Tính toán chiếu sáng cho đường cầu rào 2 tìm hiểu phương pháp điều khiển đèn LED ngoại tuyến cho chiếu sáng đường phố với cấu trúc nối tầng tối ưu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH : ĐIỆN TỰ DỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên Giảng viên hướng dẫn : GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG CHO ĐƯỜNG CẦU RÀO TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐÈN LED NGOẠI TUYẾN CHO CHIẾU SÁNG ĐƯỜNG PHỐ VỚI CẤU TRÚC NỐI TẦNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH : ĐIỆN CƠNG NGHIỆP VÀ TỰ ĐỘNG Sinh viên Giảng viên hướng dẫn :GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên: Nguyễn Bá Tiến - Mã SV: 1512102013 Lớp: DC 1901 Ngành: Điện Cơng Nghiệp Tên đề tài: Tính tốn chiếu sáng cho đường Cầu Rào tìm hiểu phương pháp điều khiển đèn LED ngoại tuyến cho chiếu sáng đường phố với cấu trúc nối tầng tối ưu NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Địa điểm thực tập tốt nghiệp …………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………… CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Họ tên : Thân Ngọc Hoàn Học hàm, học vị : GS.TSKH Cơ quan công tác : Trường Đại Học Quản Lý Cơng Nghệ Hải Phịng Nội dung hướng dẫn : Toàn đề tài Đề tài tốt nghiệp giao ngày… tháng….năm……… Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày….tháng….năm……… Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Đã giao nhiệm vụ ĐTTN Sinh viên Giảng viên hướng dẫn Hải Phòng, ngày tháng năm 2020 HIỆU TRƯỞNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TỐT NGHIỆP Họ tên giảng viên: Đơn vị cơng tác: Thân Ngọc Hồn Trường Đại học Quản lý Cơng nghệ Hải Phịng Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Đề tài tốt nghiệp: Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng đồ án/khóa luận (so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T T.N mặt lý luận, thực tiễn, tính tốn số liệu…) Nội dung đồ án đảm bảo đồ án tốt nghiệp, tính tốn lựa chọn phương án thay đèn LED cho tuyến đường Cầu Rào Tính tốn thiết kế dùng đèn LED, dã tìm hiểu phương pháp điều khiển đèn LED ngoại tuyến cho chiếu sáng đường phố với cấu trúc nối tầng Đồ án tài liệu tham khảo cho muốn tìm hiều chiếu sáng đường đèn LED Ý kiến giảng viên hướng dẫn tốt nghiệp Được bảo vệ Hải Phòng, ngày20 tháng năm 2020 Giảng viên hướng dẫn GS.TSKH Thân Ngọc Hồn CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN Họ tên giảng viên: Đơn vị công tác: Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Đề tài tốt nghiệp: Phần nhận xét giáo viên chấm phản biện Những mặt hạn chế Ý kiến giảng viên chấm phản biện Được bảo vệ Hải Phòng, ngày … tháng … năm Giảng viên chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG 1.2 CÁC NGUYÊN LÝ VỀ CHIẾU SÁNG 1.3 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO SÁNG 1.4 CÁC CẤP CHIẾU SÁNG 1.5 NGUỒN CUNG CẤP CHO CHIẾU SÁ CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO ĐƯỜNG CẦU RÀO 2.1 KHÁI QUÁT CHUNG 2.2 CÁC TIÊU CHUẨN, QUY PHẠM TH CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG ĐÉN LED VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG ĐƯỜNG CẦU RÀO SỬ DỤNG ĐÈN LED I.ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG ĐÈN LED 3.1 GIỚI THIỆU ĐÈN LED 3.2 ƯU ĐIỂM KHI SỬ DỤNG ĐÈN LED II.TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ SỬ DỤNG ĐÈN LED 3.2 PHƯƠNG ÁN THAY THẾ TOÀN BỘ ĐÈN HIỆN 3.3 PHƯƠNG ÁN THAY THẾ TỒN BỘ ĐÈN HIỆ 3.4 TÍNH TỐN TIẾT DIỆNDÂY CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN ĐÈN LED NGOẠI TUYẾN VỚI CẤU TRÚC NỐI TẦNG I GIỚI THIỆU II.CẤU TRÚC CHUYỂN ĐỔI III.THIÊT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN 94 giả sử Cb điện dung cần thiết cho a ΔVb =1% Cbus điện dung cho ΔVbus, có thểlàm cho tỷ lệ lực ∆ = ∆ Hình.5 cho thấy tỷ lệ vẽ với ΔVbus Như nhìn thấy, cần tăng chút sóng kết đáng kể giảm Cbus.Tuy nhiên, sóng điện áp bus chuyểnkhơng với đầu vào PC mà cịn cho tải Như PC phải sóng để giữ dòng điện Đèn LED cố định tốt [Hình (b)], địi hỏi nhanh điều khiển BI Thiết kế điều khiển A Thiết kế Trong tầng tối ưu hóa, thiết lập hai mục tiêu riêng biệt cho PC Bộ bù sóng : Trong chế độ này, PC chỉlàm việc để giữ cho dịng điện đèn LED khơng đổi, bất kểmà sóng trình bày điện áp bus Như vậy, k hệ số tỷ lệ thuận với sóng điện áp đầu PFC = Trong SF yếu tố bảo mật ΔV bus bus sóng điện áp (tính vơn).Điện áp bus tối đa khơng thể vượt điện áp LED tối đa Khi thông số LED thay đổi theonhiệt độ, cần phải thêm khoảng cách an toàn hai điện áp Yếu tố bảo mật (SF) cho biết thêm khoảng cách an toàn Trong trường hợp sai lệch tham số, PC quản lý khác biệt 95 Đèn mờ LED: Trong chế độ này, dòng điện quaĐèn LED điều khiển hoàn toàn PC.Để rằng, hệ số k phải đủ lớn để bù tồn dải điện áp động LED Nó có nghĩa điện áp bus tối đa phải nhỏ điện áp chuyển tiếp đèn LED Hệ số k cần thiết đưa = Trong Vf điện áp chuyển tiếp đèn LED (tính vôn) Điều quan trọng phải đề cập lựa chọn tốt k yếu tố dựa ưu tiên thiết kế Ví dụ, hiệu cao bắt buộc, hệ số k phải thấp hợp lý, đạt để đáp ứng hiệu mong muốn Tuy nhiên, giảm điện dung trọng tâm, tham gia chuyển đổi PC phải tăng lên làm giảm hiệu quả, gia tăng hệ số k Nguyên mẫu chế tạo có thơng số kỹ thuật trình bày Bảng I Để đạt 75 W đầu ra, Rebel 40 LUXEON LXML-PWN1-0100, kết nối theo chuỗi, sử dụng PC hoạt động bù sóng bus Như thấy hình 6, k cần thiết để bù 96 Biểu tượng Pout Iled Vin ʄPʄc ʄʄc SF Vbus DmaxPʄc ΔIlpc ΔVPC ΔVbus Lpʄc LPC Lʄ Cbus CPC Cʄ 97 Hình 6.Hệ số k cho điện áp bus khác nhau.Led mờ(nét liền) Máy bù sóng (nét đứt) 30% sóng điện áp bus 0,2, có nghĩa l 20% tổng cơng suất xử lý hai lần.Vpc điện áp phải dao động ngược ph Vbus, với biên độ, để có điện áp đầu khơng sóng Do đó, ΔVpc phải ΔVbus Nó điều quan trọng phải đề cập khơng phải lúc có thểđể đạt điều đó, phụ thuộc vào tốc độ độ xác điều khiển chuyển đổi PC Đơn giản, buck-boost hoạt động chế độ dẫn liên tục (CCM) chọn Hãy nhớ không hạ áp tăng áp tăng cấu trúc liên kết có thểhoạt động PC chúng khơng có đầu vào tích cực đầu tiêu cực kết nối nội tại.Cuộn cảm PC (7) thiết kế để hoạt động nhiều điểm hoạt động quan trọng Điểm xảy điện áp bus đạt đến mức tối thiểu = ( ).(1− ) ʄ ∆ Trong đó: Vpcmax: điện áp đầu PC tối đa; Dpcmax:chu kỳ tối đa PC Ilpcmax:dòng điện dẫn tối đa PC Tụ điện đầu PC (8) phải thiết kế để hoạt động điểm tốt = ∆ 98 ʄ Bộ chuyển đổi tăng cường điện áp, hoạt động DCM, sử dụng PFC, chủ yếu điện áp xoay vịng bus khơng ảnh hưởng đến tổng méo sóng bậc cao Hơn nữa, Hoạt động DCM chuyển đổi thực chất hoạt động để sửa hệ số cơng suất.Cuộn cảm tính tốn dựa [13] (4.9) Trong : = 4.ʄ p giá trị cực đại điện áp đầu vào Hơn nữa, tụ điện bus tính (3).Bằng cách này, điện dung cần thiết để lọc mức thấp sóng tần số 68µ F B Điều khiển Nói chung, không cần phải điều khiển chuyển đổi DCM PFC Tuy nhiên, tầng tối ưu hóa, cần phải đảm bảo điện áp trung bình giữ giá trị thiết kế Bộ điều khiển chọn tích hợp đơn giản, với thời gian chậm khơng đổi, để tránh biến dạng dịng điện đầu vào Tích phân điều khiển gồm có điều chỉnh shunt (TL431) điều khiển ghép quang (4N33), thấy hình Tín hiệu lỗi trừ vào chu kỳ nhiệm vụ tối đa Điều xảy điện áp bus trung bình nhỏ giá trị thiết kế Các giới hạn tần số cao TL431 4N33 bị bỏ qua trường hợp này, điều khiển PFC chậm Do đó, hành vi tần số cao khơng ảnh hưởng đến điều khiển Dòng điện qua đèn LED, đo điện trở shunt, biến điều khiển điều khiển PC Bộ điều khiển chọn loại II (bộ điều khiển tích phân tỷ lệ với cực bổ sung) hình Mạch có giới hạn chu kỳ nhiệm vụ, cho phép bắt đầu chuyển đổi với chu kỳ nhiệm vụ thấp Điều quan trọng phải đề cập đến điều tần số chéo phải cao 99 tốt để tạo chuyển đổi nhanh tốt Đó mục tiêu điều khiển để bù sóng tần số thấp Bộ điều khiển nhanh, sóng truyền đến đèn LED hình 8.Bộ điều khiển PC triển khai Hình 11.Điện áp cơng suất danh định.(Màu tím).Điện áp đầu (25 V / div) (Màu xanh) Điện áp bus (25 / div) (màu lục lam).Điện áp đầu PC Tỷ lệ ngang: ms / div 100 Hình 9.Điện áp dịng dịng điện cơng suất danh định điện áp dòng 220 V rms (100 V / div, 0,2 A / div ms / div) Hình 12.Dịng điện dẫn PFC dịng điện dẫn PC cơng suất định mức (Màu xanh lá)Dịng điện dẫn PFC (1 A / div) (Màu tím) Dịng điện dẫn PC (0,5 A / div) Lớn tỷ lệ: 4ms / div Tỷ lệ thu phóng: 40 μs 101 Hình 10.Đo hàm lượng sóng bậc cao dịng điện đầu vào so với Tiêu chuẩn IEC 61000-3-2 Hình 13 Điện áp dịng điện cơng suất định mức (25 V / div, 0,2 A / div ms / div) 102 C Kết thực nghiệm Để tạo tín hiệu điều chế độ rộng xung, chi phí thấp mạch tích hợp (SG3524) sử dụng với trình điều khiển cực totem để chuyển đổi MOSFET hai chuyển đổi, nhìn thấy hình 8.Có thể thấy rằng, PC, điều khiển trình điều khiển nằm tham chiếu, đơn giản hóa việc thực hiện.Ở đầu vào, điện từ lọc nhiễu sử dụng, bao gồm cuộn cảm tụ điện, hoạt động lọc thơng thấp Hình cho thấy dịng điện điện áp đầu vào công suất định mức điện áp đường dây 220 Vrms Dòng điện đầu vào có gần hình dạng hình sin, với tổng độ méo sóng bậc cao 14% hệ số cơng suất 97% Hình 10 cho thấy sóng bậc cao đầu vào so với giới hạn đưa tiêu chuẩn IEC61000-3-2 Có thể thấy sóng bậc cao đầu vào giới hạn tiêu chuẩn Hình 11 minh họa điện áp bus đo (Vbus), PC điện áp đầu (Vpc) tổng điện áp đầu (Vout) Nó rõ ràng dạng sóng pha ngược nhau, mà thể hoạt động điều khiển PC đầu tổng hai Thêm vào đó, thấy Vbus quy định chặt chẽ 101 Vavg Hình 12 thể dịng điện cuộn cảm PFC cuộn cảm PC.Thu phóng hình cho thấy hoạt động DCM PFC CCM cuộn cảm PC 103 Hình 13 cho thấy điện áp đầu Đây sóng tần số thấp hai dạng sóng, tốc độhạn chế điều khiển PC Sóng đèn LED đèn đỉnh 336 mA đến đỉnh Điều quan trọng cần lưu ý điều giảm với điều khiển nhanh Hiệu đo chuyển đổi PFC 94,5% hiệu suất chuyển đổi PC 96% Hiệu suất tổng thể cuối chuyển đổi 94%, phù hợp với (2) D Kết luận Bài viết giới thiệu trình điều khiển LED dựa nguyên tắc (R2P2), lượng nhỏ tổng công suất xử lý hai giai đoạn.Các hướng dẫn để thiết kế chuyển đổi trình bày, nguyên mẫu, bao gồm biến đổi DCM biến đổi CCM, xây dựng thấy tính khả thi ý tưởng.Kết thí nghiệm cho thấy thỏa thuận tốt với thiết kế hiệu tổng thể cao Thêm vào đó, tụ điện bus giảm, cách tăng tần số bus thấp sóng đến điểm mà tụ điện sử dụng, nâng cao, điều cách, tuổi thọ hệ thống Kết luận, chuyển đổi đề xuất thống hiệu cao, hệ số công suất cao, tổng méo sóng bậc cao thấp tuổi thọ dài, giúp trở thành lựa chọn tốt để cung cấp đèn LED cho chiếu sáng cơng cộng, cung cấp lm/W cao độ bền tương thích 104 KẾT LUẬN Trong q trình thực đồ án em nhận hứớng dẫn tận tình GS.TSKH Thân Ngọc Hồn thầy khoa Điện - Điện tử em hoàn thành đồ án với số nội dung giải nhưsau: - Giới thiệu chung chiếu sáng đô thị - Tính chiếu sáng cho đường cầu rào - Đề xuất phương án sử dụng đèn LED tính tốn thiết kế chiếu sáng sử dụng đèn LED - Điều khiển đèn LED ngoại tuyến với cấu trúc nối tầng Sau hồn thành đồ án em thấy hoàn thiện nhiều kiến thức chiếu sáng hiểu phương pháp sử dụng đèn LED Tuy kiến thức kinh nghiệp thực tế em hạn hẹp nên khơng tránh khỏi đồ án có khiếm khuyết, em mong có dược góp ý, bảo thầy để em hồn thiện thân Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Nguyễn Bá Tiến 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Văn Đào (2000), Kỹ thuật chiếu sáng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Xuân Phú (2001), Cung cấp điện, Nhà xuất hoa học kỹ thuật Vũ Văn Tẩm – Ngô Hồng Quang (2001), Thiết kế cấp điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Công Hiền (2001), Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp đô thị nhà cao tầng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Xuân Phú (2001), Kỹ thuật an toàn điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Nguyễn Mạnh Hà (2 – 2009), Bài giảng kỹ thuật chiếu sáng đô thị, Trường ại học kiến trúc Đà Nẵng http://doc.edu.vn http://tailieu.hpu.edu.vn http://g7-tech.com/den-duong-nang-luong-mat-troi 10 IEEE Transactions on Communications (tập 49, số 6, xuất năm 2013) 106 ... 15 121 020 13 Lớp: DC 1901 Ngành: Điện Công Nghiệp Tên đề tài: Tính tốn chiếu sáng cho đường Cầu Rào tìm hiểu phương pháp điều khiển đèn LED ngoại tuyến cho chiếu sáng đường phố với cấu trúc nối tầng. .. Rào Tính tốn thiết kế dùng đèn LED, dã tìm hiểu phương pháp điều khiển đèn LED ngoại tuyến cho chiếu sáng đường phố với cấu trúc nối tầng Đồ án tài liệu tham khảo cho muốn tìm hiều chiếu sáng đường. .. QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG CHO ĐƯỜNG CẦU RÀO TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐÈN LED NGOẠI TUYẾN CHO CHIẾU SÁNG ĐƯỜNG PHỐ VỚI CẤU TRÚC NỐI TẦNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC