Chọn điôt có dòng định mức: Idm Ki IDMD = 10 0,1 =1,1 (A) Chọn điôt có điện áp ngỵc lín nhÊt : Un = ku.UNmax = 22 = 44 (V) Nhãm Líp: D7LT §CN4 73 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án Chọn điôt loại KII208A có thông số: + dòng điện định mức: Idm = 1,5 (A) + điện áp ngợc cực đại điôt: UN = 100 (v) Nhóm Lớp: D7LT ĐCN4 74 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án Chơng VIII Mô hệ thống máy tính Sử dụng phần mềm Microsim Eval 7.1 mô kết mạch điều khiển mạch lực hệ thống I Mô kết mạch thiết kế A Điện áp sau khâu phát xung hình chữ nhật Chu kỳ: T = 2,5 ms B Điện áp ca Nhóm Lớp: D7LT ĐCN4 75 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Nhóm Lớp: D7LT ĐCN4 Đồ án 76 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án C Điện áp xung chữ nhật xung ca D điện áp so sánh Uss1 [ E điện áp so sánh Uss2 Nhận xét: kết mô mạch thiết kế tơng đối giống với kết tính toán Nhóm Lớp: D7LT ĐCN4 77 Trờng ĐH Điện Lực điện tử công suất Đồ án Tài liệu tham khảo Điện tử công suất _ Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh _ NXB Khoa Học Kỹ Thuật HN - Điện tử công suất (tập 1, tập 2) _ Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh _ NXB Khoa Học Kỹ Thuật HN Máy điện _Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu _ NXB Khoa Học Kỹ Thuật HN Bộ Khuếch đại xử lý vµ IC tuyÕn tÝnh _ William D Stanley _ NXB Khoa Học Kỹ Thuật HN Phân tích giải mạch điện tử công suất _ Phạm Quốc Hải, Dơng văn Nghi _ NXB Khoa Học Kỹ Thuật HN - Điện tử công suất _ Ngun BÝnh _ NXB gi¸o dơc 2000 – Trun Động điện _ Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền _ NXB Khoa Häc vµ Kü ThuËt HN – TÝnh toán thiết kế thiết bị điện tử công suất _ Trần Văn Thịnh _ NXB giáo dục Bài giảng điện tử công suất _ Trần trọng Minh _ NXB gi¸o dơc 2000 10 – c¸c trang Web http://Alldatasheet.com http://INF.com http://IGBT-scaledriver.com www.st.com www.kitsrus.com http://www.ee.ttu.edu http://homepages.which.net Nhãm Líp: D7LT §CN4 78 ... thiệu động chiều kích từ nam 7 châm vĩnh cửu (PMDC) Đặc tính làm việc động điện kích từ độc lập Đờng đặc tính Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động kích từ độc lập Các chế độ làm việc động Chơng... điện chiều kích từ độc lập: loại động chiều có cuộn kích từ đợc cấp điện từ nguồn điện độc lập với nguồn điện cấp cho roto Thờng động có công suất lớn để điều chỉnh dòng điện kích từ đợc thuận lợi... tiêu kinh tế động chế tạo máy có công suất lớn Với trình độ hiểu biết hạn chế, đồ án môn học đề cập tới vấn đề thiết kế băm xung chiều để điều chỉnh tốc độ có đảo chiều động chiều kích từ nam châm