THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Tài.
Lớp : ĐTĐ48 – ĐH2.
Lời nói đầu
Trong những năm gần đây, lĩnh vực điều khiển và truyền động điện đã phát
triển mạnh mẽ.
Đặc biệt với sự phát triển của khoa học kĩ thuật điện tử tin học nói riêng đã
khai thác tất cả các ưu điểm nổi bật vốn có của động cơ không đồng bộ và động
cơ một chiều.
Với đồ án này em đã nêu ra một khía cạnh nhỏ trong lĩnh vực điều khiển động
cơ không đồng bộ rôto lồng sóc.
“Thiết kê biến tần 3 pha để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ”
Nội dung các chương mục như sau :
Chương 1 : Tổng quan về công nghệ.
Giới thiệu về động cơ không đồng bộ, các hệ thống biến tần.
Chương 2 : Tính chọn mạch công suất.
Mạch động lực, đi sâu vào nguyên lí làm việc của hệ thống thiết bị cũng
như các phương pháp tính chọn mạch và bảo vệ mạch.
Chương 3 : Thiết kế mạch điều khiển .
Ứng dụng của kĩ thuật xung số để điều khiển hoạt động của mạch
Chương 4 : Kết qủa
Ứng dụng bằng phần mềm để mô phỏng hệ thống và hiện thực hoá nó
trên phần cứng
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa điện đã tận tình chỉ bảo trong
thời gian làm đề tài.
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
1.1.Tổng quan về máy điện không đồng bộ
1.1.1 Nguyên lý làm việc:

1.1.2 Cấu tạo
a)Phần tĩnh (Stato)
Stato có cấu tạo gồm vỏ máy,lỏi sắt và dây quấn
* Vỏ máy
Vỏ máy có tác dụng cố định lõi sắt và dây quấn, không dùng để làm mạch dẫn
từ.
Thường vỏ máy được làm bằng gang. Đối với máy có công suất tương đối lớn
( 1000kW )
thường dùng thép tấm hàn lại làm thành vỏ máy. Tuỳ theo cách làm nguội máy
mà dạng vỏ
cũng khác nhau.
*Lõi sắt
Lõi sắt là phần dẫn từ. Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên để giảm
tổn hao lõi
sắt được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện ép lại. Khi đường kính ngoài lõi
sắt nhỏ hơn 90
mm thì dùng cả tấm tròn ép lại. Khi đường kính ngoài lớn hơn thì dùng những
tấm hình rẻ quạt (hình 2) ghép lại.
*Dây quấn
Dây quấn stator được đặt vào các rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với lõi
sắt.
b)Phần quay (roto)
Rotor có 2 loại chính : rotor kiểu dây quấn và rotor kiểu lòng sóc.
Rotor dây quấn :
Rôto có dây quấn giống như dây quấn của stator. Dây quấn 3 pha của rôto
thường đấu hình
sao còn ba đầu kia được nối vào vành trượt thường làm bằng đồng đặt cố định ở
một đầu trục
và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài. Đặc điểm là có thể
thông qua chổi

a. Hệ số trượt : để biểu thị mức độ đồng bộ giữa tốc độ quay của rô to n và
tốc độ quay của từ trường quay n1.
1
1
n n
s
n
−
=

0 1s≤ ≤
60* 1
1
f
p
n =
1*(1 )n n s= −
b. Sức điện động
Khi rôto đứng yên :
20 20 2 2
4.44* * * *
m
f K WE = Φ
Khi rôto chuyển động :
2 2 2 2
4.44* * * *
m
s s
f K WE = Φ
Trong đó :

= P1 -
dt
P
∆
-
st
P∆
Tổn hao do dây quân rô to :
2d
P∆
Công suất cơ ở trục :
'2 *P M
ω
=
=
dt
P
-
2d
P∆
Tổn hao do ma sát :
ms
P∆
Công suất cơ đưa ra :P2 = P’2 -
ms
P∆
P2 =
1P
-
dt

1 1
*
( )
nm
I U I I
R X R
R X
s
µ
µ µ
 
 
 
 
 
 
 
= + = +
+
+ +
1
2 2
'
1
2
'
2 2
2
1
( )

2
1
' '
2 2
2
2 2
1
1
'
2
3* *
2* *(1 ) 2*
2*
* * ( )
3*
2* 1*( 1 )
0
f
th th
th th
nm
th th
f
th
nm
nm
nm
U R
M M
S S

+
≈
=
=

e. Ảnh hưởng của các thông số đến đặc tính cơ:
Ảnh hưởng của điện áp lưới
Môment tỷ lệ theo bình phương điện áp
Hê số trượt vẫn không thay đổi
Ảnh hưởng của điện trở, điện kháng mạch stato
Môment tỷ lệ nghịch với điện trở, hay điện kháng
Hệ số trượt tỷ lệ nghịch với điện trở, hay điện kháng
Ảnh hưởng của số đôi cực p.
Khi thay đổi số đôi cực p thì tần số lưới thay đổi, dẫn đến
tốc độ cũng thay đổi
Ảnh hưởng tần số.
Quy tắc điều chỉnh giữ cho khả năng quá tải không đổi.
'
2
max max
1
max
2 '
1
'
'2 2
'
max
1 1
2 '2

U f
U f
U
const
f
=
=
Luật điều khirn giữ cho công suất không đổi :P=const
' '
1
1
' '
1 1
1 1
M f
M f
U f
U f
=
=
Chương 2:
Tính chọn mạch công suất
I-Tổng quan về các hệ thống biến tần

A. Khái niệm.
Biến tần là thiết bị tổ hợp các linh kiện điện tử thực hiện chức năng biến
đổi tần số và điện áp một chiều hay xoay chiều nhất định thành dòng điện
xoay chiều có tần số điều khiển được nhờ khoá điện tử
B .Phân loại
B.1. Biến tần trực tiếp:

CK
CKck
ÑKB
U
2
f
2
T
A
N
A
T
B
N
B
T
C
N
C
~ U
1
, f
1
A B C
•
•
•
Tuy nhiên việc ứng dụng hệ điều khiển số nhờ kĩ thuật vi xử lí nên ta
phát huy tối đa các ưu điểm của biến tần loại này và thường sử dụng
nó hơn.

D7
D11
D10
D12
D8
Co
C1 C3
C5
C4
C2
C6
L2
L1
Lo
ÑKB
U
2
, f
2
~
U
1
, f
1
CHỈNH LƯU
Lọc
Nghịch lưu
Việc biến đổi hai lần làm giảm hiệu suất biến tần.
Tuy nhiên việc ứng dụng hệ điều khiển số nhờ kỹ thuật vi xử lý nên ta
phát huy tối đa các ưu điểm của biến tần loại này và thường sử dụng nó hơn.

để đảm bảo các yêu cầu tần số, điện áp ra của bộ biến tần đều do mạch điều
khiển quyết định.
Bộ điều khiển nghịch lưu gồm 3 phần:
- Khâu phát xung chủ đạo: là khâu tự dao động tạo ra xung điều khiển để đưa
đến bộ phận phân phối xung. Khâu này đảm nhận điều chỉnh xung, ngoài ra nó
còn có thể đảm nhận luôn chức năng khuyếch đại xung.
- Khâu phân phối xung: làm nhiệm vụ phân phối các xung điều khiển vào khâu
khuyếch đại xung.
- Khâu khuyếch đại trung gian: có nhiệm vụ khuyếch đại xung nhận được từ bộ
phận phân phối xung đưa đến đảm bảo kích thích mở van.
Sơ đồ của hệ thống điều khiển như sau:
D-Sơ lược về MOSFET công suất.
Van
Phát xung
chủ đạo
Phân phối
xung
Khuếch đại
xung
1. Cấu tạo.
Tranzitor trường FET được chế tạo theo công nghệ MOS (metal –oxid-
semiconductor) thường được sử dụng như những chuyển mạch có công suất
lớn.Khác với transitor lưỡng cực được điều khiển bằng dòng điện ,transitor
MOS được điều khiển bằng điện áp .Tranzitor MOS gồm các cực chính :cực
máng (drain ),cực nguồn (source)và cửa Gate(G).Dòng điện máng - nguồn được
điều khiển bằng điện áp cửa - nguồn
. MOSFET công suất
Hình 3.1 a)Họ đặc tính ra
b)ký hiệu thông thường kênh N
2.Ưu nhược điểm.

trở
hằng
số
Điện áp máng -
nguồn
2.2 Nhược điểm của mosfet:
1- Bị hạn chế về điện áp (<1000V) và dòng điện( cỡ vài trăm Ampes đổ lại).
2- Khi dòng điện tăng thì tổn hao tăng nhanh hơn BJT và IGBT.
3- Chịu quá tải kém, nhậy cảm với nhiệt độ.
4- Giá thành cao hơn BJT và IGBT ở cùng điện áp và dòng điện định mức.
Vì những lý do trên mà mosfet thường được sử dụng ở cấp điện áp
320VDC( 220VAC sau chỉnh lưu) và dòng điện vài trăm Ampes trở lại.
Các thông số quan trọng của mosfet.
1- Drain-to-Source Breakdown Voltage: đây là điện áp một chiều lớn nhất cho
phép trên cực Drain và Source. Khi tính toán thường lấy hệ số an toàn về điện
áp là1.5 trở lên.
2- Continuous Drain Current :Dòng điện một chiều liên tục lớn nhất chảy qua
mosfet, giới hạn bởi tổn hao dẫn , thường cho ở 25°C và 100°C .
3- Pulsed Drain Current: Dòng điện xung lớn nhất chảy qua mosfet, phụ thuộc
vào độ rộng xung,giới hạn bởi diện tích an toàn(Safe Operating Area-
SOA).Trong quá trình quá độ , van hay phải làm việc ở vùng dòng điện trên
định mức này trong thời gian ngắn, nếu SOA bị vi phạm thì phải áp dụng khởi
động mềm.
4- Gate-to-Source Voltage: Điện áp điều khiển giữa cực Gate và Souce, thường
lớn nhất là 20V,thực tế hay đặt khoảng 10V,khi mosfet hoạt động xảy ra hiện
tượng điện áp điều khiển bị tăng cao do ảnh hưởng của điện dung ký sinh giữa
cực Drain và Gate,khi tính toán nếu thấy điện áp này tăng cao cần thêm một
diode zener mắc giữa cực Gate và Souce.
5- Max. Power Dissipation:Công suất tiêu tán lớn nhất trong điều kiện làm mát
tốt nhất và ở một nhiệt độ nhất định, thường cho ở 25°C , dựa vào Linear

T 5
.
T 6
.
H4.1 Sơ đồ nguyên lí của bộ nghịch lưu.
Tụ C
0
đảm bảo nguồn là nguồn áp và để tiếp nhận năng lượng phản kháng từ tải.
Phương pháp điều khiển các van mosfet thông thường nhất là điều khiển cho
góc mở của van là
o
180
=
λ
và
o
120
=
λ
.Ở đây ta xét góc dẫn với tải đấu sao
như thiết băng cách xác định điện áp trên tải trong từng khoản thời gian 60
0
(vì
cứ 60
0
có một trạng thái chuyển mạch) với nguyên tắc van nào dẫn coi như
thông mạch .Nhìn chung sơ đồ này có dạng một pha tải nối với hai pha đấu song
song nhau .Do vậy điện áp 1 pha trên tải sẽ chỉ có hai giá trị là
3
z

oo
360300 ÷
T
1
1 1 1 0 0 0
T
2
0 1 1 1 0 0
T
3
0 0 1 1 1 0
T
4
0 0 0 1 1 1
T
5
1 0 0 0 1 1
T
6
1 1 0 0 0 1
Bảng trạng thái đóng mở của các mosfet
Xét quá trình chuyển mạch từ T
5
sang T
2
tương ứng với khoảng (
oo
600 ÷
) sang
(

.
T 3
.
H.a
T 2
.
T 4
.
Z A
T 3
.
T 1
.
T 5
.
-
Z CZ B
+
C 1
.
T 6
.
H.b
T 6
.
C 1
.
Z B
T 5
.

H.c
H.d
Z A
-
T 1
.
+
T 3
.
T 2
.
Z C
C 1
.
T 5
.
T 4
.
Z B
T 6
.
H.e
T 2
.
C 1
.
T 5
.
T 4
.

θ
θ
θ
θ
θ
θ