Bao cáo chỉnh lưu cầu ba pha Phạm quốc hải

Báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống ĐTCSp lớn thiết kế hệ thống ĐTCSn thiết kế hệ thống ĐTCSt kết kế hệ thống ĐTCS hệ thống ĐTCS thống ĐTCSng ĐTCS

BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI
Họ và tên : Trần Đình Đạt
SHSV: 20093415
Lớp: ĐK & TĐH 3 – K54
Đề 1 – Phương án 4
Hệ điều khiển chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển có nhiệm vụ tạo nguồn dịng với
số liệu:
Phương Án
4

Nguồn AC
3 pha(50Hz)
3x220V

Dịng tải
max(A)
40

Dịng tải
min(A)
10

Trở tải(Ơm)
4

Điện cảm
tải (H)
1.8

u cầu:
1. Chọn mạch phát xung và tính tốn các linh kiện trong mạch.
2. Tổng hợp hệ và chọn luật điều khiển.
3. Mơ phỏng hệ điều khiển và tồn bộ hệ thống kín.
Chú thích: độ dao động của điện áp nguồn ±15%.

Trần Đình Đạt - 20093415n Đình Đạt - 20093415t - 20093415

1


Báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống ĐTCSp lớn thiết kế hệ thống ĐTCSn thiết kế hệ thống ĐTCSt kết kế hệ thống ĐTCS hệ thống ĐTCS thống ĐTCSng ĐTCS

BÀI LÀM
1. Chọn mạch phát xung và tính tốn các linh kiện trong mạch.
a. Tính tốn thơng số biến áp lực.
Bảng thơng số mạch chỉnh lưu hình cầu ba pha.

kba .I1
Id

Sba
Pd

Tham số/Sơ đồ

Ud
U2

Iv

I2
Id

Chinh cầu ba pha

2,34

Id/3

0,816 0,816 1,05

kđm
0,05
7

Chọn Thyristor kiểu T130 N có các tham số như sau:

Ký hiệu Itb(A)

U0(V)

Rd(mΩ))

Udk(V)

Idk(mA)

U

T130N

1.08

1.53

1.4

250

1.96

130

Udđm = Idđm . Rt = 40.4 = 160V
Với U1 0,15 ta có:
U  U v 160  1, 65
U d  ddm

190,18V
1  U1
1  0,15
 Pd = Ud.Id = 190,18.40 = 7,61 KW

Sba = kpPd = 1,05.7,61 = 7,99 KVA
U 2 dm 

Ud
190,18


95, 61V
(1  U1 )ku (1  0,15)2,34

U
220 / 3
kba  1 
1,32
U2
95,61

I 2 0,816 I d 0,816.40 32, 64
kba .I1
0,816.I d 0,816.40
0,816  I1 

102 A
Id
kba
1,32

Trần Đình Đạt - 20093415n Đình Đạt - 20093415t - 20093415

2


Báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống ĐTCSp lớn thiết kế hệ thống ĐTCSn thiết kế hệ thống ĐTCSt kết kế hệ thống ĐTCS hệ thống ĐTCS thống ĐTCSng ĐTCS

Vậy các tham số máy biến áp cần có là:
Sba 7,99 KVA ; U1 220 3 ; U 2 95, 61V ; I1 102 A ; I 2 32, 64 A .

b. Mạch tạo điện áp răng cưa Urc tuyến tính một nửa chu kỳ đi xuống.
 Chọn OA loại TL082 chứa 2 OA trong 1 vỏ IC
 Chọn

R1 10k  ;

 Chọn Điơt ổn áp loại BZX79 có U Dz 10V để có biên độ điện áp răng
cưa là 10V
 Chọn C 0.22 F ta có:
R3 

E.T
15 0.02

68.18 K 
2.U Dz .C 2 10 0.22 10 6

 Chọn R3 75k 

 Tính điện trở R2
Chọn thời gian nạp tn 1ms ,điện áp bão hòa của OA là:
U bh E  1.5 15  1.5 13.5V
R2 

U bh  0.7
13.5  0.7

5.333K 
 6
C.U Dz E

0.22

10
.10
15


tn
R3
0.001
75.103

 Chọn R2 5.6 K 
Từ đó ta có mạch tạo xung răng cưa như sau:

Trần Đình Đạt - 20093415n Đình Đạt - 20093415t - 20093415

3


Báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống ĐTCSp lớn thiết kế hệ thống ĐTCSn thiết kế hệ thống ĐTCSt kết kế hệ thống ĐTCS hệ thống ĐTCS thống ĐTCSng ĐTCS

c. Khâu so sánh và khâu tạo xung chùm có độ rộng hạn chế dùng
monostable.

Chọn R4 R5 10k 
0
Chọn xung chùm có độ rộng 80

Do chu kỳ ứng với tần số 50Hz là T=1/50=0.02=20ms nên ta quy đổi độ

rộng xung chùm sang thời gian là:

20ms
Txc 800 
4.5ms
3600

Trần Đình Đạt - 20093415n Đình Đạt - 20093415t - 20093415

4


Báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống ĐTCSp lớn thiết kế hệ thống ĐTCSn thiết kế hệ thống ĐTCSt kết kế hệ thống ĐTCS hệ thống ĐTCS thống ĐTCSng ĐTCS

2. Tổng hợp hệ và chọn luật điều khiển.
Sơ đồ cấu trúc của hệ:

+ Ri ( p ) là hàm truyền của khâu điều chỉnh dòng điện xác định được khi tiến
hành tổng hợp hệ
+ Ui đặt: điện áp đặt định mức (là lượng đặt dòng điện),tương ứng với dòng điện
định mức 120(A),chọn bằng 10V
+ Rt: là điện trở tải ,ở đây là điện trở cuộn dây tạo từ trường có giá trị bằng 5
+ Tt:là hằng số thời gian của tải ,trong đó L t là điện cảm của cuộn dây có giá trị
bằng 4H

