ứng dụng của điện tử công suất trong điều chỉnh tốc độ động cơ, chương 11

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

0
185
lượt xem
86
download

ứng dụng của điện tử công suất trong điều chỉnh tốc độ động cơ, chương 11

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bộ nghịch lưu cầu một pha được minh họa hình 9.3.1 các giá trị trong mạch được cho như sau: VS=100V, Le=10mH, RL=5, IGBT SWITCHES các diode được kết nối m=0.4, f=50hz. Ngã ra có 3 xung trong ½ chu kỳ. Điện áp cực cổng 15V. Mạch điều khiển cực cổng được mô phỏng bởi tín hiệu sóng tam giác, một tín hiệu chuẩn và một bộ so sánh tương tự như mạch điều khiển được. Tiến hành mô phỏng SPICE và vẽ đồ thị cho dòng điện nguồn is. Dạng sóng điện áp cổng, và điện áp tải và...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: ứng dụng của điện tử công suất trong điều chỉnh tốc độ động cơ, chương 11

  1. Chương 11: KHAÛO SAÙT BOÄ NGHÒCH LÖU CAÀU MOÄT PHA Boä nghòch löu caàu moät pha ñöôïc minh hoïa hình 9.3.1 caùc giaù trò trong maïch ñöôïc cho nhö sau: VS=100V, Le=10mH, RL=5, IGBT SWITCHES caùc diode ñöôïc keát noái m=0.4, f=50hz. Ngaõ ra coù 3 xung trong ½ chu kyø. Ñieän aùp cöïc coång 15V. Maïch ñieàu khieån cöïc coång ñöôïc moâ phoûng bôûi tín hieäu soùng tam giaùc, moät tín hieäu chuaån vaø moät boä so saùnh töông töï nhö maïch ñieàu khieån ñöôïc. Tieán haønh moâ phoûng SPICE vaø veõ ñoà thò cho doøng ñieän nguoàn is. Daïng soùng ñieän aùp coång, vaø ñieän aùp taûi vaø doøng ñieän vôùi caùc ñieàu kieän xaùc laäp vaø xaùc ñònh. a. Coâng suaát trung bình phaùt bôûi nguoàn. b. Caùc soùng haøi THD cuûa ñieän aùp taûi vaø doøng ñieän taûi. c. Giaù trò ñænh doøng ñieän taûi. Trang 1
  2. Sô ñoà maïch ña xung Trang 2
  3. *. Chöông trình moâ phoûng baèng PSPICE. 9-3-1.CIR PWM SINGLE – PHASE INVERTER WITH UNIFORM PULSE To determine power and harmonic distortion. . INC OPTIONS; * PARAMETERS .PARAM VS=100V; .PARAM RLOAD=5ohms; .PARAM LLOAD=10Mh; .PARAM FREQ=50HZ PERIOD ={1/FREQ}; .PARAM TR=20NS TF = {TR}; .PARAM DUTY=0.4; .PARAM TON ={PERIOD /2 –2*TR}; .PARAM VP =15V; .PARAM NUM=3; .PARAM PER={0,5*PERIOD/NUM}; .PARAM VC=1V; .PARAM VREF={2*DUTY*VC}; .PARAM DELC ={TR/2}; .PARAM TRC={PER/2-TR}; .PARAM TFC ={TRC}; .PARAM WD={TR}; .PARAM DEL={PERIOD /2}; * SOURCE AND LOAD VS1 3 0 DC {VS} RL 4 55 {RLOAD} LL 55 5 {LLOAD} IC =-9.93A; RG12 1 0 1E4; RG34 2 0 1E4 * SUBCICUIT for IGBT MODEL and DIODE .SUBCKT IG_IDEAL 17 18 19 20;Drain (17) Source (18) Gate (19,20). SW 17 18 19 20 MOSIG; Trang 3
