234222

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN :
THIẾT KẾ BỘ CUNG CẤP NGUỒN LIÊN TỤC UPS, PHẦN CHỈNH LƯU VỚI CÁC
THÔNG SÔ :
- Điện áp nguồn 3.380
- Công suất :15KVA
- Tần số ra 50hz
Mục lục
Lời nói đầu………………………………………………………………2
Chương 1 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ………………………3
1.Khái niệm về UPS …………..3
2. Phân loại UPS …………………………………………...4
3.Các thành phần của UPS………………………………………6
4.Nhiệm vụ và yêu cầu kĩ thuật đối với bộ chỉnh lưu…………...7
Chương 2 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN…………….8
I.Giới thiệu các phương án………………………………………...8
II.Kết luận và lựa chọn…………………………………………....
1
Chương 3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MẠCH LỰC………….
I.Thiết kế mạch lực………………………………………………..
II.Tính toán mạch lực……………………………………………..
III.Tính chọn van và bảo vệ van………………………………….
IV.Chọn các thiết bị khác…………………………………………
Chương 4 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN..
I.Yêu cầu đối với mạch điều khiển………………………………..
II.Nhiệm vụ của mạch điều khiển…………………………………
III.THiết kế mạch điều khiển………………………………………
IV.Tính toán mạch điều khiển……………………………………..
Bảng thông số các linh kiện dùng trong thiết kế …………………….
Mô phỏng………………………………………………………………...
Kết luận ………………………………………………………………….

Tài liệu tham khảo………………………………………………………
Lời nói đầu
Ngày nay trong các nhà máy công nghiệp hiện đại ,các thiết bị điện tử công suất ngáy
càng được sử dụng nhiều.Việc thay thế các phần tử động có tiếp điểm và kích thước lớn
bằng các phần tử tĩnh không có tiếp điểm,kích thước nhỏ,công suất lớn đã làm cho các
thiết bị máy móc công nghiệp phát triển lên một tầm cao mới . Đó là nhiêm vụ của điện tử
công suất.
Sinh viên nghành tự động hoá không thể không biết về điện tử công suất nên việc học
điên tử công suất là hết sức cần thiết.Trong quá trình học tập ở trên lớp do thời gian có hạn
nên không thể tìm hiểu được nhièu về môn học quan trọng này,chính vì vậy làm đồ án môn
học sẽ đã chúng em hiểu thêm được rấ nhiều về môn học cũng như các bài toán thực tế.
Trong quá trình làm đồ án này em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo
hướng dẫn: . Thầy đã giúp đỡ và hướng dẫn rất tận tình giúp em hoàn thành được đồ án
này.
Mặc dù em đã cố gắng rất nhiều ,song không thể tránh khỏi thiếu sót và sai lầm nhất
định.Em rất mọng nhận được sự góp ý và chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ
môn.Em xin trân thành cảm ơn.
Hà Nội ngày 20 tháng 5 năm 2006
Sinh viên thực hiện
Trần Văn Dũng
CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ
TỔNG QUAN VỀ BỘ NGUỒN LIÊN TỤC UPS

2
~ = =
~ =
F
acquy
chỉnh lưu/nạp
nghịch lưu

Lọc
Tải
1.Khái niệm về UPS và các ứng dụng của UPS trong thực tế:
 UPS (Uninterruptible Power System) là thiết bị cung cấp điện năng cho phụ tải một cách
liên tục. Khi mạng điện lưới hoạt động bình thường thì UPS dựa vào điện năng mạng lưới,
thông qua bộ biến đổi và điều tiết cung cấp điện xoay chiều cho phụ tải một cách ổn định,
ít can nhiễu. Khi điện lưới bị mất, UPS sử dụng điện năng tích trữ trong ắcquy, thông qua
bộ nghịch biến (invertor, có tài liệu gọi là bộ đảo điện) để cung cấp điện năng xoay chiều
cho phụ tải một cách liên tục.
 Ứng dụng của UPS:
UPS được sử dụng ở những nơi đòi hỏi phải được cung cấp điện một cách liên tục như: Các
hệ thống máy tính công nghiêp ( hệ thống điều khiển số , điều khiển giám sát ,rô bốt ), hệ thống
vô tuyến viễn thông ( tổng đài điện thoại , hệ thống ra đa quân sự ) ,hệ thống chiếu sáng (trong
đường hầm ,sân bay , toà nhà công cộng ),trong y tế và công nghiệp …
Trong mạng lưới điện có rất nhiều nguyên nhân có thể gây mất điện đột xuất như:sét đánh vào
đường dây,vào trạm phân phối điện,máy phát điện;Cành cây rơi vào gây ngắn mạch và đứt dây;Sự
hư hỏng trong hệ thống cung cấp;…
Và yêu cầu đặt ra là tải phải được cung cấp một cách liên tục nếu gián đoạn sẽ dẫn đến những hậu
quả không thể lường trước được do đó dẫn đến sự ra đời của bộ cung cấp nguồn liên tục UPS.
1 Phân loại UPS:
Từ yêu cầu của các thiết bị về mức độ nguồn điện liên tục và chất lượng, UPS được phân thành
các dòng sản phẩm chính về công nghệ như sau:UPS Offline đơn thuần, UPS Offline công nghệ
Line-interactive, UPS Online, UPS tĩnh, UPS quay.
a, UPS ofline
 Trong quá trình vận hành bình thường ,nguồn lưới cung cấp trực tiếp cho tải thong qua bộ
lọc F mà không qua nghịch lưu.
 Không đáp ứng được với các phụ tải như:các trung tâm máy tính,tổng đài điện thoại,và
không điều chỉnh được tần số.
b,UPS online:
3

~ = = ~
acquy
chỉnh lưu/nạp Nghịch lưu
TẢI
~ = = ~
acquy
HTCC1
HTCC2
Chỉnh lưu/nạp
nghịch lưu
tải
Hoạt động theo nguyên tắc chuyển đổi kép: từ AC sang DC sau đó chuyển ngược DC sang AC. Do
đó nguồn điện cung cấp cho tải hoàn toàn do UPS tạo ra đảm bảo ổn định cả về điện áp và tần số.
Điều này làm cho các thiết bị được cung cấp điện bởi UPS hầu như cách ly hoàn toàn với sự thay
đổi của lưới điện. Vì vậy, nguồn do UPS online tạo ra là nguồn điện sạch (lọc hầu hết các sự cố
trên lưới điện), chống nhiễu hoàn toàn. Điện áp ra hoàn toàn hình SIN.
c,UPS tĩnh:
Sử dụng những bộ chuyển đổi tĩnh thực hiện chức năng nghịch lưu.
d, UPS quay:Dùng máy điện quay để thực hiện chức năng nghịch lưu.l
4
HTCC1
~ =
~ =
acquy
= ~
M G
M G
HTCC2
chnh lu
B np

nghch lu
iu khin
chuyn mch tnh
3.Cỏc thnh phn ca UPS:
Chổnh Lửu
Nghũch lửu
Aẫc quy
Chuyeồn
maùch túnh
Taỷi
ẹK baống tay
HTCC2
HTCC1
aH thng cung cp
-HTCC1: ng vo bỡnh thng cung cp cho Chnh lu-np
-HTCC2: Cung cp cho chuyn mch tnh,cú tn s trựng HTCC1; HTCC2 cú th trựng HTCC1
b B chnh lu-np
Dựng bin i ỏp xoay chiu thnh 1 chiu cung cp cho b chnh lu v np cquy.
c c quy
-L ngun d tr nng lng in cung cp cho b nghch lu khi mt in hoc cht lng
in suy gim.
5
d)Bộ Nghịch lưu
- Nghịch lưu từ một chiều sang xoay chiều từ bộ Chỉnh Lưu hoặc ắcquy với tần số xác định.
e)Chuyển mạch tĩnh
-Chuyển tải của UPS từ bộ Nghịch lưu sang HTCC2 mà không làm gián đoạn cung cấp điện
cho tải. Việc này xảy ra khi Nghịch lưu ngừng hoạt động hoặc bảo dưỡng UPS.
4.Nhiệm vụ và yêu cầu kĩ thụât đối với bộ chỉnh lưu:
 Nhiệm vụ:Biến điện áp từ xoay chiều sang một chiều để:
• Cung cấp cho nghịch lưu

• Nạp thường trực cho acquy
 Yêu cầu kĩ thuật:
• Điện áp nguồn:3.380 VAC; tần số:f=50hz
• Công suất: 15KVA
• Thời gian lưu điện 10 phút.
CHƯƠNG II:
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
1.Giới thiệu các phương án:
Xuất phát từ yêu cầu của đề bài là biến đổi điện áp từ điện áp xoay chiều sang điện áp 1 chiều thì
ta có thể sử dụng nhiều phương án khác nhau bao gồm chỉnh lưu có điều khiển hoặc không điều
khiển,tuy nhiên do yêu cầu cung cấp điện nên ta lựa chọn các phương án sau:
1.1 Chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng:
T2
T1
R
T3
T4
L
E
U1
6
Ud
U2
Id
0
0
0
IT2,3
0
Id

0
IT1,4
I1,I2
Giá trị trung bình của điện áp trên tải

Giá trị trung bình của dòng điện qua tải:

Giá trị trung bình của dòng chạy qua 1 Tiristor là:

Giá trị điện áp ngược mà Tiristor phải chịu

GIá trị dòng thứ cấp máy biến áp: I
2
=1,11I
d
Công suất biến áp

c.Nhận xét
Ưu điểm : Chỉnh lưu cầu được sử dụng rộng rãi trong thực tế nhất là với điện áp từ 10V trở
nên,dòng tải có thể lên tới một trăm ampe.Một ưu điểm của nó so với chỉnh lưu hình tia la không
cần dùng biến áp nguồn và điện áp ngược đặt lên mỗi van trong sơ đồ nhỏ
Nhược điểm : không dùng được cho tải có công suất lớn, nếu dùng gây ra hiện tượng công suất bị
lệch pha. Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha dòng tải chảy qua hai van nối tiếp, vì vậy tổn thất diện áp
và công suất trên van sẽ lớn. Sơ đồ cầu một pha hợp với những tải vừa và nhỏ
1.2 Sơ đồ chỉnh lưu 3 pha hình tia:
Giá trị trung bình của điện áp trên tải

Giá trị trung bình của dòng chạy qua tảI là:

Giá trị trung bình của dòng chạy qua 1 Tiristor là:

7
T1
T2
T3
E
R
L
A
B
C
α
π
cos
22
2
U
U
d
=
R
EUd
I
d
−
=
2
d
V
I
I =

2max
2UU
ng
=
dba
PS 23.1=
α
π
cos
2
63
2
U
U
d
=
R
EU
I
d
d
−
=

Giá trị điện áp ngược mà Tiristor phải chịu

GIá trị dòng thứ cấp máy biến áp: I
2
=0,58I
d

Công suất biến áp

 Ưu và nhược điểm của chỉnh lưu tia 3 pha
Ưu điểm : so với chỉnh lưu một pha thì chỉnh lưu tia 3 pha có chất lượng điện áp một chiều tốt
hơn, biên độ điện áp đập mạch thấp hơn, thành phần sóng hài bậc cao bé hơn.
Nhược điểm : sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha có chất lượng điện áp ra tải chưa thật tốt lắm, khi cần
chất lượng điện áp ra tốt hơn thì dùng sơ đồ nhiều pha hơn.
3.Chỉnh lưu điều khiển đối xứng sơ đồ cầu 3 pha
T4 T1
T3T6
T5T2
E
LR
A
B
C
Sơ đồ gồm 6 Tiristor được chia làm hai nhóm:
- Nhóm Katot chung : T1, T3, T5
- Nhóm Anot chung : T2, T4, T6
Góc mở α được tính từ giao điểm của các nửa hình sin
Giá trị trung bình của điện áp trên tải

Giá trị trung bình của dòng điẹn qua tải
8
U2
G1 G3 G5 G1
G3
G5 G1
Ud
Id

T1 T1 T1
ngT1
U
Uab
Uac
α

G2G6
G4
G2G6G4G2
T4 T4
2
,I
I
1
Uac
Uab
3
d
V
I
I =
2max
6UU
ng
=
dba
PS 35.1=
α
π

θθ
π
α
π
α
π
cos
63
sin2
2
6
2
6
5
6
2
U
dUU
d
==
∫
+
+

Giá trị trung bình của dòng chạy qua 1 Tiristor là:

Giá trị điện áp ngược mà Tiristor phải chịu

GIá trị dòng thứ cấp máy biến áp: I
2

=0,816I
d

Công suất biến áp

Nhận xét :
Ưu điểm: Cho phép ta đấu thẳng vào lưới điện ba pha.
Số lần đập mạch lớn n=6 lần, độ đập mạch rất nhỏ.
Nếu sử dụng máy biến áp thì công suất cũng chỉ xấp xỉ công suất tải,đồng thời gây
méo lưới điện ít hơn so với các sơ đồ chỉnh lưu khác,do đo sơ đồ chỉnh lưu cầu ba
pha được ứng dụng nhiều trong thực tế với dải công suất rộng từ nhỏ đến hàng
nghìn kW.
Nhược điểm: Sụt áp trên van gấp đôi so với sơ đò hình tia cùng loại vì luôn có hai van dẫn để

đưa dòng tải nên sẽ không phù hợp với cấp điện áp tải dưới 10V.
4.Chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển:
Sơ đồ nguyên lý:
9
R
EU
I
d
d
−
=
3
max
max
d
TBV

I
I =
2max
6UU
ng
=
dba
PS 05.1=
Trong sơ đò này ta sử dụng 3 tiristor ở nhóm katot chugn và 3 diode ở nhóm anot chung
Giá trị chung bình điện áp ra trên tải là
Ud=Ud1+Ud2
Với:
Ud1 là thành phần điện áp do nhóm katot chung tạo ra
Ud2 là thành phần điện áp do nhóm Anot chugn tạo ra.
Ud1=
3
2π
∫
7π / 6− α
11π
6
−α
❑
√
2 U2 sinϴdϴ=
3
√
6 U2.cosα
2π

Ud2=
3
2π
∫
π / 6
5π
6
❑
√
2U2 sinϴdϴ=
3
√
6 U2
2π
Vậy Ud=
3
√
6 U 2 .(1+ cosα)
2π
.
Giá trị điện áp ngược mà tiristor phải chịu là Ungmax=
√
6U2=
π
3
.Udmax
Giá trị trung binhfcuar dòng chảy trong tiristor và diode
Itbv=Idiode=
Id
3

Công suất máy biến áp
Sba=
π
3
.Udmax.Idmax
10