một số ứng dụng của điện tử công suất trong điều chỉnh tốc độ động cơ 3 pha, chương 14 docx

Chương 14:
KHẢO SÁT BỘ NGHỊCH LƯU
CẦU MỘT PHA
Bộ nghòch lưu cầu một pha được minh họa hình
9.3.1 các giá trò trong mạch được cho như sau:
V
S
=100V, L
e
=10mH, R
L
=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 thò cho dòng
điện nguồn is. Dạng sóng điện áp cổng, và điện áp tải
và dòng điện với các điều kiện xác lập và xác đònh.
a. Công suất trung bình phát bởi nguồn.
b. Các sóng hài THD của điện áp tải và dòng điện tải.
c. Giá trò đỉnh dòng điện tải.
Sô ñoà maïch ña xung
*. 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;
(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)
* 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
CÁCH GIẢI:
Đây là một bài tập tạo ra một mạch điều khiển phù
hợp. mạch này sẽ phát ra các xung cổng đồng dạng với
tần số 300Hz mỗi xung có chu kỳ làm việc là
0,4m=(t’on /2T’) như hình 9.3.1a. nếu sóng mang V
C
và
tín hiệu chuẩn V
ref
là các ngõ vào của bộ so sánh thì các
xung ở ngõ ra sẽ là xác đònh nếu V
ref
>V
C.
Các xung này

tạo thành một nhóm 3 xung cho mỗi cặp công tắc SW
1
,
SW
2,
SW
3
,SW
4
. Tần số ra của bộ nghòch lưu là f
C
/6.
Trong đó f
C
là tần số tín hiệu sóng mang.
 Cách giải gồm bốn bước:
Bước 1: từ sơ đồ mạch 9.3.1 và các giá trò đã cho. Từ
cấu hình PSPICE sẽ vẽ ra trong hình 9.3.1b.
Bước 2: từ cấu hình PSPICE trong hình 9.3.1b một file
mạch viết ra có tên là W 9-3-1.CIR
Bước 3: mô phỏng PSPICE sẽ được chạy với file 9-3-
1.CIR kết quả sẽ được vẽ ra trong W-9-3-1.DAT.
Bước 4: dùng PROBE các đồ thò được vẽ ra cho dòng
điện nguồn điện áp tải dạng sóng mạch điều khiển cực
cổng và dòng điện tải như hình 9.3.1C. Các dạng sóng
này thì nhỏ hơn lý tưởng bởi vì tốc độ quét ở ngõ ra của
bộ so sánh. Tốc độ quét gây ra do một số trạng thái ổn
đònh và độ lớn của các bước trong việc phân tích.
Phần a: Từ đồ thò dòng điện nguồn, giá trò trung bình của
dòng điện nguồn I

SAV
=5,49A. Vì vậy công suất trung
bình P phát bởi nguồn là P=V
S
.I
SAV
=100.5,49=549W.
Phần b: Từ file W-9-3-1.out méo sóng hài dạng sóng
ngõ ra được cho như sau.
Điện áp tải THD=125.9%. Dòng điện tải THD=42,7%
Phần c: từ đồ thò dòng điện tải trong hình W-9-3-1C giá
trò đỉnh là I
MAX
=15,1A.