  4. (SPWM 555 DRV 40 41 44 .MODEL MOSIG VSWITCH (RON=1E-3 ROFF=1E6 VON=10 VOFF=1E-3) .ENDS IG_IDEAL .SUBCKT D_IDEAL 21 22; ANODE (21); DIO 21 22 DIODE .MODEL DIODE D(RS=1m CJO=0.1Pf n=0.001) .ENDS D_IDEAL * CALL for IGBTS and diodes. X SW1 3 4 1 0 IG_IDEAL; X SW2 5 0 1 0 IG_IDEAL; X SW3 5 5 2 0 IG_IDEAL; X SW4 4 0 2 0 IG_IDEAL; X D1 4 3 D_IDEAL; X D2 0 5 D_IDEAL; X D3 5 3 D_IDEAL; X D4 0 4 D_IDEAL; * SUBCIRCUIT for IGBT driver. .SUBCKT MPLS_TR1_INV 15 10 PARAMS; DELAY=0. * The carrier-wave source. VCAR 11 10 PULSE ({VC} 0 {DELC} {TRC} {TFC} {WID} {PER} VR 12 10 DC {VREF} * Comparatos output, voltage is clipped between zero and VP. E 13 10 VALUE ={LIMIT (V(12,11)*1E6,0,VP)} RE 13 10 1E6 * Frequency generator VG for inverter. VG 14 10 PULSE (0 1 {DELAY} {TR} {TF} {TON} {PERIOD} * Gate pulse generator EG 15 10 VALUE ={V (14,10)*V(13,10)}; pulse in a half cycle .END S MPLS_TRI_INV * MPLS (Multiple pulse), TRI (TRIANGLE WAVE) , INV (INVERTER) Trang 4
  5. * CALLS for gate drivers. X DRIVER1 1 0 MPLS_TR1_INV X DRIVER2 2 0 MPLS_TR1_INV PARAMS :DELAY ={DEL} * ANALYSIS .TRAN 40 US 80ms UIC ; TO find initial condition for LL in steady state . TRAN 40US 40ms UIC. . FOUR 50Hz 15 V(4,5) I(RL) .PROBE I(VS1) V(4,50 I(RL),V(1) .END Trang 5
  6. CAÙCH GIAÛI: Ñaây laø moät baøi taäp taïo ra moät maïch ñieàu khieån phuø hôïp. maïch naøy seõ phaùt ra caùc xung coång ñoàng daïng vôùi taàn soá 300Hz moãi xung coù chu kyø laøm vieäc laø 0,4m=(t’on /2T’) nhö hình 9.3.1a. neáu soùng mang VC vaø tín hieäu chuaån Vref laø caùc ngoõ vaøo cuûa boä so saùnh thì caùc xung ôû ngoõ ra seõ laø xaùc ñònh neáu Vref >VC. Caùc xung naøy taïo thaønh moät nhoùm 3 xung cho moãi caëp coâng taéc SW1, SW2, SW3,SW4. Taàn soá ra cuûa boä nghòch löu laø fC/6. Trong ñoù fC laø taàn soá tín hieäu soùng mang.  Caùch giaûi goàm boán böôùc: Böôùc 1: töø sô ñoà maïch 9.3.1 vaø caùc giaù trò ñaõ cho. Töø caáu hình PSPICE seõ veõ ra trong hình 9.3.1b. Böôùc 2: töø caáu hình PSPICE trong hình 9.3.1b moät file maïch vieát ra coù teân laø W 9-3-1.CIR Böôùc 3: moâ phoûng PSPICE seõ ñöôïc chaïy vôùi file 9-3-1.CIR keát quaû seõ ñöôïc veõ ra trong W-9-3-1.DAT. Böôùc 4: duøng PROBE caùc ñoà thò ñöôïc veõ ra cho doøng ñieän nguoàn ñieän aùp taûi daïng soùng maïch ñieàu khieån cöïc coång vaø doøng ñieän taûi nhö hình 9.3.1C. Caùc daïng soùng naøy thì nhoû hôn lyù töôûng bôûi vì toác ñoä queùt ôû ngoõ ra cuûa boä so saùnh. Toác ñoä queùt gaây ra do moät soá traïng thaùi oån ñònh vaø ñoä lôùn cuûa caùc böôùc trong vieäc phaân tích. Phaàn a: Töø ñoà thò doøng ñieän nguoàn, giaù trò trung bình cuûa doøng ñieän nguoàn ISAV=5,49A. Vì vaäy coâng suaát trung bình P phaùt bôûi nguoàn laø P=VS.ISAV=100.5,49=549W. Phaàn b: Töø file W-9-3-1.out meùo soùng haøi daïng soùng ngoõ ra ñöôïc cho nhö sau. Ñieän aùp taûi THD=125.9%. Doøng ñieän taûi THD=42,7% Phaàn c: töø ñoà thò doøng ñieän taûi trong hình W-9-3-1C giaù trò ñænh laø IMAX=15,1A. Trang 6
  7. 9.3.3 BOÄ NGHÒCH LÖU DOØNG Boä nghòch löu nguoàn doøng ñöôïc duøng ñeå ñieåu khieån ñoäng cô caûm öùng. Hình 9.32 chæ ra sô ñoà maïch ñôn giaûn cuûa boä nghòch löu doøng caàu 1 pha. Cuøng vôùi caùc daïng soùng tín hieäu coång vaø daïng soùng doøng ñieän taûi, nguoàn DC ñöôïc thay theá baèng nguoàn doøng khoâng ñoåi. Trong thöïc teá ñaây laø moät nguoàn ñieän aùp ñieàu chænh ñöôïc maéc noái tieáp vôùi cuoän caûm coù giaù trò lôùn.  Sô ñoà boä nghòch löu doøng: T T SW1 SW2 R1 I Ll Load Source T T SW3 SW4 Xeùt moät boä bieán taàn tuaàn hoaøn moät pha. Ñöôïc minh hoïa hình 9.3.3. maïch ñieän coù giaù trò nhö sau: VS=120V (rms) f=150Hz, LL=0,RL=10 Taàn soá ra f0=50Hzz, goùc treã =0. Duøng PSPICE moâ phoûng vaø veõ ñoà thò ñieän aùp nguoàn vaø doøng ñieän taûi. a. Xaùc ñònh coâng suaát trung bình tieâu thuï bôûi taûi b. Caùc meùo soùng haøi THD cuûa daïng soùng doøng ñieän taûi. c. Giaù trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän taûi. d. Heä soá soùng haøi HF baäc 3,5,7,9 cuûa daïng soùng doøng ñieän. Trang 7
  8. d. Sô ñoà maïch ñieän nhö hình 9.3.3 Converter P a[6] Converter N SW11 SW13 D22 D24 [1] Gate 11 [0] [0] Gate 13 [1] Source [0] 10 RL 5 VS1=120V(rm s ) 1M D14 D12 [2] [0] 0 Rin Gate 23 [0] Gate 23 [2] 180Hz SW23 SW4 SIN [0] Gate for SW12,SW13 Gate for SW23,SW21 8 8 [1] [2] E=A*V(5) Ep=Vp*V(8)*V(9) EN=Vp*(1-V(8))*V(9) Limit -1,+1 VG + + + R =1M - E - Rgp=1M - RgN=1M A=1E9 f PULSE VCVS [0] Driver Trang 8
  9. * Chöông trình moâ phoûng. W 9-3-3.CIR SINGLE-PHASE CYCLOCONVERTER WITHOUT MODULATION * To determine the performanece without voltage modulation. .INC OPTIONS *PARAMETERS . PARAM VS=120v VMAX={ORT(2)*VS}; .PARAM FREQ=150HZ PERIOD={1/FREQ}; .PARAM NUM=3 FREQC={FREQ/NUM}; .PARAM PERC ={1/FREQC}; .PARAM VP=15V; .PARAM RLOAD=10ohms; * SOURCE and LOAD VS1 5 0 SIN (0{VMA}{FREQ}) RL 6 7 {RLOAD} RIN 5 0 1E6; * CONVERTER SUBCIRCUITS .SUBCKT SW-IDEAL 17 18 19 20; SW 17 18 19 20 THY; .MODEL THY VSWITCH (RON=1E-3 ROFF=1E6 VON=10 VOFF=1E-3) .ENDS SW_IDEAL .SUBCKT D_IDEAL 21 22; DIO 21 22 DIODE .MODEL DIODE D(RS=1m CJO=0.1Pf N=0.001) .ENDS D_IDEAL * CALLS for SWITCHES and DIODES for half-controlled converter. XS11 5 6 1 0 SW_IDEAL; XS13 0 6 0 1 SW_IDEAL; XS23 0 7 0 2 SW_IDEAL; XS21 5 7 2 0 SW_IDEAL; Trang 9
  10. XD 14 7 5 D_IDEAL XD 12 7 0 D_IDEAL XD 22 6 0 D_IDEAL XD 24 6 5 D_IDEAL  Driver circuits E 8 0 value={LIMIT(VC5)*1E(9)-1,1)}; RE 8 0 1E6 VG 9 0 PULSES (0 1 0 5ns 5ns {PERC/2-10ns}{PERC}) * VG Seperates paid N gate signals into the trwo seperate half cycles. EP 1 0 VALUE={VP*V(8)*V(9)}; EN 2 0 VALUE={VP*(1-V(9))*V(8)}; * ANALYSIS .TRAN 20us 20ms 0 40us UIC; TMAX=40us for a clean SIN wave .FOUR 50hz 15 I(RL) .PROBE V(5) i(RL) .END Trang 10
  11. CAÙCH GIAÛI. Cuõng töông töï nhö 9.3.1 vaø 9.3.2 Goàm 4 böôùc nhö sau: Buôùc 1: Töø caùc döõ lieäu vaø hình 93.3 chuùng ta coù theå veõ ra caáu hình cuûa SPICE phuø hôïp vôùi boä bieán taàn tuaàn hoaøn. Xem hình 9.33a. Khi taûi laø trôû khaùng Thyristor coù theå duøng kieåu ñoùng ngaét ñeå ñieàu khieån ñieän aùp vôùi ñieän aùp ñieàu khieån (tín hieäu coång) ñöôïc aùp ñaët vaøo cuõng nhö thôøi gian daãn laø caàn thieát. Böôùc 2: töø hình 9.3.3 vaø hình W.9.3.3a ta thaønh laäp 1 file cho maïch ñaët teân laø w-9-3-3.CIR. Böôùc 3: Chöông trình moâ phoûng SPICE coù theå chaïy vôùi file maïch w 9-3-3.CIR. Böôùc 4: duøng PROBE vôùi file döõ lieäu W 9-3-3.DAT. Ñoà thò nguoàn aùp taïi 150Hz vaø doøng taûi taïi 50Hz coù theå ñöôïc veõ ra xem hình 9.3.3b. A single phase cyclo converter without modulation. Phaàn a :coâng suaát trung bình P tieâu thuï bôûi taûi laø: P=I2lrsm.RL=10.902.10=1187W Phaàn b: Töø caùc ngoõ ra cuûa file W 9-3-3.OUT meùo daïng soùng haøi THD cuûa daïng soùng doøng ñieän taûi THD=67.82% Phaàn c: töø file W 9-3-3.OUT ILRMS=9.01A. Phaàn d: Töø HFn=Iln/I4. Töø caùc ngoõ ra file W 9-3-3.OUT Cho caùc döõ lieäu nhö HF3=0,403 HF5=05, HF7=0,2 HF9=0. III.4 XEÙT MAÏCH OÅN AÙP: OÅn aùp AC: maïch coâng suaát ñeå oån aùp AC thì töông töï nhö laø maïch (Chopper DC). Trong tröôøng hôïp naøy taàn soá ñoùng môû cuûa maïch chopper seõ baèng hai laàn taàn soá cuûa nguoàn ñieän aùp. 2.4.1 Khaûo saùt maïch nhö hình 2.4.1.a Muïc ñích cuûa maïch laø ñeå ñieàu khieån coâng suaát taûi baèng caùch ñieàu chænh giaù trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp AC ñaët treân taûi. Caùc coâng taéc SW ñieàu khieån Point-On- Wave ñeå cho ñieän aùp vaøo VS =240sin314t(11) xuaát hieän ôû caùc ñaàu ra ñieän trôû taûi RL=10. Duøng SPICE vaø PROBE ñeå veõ ñoà thò doøng Trang 11
  12. ñieän ra iL vôùi goùc kích  töø 0-1 rad cuøng vôùi goùc môû laø  vaø ñöôïc laëp laïi ôû moãi nöûa chu kyø ñieän aùp vaøo. Sô ñoà maïch oån aùp nhö sau. Rl32=10 i(Rl32)[3] [2] Switch Voltage control (RLoad) [1] + CN+ N VS30=240Sin314t + VSW20 + SW20 - Puled - - Chopper DC R10=1 control N Switch voltage - CN Sub circuit V-cont [0] Trang 12
  13. *Chöông trình moâ phoûng baèng SPICE. *W.2-4-1.CIR AC –VOLTAGE REGULATOR. *determine current responss for different values of firing angle ALFA. *This regulator use a voltage-controlled switch as an ac chopper. *Include the power-electrotide library and define parameters. .LIB POWER.LIB .OPTIONS NOPAGE REL TOL=0.01 * PARAMETERS .PARAM FRE=50Hz; .PARAM RLOAD=10ohms; .PARAM PI=3.14159 TWOPI={2*PI}; .PARAM ALFA=0 rad; .PARAM DELAY={ALFA/(TWOPI*FRE)}; .PARAM VRMS=240v, VMAX={SQRT(2)*VRMS}; .PARAM PERIOD ={1/FRE}; * SOURCE, a sinusoidal voltage in the power circuit. VS30 3 0 SIN (0{VMAX} {FRE}); * Call a subcircuit named V-cont from the library file. XCONT 1 0 V-CONT; * DEVICE SW20 2 0 1 0 SWITCH; * CIRCUIT ELEMENT RL32 3 2 {RLOAD}; * Perform a multiple run for differrent values of firing angle. .STEP PARAM ALFA LIST 0 1; =0rad =1 rad * ANALYSIS; Transient to view the load current. .TRAN 20us 20ms; TSTEP =20us, TSTOP=1.5cycles. * OUTPUT .PROBE i(RL32); .END Trang 13
  14. Hình 241 a minh hoïa maïch bao goàm moät nguoàn oån aùp thay ñoåi VS moät ñieän trôû taûi RL vaø moät maïch ñieän töû coâng suaát ñeå ñieàu khieån coâng suaát taûi. Maïch ñieän töû coâng suaát laø maïch ñoùng ngaét ñieàu khieån ñieän aùp coù thôøi gian on vaø off baèng nhau trong moãi chu kyø daïng soùng cuûa nguoàn caùc ñieåm on cuõng coù theå ñieàu chænh ñöôïc. Hoaït ñoäng ñoùng ngaét ñieàu khieån ñieän aùp ñöôïc ñieàu khieån bôûi nguoàn ñieän aùp VC phaùt ra töø moät nguoàn vôùi caùc xung tuaàn hoaøn chu kyø baèng moät nöûa cuûa nguoàn cung caáp. Neáu ñieän aùp ñieàu khieån laø VC=VON thì coâng taéc ôû traïng thaùi ON. Neáu ñieän aùp ñieåu khieån VC=VOFF thì coâng taéc ôû traïng thaùi OFF. Hình 241b chæ ra moät daïng soùng ñieän aùp vôùi goùc treã (+n) ñeå môû coâng taéc vaø goùc n cho coâng taéc ñoùng. Caùc soá nguyeân n=1,2,3... coù theå thaáy töø hình 241b vaø giaù trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp taûi VL ñöôïc ñieàu chænh baèng caùch thay ñoåi goùc kích . Trong phaïm vi töø 0 =

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản