hãy tính toán sơ đồ nghịch lưu nguồn áp một pha dạng cầu h điều khiển theo phương pháp điều chế độ rộng xung PWM (điều chế lưỡng cực)

DC-AC converter Nhóm • Giảng viên hướng dẫn:Vũ Hồng Phương • Sinh viên thực hiện:-Nguyễn Văn Hiếu-20173866 • -Thái Xuân Bền-20173664 Nội dung Đề Sơ đồ mạch lực dạng sóng điện áp/dịng điện Tính tốn chuẩn hóa giá trị mạch lực Mô sơ đồ NLNA PWM phần mềm PSIM Kết luận  1.ĐỀ BÀI: Hãy tính tốn sơ đồ nghịch lưu nguồn áp pha dạng cầu H điều khiển theo phương pháp điều chế độ rộng xung PWM (điều chế lưỡng cực) với thông số sau: e) Giá trị điện áp hình sin mong muốn Uo = 220 VAC tần số sóng f1 = 50 Hz f) Công suất đầu Po = 1000 W, hệ số công suất tải trở cảm cos = 0,85 g) Tần số đóng cắt PWM fs = kHz h) Dự phòng điện áp chiều cung cấp UDC dao động phạm vi +/- 10% Cho phép sụt áp tần số sóng cuộn cảm mạch lọc LC không lớn 10% điện áp đầu định mức Uo Hãy xác định: • Điện áp chiều u cầu: UDC (V) • 10 Tính tốn biên độ dịng đầu u cầu: Iom (A) • 11 Tính tốn dịng trung bình qua van điơt: Iv, Id (A) • 12 Xác định dịng đỉnh lớn qua van IGBT điơt • 13 Điện áp ngược lớn qua van IGBT điơt • 14 Xác định mạch lọc LC phía xoay chiều đảm bảo tần số cắt mạch lọc fLC = 0,1 fs • 15 Tính tốn giá trị tụ lọc C phía chiều để đảm bảo độ đập mạch UDC = 5%UDC • 16 Kiểm chứng phần mềm mô Matlab, Plecs PSIM  2.Sơ đồ mạch lực dạng song điện áp/dòng điện  Sơ đồ mạch lực: id V1 D1 in E D3 V3  V1,V2,V3,V4 van IGBT nối theo kiểu cầu H Zt  D1,D2,D3,D4 điôt ngược C D4 V4 D2 V2 Điều chế PWM ( lưỡng cực)  Tính tốn thông số cho NLNA theo phương pháp điều chế độ rộng xung PWM Điện áp chiều yêu cầu: UDC (V) Uom  220 311(V ) • Với PWM dải làm việc tuyến tính,   1, giá trị biên độ điện áp đầu đạt lớn UDC, tần số đóng cắt fs coi vơ lớn Để dự phịng điện áp chiều thay đổi phạm vi +/-10% cần chọn max = 0,9 • Vậy: UDC = Uom/0,9 = 311/0,9 = 346 V • Trong mạch thường có mạch lọc LC để tạo điện áp hình sin Dự phòng sụt áp cuộn cảm mạch lọc LC cỡ 10% điện áp nên phải chọn UDC = 1,1.346 = 380 V 2 Tính tốn biên dộ dịng đầu u cầu: Iom (A) Cơng suất tồn phần tải So = Po/ cos = 1000/0,85 = 1176 (VA) • • Dịng tải u cầu: Io = So/Uo = 1176/220 = 5,35 (A) • Biên độ dịng tải Iom = Io.sqrt(2) = 5,35*1,4142 = 7,58 (A) Tính tốn dịng trung bình qua van điơt: Iv, ID (A) • Dịng trung bình qua van :  1  cos   0.85 IV  I sin    d   I   =  7.56  2.23 A om om 2  2 2 • Dịng trung bình qua Diot :  1  cos  = ID  I sin    d   I om   om  2 2  0.85  7.56  0.22 A 2 Xác định giá trị điện cảm Ls • Lấy sụt áp tần số 10%Uo.(Đối với công suất nhỏ) ULs = Io.XLs = 0,1.Uo = 0,1.220 = 22(V)  XLs = 22/5,35 = 4,11215()  Ls = 13 (mH); Xác định dịng đỉnh lớn qua van điơt • Dịng tải thể giá trị dịng trung bình đầu nghịch lưu chu kỳ cắt mẫu Vì cần xác định độ đập mạch lớn dịng Io(t) • Bỏ qua ảnh hưởng Rs độ đập mạch dòng tải, ta có: • Trong NLNA PWM U o,max  2U DC Dịng điện có độ đập mạch lớn hệ số lấp đầy xung (Duty ratio) d = 0,5 Do đó: I o ,max Ls dio  t   uo  t  dt 4 380.2.10 Ts U o ,max    U DCTs / Ls   2,923 A 3 Ls 2.13.10 => Imax=7,58+2,923=10,5A  So với biên độ dịng điện độ đập mạch I0 100% = 2,923,/7,56= 39 %.Giá trị cao,nguyên nhân tần số đóng cắt fs chưa đủ lớn 5 Điện áp ngược lớn qua van IGBT điôt Xét thời điểm van V1 D2 khóa, V2 D1 mở: Cực anode D2 nối với cực âm UDC cực cathode D2 nối với D1 thông nên nối với cực dương UDC Do điện áp ngược lớn đặt lên van Unguoc=UDC=380V 6.Tính tốn tụ C mạch lọc LC phía xoay chiều đảm bảo tần số cắt mạch lọc fLC = 0,1 fs  LC  0,1.s  0,1.2 5000  3142(rad / s)  LC  1 C    7,8( F ) 3 L. LC 13.10 3142 LC  Để đảm bảo tần số cắt CL giá trị tụ phải chọn lớn để bù vào công suất phản kháng tải • Cơng suất phản kháng tải QL  S 02  P02  11762  10002  619(var) • Nếu bù tụ C phải có QC = QL U C2 Q 619 QC   CU C2  C  C   40,7( F ) XC U C 2 50.220  So với giá trị tụ C tính ta thấy chọn tụ C=41 F phù hợp 7 Tính tốn giá trị tụ lọc C phía chiều • Tụ C mạch chiều dóng vai trị tụ lọc mạch chỉnh lưu phía trước, vừa đóng vai trị tiếp nhận công suất phản kháng từ mạch nghịch lưu điôt ngược đưa Vậy giá trị tụ giá trị cần lớn • Trường hợp nặng nề dòng tải giá trị biên độ, hệ số d = 0,5 (tương ứng tải cảm, điện áp điều chế qua khơng), đó: t t x  Ts / 2; I C  I o ,max U C  x I C C • Để đảm bảo độ đập mạch UDC = 5%UDC Ta có: I C 7,56 C   40( F ) f s U DC 2.5000.0,05.380  4.Mô sơ đồ NLNA PWM phần mềm PSIM o Sơ đồ mạch mơ  Dạng sóng điện áp điều chế PWM ( với fs=5000) Dạng sóng điện áp điều chế PWM ( với fs=300)  Điện áp Cho fs=300 cho dễ quan sát  Điện áp tải Tính tốn biên dộ dịng đầu u cầu: Iom (A) • Cơng suất tồn phần tải So = Po/ cos = 1000/0,85 = 1176 (VA) • Dịng tải u cầu: Io = So/Uo = 1176/220 = 5,35 (A) • Biên độ dòng tải Iom = Io.sqrt(2) = 5,35*1,4142 = 7,58 (A)  Dịng tải Dịng trung bình qua van: I=2,23A Dịng trung bình qua diode: I=0,22A  Dịng đỉnh qua van: I o ,max 380.2.10 4 Ts U o ,max    U DCTs / Ls   2,923 A 3 Ls 2.13.10 => Imax=7,58+2,923=10,5A 5.Kết luận  Ta thấy kết tính tốn xấp xỉ với mơ phỏng.Có sai khác : • Tính tốn với dự phịng điện áp chiều cung cấp UDC dao động phạm vi +/- 10% mô lý tưởng nên điện áp có biên độ lớn so với tính tốn • Làm trịn q trình tính tốn  Cần chọn tần số fs phù hợp với công suất đầu yêu cầu để đảm bảo độ đập mạch dòng phạm vi cho phép  ... mạch lực dạng sóng điện áp/dịng điện Tính tốn chuẩn h? ?a giá trị mạch lực Mơ sơ đồ NLNA PWM phần mềm PSIM Kết luận  1.ĐỀ BÀI: H? ?y tính tốn sơ đồ nghịch lưu nguồn áp pha dạng cầu H điều khiển theo. .. C tính ta thấy chọn tụ C=41 F phù h? ??p 7 Tính tốn giá trị tụ lọc C phía chiều • Tụ C mạch chiều dóng vai trị tụ lọc mạch chỉnh lưu phía trước, vừa đóng vai trị tiếp nhận cơng suất phản kháng... cắt PWM fs = kHz h) Dự phòng điện áp chiều cung cấp UDC dao động phạm vi +/- 10% Cho phép sụt áp tần số sóng cuộn cảm mạch lọc LC không lớn 10% điện áp đầu định mức Uo H? ?y xác định: • Điện áp chiều