Tài liệu thiết kế bộ băm xung áp một chiều có đảo chiều

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đề tài: Thiết kế băm xung áp chiều có đảo chiều Giảng viên hướng dẫn : PHẠM THỊ THÙY LINH Sinh viên thực hiện: LƯU VĂN DƯƠNG Ngành : Lớp : CƠNG NGHỆ TỰ ĐỘNG D9CNTD1 Khố : 2014- 2019 Hà Nội, tháng năm 2017 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, điện tử công suất đóng vai trị quan trọng q trình cơng nghiệp hố đất nước Sự ứng dụng điện tử công suất hệ thống truyền động điện lớn nhỏ gọn phần tử bán dẫn việc dễ dàng tự động hố cho q trình sản xuất Các hệ thống truyền động điều khiển điện tử công suất đem lại hiệu suất cao Kích thước, diện tích lắp đặt giảm nhiều so với hệ truyền động thông thường như: Khuếch đại từ, máy phát - động Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, nội dung môn học Điện tử công suất chúng em giao thực đề tài:Thiết kế mạch băm xung một chiều có đảo chiều để điều chỉnh động một chiều kích từ độc lâp Với hướng dẫn tận tình giáo: Phạm Thị Thùy Linh chúng em tiến hành nghiên cứu,thiết kế đề tài hoàn thành thời hạn giao Trong trình thực đề tài khả kiến thức thực tế có hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót kính mong thầy cơ, bạn đóng góp ý kiến để đề tài chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC Chương 1: Kiến thức tổng quát 1.1 Giới thiệu chung động kích từ độc lập 1.1.1 Đặc điểm cấu tạo nguyên lý hoạt động 1.1.2Phương trình đặc tính 1.1.3Các phương pháp điều chỉnh tốc độ 1.2 Giới thiệu chung băm xung áp chiều 1.2.1 Khái niệm, phân loại băm xung áp chiều 1.2.2 Van IGBT 1.2.3 Phân tích sơ đồ băm xung chiều có đảo chiều Chương 2: Nghiên cứu thiết kế tính tốn mạch lực 2.1 Thiết kế mạch lực 2.2 Tính tốn, lựa chọn phần tử mạch lực Chương 3: Tính toán thiết kế mạch điều khiển 3.1 Cấu trúc mạch điều khiển 3.2 Chức khâu 3.3 Tính tốn mạch điều khiển Chương 4: Mơ mạch lực mạch điều khiển 4.1 Giới thiệu phần mềm mô PSIM 4.2 Mô mạch lực mạch điều khiển CHƯƠNG 1: KIẾN THỨC TỔNG QUÁT 1.1 Giới thiệu chung động kích từ độc lập 1.1.1 Đặc điểm cấu tạo nguyên lý hoạt động Động điện chiều gồm có phần : Phần tĩnh (stator) phần động (rôtor) A,Phần tĩnh (stator) Gồm phần sau: a Cực từ chính: Cực từ phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện Cực từ gắn chặt vào vỏ nhờ bulơng Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện b Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều c Gông từ: Dùng để làm mạch từ nối liền cực từ đồng thời làm vỏ máy d Các phận khác - Nắp máy - Cơ cấu chổi than B, Phần quay (rotor) Gồm phận sau: a Lõi sắt phần ứng: Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ thông thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm phủ cách điện hai đầu ép chặt lại Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào b Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần sinh s.đ.đ có dịng điện chạy qua Thường làm dây đồng có bọc cách điện.Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có tiết diện tròn, máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật Dây quấn cách điện với rãnh lõi thép c Cổ góp: Cổ góp hay cịn gọi vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều cỏ góp gồm có nhiều phiến đồng hình nhạn cách điện với lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm hợp thành hình trụ trịn Đi vành góp có cao lên để để hàn đầu dây phần tử dây quấn vào phiến góp dễ dàng d Các phận khác: - Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy - Trục máy: Trên đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Trục máy thường làm thép Cacbon tốt C, Nguyên lý làm việc động điện chiều: b F®t + n I a A I c F B ®t d - Hình 1:Sơ đồ ngun lý làm việc động điện chiều Khi cho điện áp chiều U đặt vào chổi than A B dây quấn phần ứng có dịng điện Iư dẫn ab, cd có dịng điện nằm từ trường chịu lực điện từ F đt tác dụng làm cho rotor quay, chiều lực từ xác định theo quy tắc bàn tay trái Khi phần ứng quay nửa vịng vị trí dẫn ab, cd đổi chỗ có phiến góp đổi chiều dịng điện giữ cho chiều lực tác dụng khơng đổi đảm bảo động có chiều quay khơng đổi Khi động quay dẫn cắt từ trường cảm ứng sức điện động E chiều s.đ.đ xác định theo quy tắc bàn tay phải Ở động điện chiều sức điện động E ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư gọi sức phản điện động Phương trình cân điện áp: U= Eư+Rư.Iư Trong đó: Rư: điện trở phần ứng Iư: dòng điện phần ứng ; Eư: sức điện động Theo yêu cầu đề ta xét hệ điều chỉnh tốc độ động điên chiều kích rừ độc lập Động điện chiều kích từ độc lập có dịng điện kích từ khơng phụ thuộc vào dịng điện phần ứng nghĩa từ thơng động không phụ thuộc vào phụ tải mà phụ thuộc vào điện áp điện trở mạch kích từ + - U­ I E KT IKT Hình2 : Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập + UKT - 1.1.2 Phương trình đặc tính Đặc tính quan hệ tốc độ quay mômen (M) động Ứng với chế độ định mức (điện áp, tần số, từ thông ) động vận hành chế độ định mức với đặc tính tự nhiên (Mđm , wđm) Đặc tính nhân tạo động đặc tính ta thay đổi thông số nguồn hay nối thêm điện trở phụ, điện kháng vào động Để đánh giá, so sánh đặc tính người ta đưa khái niệm độ cứng đặc tính β ΔM Δβ= Δω tính sau β lớn (đặc tính cứng) tốc độ thay đổi M thay đổi β nhỏ (đặc tính mềm) tốc độ giảm nhiều M tăng β → ∞ đặc tính tuyệt đối cứng + - U­ E­ Rf IKT CKT RKT Hình 3: Sơ đồ nguyên lý động điện chiều Khi nguồn điện chiều có cơng suất lớn điện áp khơng đổi mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng Khi nguồn điện chiều có cơng suất khơng đủ lớn mạch điện phần ứng mạch kích từ mắc vào nguồn chiều độc lập Trường hợp Rf= 0: U= E + Iư.Rư (1) Trong đó; E= Ke Φ n p.n Ke = 60a (2) : hệ số sức điện động động a: số mạch nhánh song song cuộn dây p.n K= aπ : hệ số cấu tạo động ω : tốc độ góc tính rad/s p: số đơi cực N: số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng Uu Ru − Iu = K φ K φ Thế (2) vào (1) ta có: ω Uu Hoặc: − Ru K e φ Ke φ n= Iu (3) (4) Phương trình (4) biểu diễn mối quan hệ n= f(Iư) gọi phương trình đặc tính điện Mặt khác: M= M= K.Ф.Iư (5): mômen điện từ động Uu Ru − Suy ra: n= K e φ K e φ K Φ chiều kích từ độc lập Uu − M Ru Hoặc: ω = K φ ( K φ) Trong đó: ω M phương trình đặc tính động điện = ω 0− Δω : tốc độ không tải lý tưởng Δω : độ sụt tốc độ Uu Từ phương trình đặc tính cơ: ω = − Ru +R f K φ ( K φ)2 M ta nhận thấy muốn thay đổi tốc độ ω ta thay đổi φ , Rf , U Trường hợp Rf thay đổi (Uư= Uđm= const; Ф= Фđm= const):Độ cứng đặc tính cơ: ( Kφ dm ) ΔM − β= R u +R f giảm Nếu R lớn tốc độ động giảm đồng thời Δω = f dòng ngắn mạch mômen ngắn mạch giảm Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp để hạn chế dòng điều chỉnh tốc độ động phía tốc độ Trường hợp thay đổi U< Uđm (Kφ) U ΔM − = ω0= β= R Kφ Δω u Tốc độ không tải giảm độ cứng đặc tính = const Khi thay đổi điện áp ta thu họ đường đặc tính song song Phương pháp sử dụng để điều chỉnh tốc độ động hạn chế dòng khởi động Ảnh hưởng từ thông: Muốn thay đổi Φ ta thay đổi dịng kích từ Ikt tốc độ không tải ( Kφ)2 ΔM − β= Ru Δω = tăng Độ cứng đặc tính cơ: 1.1.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ giảm ω= U dm Kφ Theo lý thuyết máy điện ta có phương trình sau: n= U −Rư I K E ∅ kt (1.2) Từ phương trình ta thấy n ( tốc độ động cơ) phụ thuộc vào từ thông θ , điện trở phần ứng R, điện áp phần ứng U Vì để điều chỉnh tốc độ động điện chiều có phương án a Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông ∅ Đồ thị đặc tính động điện chiều Hình 4: Đồ thị đặc tính động điện chiều Đồ thị cho thấy đường đặc tính động điện chiều ứng với giá trị khác từ thông Khi từ thơng giảm n tăng ∆ n cịn tang nhanh ta thấy độ dốc đường đặc tính khác Chúng hội tụ điểm trục hoành ứng với dòng điện lớn: I ư=U/Rư Phương pháp cho phép điều chỉnh tốc độ lớn tốc độ định mức Giới hạn việc điều chỉnh tốc độ quay phương pháp 1:2; 1:5; 1:8 Tuy nhiên có nhược điểm sử dụng phương pháp phải thực biện pháp khống chế đặc biệt cấu tạo cơng nghệ chế tạo phức tạp, khiến giá thành máy tăng b Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở phụ Rf mạch phần ứng Ta có: n= U −Rư I K E ∅ kt Từ thông không đổi nên n0 khơng đổi, có ∆ n thay đổi Một điều dễ thấy ta đưa thêm R f, giảm Rư nên chie điều chỉnh tốc độ tốc độ định mức Do Rf lớn đặc tính mềm nên tốc độ thay đổi nhiều tải thay đổi (từ đồ thị cho thấy, I biến thiên ứng với dải biến thiên I đường đặc tính mềm tốc đọ thay đổi nhiều hơn) Tuy nhiên phương pháp làm tang cơng suất giảm hiệu suất Hình 5: Đồ thị đặc tính tải thay đổi c Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp Hình 6: Đồ thị đặc tính điện áp thay đổi Phương pháp cho phép điêu chỉnh tốc độ tên định mức Tuy nhiên cách điện thiết bị thường tính tốn cho điện áp định mức nên thường giảm điện áp U Khi U giảm n0 giảm ∆ n số nên tốc độ n giảm Vì thường điều chỉnh tốc độ nhỏ tốc độ định mức Cịn lớn điều chỉnh phạm vi nhỏ Đặc điểm quan trọng phương pháp điều chỉnh tốc độ moomen khơng đổi từ thơng dịng điện phần ứng khơng thay đổi (M= CM.θ Iư) Phương pháp cho phép điều chỉnh tốc độ giới hạn 1:10, chí cao đến 1:25 Phương pháp dùng cho động điện chiều kích thích độc lập song song làm việc chế độ kích từ độc lập 1.2 Giới thiệu chung băm xung áp chiều 1.2.1 Khái niệm, phân loại băm xung áp chiều a Khái niệm chung Bộ băm điện áp chiều cho phép từ nguồn điện chiều U s tạo điện áp tải Ura điện áp chiều điều chỉnh US BBĐ chiều Ura Ura t1 t2 t T Hình 7: Sơ đồ tổng quát dạng điện áp đầu Ura dãy xung vuông (lý tưởng) có độ rộng t1 độ nghỉ t2 Điện áp giá trị trung bình điện áp xung: U = γ Us (γ=t1/T) Nguyên lý biến đổi dùng quy luật đóng mở van bán dẫn cơng suất cách có chu kỳ để điều chỉnh hệ số γ đảm bảo thay đổi giá trị điện áp trung bình tải b Phân loại băm xung áp - Bộ băm xung áp song song - Bộ băm xung áp nối tiếp - Bộ băm xung áp song song nối tiếp hỗn hợp 1.2.2 Van IGBT IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor): Transistor có cực điều khiển cách ly linh kiện bán dẫn công suất cực phát minh Hans W Beck Carl F Wheatley vào năm 1982 IGBT kết hợp khả đóng cắt nhanh của MOSFET và khả chịu tải lớn của transistor thường Mặt khác IGBT phần tử điều khiển điện áp, cơng suất điều khiển u cầu cực nhỏ a Đặc điểm cấu tạo Diot công suất lựa chọn dựa vào yếu tố bản: dòng tải, sơ đồ chọn, điều kiên tản nhiệt, điện áp làm việc Các thông số van Diot tính tốn sau: bỏ qua sụt áp van +Dòng điện trung bình chạy qua Diode ID = (1- γ )It Với giá trị dòng điện định mức động Itđm =18(A) Chọn chế độ làm mát van có cánh toả nhiệt với đủ diện tích bề mặt có quạt thơng gió, dịng điện làm việc cho phép chạy qua van lên tới 50 % Idm Lúc dịng điện qua van cần chọn : Iđmv = ki Imax =18/0.5=36(A) Qua biểu đồ ta thấy :Điện áp ngược cực đại đặt lên Diode (bỏ qua sụt áp van ) là: Ungmax=E=200(V) Chọn hệ số điện áp ku = nên Ungv =ku.Ungmax = 2*200=400(V) c) Lựa chọn van IGBT Xuất phát từ yêu cầu công nghệ ta phải chọn van bán dẫn loại van điều khiển hoàn toàn IGBT +Tính dịng trung bình chạy qua van: Qua phân tích mạch lực ta thấy: Dịng điện trung bình chạy qua van lµ : IS = γ It Với giá trị dòng điện định mức động Itđm =18(A) + Chọn chế độ làm mát van có cánh toả nhiệt với đủ diện tích bề mặt có quạt thơng gió, dịng điện làm việc cho phép chạy qua van lên tới 50 % Idm Lúc dịng điện qua van cần chọn : Iđmv = ki Imax =18/0.5=36(A) Qua biểu đồ ta thấy :Điện áp ngược cực đại đặt lên Diode (bỏ qua sụt áp van ) Ungmax=E=400(V) Chọn hệ số điện áp ku = nên Ungv =ku.Ungmax = 2*200=400(V) Loại BSM50GB60DL C NSX eupec GmbH Điện áp Vcemax (V) Dòng điện ICmax (A) 25oC Điện áp Vgeth (V) Công suất Ptotmax (W) R (K/R) 600 75 5,5 250 0.5 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 3.1 Cấu trúc tổng quát mạch điều khiển Sơ đồ khối mạch điều khiển: Tạo điện áp