Bao cáo chỉnh lưu cầu ba pha Phạm quốc hải

bài tập dài, điện tử công suất, chỉnh lưu cầu 3 pha, tạo nguồn dòng, bài tập lớn

BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI

Họ và tên : Trần Đình Đạt

SHSV: 20093415

Lớp: ĐK & TĐH 3 – K54

Đề 1 – Phương án 4

Hệ điều khiển chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển có nhiệm vụ tạo nguồn dòng với

số liệu:

Phương Án 3 pha(50Hz)Nguồn AC Dòng tảimax(A) Dòng tảimin(A) Trở tải(Ôm) Điện cảmtải (H)

Yêu cầu:

1 Chọn mạch phát xung và tính toán các linh kiện trong mạch

2 Tổng hợp hệ và chọn luật điều khiển

3 Mô phỏng hệ điều khiển và toàn bộ hệ thống kín

Chú thích: độ dao động của điện áp nguồn ±15%

BÀI LÀM

1 Chọn mạch phát xung và tính toán các linh kiện trong mạch

a Tính toán thông số biến áp lực

Bảng thông số mạch chỉnh lưu hình cầu ba pha

Tham số/Sơ đồ

2

d

U U

d

I I

1

.

ba d

k I I

ba d

S

P kđm

Chinh cầu ba pha 2,34 Id/3 0,816 0,816 1,05 0,057

Chọn Thyristor kiểu T130 N có các tham số như sau:

Ký hiệu Itb(A) U0(V) Rd(mΩ)) Udk(V) Idk(mA) U

Udđm = Idđm Rt = 40.4 = 160V

Với U1  0,15

ta có:

1

160 1,65

190,18

d

U

  

 Pd = Ud.Id = 190,18.40 = 7,61 KW

Sba = kpPd = 1,05.7,61 = 7,99 KVA

2

1

190,18

95,61 (1 ) (1 0,15)2,34

d dm

u

U

U k

  



1 2

220 / 3

1,32 95,61

ba

U k U

2

1

1

0,816 0,816.40 32,64

1,32

d

Vậy các tham số máy biến áp cần có là:

7,99

ba

S  KVA; U 1 220 3; U2  95,61V ; I1  102A; I2  32,64A

b Mạch tạo điện áp răng cưa Urc tuyến tính một nửa chu kỳ đi xuống

 Chọn OA loại TL082 chứa 2 OA trong 1 vỏ IC

 Chọn R1  10k

;

 Chọn Điôt ổn áp loại BZX79 có U Dz 10V để có biên độ điện áp răng cưa là 10V

 Chọn C0.22F ta có:

68.18

2. Dz 2 10 0.22 10

E T



 Chọn R3  75k

 Tính điện trở R2

Chọn thời gian nạp t n 1ms,điện áp bão hòa của OA là:

3 3

1.5 15 1.5 13.5 0.7 13.5 0.7

5.333

0.001 75.10

bh bh Dz n

U



    



 Chọn R2  5.6K

Từ đó ta có mạch tạo xung răng cưa như sau:

c Khâu so sánh và khâu tạo xung chùm có độ rộng hạn chế dùng monostable

Chọn R4 R5  10k

Chọn xung chùm có độ rộng 800

Do chu kỳ ứng với tần số 50Hz là T=1/50=0.02=20ms nên ta quy đổi độ rộng xung chùm sang thời gian là:

0

0

20

80 4.5

360

xc

ms

T    ms

2 Tổng hợp hệ và chọn luật điều khiển.

Sơ đồ cấu trúc của hệ:

+ R p i( ) là hàm truyền của khâu điều chỉnh dòng điện xác định được khi tiến hành tổng hợp hệ

+ Ui đặt: điện áp đặt định mức (là lượng đặt dòng điện),tương ứng với dòng điện định mức 120(A),chọn bằng 10V

+ Rt: là điện trở tải ,ở đây là điện trở cuộn dây tạo từ trường có giá trị bằng 5 + Tt:là hằng số thời gian của tải ,trong đó Lt là điện cảm của cuộn dây có giá trị bằng 4H

Suy ra:

1,8

0, 45 4

t t t

L

R

+ KBBĐ: hệ số khuếch đại bộ biến đổi Đầu vào của khâu này là điện áp điều khiển có giá trị định mức là 5V Đầu ra của khối này là điện áp chỉnh lưu Ud và

áp điều chỉnh đạt trị số sao cho dòng tải định mức (40A),vì vậy khi điện trở là 4 thì điện áp qua bộ chỉnh lưu tương ứng định mức phải bằng :

Udđm = Idđm Rt = 40.4 = 160 V

KBBĐ = Udđm/Uđđm = 160/5 =32

+ TBBĐ:hằng số thời gian của bộ biến đổi ,ở đây là chỉnh lưu cầu 3 pha nên có giá trị là:

1

BBD

dm dm

T T

Trong đó:

+ f1: tần số lưới 50Hz,chu kỳ T=0.02s

+ mđm: là hệ số đập mạch chỉnh lưu phụ thuộc vào sơ đồ mạch van Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha thì mđm= 6

Vì vậy hằng số thời gian bộ biến đổi ở đây là

0.02

1,67

BBD

dm

T

m

+ki: Hệ số tỷ lệ của mạch phản hồi dòng điện phải đảm bảo khi dòng tải là định mức (40A) thì điện áp phản hồi bằng điện áp định mức Uiph=5(V).nên hệ số khuếch đại mạch phản hồi dòng điện phải là:

5

0.125 40

Ki  

Ti:là hằng số thời gian của mạch phản hồi dòng điện ,thường lấy bằng 1ms Tính toán các thông số:

U i đặt U đk U d I t

U i ph

Chọn Tđk=1ms

Ta tính toán được như sau:

1

i i

K

s T



BBD

K

R i

1

i i

K

s T



   

32

BBD BBD dk

K

0.125

i

i

K

s T  s

0, 25 4

1 1 0, 45 1 0, 45

t

t

R

U i đặt U đk U d I t

U i ph

Tổng hợp mạch vòng dòng điện như sau:

Đặt: T s T dkT T i BBD   1 1 1.67 3.67 ms

0.45

Hàm truyền của sơ đồ:

01 ( )

(1 )(1 )

t

R

S s

T s T s



Điều kiện: T s T u

Sử dụng tiêu chuẩn tối ưu modun ta tìm được hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng điện có dạng khâu PI:

0.125

1 0.001s

32

1 0,00267s

R i

0, 25

1 0, 45s

1 ( )

.

u i

BBD i

s u

T s

R s

K K

a T s R





   Thay số vào ta được: Chọn a=2

3

2 3,67 10 4

u i

s u

R s

s

a T s R



  

Vậy: Xác định hàm truyền của khâu điều chỉnh theo tổng hợp mạch ta có: + Kp=75

+ Ki=167

Sơ đồ cấu trúc đầy đủ của hệ:

U i đặt U đk U d I t

U i ph

-Tính toán mạch điều khiển

Chọn R1 = R2

1

1

.

Ro

Chọn : R1  10k

0

21 21

p

R

R

5 1

I

 

Chọn C3 = 0,68µF

1

75 167

s

1 0.001s

32

1 0,00267s

0, 25

1 0, 45s

Cấu trúc bộ PI

3.Mô phỏng hệ điều khiển và toàn bộ hệ thống kín

a) Mô phỏng hàm truyền

b) Kết quả mô phỏng

 Tính toán khâu phản hồi dòng:

Tính toán:

Ta có chuẩn điện trở đo lường :I  200 ; A U  60 mV

Từ đó ta có

60

0.3 200

s

U mV

Với Uđk=5V.Ta tính được hệ số khuếch đại:

D

5

416,67 0.3 40

K

V

K

 

Chọn R15=R16=10k

Từ đó chọn được: R18  333k ;R19  100k

Chọn C1 = 2,2nF ; C2 = 68nF

MÔ PHỎNG TOÀN BỘ HỆ THỐNG

PHẦN MÔ PHỎNG (XEM FILE MÔ PHỎNG TRÊN PSIM 9.0)

Đồ thị một số đại lượng mô phỏng: