Tải bản đầy đủ
* Hình vẽ minh hoạ:

* Hình vẽ minh hoạ:

Tải bản đầy đủ

- Khi được cấp nguồn SG3525 sẽ hoat động tạo xung 50Hz và lệch pha nhau
180 độ, xung của SG3525 phụ thuộc vào điện trở và 1 tụ.
- Để có thể điều chỉnh được tần số phát ra ta mắc 1 biến trở 50k chân 6 để có
thể dễ dàng giải tần số của nó .
- Điều chỉnh điện áp đầu ra bằng biến trở từ chân 1 điều chỉnh độ rộng của
xung cấp vào cực G của IRF góc điều khiển từ 0 ÷ π2
- Tín hiệu xung ra ở 2 chân 11 và 14 luôn lệch pha nhau 180 độ. Qua trở
100Ω tín hiệu xung lúc này khoảng 5v được cấp trực tiếp vào cực G của IRF3205
khi IRF dẫn sẽ cấp điện áp 12v cho cuộn sơ cấp của biến áp. Do xung ở chân 11 và
14 lệch nhau 1800 nên biến áp điểm giữa tạo ra 2 điện áp ngược pha nhau trong
1chu kì. Từ thông móc vòng và cho điện áp ra thứ cấp của biến áp.
2.3.4. Mạch điều khiển và mạch lực
● Nhiệm vụ và chức năng của mạch điều khiển.
Nhiệm vụ.
- Điều chỉnh được độ rộng xung trong nửa chu kì dương của điện áp đặt lên
colector và emitor của van .
- Khoá van trong nữa chu kì còn lại .
- Xung điều khiển phải có đủ biên độ và năng lượng để mở và khoá van
chắc chắn .
- Tạo ra được tần số và điều chỉnh độ rộng xung.
- Dễ dàng lắp ráp, thay thế khi cần thiết, vận hành tin cậy, ổn định . Yêu cầu
chung về mạch điều khiển là :
- Mạch điều khiển là khâu quan trọng trong hệ thống, nó là bộ phận quyết
định chủ yếu đến chất lượng và độ tin cậy của bộ biến đổi nên cần có những yêu
cầu sau :
+ Về độ lớn của dòng điện và điện áp điều khiển: Các giá trị lớn nhất
không vượt quá giá trị cho phép. Giá trị nhỏ nhất cũng phải đảm bảo được

Trang: 33

rằng đủ cung cấp cho các van mở và khoá an toàn. Tổn thất công suất trung
bình ở cực điều khiển nhỏ hơn giá trị cho phép .
+ Yêu cầu về tính chất của xung điều khiển : Giữa các xung mở của
các cặp van phải có thời gian chết, thời gian chết này phải lớn hơn hoặc bằng
thời gian khôi phục tính chất điều khiển của van . + Yêu cầu về độ tin cậy
của mạch điều khiển : Phải làm việc tin cậy trong mọi môi trường như
trường hợp nhiệt độ thay đổi , có từ truờng..
+ Yêu cầu về lắp ráp và vận hành: Sử dụng dễ dàng , dễ thay thế , lắp
ráp . .
● Nhiệm vụ và chức năng của mạch lực
Nhiệm vụ
- Cấp mass cho 2 đầu cuộn dây sơ cấp của máy biến áp điểm giữa.
- Đóng cắt theo xung điều khiển vào cực G.
Yêu cầu
- Mạch lực chịu tần số đóng cắt lớn
- Mosfet xả hết điện khi ngưng dẫn.
● Sơ đồ mạch lực

Hình 2.9a. Sơ đồ mạch lực
Trang: 34

* Thuật toán PWM,dựa trên sơ đồ

Hình 2.9b. Sơ đồ theo van
m(t): Là sóng sin chuẩn.
VGE: Xung đóng mở theo van

2.3.5. Phương pháp điều chế PWM1
Phương pháp điều chế PWM1 cho phép tạo ra dạng dòng điện trên tải tùy ý,
kể cả dạng hình sin. Nguyên lý điều chế của sơ đồ (hình 2.10.a) để đơn giản hóa sẽ
được thay bằng sơ đồ thay thế (hình 2.10.b).

Trang: 35

Hình 2.10. Nghịch lưu áp một pha (a) và sơ đồ thay thế (b).
Khóa S giữ chức năng như hai tranzito T 1 và T2. Khi S ở vị trí 1 tương ứng
với T1 dẫn và T2 khóa.
Ngược lại khi S ở vị trí 2 tương ứng với T 2 dẫn và T1 khóa. Khóa S sẽ được
chuyển từ vị trí 1 sang 2 và ngược lại với tần số cao và được gọi là tần số chuyển
mạch fs (hoặc tần số mang) như trên hình 6.6..
Nếu coi Δt1 là thời gian khóa S ở vị trí 1 và Δt1 là thời gian khóa S ở vị trí 2
thì giá trị trung bình của điện áp trên tải (Z) là:
T

U TB

1 S
1
= ∫ U ( t ) dt =
TS 0
TS

T
 E ∆t1
E S  E ∆t1 − ∆t2
 ∫ dt − ∫ dt  =
2 ∆t1  2
TS
 2 0

(5.9)
Nếu tần số chuyển mạch không đổi (fs = const) và thay đổi tỷ lệ giữa Δt1 và
Δt1 theo quy luật hình sin:

( ∆t1 − ∆t2 ) / TS = µ sin Ωt

(5.10)
Thì giá trị trung bình UTB trong một chu kỳ tần số chuyển mạch (TS) sẽ thay
đổi theo quy luật hình sin là

U m sin Ωt

(hình 6.7.)

Trang: 36

U TB =

µE
E sin Ωt
2

Ω - tần số góc của PWM (tần số ra của nghịch lưu)
µ

- hệ số điều chế;

µ

= 1 thì Δt1 và Δt2 sẽ thay đổi giá trị từ 0 đến TS . Tuy nhiên do các khóa điện tử có
µ
quán tính nên <1.

Hình 2.11.Chu kỳ chuyển mạch.

Trang: 37

Hình 2.12. Điện áp của nghịch lưu với PWM
µ
Như vậy thay đổi và Ω có thể điều chỉnh độc lập điện áp và tần số của
dòng điện tải với điều kiện tần số chuyển mạch và nguồn E không đổi. Nếu tải có
đặc tính trở cảm thì dòng trên tải sẽ có dạng hình sin.

Trong thực tế các khóa điện tử đều có thời gian khóa toff nên
∆t1max = TS − toff

và Δt2min = toff
µmax = ( ∆t1max − ∆t2 min ) / TS = 1 − 2toff / TS


Giá trị điện áp hiệu dụng trên tải đối với sơ đồ có điểm trung tính một pha

U hd =

µ .E
2 2

(5.11)

(5.12)

Với sơ đồ cầu một pha:

U hd =

µ .E
2
Trang: 38

Các giá trị trung bình (UTB) này sẽ tương ứng với các giá trị tức thời của điện
áp trên tải (UZ). Tập hợp các giá trị tức thời này sẽ chính là đường cong điện áp ra
của nghịch lưu:

U TB =

µE
sin Ω t = U m sin Ωt
2

2.4. Tính toán và chế tạo mạch nghịch lưu.
2.4.1. Tính toán máy biến áp
Lựa chọn máy biến áp điểm giữa vì so sánh về mặt kinh tế và mặt kĩ thuật
phương án lựa chọn này là tối ưu

Hình 2.13. Máy biến áp điểm giữa
Máy biến áp có các thông số.
U11 = 12V
U2 = 220V
f = 50HZ
P = 300W
Do máy biến áp điểm giữa nên điện áp.
U1 = 2.U11 = 2.12 = 24( V )
Công suất của máy biến áp.
P = η.U2.I2
Trong đó.
P: là công suất của máy biến áp
U2: là điện áp của cuộn thứ cấp máy biến áp
I2: là dòng điện của cuộn thứ cấp máy biến áp
η: là hiệu suất máy biến áp
Trang: 39

Chọn η = 0,85( máy biến áp lõi thép )
ta tính được dòng điện thứ cấp của máy biến áp
I2 = 3000,85.220= 1.604 ( A )
Do máy biến áp điểm giữa nên điện áp sơ cấp được tính bằng
U1= 24( V )
I1= 220.1,60424= 14.705( A )
Công suất máy biến áp cần chọn:
P1 = U1. I1= 24.14,705 = 352 (W)
Vậy ta chọn máy biến áp có công suất
P = 352W với I = 15A Thiết kế máy biến áp
Thiết diện có ích S của lõi thép tính bằng cm2 :bằng thiết diện vật lý ( dài * rộng )
nhân vệ hệ Kg từ 0.85 đến 0.95
Công suất máy biến áp.
S=1,2P => P= S2/1,44
Vậy để công suất tầm 352W trở lên thì lõi sẽ là
S=1,2x352=22,5 (cm2);
Chiều dài , chiều rộng của lõi sẽ là 4.5 cm và 5 cm.
Dòng cuộn sơ cấp.
I=P/US( U sơ cấp ).
Dòng chạy qua cuộn sơ cấp là.
=29.3 (A).
Thiết diện dây sơ cấp.
Asc( 2.5 là mật độ dòng điện ).
Đường kính dây sơ cấp.
Asc=π. dsc . =>dsc =4. Asc. π
Với công suất 352W.
Asc== 0.085;
dsc= 0.27 cm ( ta chọn dây 2.5 mm, hay 2.5 li).
Từ mối quan hệ đại lượng I,U và N ta có:
Itc = =1.59 (A)
Thiết diện dây thứ cấp
Atc =
Đường kính dây thức cấp :
Atc = π.dtc .
=> dtc =4 Atc.π
=>dtc = 0.7 (mm)
Số vòng cần quấn cho cuộn sơ cấp
Trang: 40

NSC=
Số vòng bên thứ cấp
NTC= =
Với K ( lấy từ 38 đến 45 ở đây chọn 45).
Số vòng ở cuộn sơ cấp là 22 vòng
Số vòng ở cuộn thứ cấp là 440 vòng
Để quấn máy biến áp công suất 352W ta chọn
Chiều dài lõi 4,5cm rộng 5cm
Sơ cấp quấn 2 cuộn mỗi cuộn 22 vòng dây đường kính 2.5cm
Thứ cấp quấn 440 vòng đường kính 0.7cm
2.4.2. Mạch lực
● Chọn van.
Với dòng làm việc của máy biến áp I=15A, P = 352W, ta chọn mosfet công
suất IRF3205, Id=110A. Dòng làm việc của IRF cao vì đó là dòng làm việc của
IRF trong điều kiện cực G được kích mở liên tục. Còn với dòng gián đoạn IRF chịu
được lại rất thấp thấp (IAS = 62A) so với dòng liên tục. Trong IRF cũng có tụ ký
sinh để xả điện nhưng trên thực tế khi làm việc với tần số đóng cắt cao phải mắc
thêm mạch hỗ trợ van.Nên khi chọn IRF phải chú ý đặc điểm này.
● Hình dạng và kí hiệu

● Thông số

Trang: 41

● Tính toán mạch điều khiển.
Ta tính toán để có được xung ra là 50Hz như sau:
Rt và Rd tính bằng Ω ,CT tính bằng F,f tính bằng Hz.
với f = 50hz.
ta chọn:
Ct = 0.1 uF
Rd= 100Ω
Rt = 284 ,428 kΩ
Để điều chỉnh điện áp dung 1 biến trỏ 100kΩ măc vào chân 1.
2.5. Kết quả mô phỏng
● Mô phỏng mạch lực bằng phần mềm Matlab.

Trang: 42

Hình 2.14. Sơ đồ mô phỏng mạch lực.


nh 2.15: Sơ đồ khối PWM.

Trang: 43