TRNG I HC BCH KHOA H NI Tiu lun mụn hc Cu Trỳc in hỡnh ca thit b iu khin Mỏy in S CU TRC CA B NGUN LIấN TC UPS ONLINE Ging Viờn:TS NGUYN TH CễNGHc Viờn: : : HONG THP MI NGUYN CễNG HUN INH TH PHIN Lp:13BKT - KT (KT) H Ni, nm 2014 Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b iu khin mỏy in I HC BKHN A Lp s cu trỳc ca b ngun liờn tc (UPS) online Hỡnh a: Hỡnh b: Hỡnh a,b biu din cu trỳc ca h thng On-line USP - Theo thit k hỡnh a + Ph ti luụn ni trc tip vi h thng USP + Theo mụ hỡnh, ngun in xoay chiu c chnh lu thnh ngun in mt chiu np c c quy Sau ú dũng mt chiu ny c chuyn thnh dũng xoay chiu cung cp cho ph ti + Nu dũng in xoay chiu cung cp cho ph ti b s c thỡ lp tc USP cp in cho ph ti Tuy nhiờn cng phi cp rng USP d phũng núng tng i t tin, chi phớ bo qun ln v nhanh hng - Theo thit k hỡnh b: + Nh cú hai diod D1, D2 u vo ca b nghch lu m ch c mt ng cp in cho ti Hc viờn: Hong Thỏp Mi Lp 13BKT - TB Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b iu khin mỏy in I HC BKHN + Khi c in, u ca b chnh lu t li c thit k vi gi tr cao hn, diod D1 dn lm cho D2 kho (do in p t acquy thp h nn D2 phn cc ngc), ti t ng nhn in t li + Khi li gp s c (mt in hay gim p), ngun cung cp c ly t acqui qua diod D2, qua b nghch lu v b lc ti ti B: xut cỏc gii phỏp thc hin cỏc h thng I)Acqui 1.1.Khỏi nim acqui c qui l mt ngun in c tr nng lng in di dng hoỏ c qui l mt ngun in mt chiu cung cp in cho cỏc thit b in cụng nghip cng nh i sng hng ngy: nh ng c in, búng ốn in, l ngun nuụi ca cỏc linh kin in t c qui l ngun cung cp in cho cỏc ng c ng Trong thc t cú nhiu loi c qui nhng ph bin nht l hai loi c qui chỡ v c qui axit 1.2 S khỏc gia c qui kim v c qui axit: C hai loi c qui ny u cú mt c im chung ú l tớnh cht ti thuc loi dung khỏng v sc phn in ng Nhng chỳng cũn cú mt s c im khỏc bit sau : c qui axit c qui kim - Kh nng quỏ ti khụng cao, dũng np ln nht t c quỏ ti l Inmax = 20%C10 _Hin tng phũng ln, ú c qui nhanh ht in c khụng s dng _S dng rng rói i sng, cụng nghip c bit nhng ni cú nhit cao va p ln nhng cụng sut v quỏ ti va phi _Dựng ụtụ, xe mỏy v cỏc ng c mỏy n cụng sut va v nh _Giỏ thnh thp _Kh nng quỏ ti rt ln dũng in np ln nht ú cú th t ti: Inmax = 50%C10 _Hin tng t phúng nh _S dng nhng ni cú yờu cu cụng sut ln quỏ ti thng xuyờn, c s dng vi cỏc thit b cụng sut ln _Dựng ph bin cụng nghip hng khụng, hng hi v nhng ni nhit mụi trng thp _Giỏ thnh cao 1.3.Phng phỏp np c quy v phng thc iu khin np Hc viờn: Hong Thỏp Mi Lp 13BKT - TB Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b iu khin mỏy in I HC BKHN Cú ba phng phỏp np c qui l + Phng phỏp dũng in + Phng phỏp in ỏp + Phng phỏp dũng ỏp a) Phng phỏp np c qui vi dũng in khụng i õy l phng phỏp np cho phộp chn c dũng np thớch hp vi mi loi c qui, bo m cho c qui c no õy l phng phỏp s dng cỏc xng bo dng sa cha np in cho c qui hoc np s cha cho cỏc c qui b Sunfat hoỏ Vi phng phỏp ny c qui c mc ni tip Nhc im ca phng phỏp np vi dũng in khụng i l thi gian np kộo di v yờu cu cỏc c qui a vo np cú cựng dung lng nh mc khc phc nhc im thi gian np kộo di, ngi ta s dng phng phỏp np vi dũng in np thay i hai hay nhiu nc b) Phng phỏp np vi in ỏp khụng i Phng phỏp ny yờu cu cỏc c qui c mc song song vi ngun np Hiu in th ca ngun np khụng i Phng phỏp np vi in ỏp khụng i cú thi gian np ngn, dũng np t ng gim theo thi gian.Tuy nhiờn dựng phng phỏp ny c qui khụng c np no Vỡ vy np vi in ỏp khụng i ch l phng phỏp np b xung cho c qui quỏ trỡnh s dng c)Phng phỏp np dũng ỏp õy l phng phỏp tng hp ca hai phng phỏp trờn Nú tn dng c nhng u im ca mi phng phỏp i vi c qui axit: bo m thi gian np cng nh hiu sut np thỡ ta tin hnh np theo hai giai on + Giai on 1: np vi dũng in khụng i cho ti dung lng cquy bng 95% dung lng nh mc + Giai on 2: np vi ỏp khụng i cho ti cquy no thỡ dng Kt lun : Vỡ c qui l ti cú tớnh cht dung khỏng kốm theo sc phn in ng cho nờn c qui m ta np theo phng phỏp in ỏp thỡ dũng in c qui s t ng dõng nờn khụng kim soỏt c s lm sụi c qui dn n hng húc nhanh chúng Vỡ vy vựng np chớnh ta phi tỡm cỏch n nh dũng np cho c qui Khi dung lng ca c qui dõng lờn n 90% lỳc ú nu ta c tip tc gi n nh dũng np thỡ c qui s sụi v lm cn nc Do ú n giai on ny ta li phi chuyn Hc viờn: Hong Thỏp Mi Lp 13BKT - TB Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b iu khin mỏy in I HC BKHN ch np c qui sang ch n ỏp Ch n ỏp c gi cho n c qui ó thc s no Khi in ỏp trờn cỏc bn cc cu c qui bng vi in ỏp np thỡ lỳc ú dũng np s t ng gim v khụng, kt thỳc quỏ trỡnh np Mch np acquy CC GII PHP CHO KHI CHNH LU 2.1.Chnh lu iu khin i xng s cu pha Hc viờn: Hong Thỏp Mi Lp 13BKT - TB Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b iu khin mỏy in I HC BKHN * S nguyờn lý S gm Tiristor c chia lm hai nhúm: - Nhúm Katot chung : T1, T3, T5 - Nhúm Anot chung : T2, T4, T6 Gúc m c tớnh t giao im ca cỏc na hỡnh sin Giỏ tr trung bỡnh ca in ỏp trờn ti Ud = + U sin d = + 6U cos Giỏ tr trung bỡnh ca dũng chy qua Tiristor l: I I TBV max = I diot max = d max Giỏ tr in ỏp ngc m Tiristor phi chu U ng max = 6U = U d max = 1,05U d max Cụng sut bin ỏp Hc viờn: Hong Thỏp Mi Lp 13BKT - TB Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b iu khin mỏy in Sba = U d max I d max I HC BKHN Nhn xột : Vi s chnh lu cu pha cú iu khin thỡ in ỏp Ud ớt p mch ( mt chu kỡ p mch ln ) ú lc rt n gin, in ỏp ngc lờn mi van nh, cụng sut bin ỏp nh nhng mch phc nhiu kờnh iu khin 2.2 Chnh lu cu pha bỏn iu khin S nguyờn lý Trong s ny s dng Tiristor nhúm Katot chung v Diot nhúm Anot chung Giỏ tr trung bỡnh ca in ỏp trờn ti U d = U d1 U d Trong ú : Ud1 l thnh phn in ỏp nhúm Katot chung to nờn Ud2 l thnh phn in ỏp nhúm Anot chung to nờn Hc viờn: Hong Thỏp Mi Lp 13BKT - TB 11 3 6U 2U sin d = cos Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh thit b iu khin 2ca 2mỏy in U d1 = Ud2 = Vy U d = 11 2U sin d = I HC BKHN 6U 2 6U (1 + cos ) Giỏ tr in ỏp ngc m Tiristor phi chu U ng max = 6U = U d max = 1,05U d max Giỏ tr trung bỡnh ca dũng chy Tiristor v it I TBV max = I diot max = I d max Cụng sut bin ỏp Sba = U d max I d max Nhn xột : Tuy in ỏp chnh lu cha nhiu súng hi nhng chnh lu cu pha khụng i xng cú quỏ trỡnh iu chnh n gin , kớch thc gn nh hn 2.3 Chnh lu iu khin cu mt pha khụng i xng S nguyờn lý Trong s ny, gúc dn dũng chy ca Tiristor v ca it khụng bng D = + Gúc dn ca Tiristor l : T = Gúc dn ca it l : Giỏ tr trung bỡnh ca in ỏp ti Ud = Hc viờn: Hong Thỏp Mi 2U sin d = 2U (1 + cos ) Lp 13BKT - TB Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b iu khin mỏy in U d max = Do ú U2 = I HC BKHN 2U U d max 2 Giỏ tr trung bỡnh ca dũng ti Id = Ud Zt Dũng qua Tiristor IT = I d d = I d Dũng qua it + + ID = I d d = I d Giỏ tr hiu dng ca dũng chy qua s cp mỏy bin ỏp I2 = I d = I d d Nhn xột : S chnh lu iu khin pha khụng i xng cú cu to n gin, gn nh , d iu khin , tit kim van Thớch hp cho cỏc mỏy cú cụng sut nh v va Kt lun : Qua phõn tớch phng ỏn trờn ta nhn thy, phng phỏp chnh lu pha cú u im l gn nh, tit kim c linh kin, van nhiờn cht lng in ỏp chnh lu khụng cao bng s chnh lu cu pha Do yờu cu ca u bi l thit k ngun in liờn tc vi cht lng in ỏp cao ú ta quyt nh chn s chnh lu cu pha Trong phng ỏn chnh lu cu pha ta chn phng ỏn chnh lu cu pha khụng i xng vi nhng u im sau: + S dng van thyristor, it, tit kim hn nờn gim giỏ thnh cho b bin i +S iu khin n gin +u ca b bin i khụng cú yờu cu cao v mt súng hi Hc viờn: Hong Thỏp Mi Lp 13BKT - TB Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b iu khin mỏy in I HC BKHN Mch iu khin chnh lu cu mt pha iu khin i xng Mch iu khin chnh lu tia pha GII PHP CHO KHI NGHCH LU: 4.1 Khỏi quỏt chung Trong nguồn lu điện nghịch lu thực chức lấy điện từ ắc quy cho thiết bị điện nguồn Hc viờn: Hong Thỏp Mi Lp 13BKT - TB Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b iu khin mỏy in I HC BKHN Ngời ta thờng sử dụng hai nghịch lu là: + Nghịch lu nguồn dòng + Nghịch lu nguồn áp Trong khuôn khổ đề tài thiết kế nghịch lu nguồn áp phần mạch lực dùng transistor IGBT nên sâu phần Trong lu điện nguồn ta thờng sử dụng van bán dẫn sơ đồ nghịch lu transistor IGBT, Thysistor, Transistor trngNgy ta thờng sử dụng van bán dẫn sơ đồ nghịch lu transistor có nhiều tính u việt nh tốc độ chuyển mạch nhanh Công suất điều khiển yêu cầu nhỏ Việc sử dụng transistor làm đơn giản đáng kể việc thiết kế biến đổi làm cho kích thờc hệ thống điều khiển ngày thu nhỏ 4.2 Sơ đồ nghịch lu pha nguồn áp dùng transistor IGBT T1d1 T2d2 4.3 Sơ đồ nghịch lu pha dùng Mosfet U Phụ tải Ph ti T4d4 Hc viờn: Hong Thỏp Mi T3d3 Lp 13BKT - TB Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b iu khin mỏy in I HC BKHN CC GII PHP CHO KHI IU KHIN 5.1 S mch iu khin thc hin c ý ó nờu phn nguyờn lý iu khin trờn, mch iu khin bao gm ba khõu c bn trờn hỡnh v sau: 5.2.Nhin v ca cỏc khõu s iu khin Khõu ng pha cú nhin v to in ỏp ta U rc (thng gp l in ỏp dng rng ca tuyn tớnh) trựng pha vi in ỏp anod ca thyristor Khõu so sỏnh cú nhin v so sỏnh gia in ỏp ta vi in ỏp iu khin U k, tỡm thi im hai in ỏp ny bng (U k=Urc) Ti thi im hai in ỏp ny bng nhau, thỡ phỏt xung u gi sang tng khuych i Khõu to xung cú nhin v to xung phự hp m thyristor Xung m Thyristor cú yờu cu: + Sn trc dc thng ng + rng vi rng xung ln hn thi gian m ca thyristor + cụng sut + Cỏch ly mch iu khin vi mch lc Hc viờn: Hong Thỏp Mi Lp 13BKT - TB I HC BKHN 10 Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b iu khin mỏy in Hin mch iu khin chnh lu thng c thit k theo nguyờn tc thng ng tuyn tớnh nh gii thiu trờn Theo nhim v ca cỏc khõu nh ó gii thiu, tin hnh thit k, tớnh chn cỏc khõu c bn ca ba trờn Khõu ng pha to in ỏp ta -E -E R2 R2 A U1 B R1 D2 C U2 Tr A C D Ur U1 R1 U2 Ura C D (1.a) (1.b) S hỡnh (1.a) l s n gin, d thc hin, vi s linh kin ớt nhng cht lng in ỏp ta khụng tt di ca phn bin thiờn tuyn tớnh ca in ỏp ta khụng ph ht 1800 Do vy, gúc m van ln nht b gii hn Hay núi cỏch khỏc, nu theo s ny in ỏp ti khụng iu khin c t ti cc i m t mt tr s no ú n cc i khc phc nhc im v di iu chnh s hỡnh (1.a) ngi ta s dng 10 10 s tao in ỏp ta bng s hỡnh 4(1.b) Theo s ny, in ỏp ta cú phn4 bin thiờn tuyn tớnh ph ht na chu k in ỏp Do vy cn iu khin in ỏp t ti cc i l hon ton cú th ỏp ng c Ngy vi s i ca cỏc linh kin ghộp quang, chỳng ta cú th s dng s to in ỏp ta bng b ghộp quang nh hỡnh (1.c) di õy Nguyờn lý v cht lng in ỏp ta ca hai s hỡnh (1.b) v (1.c) tng i ging u im ca s hỡnh (1.c) ch khụng cn bin ỏp ng pha , ú cú th n gin hn vic ch to v lp t +E R1 R2 GHEP QUANG Uv D C Ura (1.c) Cỏc s trờn u cú chung nhc im l vic m, khoỏ cỏc Tranzitor vựng in ỏp lõn cn l thiu chớnh xỏc lm cho vic np, x t vựng in ỏp li gn khụng c nh ý mun Hc viờn: Hong Thỏp Mi Lp 13BKT - TB Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b iu khin mỏy in I HC BKHN Ngy cỏc vi mch c ch to ngy cng nhiu, cht lng ngy cng cao, kớch thc ngy cng gn, ng dng cỏc vi mch vo thit k mch ng pha cú th cho ta cht lng in ỏp ta tt Trờn s hỡnh (1.d) mụ t s to in ỏp ta dựng khuych i thut toỏn (KTT) Tr R2 C1 A R1 B A1 U1 D1 R3 C A2 Ur (1.d) Khõu so sỏnh xỏc nh c thi im cn m Tiristo chỳng ta cn so sỏnh hai tớn hiu Uk v Urc Vic so sỏnh cỏc tớn hiu ú cú th c thc hin bng Tranzitor (Tr) 53210 nh trờn hỡnh (2.a) Ti thi im Uk = Urc, u vo Tr lt trng thỏi 53210t khoỏ sang m (hay ngc li t m sang khoỏ), lm cho in ỏp cng b lt trng thỏi, ti ú chỳng ta ỏnh du c thi im cn m Tiristo 53210 53210 -E R3 Tr R1 Urc Ura R2 Udk a Vi mc m bóo ho ca Tr ph thuc vo hiu Uk Urc = Ub, hiu ny cú mt vựng in ỏp nh hng mV, lm cho Tr khụng lm vic ch úng ct nh ta mong mun, ú nhiu lm thi im m Tiristo b lch khỏ xa so vi im cn m ti Uk = Urc KTT cú h s khuych i vụ cựng ln, ch cn mt tớn hiu rt nh (c àV) u vo, u ó cú in ỏp ngun nuụi, nờn vic ng dng KTT lm khõu so sỏnh l hp lý Cỏc s so sỏnh dựng KTT trờn hỡnh (2.b) v 2.c) rt thng gp cỏc s mch hin u im hn hn ca cỏc s ny l cú th 10 phỏt xung iu khin chớnh xỏc ti Uk = Urc Urc R1 Urc A3 R2 Udk Udk Thỏp Mi Hc viờn: Hong R1 4 A3 R2 Lp 13BKT - TB Ura Ura b 10 c Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b iu khin mỏy in I HC BKHN Khõu khuych i xung Vi nhim v to xung phự hp m Tiristo nh ó nờu trờn, tng khuych i cui cựng thng c thit k bng Tranzitor cụng sut, nh mụ t trờn hỡnh (3.a) cú xung dng kim gi ti Tiristo, ta dựng bin ỏp xung (BAX), cú th khuych i cụng sut ta dựng Tr, iụt D bo v Tr v cun dõy s cp bin ỏp xung Tr khoỏ t ngt Mc dự vi u im n gin, nhng s ny khụng c dựng khụng rng rói, bi l h s khuych i ca tranzitor loi ny nhiu khụng ln, khuych i c tớn hiu t khõu so sỏnh a sang +E BAX D Tr R Uv 3.a Tng khuych i cui cựng bng s darlington nh trờn hỡnh (3.b) thng hay c dựng thc t s ny hon ton cú th ỏp ng c yờu cu v khuych i cụng sut, h s khuych i c nhõn lờn theo thụng s ca cỏc tranzitor +E BAX D R Tr1 Tr +E Uv BAX 3.b D Trong thc t xung iu khin ch cn cú rng (c khong (10 ữ 200) às), Tr1 Tr m thi gian m thụng cỏc tranzitor C cụng sut di (ti a ti mt na chu k - 0.01s), R lm cho cụng sut to nhit d ca Tr quỏ ln v kớch thc dõy qun s cp bin ỏp Uv nhitDTr v kớch thc dõy s cp BAX chỳng ta cú d ln gim nh cụng sut to th thờm t ni tng nh hỡnh (3.c) Theo s ny, Tr ch m cho dũng in chy qua 3.c khong thi gian np t, nờn dũng hiu dng ca chỳng hn nhiu ln Hc viờn: Hong Thỏp Mi Lp 13BKT - TB Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b iu khin mỏy in I HC BKHN i vi mt s s mch, gim cụng sut cho tng khuych i v tng s lng xung kớch m, nhm m bo Tiristo m mt cỏch chc chn, ngi ta hay phỏt xung chựm cho cỏc Tiristo Nguyờn tc phỏt xung chựm l trc vo tng khuych i, ta a chốn thờm mt cng v (&) vi tớn hiu vo nhn t tng so sỏnh v t b phỏt xung chựm nh hỡnh v Mt s khõu phỏt xung chựm in hỡnh Vi mch 555 to xung ng h cho ta cht lng xung khỏ tt v s cng tng i n gin S ny thng hay gp cỏc mch to chựm xung +U R1 R2 555 C1 Ura C2 Trong thit k mch iu khin, thng hay s dng KTT Do ú ng dng v linh kin, khõu to chựm xung cng cú th s dng KTT, nh cỏc s v di õy R3 R3 C R4 A A1 R2 C R1 Hc viờn: Hong Thỏp Mi A2 R2 R1 Lp 13BKT - TB Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b iu khin mỏy in I HC BKHN S nguyờn lý mch iu khin s dng IC UC3825 Hc viờn: Hong Thỏp Mi Lp 13BKT - TB [...]... một trong hai bộ nghịch lu đó là: + Nghịch lu nguồn dòng + Nghịch lu nguồn áp Trong khuôn khổ đề tài là thiết kế bộ nghịch lu nguồn áp và phần mạch lực dùng transistor IGBT nên chúng ta sẽ đi sâu về phần này Trong các bộ lu điện nguồn ta thờng sử dụng các van bán dẫn trong sơ đồ nghịch lu là transistor IGBT, Thysistor, Transistor trngNgy nay ta thờng sử dụng các van bán dẫn trong sơ đồ nghịch lu là... tốc độ chuyển mạch nhanh Công suất điều khiển yêu cầu rất nhỏ Việc sử dụng các transistor làm đơn giản đáng kể việc thiết kế các bộ biến đổi và làm cho kích thờc của hệ thống điều khiển ngày càng thu nhỏ 4.2 Sơ đồ nghịch lu 1 pha nguồn áp dùng transistor IGBT T1d1 T2d2 4.3 Sơ đồ nghịch lu 1 pha dùng Mosfet U Phụ tải Ph ti T4d4 Hc viờn: Hong Thỏp Mi T3d3 Lp 13BKT - TB Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b... cú rng bộ (c khong (10 ữ 200) às), Tr1 Tr m thi gian m thụng cỏc tranzitor C cụng sut di (ti a ti mt na chu k - 0.01s), R lm cho cụng sut to nhit d ca Tr quỏ ln v kớch thc dõy qun s cp bin ỏp Uv nhitDTr v kớch thc dõy s cp BAX chỳng ta cú d ln gim nh cụng sut to th thờm t ni tng nh hỡnh (3.c) Theo s ny, Tr ch m cho dũng in chy qua 3.c trong khong thi gian np t, nờn dũng hiu dng ca chỳng bộ hn nhiu ... Nghịch lu nguồn dòng + Nghịch lu nguồn áp Trong khuôn khổ đề tài thiết kế nghịch lu nguồn áp phần mạch lực dùng transistor IGBT nên sâu phần Trong lu điện nguồn ta thờng sử dụng van bán dẫn sơ đồ nghịch... biến đổi làm cho kích thờc hệ thống điều khiển ngày thu nhỏ 4.2 Sơ đồ nghịch lu pha nguồn áp dùng transistor IGBT T1d1 T2d2 4.3 Sơ đồ nghịch lu pha dùng Mosfet U Phụ tải Ph ti T4d4 Hc viờn: Hong...Mụn hc: Cu trỳc in hỡnh ca thit b iu khin mỏy in I HC BKHN A Lp s cu trỳc ca b ngun liờn tc (UPS) online Hỡnh a: Hỡnh b: Hỡnh a,b biu din cu trỳc ca h thng On-line USP - Theo thit k hỡnh a +