bài tập dài, điện tử công suất, chỉnh lưu cầu 3 pha, tạo nguồn dòng, bài tập lớn
Báo Cáo Bài tập lớn: Thiết kế Điện tử công suất Đề tài:thiết kế hệ chỉnh lưu cầu pha điều khiển tạo nguồn dòng với số liệu sau: (đề 1-phương án 2) Nguồn vào AC pha (50Hz) Dòng tải max (A) Dòng tải (A) Trở tải ( ) Điện cảm tải (L) 120 10 15% 3x660V Giảng viên hướng dẫn :Phạm Quốc Hải Họ Tên SV :Đặng Nhật Minh MSSV :20091770 Lớp :DKTDH3-k54 Đặng Nhật Minh-20091770 Page Mục Lục 1.tổng quan mạch chỉnh lưu cầu pha điều khiển: 2.khâu đồng bộ: 3.khâu tạo điện áp tựa: 4.Khâu so sánh: 5.Khâu tạo xung : 11 5.1 Tạo xung đơn mạch vi phân RC: 11 5.2 Tạo xung kép cách ghép xung đơn diot: 12 6.Khâu khuếch đại xung: 14 7.khâu tạo luật điều khiển: 15 8.Kết mô phỏng: 18 Tài liệu tham khảo: 20 Đặng Nhật Minh-20091770 Page 1.tổng quan mạch chỉnh lưu cầu pha điều khiển: Mạch chỉnh lưu cầu pha điều khiển sử dụng nhiều thực tế với nhiều dạng sơ đồ khác nhau.về bản,mạch mắc trực tiếp với lưới sử dụng van bán điều khiển thyristor mắc dạng cầu để điều khiển tạo nguồn áp nguồn dòng đầu ra.cụ thể: Mạch mắc trực tiếp với lưới điện pha.nhiệm vụ người thiết kế xây dựng mạch điều khiển van thy1-6 để tạo nguồn dòng(hoặc áp ) mong muốn.nguyên tắc thiết kế sử dụng theo sơ đồ điều khiển dọc sau: Điện áp lưới pha đầu vào đồng với phần điều khiển van qua biến áp để tạo Udb,sau tạo U tựa dạng cưa đem so sánh với Udk.khâu so sánh SS có nhiệm vụ xác định điểm cân điện áp U tựa Udk để phát động khâu tạo xung TX,sau qua khâu khuếch đại xung KDX để đưa giá trị Ugk điều khiển van thyristor.như nguyên tắc điều khiển điểm phát xung mở van hay góc điều khiển thay đổi thay đổi trị số Udk,trên đồ thị di chuyển theo chiều dọc trục biên độ Đặng Nhật Minh-20091770 Page 2.khâu đồng bộ: Khâu đồng có chức năng: 1.Đảm bảo quan hệ góc cố định với điện áp van lực nhằm xác định điểm gốc để tính góc điều khiển α,và mạch có tên gọi mạch đồng pha 2.hình thành điện áp có dạng phù hợp làm xung nhịp cho hoạt động khâu tạo điện áp tựa phía sau nó,mạch mạch đồng bộ,hoặc mạch phát xung nhịp Bởi vây,với khâu sử dụng máy biến áp hợp lí máy biến áp cho phép đạt mục tiêu: Chuyển đổi điện áp lực thường có giá trị cao sang giá trị phù hợp với mạch điều khiển thường điện áp thấp(> iR5 chọn thời gian nạp tn = 1ms ta có : Đặng Nhật Minh-20091770 Page R4 tn 0.01 1, 69k VCC1 12 6 C.ln( ) 0.33.10 ln( ) VCC1 U c max 12 10 Chọn R4 =1k Kiểm tra dòng làm việc qua diot ổn áp: Ioa=iR4-iR5.khi điôt ổn áp thong điện áp rơi R4 : U R VCC1 U c max 12 10 2V => I R U R4 2.103 A 2mA R4 1.103 Dòng điện qua R4: I R5 VCC1 0.7 12 0.7 0.33.103 A 0.33mA 3 R5 34.24.10 Vậy dòng làm việc điot ổn áp: ioa iR iR5 0.33 1,37mA giá trị nằm vùng làm việc điơt ổn áp Các phần tử cịn lại: R3,R2 dựa vào dòng qua T2 lớn nhất: VCC1 12 12mA với điện áp E=12V,chọn T2 loại AC125(p-n-p) có R4 1000 Tham số Ucemax=45V;β=120;Icmax=40mA Từ ta tính được: R3 T R4 s 120.1000 60.103 Theo sơ đồ mắc mạch trên,khi điện áp đồng nửa chu kì dương làm cho T1 mở,dịng qua T1 chảy từ nguồn VCC1 qua điện trở R2 R3 ,gây sụt áp R2 tạo điện áp thuận mở T2 T2 dẫn theo.dòng qua T2 nạp cho tụ C với số thời gian nạp R2C(nạp phi tuyến).tụ Cđược nạp trị số ổn áp Z2 dừng lại,đến hết cho giai đoạn chuổn bị cho việc tạo cưa.nửa chu kì sau,khi điện áp đồng chuyển sang âm làm Đặng Nhật Minh-20091770 Page transistor t1 khóa nên dịng qua T1=0.lúc điện áp điều khiển T2 (Ube)bằng điện áp rơi điện trở R3.để mạch hoạt động ta cần T2 khóa phải chọn điện trở R3 nhỏ nhiều lần R2 để đảm bảo phân bố điện áp VCC1 chủ yếu rơi R2 điện áp rơi R3 nhỏ khơng đáng kể.vì vậy,chọn: o R3 =10 o R2 =10k Bóng T1,T3 chọn loại BC108 Kết mô phỏng: Đặng Nhật Minh-20091770 Page 4.Khâu so sánh: Sử dụng sơ đồ so sánh kiểu cửa:”điện áp cần so sánh đưa tới cực khác OA Điện áp tuân theo quy luật: U K U K (U U ) với K0 hệ số khuếch đại OA Điện áp điều khiển đưa vào cửa (+),còn điện áp tựa đưa vào cửa (-) có nghĩa là: U K0 U K0 (U Dk U tua ) Do Udk>Utưa Ura=+Ubh ngược lại;khi Udkchọn R8 30k R9 Rtd 3,9.103 3, 47.103 Xác định giá trị tụ điện C từ số thời gian cảu mạch t=Rtd.C,trong chọn quan t=1,8tx=100us nên: o C tx t 100.106 16.109 F ;chọn C=22nF Rtd 1,8.Rtd 1,8.3, 47.10 Đặng Nhật Minh-20091770 Page 11 Kết mô phỏng: Vso sánh: Vxung đơn: Tương quan Vso sánh Vxung đơn: 5.2 Tạo xung kép cách ghép xung đơn diot: Sử dụng xung đơn tạo từ mạch phát xung van liền kề (vd:van 1-2;van 6-1…) ghét với diot ta tạo xung kép: Vxung kép: Đặng Nhật Minh-20091770 Page 12 Tương qua Vxung đơn Vxung kép Đặng Nhật Minh-20091770 Page 13 6.Khâu khuếch đại xung: Sử dụng biến áp xung để khuếch đại xung kép thu theo sơ đồ: Lúc này,xung kép tạo khâu có vai trị tín hiệu đóng mở MOSFET.khi có xung chạy qua,MOSFET mở làm biến áp xung hoạt động ngược lai,khi khơng có xung MOTFET khóa đầu biến áp xung =0.Giá trị điện áp đỉnh xung đầu cấp vào cực g điều khiển van thyristor mạch lực =Ecs.ở chọn Ecs=15V.kết mô phỏng: Đặng Nhật Minh-20091770 Page 14 7.khâu tạo luật điều khiển: Sơ đồ cấu chúc hệ: Trong đó: Uiđặt:điện áp đặt định mức.ở lấy Uiđặt =10V Rt 8 Tt Lt 0, 25( s ) Rt Kbbd:hệ số khuếch đại biến đổi.đầu vào khâu điện áp điều khiển có giá trị định mức 10V.đầu U d I ddm Rt 120*8 960V Kbbd Tbbd Ud 960 96 U i _ dat 10 T f1.mdm 2.mdm Tdk Tbbd T 0, 02 1, 67 ms f1.mdm 2.mdm 2.6 Đặng Nhật Minh-20091770 Page 15 Với ki: hệ số tỷ lệ mạch phản hồi dòng điện phải đảm bảo dòng tải định mức 120 A điện áp phản hồi U=10V nên hệ số khuếch địa mạch phản hồi dòng là: Ki 10 0, 0834 120 Ti:hằng số thời gian mạch phản hồi dòng điện,chọn Ti=1ms Như vậy,hàm truyền hệ hở đối tượng: K i Rt Ss (1 s.TBBD ).(1 s.Tt ).(1 s.Ti ) K BBD 96.0,125.0, 0834 (1 0, 25.s )(1 0,00167.s )(1 0,001.s ) (1 0, 25.s )(1 0,00167.s )(1 0, 001.s ) k Các hệ số T1 0, 25 T 0,00167 0, 001 0, 00267 Đặng Nhật Minh-20091770 Page 16 Xác định hàm truyền khâu điều chỉnh theo phương pháp tối ưu modul có: Kp Ki T1 0, 25 46,8 2.k T 2.0, 00267 kp T1 46,8 187, 0, 25 Đặng Nhật Minh-20091770 Page 17 8.Kết mô phỏng: Với yêu cầu đầu đặt dùng mạch chỉnh lưu cầu pha tạo nguồn dòng,tải RL cố định.ứng với cấp điện áp tương ứng Uđặt tạo nguồn dòng tương ứng với: Dòng tải max =120 A Dòng tải =30 A Giá trị điện áp Ui_dat từ 0-10V Sơ đồ xây dựng tổng quát: Đặng Nhật Minh-20091770 Page 18 Ta kết mô phỏng: Với Ui_dat=10V,đáp ứng dòng tải đầu 120 A: Với Ui_dat=8V,đáp ứng dòng tải đầu 96 A Với Ui_dat=5V,đáp ứng dòng tải đầu 60 A Với Ui_dat=2.4V,đáp ứng dòng tải đầu dao động khoảng 30A với biên độ dao động lớn 1V giới hạn cuối cho phép dịng tải min.hạ điện áp đặt xuống nguồn dịng khơng cịn cung cấp dịng tải ổn định.khi Ui_dat=0V dịng tài =0 Đặng Nhật Minh-20091770 Page 19 Tài liệu tham khảo: Hướng dẫn thiết kế điện tử cơng suất-tác giả:Phạm Quốc Hải Lí thuyết điều khiển tuyến tính-tác giả:nguyễn Dỗn Phước Phân tích giải mạch điện tử công suất-tác giả:Phạm Quốc Hải,Dương Văn Nghi internet Đặng Nhật Minh-20091770 Page 20 ... 7.khâu tạo luật điều khiển: 15 8.Kết mô phỏng: 18 Tài liệu tham khảo: 20 Đặng Nhật Minh- 20091770 Page 1.tổng quan mạch chỉnh lưu cầu pha điều khiển: Mạch chỉnh lưu cầu pha điều khiển. .. bán điều khiển thyristor mắc dạng cầu để điều khiển tạo nguồn áp nguồn dòng đầu ra.cụ thể: Mạch mắc trực tiếp với lưới điện pha. nhiệm vụ người thiết kế xây dựng mạch điều khiển van thy1-6 để tạo. .. Nhật Minh- 20091770 Page 17 8.Kết mô phỏng: Với yêu cầu đầu đặt dùng mạch chỉnh lưu cầu pha tạo nguồn dòng, tải RL cố định.ứng với cấp điện áp tương ứng Uđặt tạo nguồn dòng tương ứng với: Dòng