1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian

83 746 2
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian
Trường học Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Thể loại luận văn
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 83
Dung lượng 916,35 KB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

Luận văn, thạc sĩ, tiến sĩ, khóa luận, cao học, đề tài

Trang 1

Chương 1

Tổng quan về hệ truyền động

biến tần - động cơ không đồng bộ

Khi nói đến hệ truyền động, người ta thường quan tâm đến ba vấn đề: đối

tượng điều khiển, phương pháp điều khiển và thiết bị điều khiển Chương 1 với

vai trò là chương tổng quan chung của luận văn này, sẽ đề cập đến các nội

dung sau:

• Khái quát chung về ĐCKĐB Đây chính là đối tượng điều khiển

• Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐCKĐB bằng cách thay đổi tần số

nguồn cung cấp Đây là phương pháp điều khiển

• Các bộ biến tần, hay thiết bị điều khiển của hệ thống điều khiển

1.1 Sơ lược về động cơ không đồng bộ

1.1.1 đặc điểm của động cơ không đồng bộ

ĐCKĐB là loại máy điện xoay chiều hai dây quấn mà trong đó chỉ có

một dây quấn (dây quấn sơ cấp) nhận điện từ lưới với tần số fs, còn dây quấn

thứ hai (dây quấn thứ cấp) được nối tắt lại hay được khép kín qua điện trở

Dòng điện trong dây quấn thứ cấp được sinh ra nhờ cảm ứng điện từ, nó có tần

số là fr là một hàm của tốc độ góc rôto ωr Các máy không đồng bộ rất ít khi

sử dụng làm máy phát, chủ yếu được dùng làm động cơ và là loại thông dụng

nhất hiện nay So với ĐCMC, nó có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo,

giá thành hạ, vận hành tin cậy, có thể dùng trực tiếp với lưới điện ba pha nên

có thể không cần thiết bị biến đổi kèm theo

3

Trang 2

Về mặt cấu tạo, ĐCKĐB được chia thành hai loại:

• ĐCKĐB rôto dây quấn

• ĐCKĐB rôto lồng sóc

Nhược điểm chính của ĐCKĐB là đặc tính mở máy xấu và việc khống

chế quá trình quá độ khó khăn hơn so với ĐCMC

Trong những năm gần đây, do sự phát triển mạnh của kỹ thuật điện tử

công suất, kỹ thuật vi điện tử, tin học đã làm tăng khả năng sử dụng ĐCKĐB

ngay cả trong những trường hợp có yêu cầu điều chỉnh tự động truyền động

điện trong dải rộng và với độ chính xác cao mà trong các hệ truyền động trước

đây vẫn thường phải sử dụng ĐCMC

1.1.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ

ĐCKĐB là loại máy điện quay làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện

từ Khi cho dòng điện xoay chiều ba pha chạy vào dây quấn ba pha đối xứng

đặt trong lõi thép stato thì trong khe hở không khí xuất hiện từ trường quay mà

thành phần bậc nhất quay với tốc độ n1 = 60fs/pc trong đó fs là tần số của lưới

điện đưa vào stato và pc là số đôi cực của động cơ Từ trường này quét qua các

thanh dẫn của dây quấn rôto và cảm ứng trong chúng sức điện động Do dây

quấn rôto được nối ngắn mạch nên trong nó xuất hiện dòng điện cảm ứng Từ

trường tạo bởi dòng điện rôto kết hợp với từ trường tạo bởi dòng điện stato để

tạo ra từ trường tổng trong khe hở không khí Tác dụng của từ trường tổng này

với dòng điện cảm ứng trong thanh dẫn rôto tạo nên mô-men quay và làm cho

rôto quay

4

Trang 3

1.1.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không

đồng bộ

Khác với ĐCMC, ĐCKĐB được cấu tạo phần cảm và phần ứng không

tách biệt Từ thông động cơ cũng như cũng như mô-men động cơ sinh ra phụ

thuộc vào nhiều tham số Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền động điện

ĐCKĐB là hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh (theo TL [8])

Có bốn phương pháp cơ bản để điều chỉnh tốc độ ĐCKĐB:

a) Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ dùng bộ biến đổi thyristor

Mô-men do ĐCKĐB sinh ra tỷ lệ với bình phương điện áp stato, do đó có

thể điều chỉnh được mô men và tốc độ ĐCKĐB bằng cách điều chỉnh giá trị

điện áp stato trong khi giữ nguyên tần số nguồn cung cấp Trước đây, người ta

thường điều chỉnh điện áp đặt vào động cơ bằng cách dùng máy biến áp tự

ngẫu hoặc cuộn kháng Phương pháp này có nhược điểm là hệ số công suất và

hiệu suất thấp Hiện nay do kỹ thuật điện tử công suất phát triển nên người ta

thường dùng bộ biến đổi thyristor để điều chỉnh điện áp bằng việc thay đổi

góc mở của nó

b) Điều chỉnh điện trở rôto bằng bộ biến đổi xung thyristor

Phương pháp này chỉ áp dụng cho ĐCKĐB rôto dây quấn Hiện nay

người ta cũng thường thực hiện điều chỉnh trơn điện trở mạch rô-to bằng các

van bán dẫn, ưu thế của phương pháp này là dễ tự động hoá việc điều chỉnh

c) Điều chỉnh công suất trượt P s

Trong các trường hợp điều chỉnh tốc độ ĐCKĐB bằng cách làm mềm đặc

tính và để nguyên tốc độ không tải lý tưởng thì công suất trượt ∆Ps = s.Pđt

được tiêu tán trên điện trở mạch rôto ở các hệ thống truyền động điện công

suất lớn tổn hao này là đáng kể Vì thế để vừa điều chỉnh được tốc độ truyền

5

Trang 4

động, vừa tận dụng được công suất trượt người ta sử dụng các sơ đồ điều chỉnh

công suất trượt, được gọi chung là các sơ đồ nối tầng

d) Điều chỉnh tần số nguồn cung cấp cho động cơ bằng các bộ biến

đổi tần số thyristor hoặc transistor (các bộ biến tần)

Bằng việc thay đổi tần số nguồn cung cấp ta đã thay đổi được tốc độ

không tải lý tưởng của ĐCKĐB, từ đó thay đổi được tốc độ quay của rôto

Trong bốn phương pháp trên thì phương pháp thứ tư - phương pháp điều

chỉnh tần số nguồn cung cấp là một phương pháp mạnh, ngày càng được ứng

dụng rộng rãi vì nó sử dụng ĐCKĐB rôto lồng sóc với nhiều ưu điểm cơ bản

như đã nói ở trên Trong định hướng xây dựng cấu trúc hệ truyền động biến

tần - ĐCKĐB người ta có xu hướng tiếp cận với các đặc tính điều chỉnh của

truyền động ĐCMC (theo TL [8])

Trong khuôn khổ của đề tài, luận văn này sẽ áp dụng phương pháp thứ tư

- phương pháp điều chỉnh tần số nguồn cung cấp để thiết kế bộ biến tần Mục

1.2 tiếp sau đây sẽ phân tích kỹ hơn về phương pháp này

6

Trang 5

1.2 điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ

bằng cách thay đổi tần số nguồn cung cấp

Nguyên lý của phương pháp điều khiển tần số xuất phát từ công thức tính

tốc độ góc rôto của ĐCKĐB như sau:

Như vậy, khi điều chỉnh fs thì tốc độ động cơ được điều chỉnh theo

Đồng thời với việc điều chỉnh tần số phải điều chỉnh cả điện áp nguồn

cung cấp Sức điện động dây quấn stato tỷ lệ với tần số fs và từ thông Ψ theo

quan hệ:

es = CΨfs. Mặt khác, nếu bỏ qua sụt áp trên dây quấn stato ∆us = Is.Zs = 0 thì es ≈ us

Từ các công thức trên suy ra: us ≈ CΨfs.

Như vậy, khi điều chỉnh fs mà vẫn giữ nguyên us thì Ψsẽ biến đổi theo:

* Khi fs giảm, ψ sẽ lớn lên, mạch từ động cơ bị bão hoà và dòng từ hoá

tăng lên, điều này dẫn đến các chỉ tiêu năng lượng động cơ bị xấu đi, động cơ

phát nóng quá mức cho phép

* Khi fs tăng, ψ sẽ giảm xuống, dòng rôto tăng lên, dây quấn động cơ

phải chịu quá tải còn lõi thép lại non tải

Trong phương pháp điều chỉnh tần số ta phải tuân theo các luật điều

chỉnh, bởi vì khi điều khiển tần số thì trở kháng, từ thông, dòng điện của động

7

Trang 6

cơ thay đổi theo Để đảm bảo một số chỉ tiêu mà không làm cho động cơ bị quá

dòng thì phải điều chỉnh cả điện áp Đối với hệ thống truyền động biến tần

nguồn áp thường có yêu cầu giữ khả năng quá tải về mô-men là không đổi

trong suốt vùng điều chỉnh tốc độ Có nhiều luật điều chỉnh, song người ta

thường áp dụng các luật sau:

• Giữ từ thông stato không đổi, điển hình là luật điều chỉnh điện áp-

tần số (giữ cho tỷ số U/f không đổi)

• Giữ từ thông rôto không đổi: điển hình là phương pháp tựa theo từ

thông rôto (T4R)

• Giữ tần số trượt không đổi

Trong các phương pháp trên thì phương pháp T4R là một phương pháp

mạnh vì nó tiếp cận được với phương pháp điều khiển của ĐCMC, được ứng

dụng trong các hệ truyền động chất lượng cao và sẽ được áp dụng trong luận

văn này

8

Trang 7

1.3 Các bộ biến tần dùng trong hệ biến tần- Động

cơ không đồng bộ

Biến tần là các bộ biến đổi điện dùng để biến đổi nguồn điện áp với các

thông số không đổi, thành nguồn điện (nguồn áp hoặc nguồn dòng) với tần số

có thể thay đổi được Thông thường biến tần làm việc với nguồn điện đầu vào

là lưới điện nhưng về nguyên tắc chung thì biến tần có thể làm việc với bất kỳ

nguồn điện áp xoay chiều nào (theo TL [10])

Tuỳ theo các yêu cầu kinh tế-kỹ thuật mà có thể xác định được cấu trúc

của hệ biến tần-động cơ Về cơ bản, chúng có thể được chia thành hai loại:

• Biến tần trực tiếp

• Biến tần gián tiếp

1.3.1 Biến tần trực tiếp

Gọi là biến tần trực tiếp vì nó biến đổi nguồn vào xoay chiều có tần số f1

thành nguồn ra xoay chiều có tần số f2 một cách trực tiếp mà không cần phải

qua một khâu biến đổi trung gian nào cả (hình 1.1)

(theo TL [10]) Mạch lực gồm ba pha, mỗi pha về nguyên tắc chính là một

mạch chỉnh lưu có đảo chiều, gồm hai mạch chỉnh lưu ba pha ngược nhau

Mỗi mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ tạo ra một nửa chu kỳ điện áp ra (dương và

9

Trang 8

âm) Nửa chu kỳ điện áp ra được tạo ra bởi sơ đồ chỉnh lưu làm việc với điện

áp điều khiển theo một hình sin chuẩn, có tần số nhỏ hơn tần số lưới điện

Như vậy điện áp đầu ra bao gồm các đoạn của điện áp lưới với tần số đập

mạch bằng tần số đập mạch của sơ đồ chỉnh lưu tương ứng, nhưng với góc

điều khiển α liên tục thay đổi theo sự thay đổi của điện áp điều khiển Về

nguyên tắc các bộ biến đổi có đảo chiều này có thể làm việc theo nguyên tắc

điều khiển chung hoặc điều khiển riêng

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý mạch lực biến tần trực tiếp hình tia

Có thể thấy số lượng van bán dẫn sử dụng trong sơ đồ rất lớn (nhất là đối

với sơ đồ cầu ba pha, không vẽ ở đây), điều này dẫn đến hệ thống điều khiển

rất phức tạp Nói chung, loại biến tần này có tần số đầu ra luôn nhỏ hơn tần số

đầu vào: f2 = (0 ữ 0,5) f1, thường sử dụng cho hệ truyền động động cơ công

suất lớn Tuy nhiên biến tần trực tiếp có khả năng trao đổi năng lượng với lưới

10

Trang 9

theo cả hai chiều, các chế độ chỉnh lưu và nghịch lưu phụ thuộc xen kẽ nhau

trong mỗi nửa chu kỳ của điện áp ra Điều này rất có ý nghĩa về mặt kinh tế

đối với những phụ tải có công suất rất lớn vì hiệu suất của nó rất lớn

1.3.2 Biến tần gián tiếp

Sơ đồ khối mạch lực của biến tần gián tiếp được thể hiện trên hình 1.3 :

một chiều trung gian

chỉnh lưu

f1

Hình 1.3 Sơ đồ khối của biến tần gián tiếp Với loại biến tần này, nguồn vào xoay chiều tần số f1 trước hết được

chỉnh lưu thành nguồn một chiều, sau đó qua bộ nghich lưu chuyển thành

nguồn xoay chiều với tần số f2

Tuỳ thuộc khâu trung gian một chiều làm việc trong chế độ nguồn dòng

hay nguồn áp mà biến tần được chia thành ba loại sau:

• Biến tần nguồn dòng

• Biến tần nguồn áp với nguồn có điều khiển

• Biến tần nguồn áp không điều khiển: sử dụng nghịch lưu áp điều biến

độ rộng xung (Pulse Width Modulation - PWM)

+ Biến tần nguồn dòng:

Biến tần nguồn dòng là biến tần mà dạng dòng điện trên cửa ra của nó

được xác định chỉ bằng sự chuyển đổi các thyristor hoặc transistor của bộ

nghịch lưu, còn dạng điện áp thì phụ thuộc vào tính chất của phụ tải Việc cấp

điện cho bộ nghịch lưu độc lập nguồn dòng phải được thực hiện từ nguồn

11

Trang 10

dòng điện Thông thường, việc chuyển các bộ chỉnh lưu sang chế độ nguồn

dòng bằng cách nối tiếp với một bộ điện kháng có điện cảm rất lớn

Hình 1.4 mô tả sơ đồ nguyên lý mạch lực của biến tần nguồn dòng Biến

tần nguồn dòng dùng chỉnh lưu có điều khiển, nghịch lưu thyristor Ưu điểm

cơ bản của biến tần loại này là có sơ đồ đơn giản và sử dụng loại thyristor với

tần số đóng cắt không cao lắm Chỉnh lưu có điều khiển cùng với cuộn cảm

tạo nên nguồn dòng cấp cho nghịch lưu

mạch được cách ly với tải qua hệ thống điôt cách ly Dòng ra nghịch lưu có

dạng xung chữ nhật , điện áp ra có dạng tương đối sin nếu tải là động cơ

Khi động cơ chuyển sang chế độ máy phát dòng đầu vào nghịch lưu vẫn

được giữ không đổi nhưng chỉnh lưu chuyển sang làm việc với góc điều khiển

lớn hơn 900, nghĩa là chuyển sang chế độ nghịch lưu phụ thuộc, nhờ đó năng

lượng từ phía nghịch lưu được đưa về lưới Biến tần nguồn dòng cũng không

sợ chế độ ngắn mạch vì có hệ thống giữ dòng không đổi nhờ chỉnh lưu có điều

khiển và cuộn kháng trong mạch một chiều Với công suất nhỏ thì sơ đồ này

không phù hợp vì hiệu suất thấp và cồng kềnh, nhưng với công suất cỡ trên

100 kW thì đây là một phương án rất hiệu quả (theo TL [10])

12

Trang 11

+ Biến tần nguồn áp với nguồn có điều khiển

Biến tần nguồn áp loại này dùng nghịch lưu nguồn áp với đầu vào một

chiều điều khiển được Điện áp một chiều cung cấp cho nghịch lưu có thể

dùng chỉnh lưu có điều khiển (hình 1.5) hoặc dùng chỉnh lưu không điều

khiển, sau đó điều chỉnh nhờ bộ biến đổi xung áp một chiều (hình 1.6)

Trang 12

Điện áp ra của biến tần nguồn áp có dạng xung chữ nhật, biên độ được

điều chỉnh nhờ thay đổi điện áp một chiều Hình dạng và giá trị điện áp ra

không phụ thuộc phụ tải, dòng điện do tải xác định

+ Biến tần nguồn áp điều biến độ rộng xung PWM

Các thiết bị biến tần như trên chỉ tạo ra dạng điện áp “sin chữ nhật” hoặc

gần chữ nhật, chúng chứa nhiều sóng hài Muốn giảm nhỏ ảnh hưởng của sóng

hài, người ta có thể dùng các bộ lọc, và như vậy trọng lượng và giá thành của

thiết bị biến tần sẽ rất cao

Điều mong muốn là làm thế nào để vừa điều chỉnh được biên độ và tần số

của điện áp ra vừa giảm các sóng hài bậc cao Biện pháp điều biến độ rộng

xung nhằm đáp ứng yêu cầu này Hình 1.7 mô tả nguyên lý của việc điều biến

bề rộng xung theo kỹ thuật analog (theo TL[2])

uRC

Khâu so sánh

2 3

uĐB

Nghịch lưu

UMC

Hình 1.7 Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển nghịch lưu áp ba pha theo kỹ thuật analog

Nguyên lý của phương pháp này như sau:

* Tạo một sóng hình sin uĐB , gọi là sóng điều biến, có tần số bằng tần số

mong muốn

14

Trang 13

* Tạo một sóng dạng tam giác có biên độ cố định uRC, gọi là sóng răng

cưa, có tần số lớn hơn nhiều (thường là bội ba) tần số của sóng điều biến

* Dùng một khâu để so sánh uĐB và uRC, các giao điểm của hai sóng này

xác định khoảng phát xung chùm điều khiển thyristor hoặc transistor

Người ta chia phương pháp điều biến độ rộng xung ra làm hai loại:

• Điều biến độ rộng xung đơn cực: điện áp ra trên tải là một chuỗi xung

Trang 14

Hình 1.9 Điều biến độ rộng xung lưỡng cực

Tỉ số giữa biên độ sóng điều biến và biên độ sóng răng cưa, kí hiệu là M,

được gọi là tỉ số điều biến: M = AĐB/ARC

Điều chỉnh AĐB cũng chính là điều chỉnh độ rộng xung Vì biên độ xung

ra là E, một đại lượng cố định, nên bằng cách điều chỉnh AĐB sẽ điều chỉnh

được điện áp ra trên tải

Phân tích và lựa chọn loại biến tần:

- Biến tần trực tiếp có ưu điểm là có hiệu suất cao nhưng có nhược điểm

là tần số ra của nó thấp hơn tần số nguồn vào và có số lượng van lớn, do vậy

nó thường được ứng dụng để chế tạo biến tần với công suất lớn

- Biến tần gián tiếp có nhược điểm là có hiệu suất thấp do phải biến đổi

dạng nguồn điện hai lần song bù lại nó có thể cho tần số ra ở cả hai miền trên

16

Trang 15

và dưới tốc độ nguồn vào và có số lượng van ít (6 van) nên thường được ứng

dụng trong các loại biến tần công suất vừa và nhỏ

Trong ba loại biến tần gián tiếp ở trên thì biến tần nguồn dòng và biến

tần nguồn áp với nguồn có điều khiển ít được sử dụng do:

