Bộ biến tần ba pha

  • Số trang: 65 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 18 |
  • Lượt tải: 0
minhtuan

Đã đăng 15929 tài liệu

Mô tả:

Boä Giaùo Duïc Vaø Ñaøo Taïo Tröôøng Ñaïi Hoïc Caàn Thô Khoa Coâng Ngheä Thoâng Tin Boä Moân Vieãn Thoâng-Töï Ñoäng Hoùa LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP Ñeà Taøi : BOÄ BIEÁN TAÀN BA PHA Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Giaùo vieân höôùng daãn : Ths. ÑOAØN HOØA MINH Sinh vieân thöïc hieän : TRAÀN MINH TOAØN MSSV : 1980712 Lôùp: Ñieän Töû K24 1/2003 LÔØI CAÛM TAÏ -----—–----- Luaän vaên toát nghieäp laø moät baøi hoïc quan troïng vaø ñaày yù nghóa ñoái vôùi em. Ñeå hoaøn thaønh ñöôïc baøi hoïc naøy, em gaëp khoâng ít khoù khaên vaø vaát vaû, coù nhöõng luùc phaûi truøng böôùc. Nhôø söï höôùng daãn, chæ baûo vaø söï giuùp ñôõ taän tình cuûa quí thaày coâ Khoa Coâng Ngheä Thoâng Tin vaø cuûa caùc baïn trong lôùp, cuoái cuøng em cuõng hoaøn thaønh Luaän vaên cuûa mình. Baèng taát caû taám chaân tình cuûa mình, em xin baøy toû loøng bieát ôn ñeán : Thaày ÑOAØN HOØA MINH ñaõ taän tình höôùng daãn, chæ baûo vaø ñoäng vieân em. Thaày LE THAØNH NGHIEÂM ñaõ nhaän lôøi phaûn bieän cho em. Caùc baïn cuøng laøm luaän vaên trong lôùp ñaõ giuùp ñôõ toâi trong quaù trình thöïc hieän ñeà taøi. Traàn Minh Toaøn. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN HÖÔÙNG DAÃN -----—–----- ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN PHAÛN BIEÄN -----—–----- ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ABSTRACT -----—–----Nowadays, frequency conversion techniques is applied broadly in real life, especially in a variety of fields such as auto-controlling, thremo-electricity technic… Frequency conversion techniques were manufactured and produced with high power which can go up to millions of watt and the frequency can be adjusted in wide band from tens of Hz up to thousands of Hz. The aim of the theris is to learn more deeply about the principle of the structure of the frequency conversion system and realife an product to illustrate for the learned theory. The requirement of the theris is to design and assemple a three-phase frequency conversion system has some criterias : use directly 220V/50Hz electric source, power 400VA, frequency can be changed from 10Hz to 200Hz. The frequency conversion system include exciting pulses transmitting circuit and power circuit. Specially, we program the micro-controller AT89C51 in order to create three exciting pulses, each pulse is dephased from another in 1200. In the power circuit, we use power components which can be turned off by a pulse as BJT. After researching and fitting up process, I have successfully created a frequency conversion system with 400VA power, frequency can change from 10Hz Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu to 200Hz and use 110V AC electric source. Trầ n Minh Toàn MUÏC LUÏC -----—–----- Lôøi noùi ñaàu Trang Giôùi Thieäu Ñeà Taøi ..................................................................... 1 I. Muïc tieâu vaø yeâu caàu 1. Muïc tieâu 2. Yeâu caàu II. Giôùi thieäu ñeà taøi Chöông I : Boä Nghòch Löu........................................................ 3 I. Giôùi thieäu Boä nghòch löu II. Boä Nghòch löu aùp III. Caùc phöông phaùp ñieàu khieån boä nghòch löu aùp IV. Boä nghòch löu aùp vôùi quaù trình chuyeån maïch phuï thuoäc aùp nguoàn. Chöông II : Boä Bieán Taàn ........................................................ 15 I. Giôùi thieäu II. Boä bieán taàn giaùn tieáp 1. Toång quan veà boä bieán taàn giaùn tieáp 2. Sô ñoà bieá n taà n moä t phaThơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trung tâm Học liệu ĐH Cần a. Sô ñoà duøng maùy bieán aùp coù ñieåm giöõa b. Sô ñoà duøng hai transistor c. Sô ñoà caàu moät pha 3. Sô ñoà bieán taàn ba pha Chöông III : THIEÁT KEÁ BOÄ BIEÁN TAÀN BA PHA............... 31 I. Maïch ñieän: 1. Sô ñoà khoái cuûa boä bieán taàn 2. Choïn boä nghòch löu vaø phöông phaùp ñieàu khieån boä nghòch löu 4. Sô ñoà chi tieát a. Maïch taïo xung kích b. Maïch hieån thò c. Maïch coâng suaát d. Sô ñoà khoái toaøn maïch II. Chöông trình taïo xung kích vaø ñieàu khieån boä bieán taàn 1. Löu ñoà giaûi thuaät 2. Chöông trình ñieàu khieån Chöông IV: Keát Quaû Ñaït Ñöôïc _ Kieán Nghò ........................ 45 Phuï luïc : IC Vi Ñieàu Khieån 8951............................................................ 46 Taøi Lieäu Tham Khaûo Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu LÔØI NOÙI ÑAÀU -----—–----- Kyõ thuaät bieán taàn ñaõ ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong thöïc teá, nhaát laø trong caùc lónh vöïc truyeàn ñoäng ñieän, ñieàu khieån töï ñoäng, kyõ thuaät nhieät ñieän - loø cao taàn,…. Caùc thieát bò bieán taàn ñaõ ñöôïc cheá taïo vaø saûn xuaát vôùi coâng suaát lôùn coù theå leân ñeán haøng Mwatt vaø taàn soá coù theå ñieàu chænh ñöôïc trong moät daûi roäng töø vaøi chuïc Hz ñeán vaøi KHz. Trong caùc giaùo trình Ñieän töû coâng suaát baäc ñaïi hoïc ñaõ trình baøy veà maët nguyeân taéc hoaït ñoäng caùc boä bieán taàn. Nhöng töø lyù thuyeát ñoù ñeå thieát keá vaø laép ñaët moät boä bieán taàn thöïc teá coøn phaûi gaëp nhieàu khoù khaên, ñoøi hoûi phaûi coù söï nghieân cöùu saùng taïo vì caùc taøi lieäu veà kyõ thuaät bieán taàn hieän nay chöa ñöôïc phoå bieán roäng raõi, nhaát laø caùc thieát bò bieán taàn ba pha coù coâng suaát lôùn, coù khaû naêng thay ñoåi taàn soá trong moät daõi roäng. Moät khoù khaên khaùc laø tìm vaø choïn linh kieän thích hôïp ñeå laép ñaët boä bieán taàn vôùi linh kieän khoâng ñoàng boä do mua leû trong nöôùc. Toâi vaãn mong muoán thöïc hieän ñeà taøi naøy maëc duø coù theå boä bieán taàn ñöôïc laép ñaët khoâng thaät hoaøn chænh. Muïc tieâu cuûa ñeà taøi laø tìm hieåu saâu hôn nguyeân taéc caáu taïo cuû a boäHọc bieán liệu taàn vaøĐH taïo Cần ra moätThơ saûn phaå minh hoïahọc cho phaà t ñaõ hoï c, töø Trung tâm @mTài liệu tậpn lyù vàthuyeá nghiên cứu ñoù giuùp cho sinh vieân coù ñuû kieán thöùc vaø kyõ naêng ñeå tieáp caän caùc boä bieán taàn thöïc teá khi ra tröôøng. Ñieàu khoù khaên nhaát trong kyõ thuaät bieán taàn ba pha coù leõ laø vieäc taïo ra xung ñieàu khieån vaø keát noái caùc xung ñieåu khieån naøy vaøo maïch coâng suaát. Khi tìm hieåu phaàn lyù thuyeát toång quaùt, toâi quyeát ñònh choïn loaïi bieán taàn giaùn tieáp duøng nghòch löu aùp vaø ñieàu khieån caùc coâng taéc (linh kieän coâng suaát) baèng phöông phaùp bieán ñieäu ñoä roäng xung sin. Maïch taïo xung ñieàu khieån ñöôïc thöïc hieän bôûi moät vi ñieàu khieån vaø coù theå laäp trình ñeå phaùt xung theo yù muoán. Nhö vaäy seõ thuaän tieän vaø ñôn giaûn hôn laép raùp maïch taïo xung duøng kyõ thuaät töông töï vaø linh kieän rôøi. Do ñaây laø laàn ñaàu tieân laép raùp vaø thieát keá boä bieán taàn cho neân seõ khoâng traùnh khoûi nhöõng sai soùt vaø chöa thaät hoaøn chænh. Raát mong ñöôïc quyù thaày coâ vaø caùc baïn ñoùng goùp yù kieán ñeå ñeà taøi naøy ñöôïc hoaøn thieän hôn. Caàn Thô, ngaøy 23 thaùng 01 naêm 2003. Traàn Minh Toaøn. GIÔÙI THIEÄU ÑEÀ TAØI -----—–----- I. MUÏC TIEÂU VAØ YEÂU CAÀU: 1. Muïc tieâu: Muïc tieâu cuûa ñeà taøi laø tìm hieåu saâu hôn nguyeân taéc caáu taïo cuûa boä bieán taàn vaø taïo ra moät saûn phaåm minh hoïa cho phaàn lyù thuyeát ñaõ hoïc, töø ñoù giuùp cho sinh vieân coù ñuû kieán thöùc vaø kyõ naêng ñeå tieáp caän caùc boä bieán taàn thöïc teá khi ra tröôøng. 2. Yeâu caàu: Thieát keá vaø laép ñaët moät boä bieán taàn ba pha coù caùc tính naêng: - Söû duïng tröïc tieáp nguoàn ñieän 220V/50Hz. - Coâng suaát 0.5 HP=268V.A - Taàn soá cuûa nguoàn ñieän ra coù theå thay ñoåi trong khoaûng töø 10Hz ñeán 200Hz. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu II. GIÔÙI THIEÄU ÑEÀ TAØI : Xuaát phaùt töø mong muoán tìm hieåu saâu hôn veà boä bieán taàn vaø taïo ra ñöôïc saûn phaåm ñeå minh hoïa cho phaàn lyù thuyeát ñaõ ñöôïc hoïc ôû tröôøng, töø ñoù toâi ñaõ choïn ñeà taøi naøy ñeå laøm luaän vaên toát nghieäp vaø mong raèng luaän vaên naøy seõ boå sung phaàn naøo kieán thöùc veà boä bieán taàn vaø laø taøi lieäu tham khaûo cho caùc baïn sinh vieân sau khi ñaõ ñöôïc hoïc veà boä bieán taàn. Phaàn quan troïng nhaát cuûa boä bieán taàn coù leû laø maïch taïo xung kích vaø maïch coâng suaát. ÔÛ maïch taïo xung kích ta coù theå thieát keá theo daïng töông töï vaø linh kieän rôøi. Nhöng vaán ñeà ôû ñaây laø caàn luoân luoân taïo ra ñöôïc ba xung kích leäch pha nhau 1200 khi ta thay ñoåi taàn soá cuûa ñieän theá ngoû ra, ñieàu naøy thì kyõ thuaät töông töï khoâng ñaùp öùng ñöôïc vì ñoä leäch pha cuûa ñieän theá ngoû ra luoân luoân thay ñoåi khi ta thay ñoåi taàn soá. Töø ñoù, ta choïn maïch taïo xung kích baèng vieäc laäp trình treân vi ñieàu khieån 8951, coâng vieäc seõ trôû neân deã daøng vaø tieän lôïi hôn. Chöông trình ñieåu khieån seõ ñöôïc ñeà caäp trong phaàn sau. ÔÛ maïch coâng suaát ta choïn boä nghòch theo daïng cöôõng böùc, ñieàu naøy ñoøi hoûi caùc linh kieän baùn daãn phaûi coù tính chaát kích ngaét. Do ñoù, ta chæ coù theå choïn linh kieän BJT hoaëc MOSFET. MOSFET coù ñieåm lôïi laø doøng kích nhoû, chòu ñöôïc coâng suaát lôùn, oån ñònh, toån hao naêng löôïng thaáp. Nhöng khoù khaên ôû ñaây laø söï phaân cöïc ñieän theá giöõa caùc chaân cuûa MOSFET caàn phaûi coù söï hoå trôï cuûa caùc bieán aùp. Töø ñoù, ta thaáy vieäc choïn linh kieän BJT seõ trôû neân thích hôïp vaø tieän lôïi hôn baèng caùch söû duïng töøng caëp BJT ñoái xöùng boå tuùc. Vaán ñeà coøn laïi ôû ñaây laø lieân keát maïch taïo xung kích vaø maïch coâng suaát. Ta coù theå choïn Opto, bieán theá hoaëc noái tröïc tieáp. Khi choïn Opto thì do ta khoâng tìm ñöôïc Opto thích neân khi söû duïng tröïc tieáp nguoàn ñieän 220V/50Hz coù theå seõ coù doøng ræ qua Opto vaø laøm cheát caùc linh kieän coâng suaát. Coøn khi choïn bieán theá thì ñieàu khoù khaên laø vieäc taïo ra caùc bieán theá sao cho phaûi gioáng nhau vaø caùc bieán theá thì lôùn cho neân vieäc laép raùp seõ trôû neân coàng keành, khoâng tieän lôïi. Töø ñoù, ta choïn caùch noái tröïc tieáp maïch taïo xung kích vaø maïch coâng suaát. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Chöông I: BOÄ NGHÒCH LÖU -----—–----- I. GIÔÙI THIEÄU BOÄ NGHÒCH LÖU: Boä nghòch löu coù nhieäm vuï chuyeån ñoåi naêng löôïng töø nguoàn ñieän moät chieàu khoâng ñoåi sang daïng naêng löôïng ñieän xoay chieàu ñeå cung caáp cho taûi xoay chieàu. Ñaïi löôïng ñöôïc ñieàu khieån ôû ngoû ra laø ñieän aùp hoaëc doøng ñieän. Trong tröôøng hôïp ñaàu, boä nghòch löu ñöôïc goïi laø boä nghòch löu aùp vaø tröôøng hôïp sau goïi laø boä nghòch löu doøng. Nguoàn moät chieàu cung caáp cho boä nghòch löu aùp coù tính chaát nguoàn ñieän aùp vaø nguoàn cho boä nghòch löu doøng coù tính chaát nguoàn doøng ñieän. Caùc boä nghòch löu töông öùng ñöôïc goïi laø boä nghòch löu aùp nguoàn aùp vaø boä nghòch löu doøng nguoàn doøng hoaëc goïi taét laø boä nghòch löu aùp vaø boä nghòch löu doøng. Trong tröôøng hôïp nguoàn ñieän ôû ñaàu vaøo vaø ñaïi löôïng ôû ngoû ra khoâng gioáng nhau, ví duï boä nghòch löu cung caáp doøng ñieän xoay chieàu töø nguoàn ñieän aùp moät chieàu, ta goïi chuùng laø boä nghòch löu ñieàu khieån doøng ñieän töø nguoàn ñieän aùp hoaëc boä nghòch löu doøng nguoàn aùp. Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Caùc boä nghòch löu taïo thaønh boä phaän chuû yeáu trong caáu taïo cuûa boä bieán taàn. ÖÙùng duïng quan troïng vaø töông ñoái roäng raõi cuûa chuùng nhaèm vaøo lónh vöïc truyeàn ñoäng ñieän ñoäng cô xoay chieàu vôùi ñoä chính xaùc cao. Trong lónh vöïc taàn soá cao, boä nghòch löu ñöôïc duøng ñeå trong caùc thieát bò loø caûm öùng trung taàn, thieát bò haøn trung taàn. Boä nghòch löu coøn ñöôïc duøng laøm nguoàn ñieän xoay chieàu cho nhu caàu gia ñình, laøm nguoàn ñieän lieân tuïc UPS. Ñieàu khieån chieáu saùng, boä nghòch löu coøn ñöôïc öùng duïng vaøo lónh vöïc buø nhuyeãn coâng suaát phaûn khaùng. Caùc taûi xoay chieàu thöôøng mang tính caûm khaùng (ví duï ñoäng cô khoâng ñoàng boä loø caûm öùng), doøng ñieän qua caùc linh kieän khoâng theå ngaét baèng quaù trình chuyeån maïch töï nhieân. Do ñoù, maïch boä nghòch löu thöôøng chöùa linh kieän töï kích ngaét ñeå coù theå ñieàu khieån quaù trình ngaét doøng. Trong caùc tröôøng hôïp ñaëc bieät nhö maïch taûi coäng höôûng, taûi mang tính chaát dung khaùng (ñoäng cô ñoàng boä kích töø dö), doøng ñieän qua caùc linh kieän coù theå bò ngaét do quaù trình chuyeån maïch töï nhieân phuï thuoäc vaøo ñieän aùp nguoàn hoaëc phuï thuoäc vaøo ñieän aùp maïch taûi. Linh kieän baùn daãn khi ñoù coù theå choïn laø thyristor thoâng thöôøng. II. BOÄ NGHÒCH LÖU AÙP: Boä nghòch löu aùp cung caáp vaø ñieàu khieån ñieän aùp xoay chieàu ôû ngoû ra. Trong caùc tröôøng hôïp khaûo saùt döôùi ñaây ta xeùt boä nghòch löu aùp vôùi quaù trình chuyeån maïch cöôõng böùc. Nguoàn ñieän aùp moät chieàu coù theå laø acquy, pin ñieän, ñieän aùp xoay chieàu ñöôïc chænh löu vaø loïc phaúng. Linh kieän trong boä nghòch löu aùp coù khaû naêng kích ñoùng vaø kích ngaét doøng ñieän qua noù, töùc ñoùng vai troø moät coâng taéc. Trong caùc öùng duïng coâng suaát nhoû vaø vöøa, coù theå söû duïng transistor BJT, MOSFET, IGBT laøm coâng taéc vaø ôû phaïm vi coâng suaát lôùn coù theå söû duïng GTO hoaëc SCR keát hôïp vôùi boä chuyeån maïch. Vôùi taûi toång quaùt, moãi coâng taéc coøn trang bò moät diode maéc ñoái song vôùi noù, caùc diode maéc ñoái song naøy taïo thaønh maïch chænh löu caàu khoâng ñieàu khieån coù chieàu daãn ñieän ngöôïc laïi vôùi chieàu daãn ñieän cuûa caùc coâng taéc. Nhieäm vuï cuûa boä chænh löu caàu diode nhaèm taïo ñieàu kieän thuaän lôïi quaù trình trao ñoåi coâng suaát aûo giöõa nguoàn moät chieàu vaø taûi xoay chieàu, qua ñoù haïn cheá quaù ñieän aùp phaùt sinh khi kích ngaét caùc coâng taéc. • Boä nghòch löu aùp moät pha: Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Boä nghòch löu aùp moät pha daïng maïch caàu chöùa 4 coâng taéc vaø 4 diode maéc ñoái song (hình 1.a). S1 D3 S3 S1,S2 D1 S3,S4 ud L R uz + D4 +ud D2 S4 S2 a) b) -ud Hình 1. Giaûn ñoà kích ñoùng caùc coâng taéc vaø ñoà thò aùp taûi ñöôïc veõ nhö treân hình 1.b: Boä nghòch löu cuõng coù theå maéc döôùi daïng tia (hình 2). u S1 D1 S2 + - D2 S1 S2 uz 5 4 u 3 u 2 6 uz Hình 2. Maïch goàm hai coâng taéc vaø hai diode maéc ñoái song vôùi chuùng. Maïch taûi vaø ngoû ra cuûa boä nghòch löu caùch ly qua maùy bieán aùp vôùi cuoän sô caáp phaân chia. Trong tröôøng hôïp khoâng söû duïng maùy bieán aùp caùch ly, nguoàn ñieän aùp moät chieàu caàn thieát keá vôùi nuùt phaân theá ôû giöõa, ñaây laø maïch nghòch löu aùp nöûa caàu (hình 3). ud ud S1 + - S1 D1 S2 uz + - +ud uz S2 D2 -ud Hình 3. • Boä nghòch löu aùp ba pha: Trong thöïc teá maïch boä nghòch löu aùp ba pha chæ gaëp ôû daïng maïch caàu. Maïch chöùa 6 coâng taéc S1, S2,…,S6 vaø 6 diode ñoái song D1, D2,…,D6. Taûi ba pha liệu coù theåĐH maécCần ôû daïnThơ g hình@ saoTài hoaëcliệu tam học giaùc. tập và nghiên cứu Trung tâm Học D1 U/2 S1 + - u O D3 D5 S3 S5 + D6 U/2 D2 D4 + - S4 S6 S2 1 uz1 2 L 3 uz2 L R uz3 R L R N Hình 4. • Phaân tích ñieän aùp ngoû ra cuûa boä nghòch löu aùp: Giaû thieát taûi ba pha ñoái xöùng thoûa maõn heä thöùc: uZ1 + uZ2 + uZ3 = 0 Ta töôûng töôïng nguoàn aùp U ñöôïc phaân laøm hai nöûa ñoä lôùn baèng nhau vôùi ñieåm nuùt phaân theá O. Goïi N laø ñieåm nuùt cuûa taûi ba pha daïng sao. Ñieän aùp pha taûi uz1, uz2, uz3. Ta coù: uZ1 = u10 – uN0 uZ2 = u20 – uN0 uZ3 = u30 – uN0 Ñieän aùp u10, u20, u30 ñöôïc goïi laø caùc ñieän aùp pha – taâm nguoàn cuûa caùc pha 1,2,3. Caùc ñieän aùp uZ1, uZ2, uZ3; u10, u20, u30 vaø uN0 coù chieàu döông qui öôùc veõ treân hình 4. Coäng caùc heä thöùc treân vaø ñeå yù raèng uZ1+uZ2+uZ3=0, ta coù: 0 = u10+u20+u30 – uN0 Töø ñoù: uN0=(u10+u20+u30)/3 Thay uN0 vaøo bieåu thöùc tính ñieän aùp moãi pha taûi, ta coù: uZ1=(2u10-u20-u30)/3 uZ2=(2u20-u30-u10)/3 uZ3=(2u30-u10-u20)/3 Ñieän aùp daây treân taûi: Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu u12=u 10-u20 u23=u20-u30 u31=u30-u10 • Heä quaû: Quaù trình ñieän aùp ( vaø do ñoù quaù trình doøng ñieän) ngoû ra cuûa boä nghòch löu aùp ba pha seõ ñöôïc xaùc ñònh khi ta xaùc ñònh ñöôïc caùc ñieän aùp trung gian u10, u20, u30. • Xaùc ñònh ñieän aùp pha – taâm nguoàn cho boä nghòch löu aùp: Caëp coâng taéc cuøng pha: goàm hai coâng taéc cuøng maéc chung vaøo moät pha taûi, ví duï (S1,S4), (S3,S6),(S5,S2) laø caùc caëp coâng taéc cuøng pha. • Qui taéc kích ñoùng ñoái nghòch: caëp coâng taéc cuøng pha ñöôïc kích ñoùng theo qui taéc ñoái nghòch neáu nhö hai coâng taéc trong caëp luoân ôû traïng thaùi moät ñöôïc kích ñoùng vaø moät ñöôïc kích ngaét. Traïng thaùi caû hai cuøng kích ñoùng (traïng thaùi ngaén maïch ñieän aùp nguoàn) hoaëc cuøng kích ngaét khoâng ñöôïc pheùp. • Qui taéc: Giaû thieát boä nghòch löu aùp ba pha coù caáu taïo maïch vaø chieàu ñieän theá cuûa caùc phaàn töû trong maïch cho nhö hình veõ (hình 4). Giaû thieát caùc coâng taéc cuøng pha ñöôïc kích ñoùng theo qui taéc ñoái nghòch vaø giaû thieát doøng ñieän cuûa caùc pha taûi coù khaû naêng ñoåi daáu. Ñieän aùp pha taûi ñeán taâm nguoàn cuûa moät pha nguoàn naøo ñoù coù giaù trò +U/2 neáu coâng taéc leû cuûa pha ñöôïc kích ñoùng vaø –U/2 neáu coâng taéc chaún ñöôïc kích khoâng phuï thuoäc traïng thaùi doøng ñieän. • Heä quaû: 1/ Ñieän aùp treân taûi ñöôïc xaùc ñònh hoaøn toaøn neáu ta bieát ñöôïc giaûn ñoà kích ñoùng caùc coâng taéc vaø ñieän aùp nguoàn. Do ñoù, ta coù theå ñieàu khieån ñieän aùp ngoû ra cuûa boä nghòch löu aùp baèng caùch ñieàu khieån giaûn ñoà xung kích ñoùng caùc coâng taéc. 2/ Neáu caùc caëp coâng taéc cuøng pha khoâng ñöôïc kích ñoùng theo qui taéc ñoái nghòch, daïng ñieän aùp taûi seõ thay ñoåi phuï thuoäc vaøo traïng thaùi doøng ñieän taûi (vaø tham soá taûi). Ñaây laø tröôøng hôïp kích ñoùng do yù muoán ñoái vôùi taûi daïng coäng höôûng. Doøng ñieän coù theå ôû traïng thaùi lieân tuïc hoaëc giaùn ñoaïn. Ta caàn chuù yù raèng, moät coâng taéc ñöôïc kích ñoùng khoâng coù nghóa laø noù seõ daãn ñieän. Phuï thuoäc vaøo chieàu doøng ñieän daãn qua taûi coù theå xaûy ra tröôøng hôïp coâng taéc kích ñoùng khoâng daãn ñieän maø doøng ñieän laïi daãn qua diode maéc ñoái song vôùi coâng taéc ñöôïc kích ñoùng. 3/ Daïng doøng ñieän ñöôïc xaùc ñònh döïa treân phöông trình maïch taûi. Ví duï ñoái vôùi taûi ñoái xöùng ba pha goàm RL maéc noái tieáp, ta coù phöông trình doøng ñieän ba pha taûi iz1, iz2, iz3. di dt di uZ2 = Riz2+ L Z 2 dt di uZ3 = Riz3+ L Z 3 dt Z1 uZ1liệu = Riz1 + L Cần Trung tâm Học ĐH Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu • Phaân tích ñieän aùp taûi cuûa boä nghòch löu moät pha daïng caàu: Ta coù theå phaân tích ñieän aùp taûi cuûa boä nghòch löu aùp moät pha daïng maïch caàu töông töï nhö boä nghòch löu aùp ba pha. Hai caëp coâng taéc (S1,S4) vaø (S2,S3) töông öùng vôùi heä thoáng hai pha taûi ñoái xöùng töôûng töôïng (hình 5). D1 U/2 + - S1 u O D3 S3 + D2 D4 U/2 + - S4 S2 1 uz1 2 L/2 R/2 Hình 5. uz2 L/2 R/2 u Z u10 − u 20 = 2 2 u Z u 20 − u10 =− = 2 2 u Z1 = uZ 2 Roû raøng: uZ=2uZ1= -2uZ2=u10-u20 Neáu caùc coâng taéc ñöôïc kích theo qui taéc ñoái nghòch, ta coù theå xaùc ñònh daïng aùp treân taûi döïa treân giaûn ñoà kích ñoùng coâng taéc vaø ñieän aùp nguoàn. U 2 U =− 2 U u20 = + 2 U =− 2 u10 = + neáu kích S1, ngaét S4 neáu kích S4, ngaét S1 neáu kích S3, ngaét S2 neáu kích S2, ngaét S3 Phaân tích ñieän aùp taûi cuûa boä nghòch löu aùp moät pha daïng nöûa caàu: ñieän aùp baèng vôùi ñieän aùp pha taûi – taâm nguoàn, baøi toaùn trôû neân ñôn giaûn. Quaù trình ñieän aùp vaø doøng ñieän ñöôïc veõ treân hình (hình 6): Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu IG1 IG2 Iz Uz 0 IS1 0 ID1 0 IS3 0 ID3 0 I 0 Hình 6. III. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU KHIEÅN BOÄ NGHÒCH LÖU AÙP: Caùc boä nghòch löu aùp thöôøng ñieàu khieån döïa theo kyõ thuaät ñieàu cheá ñoä roäng xung - PWM (Pulse Width Modulation) vaø qui taéc kích ñoùng ñoái nghòch. Qui taéc kích ñoùng ñoái nghòch ñaûm baûo daïng aùp taûi ñöôïc ñieàu khieån tuaân theo giaûn ñoà kích ñoùng coâng taéc vaø kyõ thuaät ñieàu cheá ñoä roäng xung coù taùc duïng haïn cheá toái ña caùc aûnh höôûng baát lôïi cuûa soùng haøi baäc cao xuaát hieän ôû phía taûi. Phuï thuoäc vaøo phöông phaùp thieát laäp giaûn ñoà kích ñoùng caùc coâng taéc trong boä nghòch löu aùp, ta coù theå phaân bieät caùc daïng ñieàu cheá ñoä roäng xung khaùc nhau sau ñaây. 1/ Phöông phaùp ñieàu cheá ñoä roäng xung daïng sin (Sin PWM): Giaûn ñoà kích ñoùng coâng taéc boä nghòch löu döïa treân cô sôû so saùnh hai tín hieäu cô baûn: soùng ñieàu cheá taàn soá cao vaø soùng ñieàu khieån daïng sin. Ví duï: coâng taéc leû ñöôïc kích ñoùng khi soùng ñieàu khieån lôùn hôn soùng ñieàu cheá. Trong tröôøng hôïp ngöôïc laïi, coâng taéc chaún ñöôïc kích ñoùng. Soùng ñieàu cheá coù theå ôû daïng tam giaùc. Taàn soá ñieàu cheá caøng cao, löôïng soùng haøi baäc cao bò khöû bôùt caøng nhieàu. Tuy nhieân, taàn soá cao laøm cho toån hao phaùt sinh do quaù trình ñoùng ngaét caùc coâng taéc taêng theo. Ngoaøi ra, caùc linh kieän ñoøi hoûi coù Trung liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu thôøi tâm gian tHọc on, toff nhaát ñònh. Caùc yeáu toá naøy laøm haïn cheá vieäc choïn taàn soá ñieàu cheá. Soùng ñieàu khieån mang thoâng tin veà ñoä lôùn trò hieäu duïng vaø taàn soá soùng haøi cô baûn cuûa ñieän aùp ôû ngoû ra. Trong tröôøng hôïp boä nghòch löu aùp ba pha, ba soùng ñieàu khieån cuûa ba pha phaûi ñöôïc taïo leäch nhau veà pha 1/3 chu kyø cuûa noù. Trong tröôøng hôïp boä nghòch löu aùp moät pha, töông öùng vôùi hai pha taûi töôûng töôïng ôû hình treân(hình 6), ta caàn taïo hai soùng ñieàu khieån leäch pha nhau 1/2 chu kyø (töùc chuùng ngöôïc pha nhau). Ñeå ñôn giaûn maïch kích hôn nöõa, ta coù theå söû duïng moät soùng ñieàu khieån duy nhaát ñeå kích ñoùng. Ví duï: caëp coâng taéc (S1S4), coøn caëp (S3S2) ñöôïc kích ñoùng ngöôïc laïi. Luùc ñoù, hình thaønh traïng thaùi kích ñoùng (S1S2) hoaëc (S3S4). UP UDK 0 IG1=IG2 IG3=IG4 UZ 0 Hình 7: Boä Nghòch Löu Aùp 1 Pha- Ñieàu Cheá Ñoä Roäng Xung Daïng Sin 2/ Phöông phaùp ñieàu cheá ñoä roäng xung daïng vuoâng (Square PWM): Giaûn ñoà kích ñoùng caùc coâng taéc ñöôïc thieát laäp töông töï nhö tröôøng hôïp ñieàu cheá ñoä roäng xung daïng sin. Soùng ñieàu khieån coù daïng chöõ nhaät coù giaù trò khoâng ñoåi trong moãi Học nöûa chu kyø.ĐH Do daï ng soùThơ ng ñieà@ u khieå khoânghọc sin neâ n caù c soù ng haøi baäcứu c cao Trung tâm liệu Cần Tàin liệu tập và nghiên chöùa trong daïng ñieän aùp ôû ngoû ra cuûa boä nghòch löu aùp coù bieân ñoä khaù lôùn so vôùi bieân ñoä soùng haøi cô baûn. Vì lyù do treân, phöông phaùp ñieàu cheá ñoä roäng xung daïng vuoâng raát ít khi ñöôïc duøng trong thöïc tieãn. UP UDK 0 IG1=IG2 IG3=IG4 Uz 0 Hình 8: Boä Nghòch Löu Aùp 1 Pha-Ñieàu Cheá Ñoä Roäng Xung Vôùi Soùng Ñieàu Khieån Daïng Vuoâng. 3/ Phöông phaùp ñieàu cheá ñoä roäng xung toái öu (Optimum PWM): Aûnh höôûng cuûa moät soá soùng haøi baäc thaáp chöùa trong aùp ra coù theå khöû boû baèng phöông phaùp ñieàu cheá ñoä roäng xung toái öu. Giaûn ñoà kích ñoùng caùc coâng taéc ñöôïc thieát laäp treân cô sôû phaân tích haøm toái öu theo caùc bieán laø goùc kích ñoùng caùc linh kieän. Bieân ñoä caùc soùng haøi coù theå xaùc ñònh qua khai trieån chuoãi Fourier daïng soùng aùp ra: U1 = U1(α1,α2,...,αn) U3 = U3(α1,α2,...,αn) U2k+1 = U2k+1(α1,α2,...,αn) Trong tröôøng hôïp choïn haøm toái öu sao cho giaûn ñoà kích ñoùng khöû boû (n-1) soùng haøi baäc cao vaø ñieàu khieån soùng haøi cô baûn, haøm toái öu quan heä giöõa caùc goùc α1,α2,...,αn ñöôïc bieåu dieãn qua heä n phöông trình sau: u1 = U1(α1,α2,...,αn) φ = Uk1(α1,α2,...,αn) φ =liệu Uk2(α 1,α2,...,α Trung tâm Học ĐH Cầnn) Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu φ = Uk(n-1)(α1,α2,...,αn) Giaûi heä phöông trình xaùc ñònh goùc kích α1,α2,...,αn ta thieát laäp ñöôïc giaûn ñoà kích ñoùng caùc coâng taéc. 4/Phöông phaùp ñieàu khieån theo doøng ñieän: Giaûn ñoà kích ñoùng caùc coâng taéc ñöôïc xaùc ñònh treân cô sôû so saùnh doøng ñieän yeâu caàu cuûa taûi vaø doøng ñieän thöïc teá ño ñöôïc (hình 9). KHAU HIEU CHINH iyc udk RI iht up MACH KHUECH DAI & TAO XUNG KICH 3 + 7 6 2 - 4 MACH SO SANH iz Hình 9. Phöông phaùp ñieàu khieån theo doøng ñieän coù theå thöïc hieän vôùi taàn soá ñoùng ngaét caùc coâng taéc coá ñònh. Treân hình veõ treân (hình 9), ñoä sai bieät giöõa tín hieäu doøng ñieän ñaët iyc vaø tín hieäu doøng ñieän ño ñöôïc taùc ñoäng leân khaâu hieäu chænh doøng ñieän. Tín hieäu aùp ñieàu khieån ôû ngoû ra cuûa noù ñöôïc so saùnh vôùi tín hieäu soùng ñieàu cheá taàn soá cao vaø töø ñoù taùc ñoäng leân xung kích cho caùc coâng taéc. iyc MACH KICH TRE iht TAO XUNG KICH iz Hình 10. Treân hình treân (hình 10) trình baøy caáu truùc maïch ñieàu khieån boä nghòch löu aùp theo doøng ñieän, söû duïng maïch kích treã. Doøng ñieän pha taûi seõ ñöôïc ñieàu khieån theo doøng ñieän yeâu caàu vôùi ñoä sai bieät cho pheùp thieát laäp trong maïch treã. Boä nghòch löu aùp ñieàu khieån theo doøng ñieän , coøn ñöôïc goïi laø boä nghòch löu doøng ñieän nguoàn ñieän aùp, ñöôïc öùng duïng trong ñieàu khieån truyeàn ñoäng ñieän xoay chieàu, ñieàu khieån heä buø coâng suaát phaûn khaùng hoaëc laøm nguoàn cung caáp cho taûi vôùi heä soá coângHọc suaát cao. Trung tâm liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu 5/ Phöông phaùp ñieàu roäng: Phöông phaùp ñieàu roäng hay phöông phaùp ñieàu cheá ñoä roäng xung ñôn laø tröôøng hôïp ñaëc bieät cuûa phöông phaùp ñieàu cheá ñoä roäng xung. Trong moãi nöûa chu kyø aùp ra chæ coù moät xung ñieän aùp. Ñoä lôùn ñieän aùp cho taûi ñöôïc ñieàu khieån baèng caùch thay ñoåi ñoä roäng xung ñieän aùp. Phöông phaùp naøy chæ aùp duïng ñieàu khieån boä nghòch löu moät pha. Taùc duïng soùng haøi baäc cao khaù lôùn. 6/ Phöông phaùp ñieàu khieån theo bieân doä: ψ 0 uz π ψ Hình 11. 2π +U -U Phöông phaùp goïi taét laø phöông phaùp ñieàu bieân. Khaùc vôùi caùc phöông phaùp tröôùc ñaây, phöông phaùp ñieàu bieân ñoøi hoûi ñieän aùp nguoàn ñieàu khieån ñöôïc. Caùc coâng taéc trong caëp coâng taéc cuøng pha ñöôïc kích ñoùng vôùi thôøi gian baèng nhau vaø baèng
- Xem thêm -