TrưỜng đẠi học kinh tế-KỸ thuật công nghiệP
Chương 1: Tổng quan đối tượng nghiên cứu
tải về 228.35 Kb.
|
1 2
ĐỒ ÁNđồ án 1
- Điều hướng trang này:
- Chương 2: Tính toán, thiết kế bộ biến đổi
| Chương 1: Tổng quan đối tượng nghiên cứu
Khái niệm chung về nghịch lưu độc lập : Nghịch lưu độc lập (NLĐL) là thiết bị để biến đổi năng lượng dòng điện một chiều thành năng lượng dòng điện xoay chiều với tần số ra cố định hoặc thay đổi Nhiều loại phụ tải xoay chiều yêu cầu nguồn cung cấp có các tham số như điện áp tần số có thể thay đổi được trong một phạm vi rộng Trong thực tế ,các bộ biến tần được hợp thành bởi các bộ chỉnh lưu và nghịch lưu độc lập để biến nguồn điện có các thông số không thay đổi được thành nguồn điện có các thông số thay đổi được,đáp ứng mội yêu cầu của phụ tải NLĐL được chia thành 3 loại : - NLĐL điện áp : cho phép biến đổi từ điện áp một chiều E thành nguồn điện xoay chiều có tính chất như điện áp lưới ( trạng thái không tải là cho phép còn trạng thái tải là sự cố ) - NLĐL dòng điện : cho phép biến nguồn dòng một chiều thành nguồn dòng điện xoay chiều - NLĐL cộng hưởng :có đặc điểm khi hoạt động luôn hình thành một mạch vòng dao động cộng hưởng RLC 1.1 Tổng quan nghịch lưu độc lập điện áp một pha 1.1.1. Sơ đồ nguyên lý bộ biến đổi Sơ đồ gồm 4 van điều khiển hoàn toàn T1,T2 ,T3 ,T4 và các diot ngược D1 , D2 ,D3 ,D4 .Các diot ngược là bắt buộc phải có trong sơ đồ NLĐL nguồn áp giúp cho quá trình trao đổi công suất phản kháng với nguồn Nguồn cung cấp là nguồn áp với đặc trưng là tụ Co có giá trị đủ lớn có 2 vai trò : San bằng điện áp khi nguồn đầu vào E là một chỉnh lưu Trao đổi công suất phản kháng với tải qua các diot ngược Nếu không có tụ Co hoặc tụ Co quá nhỏ sẽ không có đường chạy cho dòng phản kháng dẫn đến quá điện áp trên các phần tử trong sơ đồ HOẠT ĐỘNG : Ở nửa chu kì đầu từ 0 đến t2 cặp T1 T2 dẫn điện phụ tải nhận điện ấp bằng chính SĐĐ nguồn Ut = E . Hướng dòng điện màu đỏ .Tại t = t2 ,T1 và T2 khóa T3 và T4 dẫn tải được cấp nguồn theo chiều ngược lại ,điện áp trên tải U = -E .Do mang tính chất cảm kháng nên dòng vẫn dữ nguyên hướng cũ ,vì T1 T2 khóa nên dòng khép mạch qua D3 D4. SĐĐ cảm ứng trên tải trở thành nguồn nên thông qua D3 D4 cấp về tụ C0 ( đường màu xanh ) . Tương tự khi khóa T3 T4 dòng khép mạch qua D1 D2 . 1.1.2. Ứng dụng bộ biến đổi nghịch lưu độc lập một pha Nghịch lưu độc lập được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng có thể phân ra làm các nhóm sau: - Ngõ ra tần số công nghiệp (nhỏ hơn 400 Hz) không đổi: các bộ nguồn xoay chiều bán dẫn sử dụng làm nguồn cho các thiết bị điện thay thế điện lưới Ngõ ra tần số công nghiệp thay đổi: dùng để điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều, luôn có đầu vào là điện lưới nên còn gọi là biến tần Ngõ ra trung tần hay cao tần:Từ 500 Hz đến 25 KHz khi sử dụng SCR hay cao hơn khi dùng transistor là các bộ nguồn cho các công nghệ điện: nung nóng dùng dòng điện cảm ứng trong môi trường dẫn điện, hay chuyển thành rung động siêu âm của các vật liệu từ giảo. Đặc trưng của nhóm này là hệ số công suất của tải rất thấp, cần mắc tụ đi ện song song nên tải có tính cộng hưởng . 1.2 Các phương pháp điều khiển nghịch lưu độc lập điện áp một pha Phương pháp điều khiển đơn giản Đây là một phương pháp điều khiển các BBĐ có đảo chiều dòng được sử dụng khá phổ biến trong thực tế. Nội dung của phương pháp điều khiển này là ta cho các bộ chỉnh lưu thuận và ngược làm việc riêng rẽ: Khi cần có dòng qua tải theo chiều thuận ta cho bộ chỉnh lưu thuận làm việc bằng cách truyền tín hiệu điều khiển đến các van của nó, còn bộ chỉnh lưu ngược thì không được cấp xung điều khiển và không làm việc . Khi cần dòng điện tải theo chiều ngược thì ta lại cấp xung điều khiển cho bộ chỉnh lưu ngược để nó làm việc và cắt xung bộ chỉnh lưu thuận để nó không làm việc.Như vậy khi BBĐ đảo chiều làm việc thì chỉ có một trong hai sơ đồ chỉnh lưu được cấp tín hiệu điều khiển và làm việc còn sơ đồ kia thì nghỉ hoàn toàn nên không có dòng cân bằng qua hai bộ chỉnh lưu, đây là ưu điểm cơ bản nhất của phương pháp điều khiển này, nó cho phép ta không phải dùng các cuộn kháng cân bằng. Nhưng cũng do để không xuất hiện dòng cân bằng mà ta phải đảm bảo điều kiện là bộ chỉnh lưu làm việc ở giai đoạn trước đã khoá một cách chắc chắn mới được phép truyền xung điều khiển đến bộ chỉnh lưu khác khi cần đảo dòng tải. Điều này xuất hiện khoảng ngừng dòng khi đảo chiều mà thời gian ngừng ngắn nhất cũng phải cỡ vài ms , nó hạn chế độ tác động nhanh của BBĐ BBĐ đảo chiều điều khiển riêng có đặc tính ngoài tương tự như của BBĐ Không đảo chiều , nó được đặc trưng bởi vùng dòng gián đoạn lớn hơn nhiều
Khi điều khiển các BBĐ đảo chiều theo phương pháp điều khiển riêng thì mạch phát xung cho các bộ chỉnh lưu hoàn toàn tương tự như mạch phát xung điều khiển BBĐ không đảo chiều. Tuy nhiên để đảm bảo sự đảo chiều diễn ra nhanh nhất và an toàn thì người ta thường sử sử dụng một mạch lôgic để thực hiện khống chế quá trình đảo chiều. Trong phần này ta chỉ giới thiệu về mạch lôgic khống chế quá trình đảo chiều. Mạch lôgic này hoạt động trên nguyên tắc: Khi một bộ chỉnh lưu (ví dụ bộ thuận ) đang làm việc , cần đảo chiều dòng tải ta phải cắt bộ chỉnh lưu đang làm việc (thuận ) và phát xung cho bộ chỉnh lưu kia (bộ ngược) để đưa nó vào làm việc. Để thực hiện quá trình đó ta chỉ cần phát lệnh đảo chiều (ví dụ khi cho bộ thuận làm việc ta đặt điện áp chủ đạo dương, khi cần đảo chiều dòng tải ta chuyển điện áp chủ đạo sang âm và ngược lại), mạch lôgic sẽ tự động thực hiện các công việc cần thiết để đảm bảo quá trình diễn ra nhanh nhất nhưng đảm bảo an toàn. Để đảm bảo được điều đó thì mạch lôgic phải thực hiện một số công việc cơ bản như sau: Khi nhận được lệnh đảo chiều thì đầu tiên mạch lôgíc phải phát ra tín hiệu cắt xung điều khiển của bộ đang làm việc để chuyển nó sang chế độ nghỉ, dựa vào tín hiệu kiểm tra trạng thái dẫn dòng của các van để nhận biết được thời điểm tất cả các van ngừng dẫn dòng và mạch sẽ tự động duy trì một khoảng thời gian ngừng dòng (thời gian trễ) để đảm bảo các van đã phục hồi tính chất điều khiển rồi mới phát tín hiệu khống chế cho phép mạch phát xung cho bộ chỉnh lưu khác làm việc và phải duy trì chế độ làm việc của bộ chỉnh lưu đó cho đến khi có lệnh đảo chiều hoặc dừng. Mạch điện để kiểm tra trạng thái dẫn của cac van thường sử dụng các dụng cụ quang-bán dẫn vì nó đảm bảo sự cách ly tốt về điện giữa mạch động lực và mạch điều khiển bộ chỉnh lưu, các dụng cụ thường sử dụng là photo-transitor hoặc TO (photo-triac). 1.1.2 Phương pháp điều khiển SPWM - Nguyên tắc của SPWM : là trong một khoảng thời gian dẫn của van transistor không dẫn liên tục mà đóng cắt rất nhiều lần với độ rộng xung dẫn bám theo giá trị tức thời của hình sin có tần số bằng sóng hài cơ bản. - Phương pháp điều khiển SPWM phân thành : + Phương pháp điều khiển PWM đơn cực + Phương pháp điều khiển PWM lưỡng cực + Phương pháp điều khiển PWM đơn cực Hai đại lượng cần quan tâm khi xét về PWM là : sóng mang và sóng điều biến: Sóng mang : là sóng tam giác có tần số rất lớn ,có thể mang đến hàng chục thậm chí hằng trăm kHz Sóng điều biến : là sóng hình sin có tần số bằng tần số sóng cơ bản đầu ra của bộ nghịch lưu .Sóng điều biến chính là sóng mong muốn có ở đầu ra của mạch nghịch lưu Điện áp đầu ra bộ nghịch lưu PWM đơn cực Nhận thấy rằng diện tích của mỗi 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 . Đồ thị xác định thời điểm kích mở van công suất - 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 hình sin chuẩn mong muốn và so sánh nó với một dãy xung tam giác được biểu diễn trên hình .Giao điểm của hai sóng xác định thời điểm kích mở van bán dẫn . - Điện áp đầu ra bộ nghịch lưu dùng phương pháp PWM cực đại khi ở chế độ xung vuông có nghĩa khi đó đầu ra của PWM giống như bộ nghịch lưu nguồn áp . Khi điện áp điều khiển càng giảm thì bề rộng của xung càng giảm và độ trống xung càng tăng , do vậy điện áp ra giảm . Vì vậy có thể điều khiển điện áp đầu ra bằng điện áp điều khiển . Quá trình đưa xung tần số lớn do vậy sẽ làm tăng các điều hòa bậc cao. Nhưng 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. + Phương pháp điều khiển 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 MOSFET được mở theo từng cặp nhằm tránh khoảng điện áp về không ( lượng cực ). Giản đồ điện áp điều biến PWM lưỡng cực được biểu diễn như trên hình. 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 tần số cao bằng sóng sin chuẩn vì vậy không tạo độ lệch pha giữa sóng tam giác và sóng hình sin cần điều biến. Phương pháp điều khiển điều chế vector không gian 1.3. Đặt bài toán Chương 2: Tính toán, thiết kế bộ biến đổi 2.1. Tính toán, thiết kế mạch lực tải về 228.35 Kb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|
1 2