- Biến tần nguồn dòng có sơ đồ cồng kềnh, hiệu suất thấp, hệ số công

suất thấp và phụ thuộc vào phụ tải Mặt khác biến tần nguồn dòng không thể

làm việc với tải cảm kháng vì khi dòng điện đột biến ở đầu ra của nó (khi có

sự thay đổi cực tính điện áp trên tải) sẽ làm xuất hiện quá điện áp lớn

- Biến tần nguồn áp với nguồn có điều khiển thì điện áp ra có độ méo phi

tuyến lớn

Biến tần nguồn áp điều biến độ rộng xung là loại tiên tiến và hiệu quả vì

nó vừa điều chỉnh được điện áp ra vừa điều chỉnh được tần số, giảm thiểu được

sóng hài bậc cao và có thể dùng chỉnh lưu không điều khiển ở đầu vào nghịch

lưu làm tăng hiệu quả của sơ đồ Do vậy biến tần loại này được ứng dụng rộng

rãi trong thực tiễn

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật vi xử lý/vi tính và công

nghệ chế tạo các linh kiện điện tử công suất, người ta đã sử dụng các bộ vi xử

lý/vi điều khiển để chế tạo các bộ biến tần theo nguyên lý điều chế VTKG

(đây là trọng tâm của luận văn này, sẽ được phân tích kỹ trong các chương

sau) Việc điều chế VTKG cũng là một phương pháp điều biến độ rộng xung

(tạo ra chuỗi xung có độ rộng khác nhau để điều khiển đóng mở các van của

nghịch lưu độc lập) Việc xác định độ rộng xung ở phương pháp này không

dựa trên việc so sánh hai tín hiệu (uĐB và uRC), mà được tính toán nhờ vi xử lý

tín hiệu số DSP Việc ứng dụng kỹ thuật hiện đại này ngày càng được phát

triển trong các hệ truyền động đòi hỏi độ chính xác cao

Từ sự phân tích trên và với mục đích thiết kế bộ biến tần phục vụ thí

nghiệm điện tử công suất và truyền động điện tự động, luận văn này lựa chọn

17

Trang 16

loại biến tần theo phương pháp điều biến độ rộng xung với việc ĐCVTKG

Chương 2 tiếp sau đây sẽ trình bày nguyên lý ĐCVTKG và trên cơ sở đó xây

dựng cấu trúc của bộ biến tần theo nguyên lý này

18

Trang 17

Chương 2

xây dựng cấu trúc bộ biến tần

trên cơ sở điều chế véc-tơ không gian

Trước khi tiến hành thiết kế phần cứng và xây dựng chương trình phần mềm bộ biến

tần theo nguyên lý điều chế VTKG, chương 2 sẽ trình bày tóm tắt lý thuyết cơ bản về

VTKG, trên cơ sở đó xây dựng cấu trúc điều khiển của hệ biến tần - ĐCKĐB, bao gồm các

nội dung sau:

• Xây dựng và chuyển hệ toạ độ cho VTKG

• Nguyên lý điều khiển nghịch lưu theo phương pháp điều chế VTKG

• Xây dựng sơ đồ cấu trúc của bộ biến tần trên cơ sở điều chế VTKG

2.1 véc-tơ không gian của các đại lượng ba pha

2.1.1 định nghĩa véc-tơ không gian

Động cơ xoay chiều ba pha có ba cuộn dây pha đặt lệch nhau 1200 điện

trong không gian Khi động cơ được cấp điện từ nguồn xoay chiều ba pha sẽ

có ba dòng isa(t), isb(t), isc(t) chạy từ lưới điện vào động cơ, chúng thoả mãn

120cos

cos

t i

t i

t i

t i

t i

t i

s s

sc

s s

sb

s s

sa

ω ω

ω

(2.2)

19

Trang 18

Trên mặt phẳng cơ học (mặt cắt vuông góc với trục động cơ), ta thiết lập

một hệ toạ độ phức với trục thực trùng với trục của cuộn dây pha A, ta có thể

xây dựng đ−ợc VTKG sau đây (theo TL [13]):

ris

(t) = 3

2 (i sa(t)+ai sb(t)+ a2i sc(t)) (2.3) trong đó a=ej120 và a2 = ej240 là toán tử quay

Theo công thức (2.3), i s (t) là một véc-tơ có mô-đun không đổi quay trên mặt phẳng phức với tốc độ góc

ωS =2πf s và tạo với trục thực một góc γ =ωS t, trong đó f s

là tần số mạch điện stato Hình 2.1 mô tả việc xây dựng

Hình 2.1 Xây dựng VTKG từ các đại l−ợng dòng ba pha

Trong hệ trục kể trên, trục thực (Re) đ−ợc gọi là trục α, trục ảo (Im) đ−ợc gọi là trục β Hai thành phần

i sαvà i sβ trên hai trục α và β của véc-tơ dòng điện stato

i s (t) là các đại l−ợng hình sin Nhận thấy rằng các dòng

điện của từng pha chính là hình chiếu của véc-tơ mới

20

Trang 19

điện rôto , từ thông stato

2.1.2 chuyển hệ toạ độ cho các véc-tơ không gian

Ta hãy quan sát VTKG của dòng điện stato is trên một hệ toạ độ quay

đ−ợc gắn cố định với véc-tơ từ thông rôto, có chung gốc toạ độ với hệ toạ độ

αβ Hệ toạ độ quay này đ−ợc gọi là hệ toạ độ dq Hình 2.6 mô tả quan sát

trên, trong đó véc-tơ dòng điện statoris

và véc-tơ từ thông rôto Ψr r đều quay với tốc độ góc ωs = 2πfs = dθs/dt, trong đó fs là tần số của mạch điện stato

α Hình 2.2 Biểu diễn véc-tơ không gian trên hệ toạ độ dq

21

Trang 20

Theo hình vẽ trên, khi biết góc θs giữa trục α và véc-tơ từ thông rôto, ta có

thể tính được các thành phần là isd và isq của véc-tơ dòng điện stato như sau:

(2.5a) (2.5b)

s s

sq

s s

s s

sd

i i

i

i i

i

θ θ

θ θ

α β

α β

sincos

cossin

s d s s

s sq s sd

s

i i

i

i i

i

θ θ

θ θ

β

α

cossin

sin

(2.6b) Với cách tương tự, ta có thể biểu diễn và chuyển hệ toạ độ cho các đại

lượng điện áp stato, dòng điện rôto, từ thông rôto, từ thông stato

2.1.3 ý nghĩa của việc quan sát véc-tơ không gian trên hệ

ψ

=K 2 M

M M 1 M

ik

ik

(2.8) trong đó: mM - mômen quay của động cơ

thường, trong phạm vi dải tốc độ quay nhỏ hơn hoặc bằng tốc độ quay danh

định, ψM được giữ ổn định ở giá trị danh định ở dải tốc độ lớn hơn tốc độ

22

Trang 21

danh định, tuỳ thuộc vào tốc độ quay cụ thể ta phải giảm ψM bằng cách giảm

iK để giữ cho sức từ động cảm ứng không quá lớn

Mặt khác, tại mỗi điểm công tác của động cơ, do từ thông đã được điều

chỉnh ổn định ở một giá trị không đổi, mô-men quay mM trong công thức 2.7 tỉ

lệ thuận với dòng phần ứng iM Nói cách khác việc khống chế được dòng iM sẽ

điều khiển được mô-men hay điều chỉnh được tốc độ của động cơ

Đối với ĐCXCBP, ở đây không tồn tại minh bạch các tương quan dòng ∼

từ thông, dòng ∼ mô-men như ĐCMC mà tồn tại một cấu trúc mạch và các

đại lượng ba pha phức tạp Bởi vậy, phương pháp mô tả ĐCXCBP trên hệ toạ

độ từ thông rôto là phép mô tả dẫn tới các tương quan giống như đối với

ĐCMC, nhằm đạt được các tính năng điều khiển tương tự như ĐCMC

Sau khi xây dựng véc-tơ không gian cho các đại lượng dòng, áp, từ thông

động cơ và chuyển các véc-tơ đó sang quan sát trên hệ toạ độ dq, ta thu được

các quan hệ sau đây (theo tài liệu [13]:

sq rd c r

m M

sd r

m rd

ipL2

L3m

ipT1

(2.10) trong đó ψrd - phần tử d của véc-tơ từ thông rôto

isd , isq - phần tử d và q của véc-tơ dòng stato

mM - mô-men quay của động cơ

pc - số đôi cực của động cơ

Lr , Lm - điện cảm rôto, hỗ cảm giữa stato và rôto

Tr - hằng số thời gian của rôto

p - toán tử Laplace

Phương trình (2.9) cho thấy rằng từ thông rôto có thể được tăng giảm

gián tiếp thông qua tăng giảm isd Nếu thành công trong việc áp đặt nhanh và

23

Trang 22

chính xác dòng isd , ta có thể coi isd là đại lượng điều khiển của từ thông rôto,

tương tự như ik của ĐCMC

Tương tự, nếu bằng isd tathành công trong việc điều chỉnh ổn định ψrd tại

mọi điểm công tác của động cơ, đồng thời thành công trong việc áp đặt nhanh

và chính xác dòng isq, theo phương trình (2.10) có thể coi isq là đại lượng điều

khiển mô-men của động cơ, được gọi là dòng tạo mô-men quay và giữ vai trò

tương tự như iM của ĐCMC Việc giải quyết hai yêu cầu trên chính là nội dung

của phương pháp điều khiển véc-tơ

2.2 điều khiển nghịch lưu theo nguyên lý điều chế véc-tơ

không gian

24

Trang 23

2.2.1 nguyên lý điều chế véc-tơ không gian

Nguyên lý của bộ nghịch lưu nguồn áp cấp cho ĐCXCBP được thể hiện

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý của bộ nghịch lưu nguồn áp cấp cho ĐCXCBP

Thông thường các nhánh van được vi xử lý/vi tính điều khiển sao cho

điện áp xoay chiều ba pha với biên độ, tần số cũng như với góc pha cho trước,

được đặt lên ba cực của động cơ đúng theo yêu cầu Biến tần được nuôi bởi

điện áp một chiều UMC Biến tần ở đây hoạt động theo kiểu cắt xung với tần số

cắt cao Các van bán dẫn ở đây chủ yếu là IGBT, MOSFET

Người ta tiến hành điều khiển đóng mở các van bán dẫn để mỗi pha của

động cơ có thể nhận một trong hai trạng thái: 1 (nối với cực “+” của UMC)

25

Trang 24

hoặc 0 (nối với cực “_” của UMC) Do có 3 pha (3 nhánh van bán dẫn) nên sẽ

tồn tại 23 = 8 khả năng nối các pha của động cơ với UMC như trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Các khả năng nối pha động cơ với U MC

Ta xét kỹ một trong tám khả năng đó, chẳng hạn khả năng 2 (A->1;

B->1; C->0) trong bảng 2.1 với sơ đồ nối trong hình 2.4a dưới đây: Cuộn dâypha B

+

Hình 2.4 a) Sơ đồ nối ba cuộn dây pha theo khả năng 2 của bảng 2.1

b) Véc-tơ chuyển mạch ứng với khả năng 2 của bảng 2.1

Ta dễ dàng tính được điện áp rơi trên từng cuộn pha như trên (usa= usb=

UMC/3 ; usc = -2UMC/3) Ta thấy rằng tổ hợp 2 đó tương đương với trường hợp

ta đặt lên các pha của động cơ một véctơ điện áp us với môđun 2UMC/3 như

trên hình 2.4b Để tìm điện áp rơi thực tế trên từng pha, ta chỉ việc tìm hình

chiếu của véc-tơ us lên trục của cuộn dây tương ứng

*

Cuộn dây pha C

26

Trang 25

Tương tự như khả năng 2, ta dễ dàng xây dựng được véc-tơ điện áp tương

ứng cho tất cả các trường hợp còn lại (hình 2.5) Các véc-tơ chuẩn đó được

đánh số u0, u1, , u7 như số thứ tự của bảng 2.1

β

Hình 2.5 Tám véc-tơ chuẩn do ba cặp van bán dẫn tạo nên Qua bảng 2.1 ta thấy có hai trường hợp đặc biệt: u0: cả ba cuộn dây pha

nối với cực “-”, u7 : cả ba cuộn dây pha nối với cực “+” của UMC Như vậy hai

véctơ này có mô-đun bằng không và điện áp ra của biến tần có dạng “băm

xung”, hay nói cách khác điện áp trên tải tương tự như trường hợp điều biến

độ rộng xung đơn cực đã giới thiệu ở chương 1

Ngoài quy ước về các góc phần tư Q1 Q4 phân chia bởi hai trục toạ độ,

các véc-tơ chuẩn chia toàn bộ không gian thành các góc phần sáu (Sector-

S1 S6 , mỗi góc 600) Chỉ bằng tám véc-tơ chuẩn ở trên ta sẽ tạo nên điện áp

stato với biên độ, góc pha bất kỳ mà khâu điều chỉnh dòng yêu cầu

α Cuộn dây pha A

Trang 26

Giả sử ta phải thực hiện véc-tơ us nằm trong S1 như hình 2.6 sau đây:

B

A

100

110 100 000 111

110 100 000

β

a)

Hình 2.6 a) Thực hiện véc-tơ uS bằng 2 véc-tơ chuẩn

b) Biểu đồ xung của véc-tơ điện áp thuộc góc phần sáu thứ nhất S1

Véc-tơ uS được tách thành hai véc-tơ con up , ut (chỉ số p- phải, t- trái) tựa

theo hướng của hai véc-tơ chuyển mạch u1, u2 Ta biết rằng điện áp sẽ phải

được tính đổi thành thời gian đóng ngắt van trong phạm vi một chu kỳ cắt

xung nào đó Giả thiết, toàn bộ chu kỳ đó là chu kỳ có ích, được phép dùng để

thực hiện véc-tơ, khi đó mô-đun tối đa cũng không thể vượt quá 2UMC/3 Do

vậy ta có:

smax 1 6 UMC

3

2u

u

u = = = = (2.11) Hai véc-tơ biên có thể thực hiện được bằng cách thực hiện u1 cho up và u2

cho ut trong hai khoảng thời gian sau:

Tp = x

s

p T u

u

max

(2.12)

28

Trang 27

Ta đã biết trạng thái đóng ngắt các van cho u1 và u2 (bảng 2.1), để tính

được Tp, Tt ta phải biết mô-đun của các véc-tơ up và ut (phương pháp tính

được nêu trong mục 2.2.2)

Trong khoảng thời gian còn lại Tx - (Tp + Tt ) biến tần thực hiện một

trong hai véc-tơ có mô-đun bằng không (u0 hoặc u7) Bằng cách đó, trên thực

tế đã thực hiện phép cộng véc-tơ sau đây:

us = up + ut + u0 (u7) = 1 2 ( )u0(u7

T

T T T u T

T u T

T

x

t p x x

t x

p + + ư + ) (2.13)

Để chọn trình tự thực hiện ba véc-tơ u1, u2, u0 (hoặc u7), ta hãy tách riêng

mẫu xung của bốn véc-tơ này ra khỏi bảng 2.1 và viết lại trong bảng 2.2 như

sau:

Bảng 2.2 Trạng thái điện áp các pha khi thực hiện véc-tơ dòng điện ở

góc phần sáu thứ nhất (S 1 ) bằng các véc-tơ chuẩn

u0 u1 u2 u7

Trình tự sẽ là có lợi nhất nếu trong phạm vi một chu kỳ các cặp van ít

phải chuyển mạch nhất – mỗi cặp van chỉ phải chuyển mạch một lần

Nếu trạng thái cuối cùng là u0, trình tự thực hiện sẽ là: u1- u2- u7

Nếu trạng thái cuối cùng là u7, trình tự thực hiện sẽ là: u2- u1- u0

Bằng trình tự đó, ta đã gây tổn hao đóng ngắt các van của nghịch lưu ở

mức ít nhất Nếu ta vẽ ghép tượng trưng hai chu kỳ nối tiếp nhau thuộc góc

phần sáu thứ nhất S1 trong hình 2.10b, ta thu được hình ảnh quen thuộc của

phương pháp điều chế bề rộng xung thực hiện bằng kỹ thuật tương tự

29

Trang 28

2.2.2 cách tính và thực hiện thời gian đóng ngắt van bán

dẫn của biến tần

Ta đã biết rằng việc tính toán thời gian hoàn toàn phụ thuộc vào thông tin

về mô-đun của các véc-tơ up, ut Véc-tơ điện áp stato us thường được cho trước

dưới dạng hai thành phần hình sin usα, usβ ở đây thông tin về góc pha tồn tại

không tường minh mà ẩn trong usα, usβ Khi véc tơ us ở góc phần sáu thứ nhất

ta có thể minh hoạ bằng đồ thị hình 2.8

30

Trang 29

up = sα − sβ ;

3

u2

ut = sβ (2.14a,b)

Bảng 2.3 sẽ tổng hợp các công thức tính mô-đun của các véc-tơ chuyển

mạch khi véc-tơ uS ở các góc phần sáu khác nhau

Bảng 2.3 Modul của các véc-tơ chuyển mạch phải, trái tính theo u sα, u sβ

l−ợng giác, vì vậy áp dụng chúng sẽ có lợi nhiều về thời gian tính Vấn đề là

31

Trang 30

phải biết được us nằm ở góc phần tư, góc phần sáu nào của không gian véc-tơ

để lựa chọn đúng công thức Ta có thể biết được điều đó bằng cách sau:

* Bằng việc xét dấu của usα và usβ ta dễ dàng nhận biết véc-tơ us nằm ở

góc phần tư thứ mấy

* Biểu thức (2.15b) sẽ đổi dấu mỗi khi véc-tơ us đi qua véc-tơ chuyển

mạch bất kỳ Vì vậy, sau khi đã biết góc phần tư (bước 1), bằng việc xét dấu b

ta sẽ biết được góc phần sáu cụ thể thuộc góc phần tư đó

Chương 5 sẽ xây dựng lưu đồ thuật toán ĐCVTKG dựa trên cơ sở suy

luận và tính toán ở trên

32

Trang 31

2.3 lựa chọn cấu trúc của bộ biến tần trên cơ sở

điều chế véc-tơ không gian

2.3.1 lựa chọn cấu trúc điều khiển

Trên cơ sở của việc xây dựng và chuyển hệ toạ độ cho VTKG, người ta

có thể xây dựng được các cấu trúc khác nhau của hệ truyền động biến tần-

ĐCKĐB, tiêu biểu là các cấu trúc điều chỉnh tựa theo từ thông rôto (T4R): cấu

trúc kinh điển và các cấu trúc hiện đại trên hệ toạ độ dq, hệ toạ độ αβ Hình

2.9 sau đây đưa ra một cấu trúc kết hợp giữa cấu trúc kinh điển và cấu trúc

hiện đại trên hệ toạ độ dq (theo các TLTK [18], [19])

5

PIn

Mô hình dòng

uSd

uSq

I * Sd

N G H

+

Trong sơ đồ cấu trúc trên, khối chuyển đổi 1 có nhiệm vụ tính chuyển

dòng ba pha vào động cơ thành hai dòng pha trên hệ toạ độ cố định α,β (isα,

isβ) Hai thành phần dòng isα và isβ đưa vào khối chuyển đổi 2 sẽ cho ta hai

thành phần isd và isq trên hệ toạ độ từ thông rôto Khối FW (khối 4) sẽ tính

33

Trang 32

được giá trị dòng đặt tạo từ thông Isd* ở mọi tốc độ Các giá trị ra của các bộ

điều chỉnh dòng là usd và usq được đưa tới đầu vào của khối chuyển đổi 8 Tín

hiệu ra của khối này là usα và usβ, đó là các thành phần của véc-tơ điện áp stato

trên hệ toạ độ αβ Chúng là tín hiệu vào của khối ĐCVTKG (SV PWM -

khối9) Đầu ra của khối này là các tín hiệu điều khiển biến tần Cả hai khối

chuyển đổi 2 và 8 đều yêu cầu thông số vị trí từ thông rôto (góc θs) được tính

bởi khối mô hình dòng (khối 3)

Trong hệ truyền động sử dụng ĐCKĐB, tốc độ của rô-to nhỏ hơn tốc độ

của từ thông rôto Do đó không thể phát hiện vị trí từ thông rôto bằng cảm

biến vị trí được gắn vào động cơ Khối mô hình dòng có nhiệm vụ tính góc θs

định mức) Khi từ thông rôto duy trì ở giá trị định mức

trong khi vận hành ở tốc độ thấp thì mô-men sinh ra sẽ

đạt được giá trị cực đại Từ thông phải giảm một cách

hợp lý khi vận hành ở tốc độ cao để tránh hiện tượng

bão hoà từ và sinh ra lực điện từ quá cao Bằng cách

giảm từ thông rôto đã kéo dài vùng tốc độ vận hành

của truyền động điện Chức năng này được thực hiện

nhờ khối “suy giảm từ thông” (FW - Field Weakening)

Trong sơ đồ cấu trúc điều khiển ở trên, có thể coi khối ĐCVTKG là trọng

tâm của mạch điều khiển, vì xét cho cùng thì nhiệm vụ của mạch điều khiển là

tính thời gian đóng ngắt van nghịch lưu, và khối ĐCVTKG trực tiếp thực thi

34

Trang 33

nhiệm vụ này Trong khuôn khổ của đề tài, bản luận văn này sẽ tập trung

nghiên cứu xây dựng khối ĐCVTKG

2.3.2 xây dựng cấu trúc phần cứng

Mục 2.3.1 ở trên đã đưa ra cấu trúc điều khiển của hệ biến tần theo

phương pháp T4R Để thiết kế bộ biến tần phục vụ thí nghiệm điện tử công

suất và truyền động điện tự động ta chọn sơ đồ cấu trúc phần cứng như sau

(hình 2.10):

khâu một chiều trung gian

Bộ nghịch LƯU + -

Khối điều khiển

Hình 2.10 Cấu trúc phần cứng hệ truyền động biến tần - ĐCKĐB

Toàn bộ cấu trúc phần cứng hệ truyền động biến tần - ĐCKĐB ở trên bao

gồm ba phần chính: mạch lực, tầng đệm và khối điều khiển

a) Mạch lực bao gồm :

Khâu một chiều trung gian bao gồm các tụ điện để lọc các thành phần

xoay chiều sau chỉnh lưu và điện trở hạn chế dòng nạp tụ

35

Trang 34

Bộ nghịch lưu độc lập có điện áp vào từ khâu một chiều trung gian Các

van bán dẫn ở đây được chọn loại IGBT có tần số đóng cắt cao cùng các đi-ốt

ngược tương ứng

Điện áp ra của bộ nghịch lưu có dạng điều biến độ rộng xung, dòng điện

ra phụ thuộc tải và có dạng gần với dạng hình sin

Mạch h∙m (không thể hiện trong hình vẽ) bao gồm một van đóng cắt

được điều khiển từ vi xử lý để thực hiện lệnh hãm và một điện trở Rh để tiêu

tán công suất còn lại của động cơ khi hãm

Động cơ M là loại ĐCKĐB rô-to lồng sóc công suất 2,2KW có gắn

Encorder để đo tốc độ quay

b) Tầng đệm là khâu trung gian giữa mạch lực và khối điều khiển, có

nhiệm vụ khuếch đại xung điều khiển và cách ly mạch lực với mạch điều

khiển Có hai loại tín hiệu trao đổi giữa hai phần này là: tín hiệu đo lường từ

mạch lực và tín hiệu điều khiển các van của bộ nghịch lưu Ngoài ra, tầng đệm

còn có nhiệm vụ tạo ra điện áp nguồn cho mạch điều khiển và điện áp đóng

mở van nghịch lưu Tầng đệm gồm ba khâu cơ bản:

Khâu đo lường gồm mạch đo điện áp một chiều và mạch đo dòng điện

vào động cơ, được biến đổi thành điện áp phù hợp với điện áp chuẩn đầu vào

ADC của VĐK

Mạch đệm làm nhiệm vụ đóng mở van khi có tín hiệu từ VĐK gửi đến,

nó bao gồm các mạch khuếch đại-cách ly Trong luận văn của mình tôi tôi đưa

ra khâu tạo khoảng thời gian trễ đóng cắt cho hai van trên cùng một nhánh để

tránh ngắn mạch trong trường hợp các van IGBT rời chưa được thiết kế bảo vệ

ngay trên phiến

36

Trang 35

Nguồn Switching (không vẽ ở hình trên) là bộ nguồn một chiều, biến đổi

từ điện áp một chiều lấy sau chỉnh lưu thành các nguồn một chiều điện áp thấp

ổn định cung cấp nguồn nuôi cho VĐK và điện áp điều khiển các van IGBT

c) Khối điều khiển bao gồm một VĐK 16 hoặc 32 bit và công cụ phát

triển VĐK này có các đầu vào tương tự, đầu vào số, đầu ra tương tự, có thể

giao tiếp với ngoại vi (bàn phím, màn hình ) để vào ra dữ liệu Nhiệm vụ của

khối điều khiển là thực hiện tạo xung điều khiển đóng mở IGBT theo luật điều

khiển mong muốn mà các thông số nhập từ bàn phím Các đầu vào tương tự

dùng để đo dòng điện vào động cơ, điện áp một chiều UMC Chương trình phần

mềm viết bằng ngôn ngữ C sẽ thực hiện các thuật toán để điều khiển động cơ

Khối ĐCVTKG (PWM) sẽ được trình bày chi tiết ở chương 5

Công cụ phát triển bao gồm một máy tính cá nhân PC có cài đặt phần

mềm phát triển và máy nạp EPROM

Đến đây ta đã hoàn thành việc xây dựng cấu trúc điều khiển và cấu trúc

phần cứng của bộ biến tần Các chương sau sẽ lần lượt thiết kế cụ thể các khối

trên của bộ biến tần

37

Trang 36

Chương 3

Thiết kế mạch lực

Nội dung của chương này sẽ trình bày các bước tính toán và lựa chọn các

linh kiện, thiết bị chính của mạch lực biến tần

Từ cấu trúc của hệ điều khiển ta có sơ đồ mạch lực như sau (TL [2]) :

iC L+R

iB • L+R

-Hình 3.1 Sơ đồ mạch lực Như vậy, nhiệm vụ của phần thiết kế mạch lực bao gồm các nội dung

sau:

• Thiết kế bộ nghịch lưu áp

• Thiết kế khâu một chiều trung gian

• Thiết kế mạch hãm

• Thiết kế mạch bảo vệ quá điện áp

Động cơ sử dụng là ĐCKĐB rôto lồng sóc có các thông số sau:

P=2,2 kW, ∆/Y 220/380V 7,6/4,45A, 2860v/ph, cosϕ = 0,71; η = 0,86

3.1 thiết kế bộ nghịch lưu áp

38

Trang 37

Đối với các bộ biến tần gián tiếp cấp cho các động cơ điện

ba pha công suất vừa và nhỏ người ta thường sử dụng

nghịch lưu nguồn áp với các van bán dẫn là IGBT

(Insulated Gate Bipolar Transistor -Transistor có cực

điều khiển cách ly) bởi nó có nhiều tính ưu việt như tốc

độ chuyển mạch nhanh, công suất điều khiển yêu cầu

rất nhỏ Việc sử dụng chúng làm đơn giản đáng kể khi

thiết kế các bộ biến đổi, làm cho kích thước của hệ

thống điều khiển ngày càng thu nhỏ Sáu điốt ngược

đóng vai trò trao đổi công suất phản kháng với nguồn

và bảo vệ quá điện áp cho IGBT khi IGBT khoá (TLTK [2])

Để lựa chọn các IGBT và đi-ốt, cần xác định giá trị trung bình của dòng

qua chúng và điện áp lớn nhất đặt lên chúng

Khi thực hiện phương pháp PWM, dòng qua IGBT (iT) và qua đi-ốt (iD) là

Trang 38

IT = (1+à )

2

m I

trong đó: Im là giá trị cực đại của dòng tải, Im = 2*I dm≈ 1,41*4,45 ≈ 6,27A

à là hệ số lấp đầy, là thời gian dẫn của van trong một chu kỳ cắt

xung Với tần số cắt xung là fx =10kHz, chọn van có thời gian đóng

trong đó Uhd là giá trị hiệu dụng điện áp pha trên tải

Khi đó điện áp tính toán chọn transistor:

UT.tt = 1,5 387,5 V = 581 V

Từ đó ta chọn IGBT ký hiệu MGY20N120D do Motorola chế tạo có các

thông số: UCEmax = 1200V, IC = 20A, tần số đóng cắt 10kHz, công suất tổn hao

lớn nhất 174W

40

Trang 39

điện áp để chọn điôt là 581 V

Căn cứ vào ID.tt và UD.tt ta chọn đi-ôt Silicon dùng cho chuyển mạch ký

hiệu DS15B có số liệu nh− sau:

Itb(A) Ung.max(V) ton, off(às)

Ta cũng có thể chọn Transistor có tích hợp sẵn đi-ốt loại IRG4PH30KD

có các thông số sau: Icmax = 20A, VCES = 1200V, Pđmax = 100W, VCE (sat) = 4V,

ICES = 250àA

3.2 thiết kế khâu một chiều trung gian

3.2.1 Tính chọn tụ C

41

Trang 40

Tụ C là một phần tử rất quan trọng trong nghịch lưu nguồn áp (NLNA),

vì vậy việc lựa chọn tụ cũng đòi hỏi rất chính xác Tụ C với vai trò bảo vệ quá

điện áp trong quá trình đóng cắt và trao đổi công suất phản kháng với tải, nếu

điện dung tụ không đủ lớn có thể dẫn đến nổ tụ, nếu tụ C lớn quá sẽ dẫn đến

kích thước lớn và giá thành cao Vì thế khi lựa chọn ta phải dựa vào rất nhiều

yếu tố Trong thực tế thông thường người ta chọn tụ C như sau:

C =

2

30sin

2

ϕ à

c x

m

U f

I

; F trong đó: à - hệ số lấp đầy, chọn àmax = 0,8

Im = Icp - giá trị đỉnh của dòng tải (A)

∆Uc - độ biến thiên điện áp cho phép, thường lấy bằng 0,1

,44sin1,0

*10

*5

27,6

*8,0.2

3

ư ≈ 0,148.10-3 F = 148 àF

Điện áp đặt lên tụ C là điện áp một chiều: UC = 775 V

Ta chọn 2 tụ mắc nối tiếp, mỗi tụ có điện dung 300àF, điện áp 400V

3.2.2 Tính chọn điện trở hạn chế dòng nạp tụ

42

Ngày đăng: 18/08/2013, 21:30

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1.2.  Sơ đồ nguyên lý mạch lực biến tần trực tiếp hình tia - Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian
Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý mạch lực biến tần trực tiếp hình tia (Trang 8)
Hình 1.5.  Mạch lực biến tần nguồn áp với nguồn chỉnh lưu có điều khiển - Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian
Hình 1.5. Mạch lực biến tần nguồn áp với nguồn chỉnh lưu có điều khiển (Trang 11)
Hình 1.6.  Mạch lực biến tần nguồn áp có điều khiển - Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian
Hình 1.6. Mạch lực biến tần nguồn áp có điều khiển (Trang 11)
Hình 1.8.  Điều biến độ rộng xung đơn cực - Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian
Hình 1.8. Điều biến độ rộng xung đơn cực (Trang 13)
Hình 1.9.  Điều biến độ rộng xung l−ỡng cực - Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian
Hình 1.9. Điều biến độ rộng xung l−ỡng cực (Trang 14)
Hình 2.1. Xây dựng VTKG từ các đại l−ợng dòng ba pha - Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian
Hình 2.1. Xây dựng VTKG từ các đại l−ợng dòng ba pha (Trang 18)
Hình 2.3.  Sơ đồ nguyên lý của bộ nghịch lưu nguồn áp cấp cho ĐCXCBP - Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý của bộ nghịch lưu nguồn áp cấp cho ĐCXCBP (Trang 23)
Hình 2.5.  Tám véc-tơ chuẩn do ba cặp van bán dẫn tạo nên - Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian
Hình 2.5. Tám véc-tơ chuẩn do ba cặp van bán dẫn tạo nên (Trang 25)
Hình 2.7.  Biểu đồ xung thuộc các góc phần sáu u 1S1 - Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian
Hình 2.7. Biểu đồ xung thuộc các góc phần sáu u 1S1 (Trang 28)
Hình 2.9.  Cấu trúc của hệ TĐXCBP điều khiển kiểu T 4 R với mô hình dòng - Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian
Hình 2.9. Cấu trúc của hệ TĐXCBP điều khiển kiểu T 4 R với mô hình dòng (Trang 31)
Hình 2.10.  Cấu trúc phần cứng hệ truyền động biến tần - ĐCKĐB - Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian
Hình 2.10. Cấu trúc phần cứng hệ truyền động biến tần - ĐCKĐB (Trang 33)
Hình 3.1. Sơ đồ mạch lực - Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian
Hình 3.1. Sơ đồ mạch lực (Trang 36)
Hình 3.2.  Biểu đồ dẫn dòng điện qua transistor và điốt trong phương pháp PWM - Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian
Hình 3.2. Biểu đồ dẫn dòng điện qua transistor và điốt trong phương pháp PWM (Trang 37)
Hình 3.7.  Một số mạch bảo vệ quá điện áp của bộ nghịch lưu - Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian
Hình 3.7. Một số mạch bảo vệ quá điện áp của bộ nghịch lưu (Trang 46)
Hình 4.4.  Sơ đồ thực hiện thời gian trễ - Nghiên cứu thiết kế bộ biến tần trên cơ sở điều chế vec tơ không gian
Hình 4.4. Sơ đồ thực hiện thời gian trễ (Trang 50)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w