Bài tập lớn điện tử công suất

Chia sẻ: Vu Xuan Truong | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

1.376
lượt xem 452
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học kỹ thuật trong công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp điện tử thì các thiết bị đện tử có công suất lớn cũng được chế tạo ngày càng nhiều. Và đặc biệt các ứng dụng của nó vào các ngành kinh tế quốc dân và đời sống hàng ngày đã và đang được phát triển hết sức mạnh mẽ. Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu ngày càng nhiều và phức tạp của công nghiệp thì các ngành điện tử công suất luôn phải nghiên cứu và tìm ra giải...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tập lớn điện tử công suất

TR Ö Ô Ø N G A Ï O Ï O Â N G G H I P Ñ IH C C N EÄ TP H CM K h oa i Ñ eän Ñ i eän töû ------ - - ----- TI U A Ä N EÅ LU Giảng viên hướng dẫn: Hoàng Phú An Nhóm SVTH: 1. Vũ Xuân Trường 2.Vũ Văn Hiếu 3. Lê Trí Hạnh 4. Nguyễn Văn Toàn 5. Đỗ Huy Khánh Lớp: DHDI5LTTB Thái Bình, ngày 18 tháng 10 năm 2010
Lời nói đầu Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học kỹ thuật trong công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp điện tử thì các thiết bị đện tử có công suất lớn cũng được chế tạo ngày càng nhiều. Và đặc biệt các ứng dụng của nó vào các ngành kinh tế quốc dân và đời sống hàng ngày đã và đang được phát triển hết sức mạnh mẽ. Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu ngày càng nhiều và phức tạp của công nghiệp thì các ngành điện tử công suất luôn phải nghiên cứu và tìm ra giải pháp tối ưu nhất. Đặc biệt với chủ trương CNH- HĐH của nhà nước, các nhà máy, xí nghiệp cần phải thay đổi, nâng cao để đưa công nghệ tự động điều khiển vào trong sản xuất. Do đó đòi hỏi phải có thiết bị và phương pháp điều khiển an toàn chính xác. Đó là nhiệm vụ của ngành điện tử công suất cần phải giải quyết. Để giải quyết vấn đề này thì nước ta cần phải đội ngũ thiết kế đông đảo và tài năng.Do đó bài tập lớn điện tử công suất là một bài kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp của mỗi sinh viên và là điều kiện cho sinh viên ngành Điện- Điện tử tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về điện tử công suất …do chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế lên khi làm bài tập lớn cần có sự hướng dẫn nhiệt tình của giảng viên giúp chúng em hòan thành bài tiểu luận này . Qua bài tiểu luận này giúp chúng em hiểu thêm rất nhiều kiến thức về bộ môn này. Chúng em xin cân thành cảm ơn!
Bài tiểu luận gồm 6 chương: Chương 1: Mạch chỉnh lưu không điều khiển Chương 2: Mạch chỉnh lưu có điều khiển Chương 3: Biến đổi điện áp một chiều ( bộ băm điện áp” HACHEUR” một chiều) Chương 4: Bộ biến đổi điện áp xoay chiều Chương 5: Nghịch lưu Chương 6: Biến tần
Chương 1: Mạch chỉnh lưu không điều khiển D 1.1:CHỈNH LƯU NGUỒN 1 PHA 1.1.1Mạch chỉnh lưu bán kỳ u1 u2 ud R 1.1.1.1.Tải R - Ở bán kỳ dương : 0 < θ < π D dẫn ( p/c thuận) u ud = u2 id = d R uD = 0 - Ở bán kỳ âm : π < θ < 2π D tắt ( p/c nghịch) ud = 0 id= 0 uD = u2 2U 2 - Điện áp trung bình trên tải: ⇒ U d = U π - Dòng trung bình qua tải: I d = d R - Điện áp ngược cực đại trên diod:U N max = − 2U 2 - Trị hiệu dụng của dòng chảy qua cuộn thứ cấp MBA: U ⇒ I2 = 2 2R
1.1.1.2.Tải RE - Ở bán kỳ dương : 0 < θ < π D * Khi 0 < θ < θ1 & θ2 < θ < π u2 < E D tắt ( p/c nghịch) E u1 u2 ud ud = E id= 0 uD = u2 - E R * Khi θ1 < θ < θ2 D dẫn ( p/c thuận) u −E u2 ud = u2 id = d R uD = 0 Um - Ở bán kỳ âm : π < θ < 2π D tắt ( p/c nghịch) E ud = E id = 0 0 π 2π θ θ1 θ2 uD = u2 – E 2U 2 cos θ1 τ -Dòng trung bình qua tải: ⇒ Id = ( − sin θ1 ) -Um R π T -Điện áp ngược cực đại trên diod: ud U N max = − 2U 2 − E Um -Trị hiệu dụng của dòng chảy qua cuộn thứ cấp MBA: E 2π ωτ 1 2 2π ∫ I2 = i 2dθ 0 θ θ1 θ2 π 2π 0
D1 1.1.2.Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ 1.1.2.1.Tải R u21 R * Ở bán kỳ đầu : 0 < θ < π u1 u21>0 & u22 < 0 u22 ud D1 dẫn ( p/c thuận) D2 tắt ( p/c nghịch) D2 ud = u21 u2 uD2 = u22 – u21 Um * Ở bán kỳ kế tiếp : π < θ < 2π u21 < 0 & u22 > 0 0 θ D1 tắt ( p/c nghịch) π 2π D2 dẫn ( p/c thuận) -Um ud = u22 ud uD1 = u21 – u22 Um - Điện áp trung bình trên tải: ⇒ U d = 2 2U 2 π θ 0 U π 2π - Dòng trung bình qua tải: Id = d uN R I π - Dòng trung bình qua mỗi diod: ID = d 0 2π θ 2 - Điện áp ngược cực đại trên diod: U N max = −2 2U 2 -Um - Trị hiệu dụng của dòng chảy qua mỗi cuộn thứ cấp MBA: U2 -2Um ⇒ I2 = 2R
1.1.2.2.Tải RE * Ở bán kỳ đầu : 0 < θ < π u21>0 & u22 - Khi u21>E 0 D1 tắt ( p/c nghịch) Um E - Khi u22
- Dòng trung bình qua tải: 2π 1 2U 2 sinθ − E Id = 2π ∫ 0 R dθ θ2 1 2U 2 sinθ − E Id = ∫ π θ1 R dθ θ 2 = π − θ1 τ θ 2 − θ1 = ω τ = 2π T E = 2U 2 sinθ1 2 2U 2 E 2τ ⇒ Id = cosθ1 − πR R T 2 2U 2 cosθ1 τ Id = ( − sinθ1) R π T Id - Dòng trung bình qua mỗi diod: ID = 2 - Điện áp ngược cực đại trên diod:U N max = −2 2U 2 2π 1 2 - Trị hiệu dụng của dòng chảy qua mỗi cuộn dây thứ cấp MBA I 2 = 2π ∫ i 2dθ 0
1.1.3.Mạch chỉnh lưu cầu 1.1.3.1.Tải R - Giá trị trung bình và dòng trung bình chỉnh lưu cũng như trường D1 D4 hợp chỉnh lưu hai nửa chu kỳ u2 u1 π R 1 U d = ∫ 2U2 sinθdθ π0 D3 D2 ud 2 2 Ud = U2 π Ud u2 - Dòng trung bình chảy qua tải: I d = R π 1 2U - Trị trung bình của dòng chảy qua mỗi diod :I D = ∫ R 2 sinθdθ 2π 0 Um Id ID = 0 θ 2 π 2π - Điện áp ngược cực trên mỗi diod:U N max = − U m= − 2U 2 -Um - Trị hiệu dụng của dòng chảy qua cuộn thứ cấp MBA : ud 2 1 π  2 U 2 sin θ  Um   dθ π ∫ I2 =  0 R  θ 0 π π 2π 2U 2 1 I2 = ∫ sin θdθ uN 2 R π0 π 2π θ 0 ⇒ I2 = Id -Um
1.1.3.2.Tải RE Nguyên lý họat động : + Ở bán kỳ đầu: 0 < θ < π - Xét 0
- Trị trung bình dòng điện chạy qua tải: 2π 1 2π ∫ Id = i ddθ 0 θ 1 2 2U 2 sinθ − E ⇒ Id = ∫ dθ π θ1 R 2 2U 2  cos 1 τ θ  ⇒ Id =  − sinθ1  R  π T  I - Dòng trung bình qua mỗi diod: ID = d 2 - Điện áp ngược cực đại trên mỗi diod: U N max = − U m = − 2U 2 2π 1 2 2π ∫ - Trị hiệu dụng của dòng chảy qua mỗi cuộn thứ cấp MBA: I2 = i 2dθ 0 - Mà i2 = id 2U 2 − E Nếu dời gốc tọa độ từ O sang O’, ta có: i 2 = cosθ R θ 2 1 2  2U 2 − E  ⇒ I2 = ∫  2π θ1  R cosθ  dθ    Mà θ2 = π – θ 1 ωτ = π – 2θ1 2U 2 − E τ ⇒ I2 = R T
1.1.3.3.Tải RLE di u2 Điện cảm L sinh sức điện động tự cảm = −L dt e mỗi khi có sự biến thiên của dòng tải. Um Nếu dời gốc tọa độ từ O đến O’,thì ta có: = 2U 2 cos ud θ là một hàm E π chẳn với chu kỳ là 2L ,trường hợp này L= , chỉ số đập mạch p = 2. 2 π 2π θ 0 Khai triễn chuỗi Fourier của ud từ công thức tổng quát: a0 ∞ ud = + ∑ an cosnθ -Um ud 2 n=1 - Khi dùng điện cảm L nối với phần ứng động cơ điện ,điện áp đặt E lên phần ứng động cơ điện là điện áp hằng. ωτ 0 θ Ud = E + IdR θ1 θ2 π 2π id - Thành phần xoay chiều ua của điện áp ud được đặt lên cuộn cảm L: di ua = L a dt 0 θ π 2π iD -Đối với trường hợp đang xét: 2 2U 2 Ud = π 0 θ 4 2U 2 π 2π ua = cos θ = A cos θ 2 2 3π -Dòng tải id được coi như dòng hằng Id
- Trị trung bình của dòng qua tải: Ud − E Id = R - Trị trung bình của dòng chảy qua mỗi diod : 1π Id ID = ∫ I ddθ = 2 2π 0 - Trị hiệu dụng của dòng chảy trong cuộn thứ cấp máy biến áp: 1π ∫ ( I d ) dθ = I d 2 I2 = 2π 0
1.2.Mach chỉnh lưu nguồn 3 pha u2a D1 1.2.1.Mạch chỉnh lưu hình tia D2 1.2.1.1.TẢI RE u2b u 2 a = 2 U 2 sin θ u2c D3 2π ud u 2 b = 2U 2 sin θ 3 2π R E u 2 c = 2U 2 sin θ + u2 3 Um u2a u2b u2c Trường hợp 0 < E < Um/2 nên dòng qua tải id liên tục ud E E id = R 0 θ Điện áp trung bình trên tải Ud : 1 2π 2π ∫ Ud = u 2 dθ Do trong mạch chỉ có 1 trong 3 diod luân0 phiên dẫn, khi điện áp ở anod pha nào dương nhất. Nên dạng -Um sóng điện áp ngõ ra trong một chu kỳ sẽ có 3 đọan ud cong hình sin giống nhau. Do đó công thức tính điện Um 5π áp trung bình là: 3 6 Ud = ∫ 2U 2 sin θdθ 2π π E 6 0 θ id 3 6U 2 Ud = Um − E 2π R 0 θ 2π
Dòng trung bình qua tải Id : Ud − E Id = R Dòng trung bình qua mỗi diod: Id ID = 3 Điện áp ngược cực đại trên mỗi diod: U N max = − 6U 2
Trường hợp Um/2
1.2.1.2.TẢI RLE Biểu thức giải tích của điện áp tải ud: Chuyển gốc tọa độ từ O sang O’ u2 u2a u2b u2c u d = 2U 2 cos θ 2π Um chu kỳ là 2L = Chỉ số đập mạch 3 p = 3 . Khai triễn chuỗi Fourier của ud E a πθ 2 πθ nπθ u d = o + a 1 cos + a 2 cos +  + a n cos 0 2 L L L θ 2 L nπθ Với a n = ∫ u d ( θ ) cos dθ ; n = 0, 1, 2, 3, . . . . L0 L -Um π 6 3 3 6U 2 id Với n = 0 => ao = π0 ∫ 2U 2 cos θdθ = π a 0 3 6U 2 Do đó = = Ud Id 2 2π 0 θ π iD1 63 πθ Với n = 1 => a1 = π0 ∫ 2U 2 cos θ cos L dθ Id 3 6U 2 0 θ a1 = 2π 8π
Nếu dừng lại ở 2 số hạng đầu của chuỗi ta có: 3 6U 2  cos 3θ  ud ≈ 1 +  = Ud + ua 2π  4  Nếu dùng 1 điện cảm L nối tiếp vào mạch tải ,thì dòng tải sẽ xem như được nắn thẳng, id = Id di d Phương trình mạch tải: u d = E + Ri d + L dt Thế ud bằng biểu thức giải tích và coi id = Id + ia 3 6U 2 di Ta có : Ud + cos 3θ = E + RI d + Ri d + L a 8π dt Sau khi cân bằng thành phần hằng và thành phần xoay chiều trong 2 vế của phương trình:Ud = E + RId di 3 6U 2 di a L a = cos 3θ (*) vì Ri a
- Trị trung bình của dòng điện chảy trong diod: 5π 1 6 Id ID = 2π ∫ I d dθ = π 3 6 - Trị hiệu dụng của dòng chảy trong mỗi cuộn dây thứ cấp máy biến áp : 5π 1 62 I I2 = ∫ 2π π 6 I d dθ = d 3
1.2.2.Mạch chỉnh lưu hình cầu Trong sơ đồ này nếu ta chọn điện áp thứ cấp u2a làm góc pha ,ta có : u 2 a = 2U 2 sin θ 2π u 2b = 2U 2 sin(θ − ) 3 Trong đó : θ = ωt 2π u 2c = 2U 2 sin(θ + ) 3 Để chỉnh lưu điện áp này người ta dùng hai nhóm diod : nhóm diod catod chung gồm 3 diod D1 ,D2 ,D3 và nhóm diod anod chung gồm 3 diod D4 ,D5 ,D6