Đồ án mạch nghịch lưu một pha

Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha
Đồ án môn học
Sinh viên thực hiện : Nông Văn Đức
Lưu Thị Thu
Lê Mai Xuân
Nhóm 07-05B
Tên đề tài :Tính toán, thiết kế chế tạo mạch nghịch lưu nguồn áp một pha
 Nội dung cần hoàn thành:
1.
Lập kế hoạch thực hiện
Giới thiệu chung về nghịch lưu.
2.
Trình bày các phương pháp tính toán thiết kế bộ nghịch lưu nguồn áp.
3.
Thiết kế, chế tạo bộ nghịch lưu nguồn áp một pha đảm bảo yêu cầu:
4.
Sản phẩm của đề tài đảm bảo tính công nghiệp và có tính khả thi trong thực tiễn.
Với yêu cầu của đề tài khi đó chúng ta phải đi thiết kế một bộ nghịch lưu cho ra điện áp
xoay chiều là 220V từ nguồn ắc quy 12V, tần số trong mạch đo được là 400Hz, I đầu ra 2A,
Mạch lấy nguồn ắc quy 12V cấp trsực tiếp cho mạch và cho biến áp. Biến áp ở đây sử
dụng như một bộ kích nhằm kích nguồn áp lên giá trị cao hơn nhiều lần so với giá trị áp ban
đầu. Chính vì mạch có khả năng biến đổi nguồn một chiều thành nguồn xoay chiều nên
mạch có tính thiết thực rất lớn trong thực tế.
Mạch là mạch công suất vì vậy linh kiện được sử dụng phần lớn là linh kiện công suất.
Mạch sử dụng các van bán dẫn công suất như Transistor, MOSFET, IGBT…Trong quá trình
chạy mạch thì xung tạo ra là xung vuông và được khuyếch đại lên bằng các van bán dẫn là
Transistor, IGBT…
- Mục tiêu của đề tài.
Nắm được một cách tổng quan về các phần tử bán dẫn công suất.
Nghiên cứu về các mạch nghịch lưu, hiểu được nguyên lý làm việc của mạch nghịch
lưu, các phương pháp biến đổi từ đó lựa chọn một phương án tối ưu nhất để có áp dụng trên

đồ án của mình và ngoài thực tiễn.

1


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha
-.Kế hoạch tiến độ từng tuần
STT Tuần
Công việc thực hiện

1

2

3
4

5

1,2

Người
thực hiện

- Nhận đề tài, sắp xếp công việc cho từng tuần
( phân chia công việc cho từng thành viên)
Cả nhóm
-Tìm tài liệu liên quan:
Cả nhóm
điện tử công suất, truyền động điện

- Tìm hiểu nguyên lý các mạch có liên quan Cả nhóm
đến đề tài.
- Tham khảo ý kiến những người có chuyên
Cả nhóm
môn, các anh chị khóa trước.
-Đưa ra cơ sở lý thuyết chung của đề tài.
Cả nhóm

3

4
5,6.7

8.9.10

-.Đưa ra ý tưởng thiết kế mạch
- Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch, tính toán
thông số rồi tiến hành chạy mô phỏng.

- Ráp mạch và khảo sát trên bo mạch( nếu gặp
lỗi chỉnh sửa lại)
- Đo, chuẩn đoán các thông số điện.
- Tiến hành vẽ mạch, in mạch.
- Lắp ráp hoàn tất sản phẩm

- Chuẩn hoá nội dung, hoàn thành báo cáo.
6
11.12 - Hoàn tất sản phẩm, kiểm tra toàn bộ nội
dung.

- Các phương án thực hiện.

Cả nhóm

Cả nhóm

Cả nhóm

Nhóm thực hiện đề tài sử dụng hai phương pháp chủ yếu:
- Phương pháp tham khảo tài liệu:Điện tử công suất, lý thuyết, thiết kế, ứng dụng. các
nguồn tài liệu trên mạng, tài liệu tham khảo từ các anh chị khóa trên.

2


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha
- Phương pháp thực hành: Song song với việc đọc tài liệu nhóm thực hiện đề tài đã thực
hành trên mô hình để dễ dàng nắm bắt được lý thuyết.
- Ý nghĩa của đề tài.
Để giúp sinh viên có thể có thể củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng cao kiến thức
chuyên nghành cũng như kiến thức ngoài thực tế. Đề tài còn thiết kế chế tạo thiết bị, mô
hình để các sinh viên trong trường đặc biệt là sinh viên khoa Điện – Điện tử tham khảo, học
hỏi tạo tiền đề nguồn tài liệu cho các học sinh, sinh viên khoá sau có thêm nguồn tài liệu để
nghiên cứu và học tập.
Những kết quả thu được sau khi hoàn thành đề tài này trước tiên là sẽ giúp chúng em có
thể hiểu sâu hơn về các bộ nghịch lưu, các phương pháp biến đổi điện áp. Từ đó sẽ tích luỹ
được kiến thức cho các năm học sau và ra ngoài thực tế.

Chương I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠCH NGHỊCH LƯU

1.1.

GIỚI THIỆU VỀ NGHỊCH LƯU

3


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha
Bộ nghịch lưu là bộ biến đổi tĩnh đảm bảo biến đổi một chiều thành xoay chiều. Nguồn
cung cấp là một chiều, nhờ các khóa chuyển mạch làm thay đổi cách nối đầu vào và đầu ra
một cách chu kỳ để tạo nên đầu ra xoay chiều. Khác với bộ biến tần trực tiếp đã nghiên cứu,
trong bộ nghịch lưu cũng như trong bộ điều áp một chiều, hoạt động của chúng phụ thuộc
vào loại nguồn và tải. Các bộ nghịch lưu được phân thành hai loại:
-Bộ nghịch lưu áp được cung cấp từ nguồn áp một chiều.
-Bộ nghịch lưu dòng được cung cấp từ nguồn dòng một chiều.
Loại nguồn sẽ xác định theo quan điểm chuyển mạch.
Điện áp hoặc dòng điện ra của bộ nghịch lưu áp hay nghịch lưu dòng được tạo nên từ một
sóng trong nửa chu kỳ gọi là bộ nghịch lưu được điều khiển toàn sóng. Do sự phát triển của
các linh kiện bán dẫn công suất và phương pháp điều khiển, người ta thường sử dụng phương
pháp điều biến độ rộng xung PWM mỗi nửa chu kỳ được tạo nên từ nhiều sóng có độ rộng
thích hợp, nhờ đó dễ dàng lọc điện áp và dòng điện ra. Vì thế để bắt đầu nghiên cứu cần
nghiên cứu sự làm việc với điều khiển toàn sóng và làm cơ sở so sánh với sự làm việc với
điều biến đôh rộng xung. Tiếp theo sẽ đề cập đến bộ biến tần cộng hưởng ít suy giảm. Chúng
thường được sử dụng để cung cấp cho các tải cần tần số trung bình có hệ số công suất rất nhỏ
( đốt nóng bằng cảm ứng), chúng đòi hỏi điều khiển đặc biệt. Bộ biến tần nghịch lưu dòng
hoặc áp thường được sử dụng trong truyền động điện xoay chiều có tốc độ thay đổi. Theo đề
tài cũng như cách hướng dẫn ta tập trung vào nghiên cứu về bộ nghịch lưu áp được cung cấp
từ nguồn áp một chiều.

1.2. NGHỊCH LƯU ÁP

Nghịch lưu áp là thiết bị biến đổi nguồn áp một chiều thành nguồn áp xoay chiều
với tần số tùy ý. Nguồn áp vẫn là nguồn được sử dụng phổ biến trong thực tế. Hơn nữa điện
áp ra của nghịch lưu áp có thể điều chế theo phương pháp khác nhau để có thể giảm được
sóng điều hòa bậc cao.
Trước kia nghịch lưu áp bị hạn chế trong ứng dụng vì công suất của các van động lực
điều khiển hoàn toàn còn nhỏ. Hơn nữa việc sử dụng nghịch lưu áp bằng tiristo khiến cho
hiệu suất của bộ biến đổi giảm, sơ đồ điều khiển phức tạp.
Ngày nay công suất của các van động lực IGBT, GTO, MOSFET càng trở nên lớn và

4


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha
có kích thước gọn nhẹ, do đó nghịch lưu áp trở thành bộ biến đổi thông dụng và được chuẩn
hóa trong các bộ biến tần công nghiệp. Do đó sơ đồ nghịch lưu áp trình bày sau đây sử dụng
van điều khiển hoàn toàn.
Trong quá trình nghiên cứu ta giả thiết các van động lực là các khóa điện tử lý tưởng,
tức là thời gian đóng và mở bằng không nên điện trở nguồn bằng không.
1.2.1.
Nghịch lưu áp một pha.
1.2.1.1.

Cấu tạo.

Sơ đồ nghịch lưu áp một pha được mô tả trên hình 1.9. Sơ đồ gồm 4 van động lực
chủ yếu là: T1, T2, T3, T4 và các điôt D1, D2, D3, D4 dùng để trả công suất phản kháng về lưới
và như vậy tránh được hiện tượng quá áp ở đầu nguồn.
Tụ C được mắc song song với nguồn để đảm bảo cho nguồn đầu vào là nguồn hai
chiều (nguồn một chiều thường được cấp bởi chỉnh lưu chỉ cho phép dòng đi theo một
chiều).

Như vậy tụ C thực hiện việc tiếp nhận công suất phản kháng của tải, đồng thời tụ C
còn đảm bảo cho nguồn đầu vào là nguồn áp.
1.2.1.2.

Nguyên lý làm việc.

Ở nửa chu kỳ đầu tiên

cặp van T|, T2 dẫn điện, phụ tải đuợc đấu vào nguồn. Do

nguồn là nguồn áp lên điện áp trên tải U1 = E, hướng dòng điện là đường nét đậm.
Tại thời điểm

Ti và T2 bị khóa, đồng thời T 3 và T4 mở ra tải sẽ được đấu vào nguồn

theo chiều ngược lại, tức là dấu điện áp trên tải sẽ đảo chiều và ut = - E tại thời điểm

.

Do tải mang tính trở cảm nên dòng vẫn giữ nguyên hướng cũ (đường nét đậm) T1,
T2 bị khóa nên dòng phải khép mạch qua D3, D4. Suất điện động cảm ứng trên tải sẽ trở
thành nguồn trả năng lượng thông qua D3, D4 về tụ C (đường nét đứt ).
Tương tự như vậy đối với chu kỳ tiếp theo khi khóa cặp T3, T4 dòng tải sẽ khép mạch
qua D1 và D2.

5


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha
Đồ thị điện áp tải Ut, dòng điện tải it, dòng qua điôt iD và dòng qua tiristo được biểu diễn

trên hình 1.10.
Biểu thức điện áp và dòng điện trên tải :

6


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha

Trên thực tế người ta thường dùng nghịch lưu áp với phương pháp điều chế độ rộng
xung PWM để giảm bớt được kích thước của bộ lọc. Nguyên lý của phương pháp này sẽ
được nghiên cứu ở phần sau.
1.2.2.

Nghịch lưu áp ba pha.

Sơ đồ nghịch lưu áp ba pha hình 1.11 được ghép từ ba sơ đồ một pha có điểm trung
tính.
Để đơn giản hóa việc tính toán ta giả thiết như sau :
• Giả thiết các van là lý tưởng, nguồn có nội trở nhỏ vô cùng và dẫn
điện theo hai chiều.
•

Van động lực cơ bản T1. T2, T3. T4. T5. T6 làm việc với độ dẫn điện

Ẩ = 180P,Z a =Z b =Z c .
Các điôt D1. D2, D3. D4, D5, D6 làm chức năng trả năng lượng về nguồn và tụ C đảm
bảo nguồn cấp là nguồn áp đồng thời tiếp nhận năng lượng phản kháng từ tải.

7

Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha

8


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha

Để đảm bảo tạo ra điện áp ba pha đối xứng luật dẫn điện của các van phải tuân theo đồ thị
như trên hình (1.12).
Như vậy Ti, T4 dẫn điện lệch nhau 1800 và tạo ra pha A. T3, Tố dẫn điện lệch nhau 1800 để tạo
ra pha B. T5, T2 dẫn điện lệch nhau 1800 để tạo ra pha c, và các pha lệch nhau 1200.

9


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha

Dạng điện áp trên các pha UZA, UZB, UZC có dạng như trên hình 1.13 và
có giá trị hiệu dụng được tính bởi công thức sau :

Suy ra:

10


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha

Giá trị tụ C được tính theo công thức:

Ta đưa ra thông số và yêu cầu bộ nghịch lưu cần thiết kế như sau: điện áp đầu vào U v
=12V..Điện áp đầu ra 220VAC/400Hz. Dòng max ra là 2-5A. Với yêu cầu như vậy, ta sử
dụng mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp, có hai lựa chọn: Nghịch lưu độc lập nguồn áp một
pha.Nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha sau đó lấy một pha để sử dụng. Nghịch lưu độc lập
nguồn áp ba pha có dạng hình sin hơn so với nghịch lưu độc lập nguồn áp một pha, tuy
nhiên với mục đích sử dụng như ban đầu ta đưa ra thì hoàn toàn không cần thiết phải dùng
như vậy, bởi bộ nghịch lưu áp ba pha cho chi phí cao hơn và tính toán điều khiển cũng phức
tạp hơn rất nhiều, trong khi đó ta chỉ cần sử dụng một pha cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày.
Do vậy ta sẽ chọn mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp một pha với các thông số và yêu cầu
đã đề ra.
Bộ biến đổi DC/AC sẽ gồm hai thành phần chính như sau :
Mạch điều khiển : Có nhiệm vụ phát xung vuông dao động với tần số 50 Hz cấp xung mở
cho transiter dẫn sẽ làm cho mosfet dẫn.
Mạch lực bộ nghịch lưu một pha :có nhiệm vụ đẩy kéo điện áp 12V DC lên 220VAC tần số
400Hz

11


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha
Tổng kêt chương I: Giới thiệu tổng quan về các bộ nghịch lưu. Khái quát sơ bộ về bộ
nghịch lưu áp gồm nguồn áp một pha và nguồn áp 3 ba. Theo những đánh giá cũng như các
thông số mà đề bài đưa ra, ta chọn được phương án thiết kế bộ nghịch lưu áp một pha. Để
hiểu rõ hơn về các linh kiện được sử dụng trong mạch nghịch lưu áp một pha ta sẽ tiếp tục
tìm hiểu trong chương 2.

12


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha

CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ CÁC LINH KIỆN
2.1. IC ổn áp 7805
2.1.1. Sơ đồ chân

Hình 1.1: Sơ đồ chân IC 78XX
Nhìn từ trái qua phải thì lần lượt là chân số 1, 2, 3 của IC.
-

Chân số 1: Input (chân vào)
Chân số 2: GND (nối mass)
Chân số 3: Output (chân ra)

2.1.2. Chức năng
IC 7805 thuộc họ IC78xx là họ IC ổn áp có chức năng tạo điện áp ở đầu ra cố định ở mức
(+) xx V
-

78 là họ IC lấy ra điện áp dương (+)
XX là 2 số của điện áp lấy ra.

Lưu ý: Điện áp đầu vào của IC phải lấylớn hơn điện áp đầu ra 3V trở lên. Ví dụ IC 7805
thì Vin phải 8V trở lên.
2.1.3. Ứng dụng
Được dùng để thiết kế các bộ nguồn đơn giản cung cấp điện áp cho các mạch điện không
đòi hỏi điện áp ổn định quá cao.
2.1.4. Một vài thông số của IC 7805
-

Dòng cực đại có thể duy trì 1A.
Dòng đỉnh 2,2A.

13


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha
-

Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt: 2W Công suất tiêu tán nếu dùng
tản nhiệt đủ lớn: 15W

Công suất tiêu tán trên ổn áp nối tiếp được tính như sau:
Pd = (Ui – Uo) . I
Trong đó:
-

Ui – áp lối vào ,Uo – áp lối ra
I – dòng sử dụng
µA7805C

Đặc tính

TJ†

Điều kiện
IO = 5 mA to 1 A,

Output voltage (Điện
VI = 7 V to 20 V PD ≤ 15 W
áp ra)

25°C
0°C

to

MIN

TYP

4.8

5

MAX

5.2
5.25

4.75

Đơn vị

V

125°C
Input voltage
regulation

VI = 7 V to 25 V
25°C

100mV

3

( Sự ổn áp đầu vào)
Output voltage
regulation

IO = 5 mA to 1.5
A

25°C

mV

15

( Sự ổn áp đầu vào)
Temperature
IO = 5 mA
coefficient of output
voltage (Hệ số nhiệt độ
của điện áp ra)
Output noise voltage(

f = 10 Hz to 100 kHz

100

0°C
125°C

to

-1,1

100
mV/°C

25°C

40

µV

25°C

2

V

Điện áp tạp nhiễu)
Dropout voltage( Điện IO = 1 A
áp rơi)

Bảng 1.1: Một vài thông số của IC 7805
2.2. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)
2.2.1. Cấu trúc và ký hiệu
Về cấu trúc bán dẫn, IGBT rất giống với MOSFET, điểm khác nhau là có thêm lớp nối

với collector tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p giữa emiter( tương tự cực gốc) với
collector(tương tự với cực máng), mà không phải là n-n như ở MOSFET . Vì thế có thể coi

14


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha
IGBT tương đương với một transistor p-n-p với dòng base được điều khiển bởi một
MOSFET.
Dưới tác dụng của áp điều khiển Uge>0, kênh dẫn với các hạt mang điện là các điện tử
được hình thành, giống như ở cấu trúc MOSFET.Các điện tử di chuyển về phía collector
vượt qua lớp tiếp giáp n-p như ở cấu trúc giữa base và collector ở transistor thường, tạo nên
dòng collector

Hình 1.2: a) Cấu trúc IGBT

b) Sơ đồ tương đương của IGBT

2.2.2. Nguyên lý làm việc.
- Phân cực cho IGBT sao UCE >0,sau đó vào cực G một điện áp điều khiển Uge>0 với một
giá trị đủ lớn. Khi đó hình thành một kênh dẫn với các hạt là điện từ giống như MOSFET
các hạt điện tử di chuyển về phía cực C, vượt qua lớp tiếp giáp P-N tạo nên dòng Colector
- Thời gian đóng cắt của IGBT nhanh hơn transistor thường , trể khi mở khoảng 0,15ms,
trễ khi khóa khoảng 1ms. Công suất điều khiển IGBT rất nhỏ thường mở dưới dạng điện
áp điều khiển là +-15V . Để mở thường cấp tín hiệu +15V,khóa cấp tín hiệu -15V
2.2.3. Vùng làm việc an toàn (Safe Operating Area)
Vùng làm việc an toàn được thể hiện dưới dạng đồ thị quan hệ giữa điện áp và giá trị
dòng điện lớn nhất mà phần tử có thể hoạt động được trong mọi chế độ, khi dẫn, khi khóa,
cũng như trong các quá trình đóng cắt.

15


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha
Khi điện áp đặt lên cực điều khiển và emitor là dương và hình thư hai thì điện áp này
là âm. Khi điện áp điều khiển dương, SOA có dạng hình chữ nhật với góc hạn chế ở phía
trên, bên phải, tương ứng với chế độ dòng điện và điện áp lớn. Điều này có nghĩa là khi
chu kì đóng cắt càng ngắn, ứng với tần số làm việc càng cao thì khả năng đóng cắt công
suất càng suy giảm. Khi đặt điện áp điều khiển âm lên cực điều khiển và emitor, SOA lại
bị giới hạn ở vùng công suất lớn do tốc độ tăng điện áp quá lớn sẽ dẫn đến xuất hiện dòng
điện lớn đưa vào vùng p của cực điều khiển, tác dụng giống như dòng điều khiển làm
IGBT mở trở lại như tác dụng đối với cấu trúc của thyristor. Tuy nhiên khả năng chịu
đựng tốc độ tăng áp ở IGBT lớn hơn nhiều so với ở các phần tử bán dẫn công suất khác .
Giá trị lớn nhất của dòng cho phép collector cho phép Icm được chọn sao cho tránh
được hiện tượng chốt giữ dòng, không khóa lại được, giống như ở thyristor. Hơn nữa,
điện áp điều khiển lớn nhất Uge cũng phài được chọn để có thể giới hạn được dòng điện
Ice trong giới hạn lớn nhất cho phép này trong điều kiện sự có ngắn mạch bằng cách
chuyển đổi bắt buộc từ chế độ bão hòa sang chế độ tuyến tính. Khi đó dòng Ice được
giới hạn không đổi, không phụ thuộc vào điện áp Uce lúc đó. Tiếp theo IGBT phải được
khóa lại trong điều kiện đó, càng nhanh càng tốt để tránh phát nhiệt quá mạnh . Tránh
được hiện tượng chốt giữ dòng bằng cách liên tục theo dõi dòng collector là điều cần thiết
khi thiết kế IGBT.
2.3. IC IR2110
IGBT là phần tử bán dẫn có tính nắng ưu việt như khả năng đóng cắt nhanh, công suất
điều khiển nhỏ, thay thế cho các transistor công suất thường. Vì thế, điều kiện mở khóa của
nó có những yêu cầu đặc biệt.Khó khăn trong việc điều khiển với sườn xung dựng đứng.
Thờigian tạo sườn xung chỉ cỡ 0.1us hoặc nhỏ hơn
Nhưng tụ kí sinh giữa cực điều khiển với gốc S, giữa cực G với cực máng D cản trở tốc độ
thay đổ của tín hiệu điều khiển.

16


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha
2.3.1. Sơ đồ chân IR2110

Hình 1.3: Sơ đồ chân IR 2110

Hình 1.4: Sơ đồ khối IR2110

Hình 1.5: Giản đồ sóng Input và Output của IC IR2110

17


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha
Chân 1: Cổng điều khiển ra cho mức thấp
Chân 2: Phản hồi ở mức thấp
Chân 3: Chân nối với nguồn để cấp cho IC từ 10 đến 20 V
Chân 5: Điện áp treo trả về mức cao
Chân 6: Điện áp treo mức cao
Chân 7: Cổng điều khiển ra cho mức cao
Chân 9: Điện áp cấp theo mức từ Vss+3 đến Vss+20
Chân 10: Tín hiệu vào cho cổng ra điều khiển ở mức cao
Chân 11: Đầu vào theo mức để tắt
Chân 12: Tín hiệu vào cho cổng ra điều khiển ở mức thấp
Chân 13: Chân cấp mass cho IC
2.3.2. Chức năng
Các vi mạch chuyên dụng phục vụ cho khâu xung điều khiển cuối cùng là các driver.
Tuy nhiên, do thời gian khóa của IGBT bị kéo dài và quá tải có thể bị kéo ra khỏi chế dộ

bão hòa, tổn thất trên phần tử tăng vọt, gây pha hỏng phần tử. chính vì vật, driver cho
IGBT thường là các mạch lái(hybrid)- tức là một driver thường kết hợp các mạch bảo vệ
quá tải. Đặc biệt, những driver cho IGBT công nghiệp là những mạch ghép phức tạp để
đảm bảo an toàn cho van bán dẫn trong mọi chế độ làm việc.
IGBT sử dụng trong các mạch nghịch lưu có tần số đóng cắt cao từ 2 đến hang chục nghìn
KHz. Sự cố thường xảy ra nhất là quá dòng ngắn mạch từ phía tải hoặc từ phía phần tử
đóng cắt. Vì vậy, để điều khiển cho IGBT ta dung IC chuyên dụng IR2110

18


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha
2.4. IC SG3525
2.4.1. Sơ đồ chân

Hình 1.6: Sơ đồ chân IC SG 3525
- Điện áp hoạt động 8 đến 35VDC
- Dải tần số của bộ dao động từ 100HZ tới 400 KHz
IC SG3525 có những tính năng ưu việt hơn so với IC 4047 và IC TL494 như:
lấy nguồn mà không cần biến đổi nguồn nuôi cho IC, dễ điều chinh độ rộng xung ra,
khoảng deal time vừa đủ để tạo ra chu kì âm mà không gây hiện tượng trùng dẫn.

19


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha

Hình 1.7: Sơ đồ khối IC SG3525
Chức năng các chân:
Chân 1: Đầu vào đảo.