tam giác Uph So sánh Khâu xử lý tín hiệu Khâu tạo điện áp điêu khiển Logic phân xung Cực điều khiển IGBT 3.2 Chức khâu a) Khâu tạo dao động khâu tạo điện áp tam giác Người ta thường dùng khuếch đại thuật toán để tạo xung chữ nhật xung giác Bằng việc nối mạch Trigger Smith nối tiếp với mạch tích phân có phản hồi tạo nên dao động: xung chữ nhật đầu mạch Trigger Smith xung tam giác đầu OA2 Dạng điện áp dao động hình chữ nhật điện áp cưa Từ hình vẽ ta thấy thời gian nạp phóng nhau( với số thời gian RC) điện áp cuối q trình phóng nạp có độ lớn Do xung đối xứng Chu kì dao động: T= t1 + t2 = t1 = RC.(R1 / R2) R1 RC R2 Hay tần số xung f = T = Tần số dao động phụ thuộc vào tần số băm xung mạch lực, từ vài trăm Hz đến vài chục KHz (thường lấy chuẩn 400 Hz) Giá trị C1 thường chọn theo tần số cao hay thấp Khi tần số khoảng vài trăm Hz tụ C1 có giá trị khoảng 0,1 μF Khi tần số khoảng vài chục KHz tụ C1 có giá trị nhỏ nhiều b) Khâu so sánh: Khâu so sánh dùng mạch so sánh cửa để so sánh tín hiệu U RC với Uđk để định thời điểm mở van IGBT Cho Uđk U RC tới cực khác OA Điện áp tuân theo quy luật: Ura = Ko (U+ – U– ) Với Ko hệ số khuếch đại OA Tuỳ thuộc vào điện áp cưa điều khiển đưa vào cửa OA mà điện áp xuất sườn xung âm dương thời điểm cân giá trị chúng ta đưa Urc vào đầu âm Uđk vào đầu dương (hình vẽ) Khi điện áp là: Ura = Ko (Uđk – Urc ) Điểm lật trạng thái ứng với URC = Uđk + Khi URC  Uđk U = Uđk – URC <  Uso sánh = âm điện áp bão hoà + Khi URC  Uđk U >  Uso sánh = dương điện áp bão hoà Như điện áp đưa vào so sánh phải dấu có tượng thay đổi trạng thái đầu Và độ chênh lệch tối đa cửa trạng thái làm việc không vượt giới hạn cho phép loại OA chọn Nguyên lý hoạt động sơ đồ: điều chỉnh Uđk, điều chỉnh U ss1 tức điều chỉnh độ rộng xung Từ điều chỉnh điện áp tải c) Khâu xử lý tín hiệu Tín hiệu USS1 từ so sánh đưa vào khâu xử lý tín hiệu để trở thành tín hiệu USS1 USS2 đưa vào lôgic phân xung để điều khiển van IGBT Khâu xử lý tín hiệu bao gồm phần USS1 USS1 tử NAND có tín hiệu điều chỉnh nhờ tín hiệu vào EN để định trạng thái USS2 USS2 Tín hiệu EN điều khiển lúc cần EN đổi dấu USS1 lúc giữ nguyên Phần tử NAND khâu xử lý tín hiệu Khâu xử lý tín hiệu chọn vi mạch họ CMOS 74Cxx d) Khâu logic phân xung Là khâu định dạng xung đưa tới IGBT điều khiển đóng mở van để tạo thành chế độ quay thuận quay nghịch động Ta lập bảng trạng thái sau: USS1 USS2 S1 S2 S3 S4 Trạng thái động 1 0 Quay thuận 1 1 Hãm 0 1 Quay ngược (đảo chiều quay) 1 1 Hãm Từ bảng trạng thái trên, ta dùng NAND họ CMOS GD75188 dùng phần tử NAND Sơ đồ tổng hợp mạch logic phân xung: Do OA dùng nguồn ni hai cực tính nên xuất xung âm Vì ta phải chặn xung âm từ đầu so sánh đảo dấu Điot 3.3 Tính tốn mạch điều khiển a) Khâu tạo dao động khâu tạo cưa Khuếch đại thuật toán chọn loại TL084 Với điện áp cung cấp ± 12V T =4 RC Chu kỳ dao động: R1 R2 Chọn tần số băm xung f = 400 Hz R1 1 T =4 RC T= = =0 , 0025 s=2,5 ms R2 = 2,5 ms f 400 Ta có: Suy ra: Điện áp khâu tạo dao động tạo cưa có dạng cưa có điện áp đỉnh điện áp bão hoà IC Với nguồn cấp cho OA 12 V điện áp bão hoà IC khoảng (80% ¿ 90%).12V ¿ 10V Ta tính chọn R1, R2, R, C để điện áp max điện áp cưa 10V Khi ta có: R2 R1 ⇒ = U cc 12 = =1,2 U rc 10 R2 = 1,2.R1 Chọn R1 = 33 k Ω Ω ⇒ RC=2,5 10−3 chọn C = 0,1 R2 = 1,2.R1 = 1,2.33 = 39,6 k Ω , lấy giá trị chuẩn 39 k R2 R1 =2,5 10−3 1,2 = 0,75.10-3 μF suy R = 7,5 k Ω b) Khâu so sánh Điện áp cưa có giá trị max = 10V sau tạo thành từ khâu tạo dao động cưa đưa vào khâu so sánh so sánh với điện áp U đk để tạo thành điện áp Uss1 Điện áp điều khiển đưa vào khâu so sánh điện áp chiều điều chỉnh giá trị khoảng – 10V đến + 10V c) Khâu xử lý tín hiệu Khâu xử lý tín hiệu bao gồm phần tử NAND làm nhiệm vụ đảo dấu tín hiệu USS1 thành USS2 Phần tử NAND khâu xử lý tín hiệu chọn vi mạch họ CMOS 74Cxx Tín hiệu vào EN đưa vào từ bên ngồi sở thơng tin thu thập từ khâu phản hồi.Tín hiệu EN dùng để điều khiển lúc cần đổi dấu USS1 lúc giữ nguyên quy tắc điều khiển EN: USS1 USS1 Tín hiệu vào Tín hiệu USS2 U ENU E N U SS1 S S S S Khâu xử lý tín hiệu 1 1 0 1 1 0 Mức 1, thể giá điện áp vào tương ứng mức cao, thấp Khi EN = 1: Khâu có tín hiệu trái dấu nhau: USS1 USS2 = - USS1 Khi EN = : Khâu có tín hiệu nhau: USS1 USS2 = USS1 Nói cách khác: tín hiệu EN sử dụng cần cho động hãm EN = d) Khâu lơgic phân xung Khâu lơgic phân xung dùng tín hiệu USS1 USS2 qua khâu xử lý tín hiệu để làm tín hiệu vào Khâu sử dụng IC GD75188 họ CMOS gồm phần tử NAND có cấu tạo hình vẽ bên Thơng số: X1 X2 Y 0 1 1 1 Điện áp cung cấp:  12V Dải nhiệt độ làm việc đến 75o Công suất tiêu thụ 25oC với điện áp cung cấp  12V 576 mW Điện áp vào nhỏ mức cao 1,9 V Điện áp vào lớn mức thấp 0,8 V Dòng vào mức cao 10 μ A Dòng vào mức thấp - 1,6 mA Chọn Diode loại D10D1 để làm nhiệm vụ chặn xung âm Các điện trở R đến R12 mạch chọn khoảng 10 k Ω Sơ đồ tổng hợp khâu lôgic phân xung sau: Bảng trạng thái thể quy luật điều khiển không đối xứng sau: USS1 USS2 S1 S2 S3 S4 Trạng thái động 1 0 Quay thuận 1 1 Hãm 0 1 Quay ngược (đảo chiều quay) 1 1 Hãm Nhận xét: không để chế độ USS1 USS2 có giá trị xảy ngắn mạch gây cháy hỏng, chập mạch Tuy nhiên với quy luật điều chỉnh tín hiệu EN khâu xử lý tín hiệu, khó xảy trường hợp USS1 USS2 e) Tính tốn điện áp điều khiển Như ta phân tích phần mạch lực ta biết, quy luật điều khiển khơng 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 tạo điều chỉnh từ khâu xử lý tín hiệu khâu so sánh Tín hiệu USS1 tạo từ khâu so sánh điều chỉnh thông qua việc điều chỉnh Uđk tính tốn từ trước Điều chỉnh Uđk thay đổi giá trị USS1 USS2 để điều khiển chế độ làm việc van IGBT theo quy luật lôgic đặt khâu lơgic 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 cịn có nghĩa điều chỉnh giá trị γ Điện áp đặt lên phần ứng động tỉ lệ với γ , nên điều chỉnh γ điều chỉnh giá trị điện áp đặt lên phần ứng động Khi điều chỉnh tốc độ động Như vậy, phải điều chỉnh điện áp Uđk tín hiệu EN thu từ khâu phản hồi tốc độ để điều chỉnh chế độ làm việc động ứng với chế độ quay thuận quay ngược dải điều chỉnh tốc độ 3:1 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 độ quay thuận (Uss1 =1; USS2 = 0) Van S1 S4 làm việc ngược nhau, van S2 ln mở, van S3 ln khố Theo phần lý thuyết Ta có: Ut = γ U mà γ có giá trị từ đến Khi γ = 1, điện áp đặt lên động có giá trị lớn ta có U t = U = Uđm = 200V tương ứng với tốc độ lớn ω max Vì dải điều chỉnh tốc độ động : Do dải điều chỉnh điện áp tải tương ứng động :1 Khi đó, tốc độ ω tương ứng với điện áp đặt lên phần ứng động nhỏ U t = U dm 200 = =67 3 V U dm Và Utmin = γ Uđm = ⇒ γ = 0,335 Như dải điều chỉnh γ γ γ max = t 0max = 0,335 đến =1 T ⇒ t0max=T = 2,5 ms (giá trị tạo thành khâu tạo dao + Ta có động) Mà Uđk > URC tín hiệu USS tạo thành có giá trị max, hình thành giá trị thời gian to cho động quay thuận Như t omax = T tức Uđk có giá trị lớn = giá trị đỉnh xung cưa = + 10V Vậy Uđkmax = 12V cho điện áp phần ứng lớn tốc độ động lớn +Ta có γ min= t o T =0 , 335 ⇒ tomin = 0,335 2,5 = 0,8375 ms to U RC Do Uđkmin = T = 0,335.10 = 3.35 V tốc độ động nhỏ Như cách thay đổi Udk khoảng 3.35(V) đến 10(V) ta điều chỉnh tốc độ động chế độ thuận dải điều chỉnh 3:1 Xét chế độ quay ngược (Uss1 =0; USS2 = 1) Van S3 S2 làm việc ngược nhau, van S4 ln mở, van S1 ln khố Theo phần lý thuyết Ta có: Ut = γ U mà γ có giá trị từ đến Khi γ = 1, điện áp đặt lên động có giá trị lớn ta có U t = U = Uđm = - 200V tương ứng với tốc độ lớn ω max lúc điện áp đặt lên động ngược với chiều điện áp cung cấp Vì dải điều chỉnh tốc độ động : Do dải điều chỉnh điện áp tải tương ứng động :1 Khi đó, tốc độ ω tương ứng với điện áp đặt lên phần ứng động nhỏ |U t min|= U dm 200 = =67 3 V U dm Và Utmin = γ Uđm = ⇒ γ = 0,335 Như dải điều chỉnh γ γ γ max = t 0max = -1 đến -0.335 =1 T ⇒ t0max=T = 2,5 ms (giá trị tạo thành khâu tạo dao + Ta có động) Mà Uđk < URC tín hiệu USS tạo thành có giá trị 0, hình thành giá trị thời gian to cho động quay ngược Như tomax = T tức Uđk có giá trị nhỏ = giá trị đỉnh xung cưa = - 10V Vậy Uđkmin = - 10V cho điện áp phần ứng lớn tốc độ động lớn theo chiều ngược +Ta có γ min= Do Uđkmax chiều ngược t o =0 , 067 T ⇒ tomin = 0,335 2,5 = 0,8375 ms to U RC = T = -0,335.10 = - 3,35 V tốc độ động nhỏ theo Như cách thay đổi U dk khoảng - 10(V) đến – 3.35(V) ta điều chỉnh tốc độ động chế độ ngược dải điều chỉnh :1 CHƯƠNG 4: Mô mạch lực mạch điều khiển 4.1 Giới thiệu phần mềm mô PSIM Phần mềm sử dụng để mô phần mềm PSIM PSIM phần mềm mô thiết kế đặc biệt để mô mạch điện tử công suất, hệ truyền động điện Thư viện PSIM phong phú đa dạng với khả mô nhanh, giao diện thân thiện, dễ sử dụng phân tích dạng sóng tốt, PSIM cơng cụ mơ mạnh mẽ cho việc phân tích biến đổi điện tử công suất, thiết kế vịng điều khiển kín, nghiên cứu hệ thống truyền động điện Có nhiều ưu điểm PSIM khơng địi hỏi máy tính phải có cấu hình mạnh nhớ lớn MATLAB Khi bạn khởi động chương trình PSIM Schematic chạy đầu tiên, vào File ≫ New giao diện sau: Phần chuẩn (Standard) gồm File, Edit, View , Subcircuit, Element, Simulate, Option, Window, Help Mọi thao tác PSIM thực từ chuẩn Thanh bao gồm công cụ hay dùng, New , Save, Open… lệnh thường dùng Wire (nối dây), Zoom, Run Simulation (chạy mô phỏng)… Thanh linh kiện thường dùng điện trở, cuộn cảm, tụ điện, thyristor… Sau mô xong mạch lực mạch điều khiển, vào Simulate ≫ Simulation Control Một biểu tượng đồng hồ ra, đặt vào vị trí tùy ý trang vẽ, hộp thoại Time Step bước thời gian tính tốn, Total Time tổng thời gian bạn muốn chương trình chạy mơ phỏng, đơn vị giây Đó thông số quan trọng Việc đặt Time Step Total Time cần phù hợp với mạch Time Step nhở mơ xác đường đồ thị mịn, nhiên chọn Time Step nhỏ Total Time lớn thời gian chạy lâu Chọn xong thông số mô phỏng, bạn chạy mô cách: Simulate ≫ Run Simulation Chương trình PSIM Simulation chạy sau SIMVIEW tự động chạy cửa sổ chương trình SIMVIEW Nếu không ra, bạn vào Simulate ≫ Run SIMVIEW Cửa sổ SIMVIEW với hộp thoại, hộp thoại có đại lượng hiển thị, bạn muốn hiển thị đồ thị chọn đại lượng ấn Add, sau OK Tên đại lượng để mặc định, bạn nên đặt lại tên theo ý để dễ theo dõi cách click đúp đặt lại tên phần tử PSIM Schematic Cần lưu ý là, đại lượng có giá trị khác nhau, hiển thị hệ trục tọa độ khơng nhìn thấy đồ thị đại lượng nhỏ, để quan sát đầy đủ, bạn hiển thị đồ thị hệ khác cách: Screen ≫ Add Screen Muốn thêm hay bớt đồ thị screen nào, bạn click chuột vào khu vực screen đó, dấu màu đỏ góc bên phải screen, đánh dấu screen chọn, sau dùng lệnh Screen ≫ Add/Delete Curve 4.2 Mô mạch lực mạch điều khiển a) Cài đặt thông số Cài đặt thông số cho Simulation Control: - Time Step: 1E-0.05 Total Time: 0.02 Cài đặt thông số Udk - Xét chế độ định mức tải động cơ: Ở chế độ quay thuận : Để tải định mức ta chọn γ =200/350=0.57 Nên Udk= 10x0.57=5,7v - Ở chế độ quay nghịch: Để tải định mức ta chọn giá trị điều khiển Udk=−5,7 v b) Kết mô phỏng: Xung cưa: Xung so sánh: Chế độ quay nghịch UEN=12v Udk=5,7v: Giá trị điện áp tải trung bình: Ut=206v Chế độ quay nghịch UEN=12v Udk=-5,7v: Giá trị điện áp tải trung bình: Ut=-218v Nhận xét: - Do mạch sai số nên điện áp tải lệch Xung cưa so sánh giống tính tốn ... 1.1.3Các phương pháp điều chỉnh tốc độ 1.2 Giới thiệu chung băm xung áp chiều 1.2.1 Khái niệm, phân loại băm xung áp chiều 1.2.2 Van IGBT 1.2.3 Phân tích sơ đồ băm xung chiều có đảo chiều Chương 2:... loại băm xung áp - Bộ băm xung áp song song - Bộ băm xung áp nối tiếp - Bộ băm xung áp song song nối tiếp hỗn hợp 1.2.2 Van IGBT IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor): Transistor có cực điều... điện chiều kích thích độc lập song song làm việc chế độ kích từ độc lập 1.2 Giới thiệu chung băm xung áp chiều 1.2.1 Khái niệm, phân loại băm xung áp chiều a Khái niệm chung Bộ băm điện áp chiều