Đang tải... (xem toàn văn)
I Giới thiệu chung nghịch lưu độc lập nguồn áp 1 pha Nghịch lưu độc lập là thiết bị biến đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều có tần số ra có thể thay đổi được và làm việc với phụ tải độc lập hoặc nối lưới. Nguồn điện một chiều thông thường là điện áp chỉnh lưu, acquy và các nguồn điện một chiều độc lập khác. Nghịch lưu độc lập và biến tần được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như cung cấp điện từ các nguồn độc lập như acquy, các hệ truyền động xoay chiều, giao thông, truyền tải điện năng, luyện kim…Người ta thường phân loại nghịch lưu thành 2 loại: nghịch lưu một pha và nghịch lưu ba pha. Người ta cũng có thể phân loại chúng theo quá trình điện từ xảy ra trong nghịch lưu như: nghịch lưu áp, nghịch lưu dòng, nghịch lưu cộng hưởng. Nghịch lưu áp là thiết bị biến đổi nguồn áp một chiều thành nguồn áp xoay chiều với tần số tùy ý.. Nguồn áp vẫn là nguồn được sử dụng phổ biến trong thực tế. Hơn nữa điện áp ra của nghịch lưu áp có thể điều chế theo phương pháp khác nhau để có thể giảm được sóng điều hòa bậc cao. Ngày nay công suất của các van động lực IGBT, GTO, MOSFET càng trở nên lớn và có kích thước gọn nhẹ, do đó nghịch lưu áp trở thành bộ biến đổi thông dụng và được chuẩn hóa trong các bộ biến tần công nghiệp.
Đề bài: Thiết kế điều chỉnh cho mạch vòng dòng điện nghịch lưu độc lập nguồn áp pha có tham số Bảng 4.4, sử dụng phương pháp điều chế lưỡng cực Cấu trúc điều khiển đảm bảo biên độ lượng đặt dòng điện thay đổi từ 20÷30A Sử dụng cấu trúc điều chỉnh kiểu PI Mô cấu trúc điều khiển nhận xét Nội dung Phần A: • I: Giới thiệu chung biến đổi nghịch lưu độc lập nguồn áp pha • II: Sơ đồ mạch lực biến đổi nghịch lưu độc lập nguồn áp pha • III: Phương pháp điều chế độ rộng xung cho nghịch lưu độc lập pha • IV: Xây dựng mạch vòng dòng điện cho nghịch lưu độc lập pha • V: Tính tốn mạch lọc LC Phần B: Mơ kết I/ Giới thiệu chung nghịch lưu độc lập nguồn áp pha Nghịch lưu độc lập thiết bị biến đổi dòng điện chiều thành dòng điện xoay chiều có tần số thay đổi làm việc với phụ tải độc lập nối lưới Nguồn điện chiều thông thường điện áp chỉnh lưu, acquy nguồn điện chiều độc lập khác Nghịch lưu độc lập biến tần sử dụng rộng rãi lĩnh vực cung cấp điện từ nguồn độc lập acquy, hệ truyền động xoay chiều, giao thông, truyền tải điện năng, luyện kim… Người ta thường phân loại nghịch lưu thành loại: nghịch lưu pha nghịch lưu ba pha Người ta phân loại chúng theo trình điện từ xảy nghịch lưu như: nghịch lưu áp, nghịch lưu dòng, nghịch lưu cộng hưởng Nghịch lưu áp thiết bị biến đổi nguồn áp chiều thành nguồn áp xoay chiều với tần số tùy ý Nguồn áp nguồn sử dụng phổ biến thực tế Hơn điện áp nghịch lưu áp điều chế theo phương pháp khác để giảm sóng điều hòa bậc cao Ngày cơng suất van động lực IGBT, GTO, MOSFET trở nên lớn có kích thước gọn nhẹ, nghịch lưu áp trở thành biến đổi thơng dụng chuẩn hóa biến tần công nghiệp II / S đồ mạ ch lực biến đổ i ng hịc h lưu độc lậ p ng uồ n p pha Sơ đồ mạch lực nghịch lưu độc lập kiểu nguồn áp pha Nguyên lý làm việc: chu kỳ (0) cặp van S1, S2 dẫn điện, phụ tải đấu vào nguồn Do nguồn nguồn áp lên điện áp tải •UtỞ = nửa E, hướng dòng điện từ xuống Tại thời điểm , T1 T2 bị khóa, đồng thời T3 T4 mở tải đấu vào nguồn theo chiều ngược lại, tức dấu điện áp tải đảo chiều Ut = - E thời điểm Do tải mang tính trở cảm nên dòng giữ ngun hướng cũ (đường nét đậm) T1, T2 bị khóa nên dòng phải khép mạch qua D3, D4 Suất điện động cảm ứng tải trở thành nguồn trả lượng thông qua D3, D4 tụ C (đường nét đứt ) Tương tự chu kỳ khóa cặp T3, T4 dòng tải khép mạch qua D1 D2 Đồ thị điện áp tải Ut , dòng điện tải it , dòng qua điơt iD dòng qua tiristor iS biểu diễn dưới: III/ Phương pháp điều chế độ rộng xung cho nghịch lưu pha */ Phương pháp điều chế lượng cực Hai cặp van S1/S2 S3/S4 điều khiển tín hiệu có trạng thái logic phủ định Cách điều khiển dẫn đến: Trong chu kỳ điện áp cần tạo, phụ tải nhận điện áp ngược dấu Udc –Udc (do có tên hai cực) Nếu thực kỹ thuật Analog, tạo hai tín hiệu lơgic so sánh tín hiệu điều khiển m với chuỗi xung cưa Ur (tần số chuỗi xung cưa lớn nhiều lần so với tần số tín hiệu điều khiển) hình sau: Dạng sóng điện áp theo phương pháp điều chế hai cực a) Sóng mang tín hiệu điều khiển b) Điện áp đầu mạch nghịch lưu Phương pháp điều chế PWM nói chủ yếu thực linh kiện Analog Để hiểu rõ chất, đồng thời tạo điều kiện thực thuận lợi kỹ thuật Digital (sử dụng cho vi điều khiển), ta nhận thức vấn đề góc nhìn vector cho phương pháp điều chế lưỡng cực sau: Trạng thái mạch nghịch lưu theo phương pháp điều chế hai cưc IV: Xây dựng mạch vòng dòng điện cho nghịch lưu độc lập pha I/ Thiết kế điều chỉnh dòng điện cho nghịch lưu nguồn áp pha Hình 1: Sơ đồ mạch điện thay mạch vòng dòng điện nghịch lưu nguồn áp pha Phương trình cân điện áp sơ đồ mạch điện Hình Phương trình (1) viết dạng tốn tử Laplace: Mơ hình tốn học khâu điều chế độ rộng xung PWM : • Hình 2: Mơ tả tốn học mạch vòng điều khiển dòng điện Sử dụng điều chỉnh PI có cấu trúc theo: Điểm không (zezo) điều chỉnh lựa chọn điểm cực đối tượng Gi(s) nghĩa là: 4 Từ hình 2, ta có: (2) Đây dạng hàm truyền chuẩn bậc hai có dạng: (3) (4): Từ (2), (3) hệ số điều chỉnh PI xác định theo (4) Thông thường lựa chọn ζ = 0.71 , từ (2.15) ta có: = =4 • Hàm truyền PI: Từ (2) hàm truyền kín mạch vòng dòng điện có điều chỉnh tham gia vào: (4) Trong hệ thống điều khiển nối cấp (cascade) hàm truyền kín mạch vòng dòng điện xấp xỉ theo (5) để thuận lợi cho tổng hợp mạch vòng điều chỉnh phía ngồi = (5) V/ Tính tốn tụ C mạch lọc LC Chọn tần số cắt mạch lọc tần số thấp LC cho dải băng thông mạch lọc nhỏ nhiều tần số đóng cắt, nghĩa •phần lớn sóng hài gần tần số đống cắt bị loại bỏ: Khi đó, ta chọn tần số đóng cắt mạch lọc LC : = 200 (Hz) 200=400 (rad/s) Chọn L = 12 (mH) C = = =50 (uF) B/ Mô kết mô Tham số PI : Mơ hình điều khiển : Kết mơ : Với giá trị dòng điện đặt 20A, điện áp dòng điện đầu có dạng: Với giá trị dòng điện đặt 25A, điện áp dòng điện đầu có dạng : Với giá trị dòng điện đặt 30A, điện áp dòng điện đầu có dạng : ... lưu độc lập pha I/ Thiết kế điều chỉnh dòng điện cho nghịch lưu nguồn áp pha Hình 1: Sơ đồ mạch điện thay mạch vòng dòng điện nghịch lưu nguồn áp pha Phương trình cân điện áp sơ đồ mạch điện. .. đổi nghịch lưu độc lập nguồn áp pha • II: Sơ đồ mạch lực biến đổi nghịch lưu độc lập nguồn áp pha • III: Phương pháp điều chế độ rộng xung cho nghịch lưu độc lập pha • IV: Xây dựng mạch vòng dòng. .. dòng điện cho nghịch lưu độc lập pha • V: Tính tốn mạch lọc LC Phần B: Mơ kết I/ Giới thiệu chung nghịch lưu độc lập nguồn áp pha Nghịch lưu độc lập thiết bị biến đổi dòng điện chiều thành dòng điện