Chân 2: Đầu vào không đảo.
Chân 3: Chân đồng bộ hóa., cho phép đồng bộ xung với bộ dao động gắn ngoài.
Chân 4: Đầu ra xung của bộ dao động trong .
Chân 5: Mắc với một tụ điện CT=0.1uF- 1nF.
Chân 6: Gắn với một điện trở RT=2kΩ - 150kΩ.
Chân 7: Chân tụ CT xả điệp áp và được mắc với một trở RD.
Chân 8: Chân này nối với 1 tụ để khởi động êm hơn và chế độ soft – start được kích hoạt
khi so sánh với điện áp Vref.
Chân 9: Chân bù này được hồi tiếp về chân đầu đảo góp phần điều chỉnh xung ra ra sẽ bù
nếu có sai lệch về xung.

20


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha
Chân 10: Chân shutdown- ngừng . Khi chân này mức thấp PWM được kích hoạt còn khi ở
mức cao PWM được thiếp lập tức thời.
Chân 11 và chân 14: là các chân ra của tín hiệu điều khiển.Dòng ra định mức 100mA và
dòng đỉnh là 500mA. Hai xung ra lệch pha nhau 1800 .
Chân 12: là chân mass của IC
Chân 13:Điện áp colector của transistor NPN được nối bên trong IC. Điện áp cấp cho chân
này nên từ 9 đến 18V vì mosfet làm việc với điện áp thấp nhất là 8V và bị đánh thủng là
20V.
Chân 15: Chân cấp nguồn cho IC hoạt động từ 8 đền 35V
Chân 16: Điện áp tham chiếu có giá trị thấp nhất là 5V cao nhất là 5.2 V thông thường là 5.1
V
2.4.2 Chức năng
Tạo ra 2 xung điều khiển lệch pha nhau 180 o để điều khiển các cặp IGBT trong mạch
công suất.
Tần số của PWM phụ thuộc vào tụ định thời và trở định thời. Tụ định thời (C T) kết nối giữa

chân 5 và mass. Điện trở định thời (R T) được kết nối giữa chân 6 và mass. Điện trỏ giữa
chân 5 và chân 7 ( RD) xác định deadtime .

Giá trị của RD trong dải 0 đến 500 Ω. R T phải nằm trong dải 2k đến 150K Ω. Tụ C T phải
nằm trong dải 1nF(102) tới 0.2uF(224). Tần số trong công thức trên là tần số của bộ dao
động vậy nếu muốn tính tần số của nghịch lưu là 50Hz thì ta phải tính ra 100H Z theo công
thức trên.

21


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha

Chương 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MẠCH NGHỊCH LƯU ÁP 1 PHA

3.1. Sơ đồ khối toàn mạch

22


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha

KHỐI ĐIỀU
KHIỂN

NGUỒN 220VAC

KHỐI
KHUẾCH ĐẠI

KHỐI CHỈNH LƯU

KHỐI LỌC

KHỐI
CÔNG SUẤT

NGUỒN ĐIỀU KHIỂN

23

TẢ


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha
Hình 2.1: Sơ đồ khối toàn mạch
Khối nguồn

Khối điều khiển

Khối công suất

Biến áp và tải

Hình 4.1 sơ đồ các khối mạch nghịch lưu
* Chức năng khối điều khiển
- Điều chỉnh được độ rộng xung trong nửa chu kì dương của điện áp đặt lên colector và
emitor của van .
- Tạo ra được xung âm có biên độ cần thiết để khoá van trong nửa chu kì còn lại .
- Xung điều khiển phải có đủ biên độ và năng lượng để mở và khoá van chắc chắn .

- Tạo ra được tần số theo yêu cầu .
- Dễ dàng lắp ráp, thay thế khi cần thiết, vận hành tin cậy, ổn định .
* Chức năng khối công suất
Tư d ạng song nhân đươc tư kh ối điêu khiên , khối công suât se khuêch đại
đưa đên biên áp tạo điên áp xoay chiêu. Th ương thi khối này s ư d ung các linh
kiên như thysistos, transistos chiu dòng lơn như IRF 3205, D718 … 5.2. S ơ đ ồ
nguyên lý và nguyên lý hoạt động của toàn mạch
3.2.1. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

24


Đồ án môn học: Mạch nghịch lưu cầu một pha

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

25