Bài tập lớn Thiết kế hệ thống điện tử công suất
Bài tập 9: Thiết kế cấu trúc điều khiển cho nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha
có công
suất
5kVA làm việc chế độ chỉnh lưu tích
cực
Tham số sơ đồ mạch lực nghịch lưu nguồn áp ba
pha
Lượng đặt điện áp một chiều trên tụ
U
dc
=
700V
Tham số điện cảm phía
lưới
L
s
=
2mH
Tần số phát xung mạch nghịch
lưu
5kHz
380V /
50Hz
Sơ đồ mạch lực nghịch lưu độc lập nguồn áp một pha làm việc chế độ chỉnh lưu tích
cực
Yêu
cầu:
1. Tính chọn mạch
lực
2. Thiết kế khâu điều chế độ rộng xung theo nguyên lý điều chế vector không

Van V
4
thông nối cực E của V
1
với cực âm của nguồn V
g
U
Vmax
= V
g
= . U
dm
= . 380 = 1074,8 V
Trong đó q là hệ số biến điệu ( 0 < q < 0,866)
b) Dòng điện trung bình qua van
Với S = 3U.I => I = = = 4,386 (A)
Trong chế độ định mức có:
Z
dm
= = 86,64 Ω
X
L
= L =314. 0,002 = 0,628 Ω⍵
� = arcsin = 0°24
 R
tdm
= z.cos� = 86,64 . 0,9999 = 86,63 Ω
Biểu thức dòng điện trung bình qua van động lực trong một chu kỳ điện áp ra:
I
V

Bài tập lớn Thiết kế hệ thống điện tử công suất
I
C
= 200 A
2. Tính chọn điot
a) Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van U
Dngmax
Xét thời điểm van V
1
, D
4
khóa và V
4
, D
1
thông:
Cực anode của D
4
được nối với cực âm của V
g
.Cực Kathode của D
4
do van D
1
thông nên nối với cực dương của V
g
. Như vậy điện áp ngược lớn nhất đặt lên van
U
Dngmax
= V

U
ngmax
= 1200 V
3. Gía trị tụ điện
C
max
= 1,3 . = 1,3 . = 0,54.10
-6
F= 0,54 µF
Chọn tụ C = 0,6 µF
II. Thiết kế khâu điều chế độ rộng xung theo nguyên lý điều chế vecto không
gian
Sau đây là sơ đồ nguyên lý của bộ biến tần sử dụng 6 khóa transitor công suất
:
2
Bài tập lớn Thiết kế hệ thống điện tử công suất
Hình 2.1. Sơ nguyên lý đồ bộ nghịch lưu 3
pha
Đối với phương pháp điều rộng xung vector không gian, bộ nghịch lưu
được
xem như là một khối duy nhất với 8 trạng thái đóng ngắt riêng biệt từ 0
đến
Hình 2.2. Trạng thái đóng ngắt các khóa bộn nghịch
lưu
2
Bài tập lớn Thiết kế hệ thống điện tử công suất

Bảng tóm tắt
:
Vector

0
2/3
-1/3
-1/3
1
0
-1
U2
1
1
0
1/3
1/3
-2/3
0
1
-1
U3
0
1
0
-1/3
2/3
-1/3
-1
1
0
U4
0
1

1
0
0
0
0
0
0
Ghi chú: độ lớn điện áp phải nhân với
VDC
Đối với nguồn áp ba pha cân bằng, ta luôn có phương trình
sau:
u
a
(
t
)
+
u
b
(
t
)
+
u
c
(
t
)
=
0

=
U1
=
K
*
(Ua
+
Ub
+
Uc) ; K=2/3 là
hệ
số
biên
hình
Hình 2.4. Vector điện áp U1 trên tọa độ α
−
β
+ Tương tự như vậy với các vector U2-> U6 , ta có giản đồ
sau:
Hình 2.5. Vector điện áp V1(U1)->V6(U6) trên giản đồ α
−
β
+ Ngoài ra , chúng ta còn 2 trường hợp đặc biệt là vector U0 =U7=
0

　　　　　　　　　　　　 Hình 2.6. U7 &
U0
Ý tưởng của việc điều chế vector không gian là tạo nên sự dịch chuyển
liên
tục

0-7

Giả sử trong thời gian Ts, ta cho tác dụng vecto U
1
trong khoảng thời gian T
A
, vecto U
2

trong khoảng thời gian T
B,
U
0-7
trong khoảng thời gian T-T
A
-T
B.
Vector tương đương được tính bằng vector trung bình của chuỗi tác động liên tiếp

Trong đó điện áp pha Vs=Us điên áp pha ngõ ra của Ua, Ub, Uc
Chiếu phương trình vecto Vs và dùng công thức Ts, tỉ số m:
10
Bài tập lớn Thiết kế hệ thống điện tử công suất

11
Bài tập lớn Thiết kế hệ thống điện tử công suất
Như vậy vector trung bình ( Us) được điều khiển theo quỹ đạo đường
tròn.
Chiều quay có thể thuận hay nghịch theo chiều kim đông hồ. Đường tròn nội
tiếp

+
Phương thức thiết kế bộđiều chỉnh này được thiết kế trên miền tần số, trên cơ sở lựa
chọn băng thông (bandwidth) cho hàm truyền hệ thống kín . Thông thường, băng thông
được lựa chọn trong khoảng 10 lần tần số cơ bản và 1/10 tần số phát xung vào mạch
nghịch lưu đểđảm bảo hệ thống có đáp ứng động học đủ nhanh và ổn định.
12
Bài tập lớn Thiết kế hệ thống điện tử công suất
Hàm truyền kín mạch vòng dòng điện
G
PR
(s) = =
13