Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
3 Điều biến tính toán trước:

3 Điều biến tính toán trước:

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án : Điện tử cơng suất



- Sóng mang: là sóng tam giác có tần số rất lớn, có thể đến hàng chục hoặc thâm

chí hàng trăm kHz.

- Sóng điều biên: là sóng hình sin có tần số bằng tần số sóng cơ bản đầu ra của bộ

nghịch lưu. Sóng điều biên chính là dạng sóng mong muốn ở đầu ra của mạch nghịch lưu.

2.2 PWM đơn cực:

- Hình 2.2 biểu diễn điện áp đầu ra của bộ nghịch lưu PWM đơn cực. Chu kì đóng

mở được điều khiển sao cho bề rộng xung của các chu kì là cực đại ở đỉnh sóng hình sin

cơ bản.



Hình 2. 3 Điện áp ra của bộ nghịch lưu PWM đơn cực

- Để ý rằng diện tích của mỗi lớp xung tương ứng gần với diện tích dưới dạng sóng

hình sin mong muốn giữa hai khoảng mở liên tiếp. Các điều hòa của sóng điều chế theo

phương pháp PWM giảm rõ rệt theo phương pháp này.

- Để xác định thời điểm kích mở cần thiết để tổng hợp đúng dạng sóng đầu ra theo

phương pháp PWM (đơn cực) trong mạch điều khiển người ta tạo ra một sóng sin chuẩn

mong muốn và so sánh nó với một dãy xung tam giác được biểu diễn ở hình 2.4. Giao

điểm của hai sóng xác định thời điểm kích mở van bán dẫn.



Trang 10



Đồ án : Điện tử cơng suất



Hình 2. 4 Đồ thị xác định thời điểm kích mở Thyristor

- Điện áp đầu ra của bộ nghịch lưu PWM cực đại khi ở chế độ xung vng, có nghĩa

là khi đó đầu ra của PWM giống như bộ nghịch lưu nguồn áp đã đề cập ở chương 1. Khi

điện áp điều khiển càng giảm thì bề rộng của xung càng giảm và độ rộng xung càng tăng,

do vậy điện áp ra giảm. Vì vậy, có thể điều khiển điện áp đầu ra bằng điện áp điều khiển.

- Biên độ của điện áp điều biến đầu ra không đổi nhưng bề rộng xung thay đổi. do

vậy điện áp trung bình đầu ra thay đổi và ta có biên độ điện áp sau bộ nghịch lưu thay

đổi. Cách điều chế tương tự cũng được xem xét cho phần âm của sóng sin chuẩn. Bề rộng

a trên hình vẽ ứng với giá trị cực đại của sóng sin. Điều đó đồng nghĩa với biên độ cực

đại của sóng sin chuẩn khơng lớn hơn xung tam giác.

- Q trình đưa xung có tần số cao vào sẽ tạo ra đóng cắt ở tần số lớn do vậy sẽ

làm tăng các điều hòa bậc cao. Nhưng ta có thể dễ dàng lọc ra điều hòa bậc thấp và tần số

cơ bản sin hơn. Bên cạnh đó động cơ là tải điện cảm nên dễ dàng làm suy giảm các điều

hòa bậc cao cả điện áp và dòng điện.

2.3 PWM lưỡng cực

- Thay cho phương pháp điều khiển PWM đơn cực để nâng cao chất lượng điều

khiển ta có phương pháp điều khiển PWM lưỡng cực. Các thyristor được kích mở theo

từng cặp nhằm tránh khoảng điện áp về không (lưỡng cực). Giản đồ điện áp điều biến

PWM lưỡng cực được biểu diễn trên hình 2.5. Phần điện áp ngược trong nửa chu kì đầu

ra rất ngắn. Để xác định thời điểm van bán dẫn người ta điều chế sóng tam giác có tần số

cao bằng sóng sin chuẩn vì vậy khơng tạo độ lệch pha giữa sóng tam giác và sóng hình

sin cầu điều biến.



Trang 11



Đồ án : Điện tử cơng suất



Hình 2. 5 Điều chế độ rộng xung lưỡng cực

- Số lần chuyển mạch nhiều trong một chu kì sóng tam giác dẫn tới tổn hao đổi

chiều trong thyristor của bộ nghịch lưu lớn. Để chọn bộ nghịch lưu có sóng gần chữ nhật

hoặc bộ nghịch lưu PWM phải chú ý đến giá thành bổ sung phần tử chuyển mạch và tổn

hao chuyển mạch, song song với điều đó phải tính đến sóng cơ bản



2.4 Ngun lí hoạt động mạch điều khiển PWM:



Hình 2. 6 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển sPWM

- SPWM được điều khiển bằng luật so sánh giữa sóng mang(tam giác) và sóng

điều khiển(sóng sin)



Trang 12



Đồ án : Điện tử cơng suất



Hình 2. 7 Sơ đồ sóng so sánh

- Tần số chuyển mạch của nghịch lưu f cm bằng tần số sóng mang f s .Tần số điều

khiển f1 sẽ xác định tần số cơ bản của nghịch lưu.

^



ma 



- Hệ số điều biến xung:



V control

^



V tri



Khi ma 1: Vout quan hệ tuyến tính theo ma

Khi ma 1: Vout quan hệ phi tuyến theo ma

-Hệ số điều biến tân số:



mf 



fs

f1



Với f s là tần số sóng mang , f1 là tần số



sóng sin.

- Tần số sóng sin sẽ quyết định tần số điện áp đầu ra. Thông thường ta chọn tần số

sóng sin f1 = 50Hz .



Trang 13



Đồ án : Điện tử cơng suất



CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN MẠCH ĐỘNG LỰC, MẠCH LỌC

VÀ CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ



1. Giới thiệu bộ tăng áp BOOST

-Boost converter là bộ điều khiển nguồn DC-DC có điện áp đầu ra lớn hơn đầu vào. Nó

chứa ít nhất 2 chuyển mạch bán dẩn (1 diode và 1 transistor) và ít nhất một phần tử tích

lũy năng lượng, một tụ điện, một cuộn dây hoặc cả hai.

Nguyên lý hoạt động:



Trang 14



Đồ án : Điện tử cơng suất



Hình 3. 1 Nguyên lý của bộ boost converter



Hình 3. 2 Hai chế độ của boost converter phụ thuộc vào trạng thái khóa

- Khi khóa đóng dòng điện chạy qua cuộn cảm theo chiều kim đồng hồ và cuộn dây

tích trữ năng lượng. Chiều bên trái cuộn dây mang dấu dương.

- Khi khóa mở, dòng điện bị giảm. Tuy nhiên dòng điện hoặc sự sụt giảm này được

chống lại bởi cuộn dây. Chiều cuộn dây đảo ngược ( bên trái cuộn dây mang dấu âm) kết

quả ta có nguồn điện sẽ nạp năng lượng cho tụ thơng qua diode D.

- Nếu khóa hồng thành chu kì chuyển mạch, điện cảm sẽ khơng được tích điện đầy

giữa trạng thái tích điện và tải sẽ có điện áp lớn hơn đầu vào khi mở khóa. Khi khóa mở,

tụ nối song song tải được tích điện tới điện áp tương ứng. Khi khóa được đóng vào phần

mạch bên phải ngắt mạch từ bên trái, tụ sẽ cung cấp điện áp và năng lượng cho tải. Trong

q trình này, diode khó ngắt tụ xả điện tích qua khóa. Khóa phải được mở đỉ để chống

lại tụ xả điện.



Trang 15



Đồ án : Điện tử công suất



-Trạng thái on. Khóa K đóng, làm tăng dòng điện cảm.

- Trang thái off, mở khóa và đóng điện cảm chạy qua diode D, tụ C, và tải R. Kết quả

chuyển năng lượng tích lũy trong trạng thái on vào tụ.

Điều khiển bộ tăng áp bằng phương pháp PWM

Phương pháp thực hiện băm xung với tầm số không đổi f = const, điện áp ra tải thay đổi

nhờ điều chỉnh độ rộng khoảng dẫn của van dẫn để thực hiện điều này sử dụng sơ đồ cấu

trúc với chức năng các khâu là:

- Khâu phát xung chủ đạo phần tạo dao động với tần cố định nhằm đảm bảo điều kiện

băm xung với tần số không đổi

- Khâu tạo điện áp răng cưa theo tần số của khâu phát xung chủ đạo, đồng thời bảo

đảm phạm vi điều chỉnh tối đa của tham số γ.

- Khâu so sánh tạo xung: so sánh điện áp răng cưa U rc với điện áp điều khiển Uđk ,

điểm cân bằng gữa chúng chính là điểm . Do đó thi điện áp điều khiển thay đổi sẽ là thay

đổi to và do đó thay đổi tham số điều chỉnh . Điện áp ra của khâu này có dạng xung

tương ứng với giai đoạn van lực dẩn.

- Khâu khuyếch đại công suất nhằm tăng công suất tạo ra ở khâu so sánh đồng thời

phải thực hiện ghép nối với van lực theo tính chất điều khiển của van lực.

- Khâu tạo điện áp điều khiển theo luật:



- Sơ đồ mạch động lực



Trang 16



Đồ án : Điện tử cơng suất



Trang 17



Đồ án : Điện tử cơng suất



Ta có điện áp đầu ra xoay chiều UAC = 220v

=> Điện áp cực đại đầu ra: UACMAX= 220 ≈311V

Với P= 1000W, dòng điện ra qua tải Ira = 1000/220≈4,545A

=> Dòng điện cực đại Imax= 4,545. ≈6.43

Mạch điện động lực hoạt động như sau:

- Điện áp đầu vào 12VDC sẽ được tăng áp bằng bộ boost để có được điện áp ra U AC =

220V, UACMAX = 311V.

-Mostfet được dung trong bộ nghich lưu do:

+ Tốc độ chuyển mach cao

+ Tổn hao chuyển mạch thấp.

- Bộ boost ta dùng IBGT do phải chịu áp và dòng lớn.

2. Tính tốn bộ tăng áp BOOST:

- Với E= 12v và UraPC =315v.

- Điều khiển bằng phương pháp PWM với tần số xung t = 6kHz

2.1 Thời gian mở van:

- Điện áp đầu ra bị boost: U raDC =

=> =1 - =1 - 0,9619.



( coi như điện trở trong của nguồn bằng 0)



Với trong đó to là thời gian kích mở van.

T là chu kì điện áp ( chu kì của xung điều khiển)

2.2 Chọn van bán dẫn:

- Điện áp làm việc của van: UCES= 315 + 12 = 327V

- Dòng điện qua van: Ic= 6,43A

- Ta chọn van IBGT mã hiệu IRGBC30FD2 với thông số:

+ UCES = 600 V

+ Ic = 30A

+ Rg = 31

+ PN = 250 W

-Các thơng số khác có datasheet kèm theo.

- Diode do các dòng trung bình ID= Tt = 4,545 A. Ta chọn



Trang 18



Đồ án : Điện tử công suất



diode mã hiệu 1N2455R có IDmax = 20A, U= 600 V

2.3 Tính tốn mạch lọc:

a) Lọc giảm dao động dòng điện ( coi rng=0)

- Ta giảm dạo động dòng điện đầu ra bộ boost ở dưới mức 5%

It = 4,545A

L0 >  L0 >0.9619= 8,8 mH.

=> Chọn L0= 10 mH.

b) Lọc giảm dao động điện áp .

- Ta giảm dao động điện áp dưới mức 5%

C0 > = = 46,2

=> Ta chọn tụ C0 = 47

3.Mạch nghịch lưu:

UAC = 220V



;



UACmax = 311V



Ira = 4,545A



;



Iramax = 6,43A



P = 1000W

3.1 Hệ số điều biến:

a) Hệ số biến tần:

mt =



ftri = fsóng mang



- Hệ số biến tần có vai trò quan trọng đối với nghịch lưu bằng phương pháp SPWM.

Việc chọn hệ số điều biến sẽ quyết định chất lượng và giá thành của sản phẩm.

- Thành phần sóng hài tồn tại xung quanh tần số chuyển mạch là bội của nó. Tuy

nhiên nếu < 9 thì song hài sẽ khơng phụ thuộc vào hệ số điều biến tần số.

Khi tăng tần số chuyển mạch ta có thể giảm sóng hài bậc cao và ở tần số này ta có thể lọc

chúng dễ dàng. Nghịch lưu áp ra với tần số là 50Hz. Vì vậy ta sẽ chọn hệ số biến tần là

120.

b) Hệ số điều biến biên độ:

- Khi ma 1: Khoảng điều khiển tuyến tính của bộ nghịch lưu. Điện áp ra sẽ được điều

khiển tuyến tính..

Trang 19



Đồ án : Điện tử công suất



- Khi ma : Khoảng điều khiển phi tuyến của bộ nghịch lưu. Điện áp ra sẽ được điều

khiển phi tuyến.

- Trong bộ nghịch lưu này, ta sẽ chọn điều khiển tuyến tính bộ nghịch lưu. Tức là sẽ

chọn ma = 1.

- Trị số điện áp trung bình đầu ra là 311V.

3.2 Chọn van bán dẫn:

- Dòng làm việc qua van Io = 6,43A.

- Dòng lớn nhất cho phép qua van IDS = KiKD = 1,6.6,43 = 10,3A (chọn Ki = 1,6).

- Điện áp đặt lên van: UDS = 311V.

- Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van: UGS = UDS.UDC = 311.1,6 = 497,6V. (chọn UDC =

1,6).

- Ta chọn van có Io > 10,3A và UDS > 497,6V.

 chọn MOSFET FQ 240N50 với các thông số cơ bản:

+ ID = 40A (TC = 25º C)

+ ID = 25A (TC = 100º C)

+ UDS = 500V

+ PD = 460W

+ RDS = 0,11Ω

Và các thơng số có trong datasheet kèm theo

-



Chọn diode có mã hiệu MVR 3060PTD 600V-30A



3.3 Mạch lọc:



Trang 20



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

3 Điều biến tính toán trước:

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×