Thiết kế, thi công mô hình biến tần động cơ phục vụ giảng dạy thực tập điện tử công suất tại trường đại học SPKT TPHCM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THƠNG THIẾT KẾ, THI CƠNG MƠ HÌNH BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ PHỤC VỤ GIẢNG DẠY THỰC TẬP ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM GVHD: NGUYỄN PHƯƠNG QUANG SVTH: ĐỖ ĐỨC HIỆP MSSV: 14141568 SVTH: NGUYỄN MINH THẮNG SVTH: 1414152 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài : THIẾT KẾ, THI CÔNG MÔ HÌNH BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ PHỤC VỤ GIẢNG DẠY THỰC TẬP ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM SVTH : ĐỖ ĐỨC HIỆP MSSV : 14141568 SVTH : NGUYỄN MINH THẮNG SVTH : 14141529 Khố : K14 Ngành : ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP GVHD : NGUYỄN PHƯƠNG QUANG Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2018 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên: Đỗ Đức Hiệp Nguyễn Minh Thắng MSSV: 14141568 MSSV: 14141529 Ngành: CNKT điện tử, truyền thông Lớp: 14141DT1 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Phương Quang ĐT: 097 970 4044 Ngày nhận đề tài: 05/02/2018 Ngày nộp đề tài: 19/7/2018 Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình biến tần – động phục vụ giảng dạy thực tập điện tử công suất trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Các số liệu ban đầu: thiết kế, thi cơng mơ hình biến tần - động phục vụ giảng dạy thực tập điện tử công suất trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM có điện áp pha đầu - Các tài liệu ban đầu gồm có: Giáo trình điện tử cơng suất datasheet IC 4040, 2864, 74HC139, 4050, 555, … Nội dung thực đề tài: - Nghiên cứu tìm hiểu tính thực tế đề tài - Thiết kế sơ đồ khối, chọn lựa linh kiện cho mơ hình biến tần PWM dạng V/f - Thiết kế sơ đồ nguyên lý theo yêu cầu sơ đồ khối - Thiết kế thi công mạch in - Chạy thực nghiệm hiệu chỉnh mơ hình - Thiết kế lắp ráp mơ hình hồn chỉnh - Viết báo cáo Sản phẩm: Mơ hình biến tần – động phục vụ giảng dạy thực tập điện tử công suất trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Đỗ Đức Hiệp MSSV: 14141568 Nguyễn Minh Thắng MSSV: 14141529 Ngành: CNKT điện tử, truyền thông Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình biến tần – động phục vụ giảng dạy thực tập điện tử công suất trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Họ tên Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Phương Quang NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: ……………… (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Đỗ Đức Hiệp MSSV: 14141568 Nguyễn Minh Thắng MSSV: 14141529 Ngành: CNKT điện tử, truyền thông Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình biến tần – động phục vụ giảng dạy thực tập điện tử công suất trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: ……………… (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iii MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ ix LỜI CẢM ƠN xii Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tình hình nghiên cứu 1.2 Tính cấp thiết đề tài: 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.5.1 Đối tượng nghiên cứu: 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu 1.6 Phương pháp nghiên cứu Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN .4 2.1 Tổng quan động không đồng pha 2.1.1 Nguyên lý hoạt động .4 2.1.2 Cấu tạo .8 2.1.2.1 Phân loại 2.2 Các phương pháp điều khiển tốc độ động 10 2.2.1 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp Stator 10 2.2.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi số đôi cực 11 2.2.3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi thông số mạch rotor 12 2.2.4 Điều chỉnh tốc độ cuộn kháng bão hòa 12 2.2.5 Dùng nghịch lưu biến tần để thay đổi tần số nguồn 13 iv 2.2.6 Các phương pháp hãm động 14 2.3 Các phương pháp điều khiển dùng mơ hình biến tần – động 17 2.3.1 Phương pháp điều khiển V/f 17 2.3.2 Phương pháp ổn định từ thông (FOC) 20 2.3.3 Phương pháp điều khiển trực tiếp từ thông (DTC) .22 2.4 Các phương pháp điều chế 23 2.5 Giới thiệu tổng quát EEPROM 28 2.5.1 Tổng quan .28 2.5.2 Khảo sát EEPROM-2864 31 2.6 Giới thiệu kit nạp TOP WIN 32 2.7 Giới thiệu Thyristor (Silicon Controlled Rectifier/ Thyristor) 34 2.7.1 Cấu tạo 34 2.7.2 Thông số kỹ thuật 35 2.7.3 Giới thiệu SCR BT152 36 2.8 Khảo sát IC 74HC4040 36 2.9 Khảo sát IC đệm 74HC4050 38 2.10 Giới thiệu Mosfet 39 2.10.1 Cấu tạo 39 2.10.2 Nguyên lý hoạt động .39 2.10.3 Giới thiệu Mosfet 20N60 40 2.11 Giới thiệu Opto cách ly tần số cao HVPL-2430 41 2.12 Giới thiệu IR2101 41 2.13 Giới thiệu IC555 42 Chương 3: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 44 3.1 Sơ đồ khối mơ hình 44 3.1.1 u cầu mơ hình 44 3.1.2 Lựa chọn phương án thiết kế 44 3.1.3 Lựa chọn phương pháp điều khiển .45 3.1.4 Thiết kế sơ đồ khối mơ hình 46 3.1.5 Chức khối .46 v 3.2 Tính tốn thiết kế mơ hình 47 3.2.1 Thiết kế khối chỉnh lưu 47 3.2.2 Thiết kế khối làm phẳng điện áp 52 3.2.3 Thiết kế khối nghịch lưu .53 3.2.4 Thiết kế khối hãm động 54 3.2.5 Thiết kế khối tạo xung điều điều khiển 55 3.2.6 Thiết kế khối nguồn 57 Chương 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN .59 4.1 Sản phẩm sau thực 59 4.2 Dạng sóng ngõ 60 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 62 5.1 Kết luận 62 5.2 Hướng phát triển 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 65 vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ĐAXC: Điện áp xoay chiều HVAC: Heating, ventilation, and air conditioning FOC: Field Oriented Control KĐB: không đồng EEPROM: Electically Eraseble Programmable Read Only Memory DTC: Direct torque control SPWM: Sine Pulse Width Modulation SVPWM: Space Vector Pulse Width Modulation PLC: Programmable Logic Controller SCR: Silicon Controlled Rectifier vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.4.1.1: Giá trị điện áp trạng thái đóng ngắt vectơ không gian tương ứng 25 Bảng 2.9.1: Các chân IC 74HC4050 38 Bảng 2.9.2: Thông số IC 74HC4050 38 viii ... tài: Thi? ??t kế thi cơng mơ hình biến tần – động phục vụ giảng dạy thực tập điện tử công suất trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Các số liệu ban đầu: thi? ??t kế,. .. 14141529 Ngành: CNKT điện tử, truyền thông Tên đề tài: Thi? ??t kế thi cơng mơ hình biến tần – động phục vụ giảng dạy thực tập điện tử công suất trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Họ tên Giáo... 14141529 Ngành: CNKT điện tử, truyền thông Tên đề tài: Thi? ??t kế thi cơng mơ hình biến tần – động phục vụ giảng dạy thực tập điện tử công suất trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Họ tên Giáo