Tt 
Suy ra:

Lt 1,8
 0, 45s

Rt
4

+ KBBĐ: hệ số khuếch đại bộ biến đổi .Đầu vào của khâu này là điện áp điều
khiển có giá trị định mức là 5V. Đầu ra của khối này là điện áp chỉnh lưu U d và
áp điều chỉnh đạt trị số sao cho dòng tải định mức (40A),vì vậy khi điện trở là
4 thì điện áp qua bộ chỉnh lưu tương ứng định mức phải bằng :
Udđm = Idđm . Rt = 40.4 = 160 V
KBBĐ = Udđm/Uđđm = 160/5 =32
+ TBBĐ:hằng số thời gian của bộ biến đổi ,ở đây là chỉnh lưu cầu 3 pha nên có giá
trị là:
Trần Đình Đạt - 20093415n Đình Đạt - 20093415t - 20093415

5


Báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống ĐTCSp lớn thiết kế hệ thống ĐTCSn thiết kế hệ thống ĐTCSt kết kế hệ thống ĐTCS hệ thống ĐTCS thống ĐTCSng ĐTCS

TBBD 

1
T

2. f1.mdm 2.mdm

Trong đó:
+ f1: tần số lưới 50Hz ,chu kỳ T=0.02s
+ mđm: là hệ số đập mạch chỉnh lưu phụ thuộc vào sơ đồ mạch van .Mạch chỉnh
lưu cầu 3 pha thì mđm= 6
Vì vậy hằng số thời gian bộ biến đổi ở đây là

TBBD 

T
0.02

1, 67ms
2.mdm
2.6

+ki: Hệ số tỷ lệ của mạch phản hồi dòng điện phải đảm bảo khi dịng tải là định
mức (40A) thì điện áp phản hồi bằng điện áp định mức U iph=5(V).nên hệ số
khuếch đại mạch phản hồi dòng điện phải là:
Ki 

5
0.125
40

Ti:là hằng số thời gian của mạch phản hồi dịng điện ,thường lấy bằng 1ms
Tính tốn các thơng số:

U i đặt

U đk
Ri

Ud
K BBD
 1  s.TBBD   1  sTdk 

U i ph
Ki
1  s.Ti

Chọn Tđk=1ms
Ta tính tốn được như sau:
Trần Đình Đạt - 20093415n Đình Đạt - 20093415t - 20093415

6

It
Ki
1  s.Ti


Báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống ĐTCSp lớn thiết kế hệ thống ĐTCSn thiết kế hệ thống ĐTCSt kết kế hệ thống ĐTCS hệ thống ĐTCS thống ĐTCSng ĐTCS

K BBD
32

 1  s.TBBD   1  sTdk  1  0, 00267 s

Ki
0.125

1  s.Ti 1  0.001s
1
1
Rt

0, 25
4


1  s.Tt 1  0, 45s 1  0, 45s
U i đặt

U đk
Ri

Ud
32
1  0, 00267s

It
0.125
1  0.001s

U i ph
0, 25
1  0, 45s

Tổng hợp mạch vòng dòng điện như sau:
Đặt: Ts Tdk  Ti  TBBD 1  1 1.67 3.67ms
Tu Tt 0.45s

Hàm truyền của sơ đồ:
K BBD K i
Rt
S01 ( s) 

(1  T s .s)(1  Tu .s )

Điều kiện: Ts Tu
Sử dụng tiêu chuẩn tối ưu modun ta tìm được hàm truyền của bộ điều chỉnh
dịng điện có dạng khâu PI:
Trần Đình Đạt - 20093415n Đình Đạt - 20093415t - 20093415

7


Báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống ĐTCSp lớn thiết kế hệ thống ĐTCSn thiết kế hệ thống ĐTCSt kết kế hệ thống ĐTCS hệ thống ĐTCS thống ĐTCSng ĐTCS

Ri ( s) 

1  Tu .s
K BBD .K i
a Ts s
Ru

Thay số vào ta được: Chọn a=2
Ri ( s) 

1  Tu .s
1  0, 45s
1  0, 45s
1


75  167
K BBD .K i

32.0,1
0, 006 s
s
2 3, 67 10 3 s
a Ts s
4
Ru

Vậy: Xác định hàm truyền của khâu điều chỉnh theo tổng hợp mạch ta có:
+ Kp=75
+ Ki=167
Sơ đồ cấu trúc đầy đủ của hệ:
U i đặt

U đk
75  167

1
s

Ud
32
1  0, 00267s

It
0.125
1  0.001s

U i ph
0, 25

1  0, 45s

-Tính tốn mạch điều khiển
Chọn R1 = R2
ura udk 

Ro
1
(U d  U ph ) 
(U d  U ph )dt  U (0) K p .U v  K1 U v .dt  U (0)
R1
C1.R1 

Chọn : R1 10k 

Kp 
KI 

R0
75  
 R21 75 10 750k 
R21

1
1
167  
 C5 
0, 6  F
C5 .R1
167 10 103

Chọn C3 = 0,68µF

Trần Đình Đạt - 20093415n Đình Đạt - 20093415t - 20093415

8


Báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống ĐTCSp lớn thiết kế hệ thống ĐTCSn thiết kế hệ thống ĐTCSt kết kế hệ thống ĐTCS hệ thống ĐTCS thống ĐTCSng ĐTCS

Cấu trúc bộ PI

3.Mô phỏng hệ điều khiển và tồn bộ hệ thống kín.
a) Mơ phỏng hàm truyền

b) Kết quả mơ phỏng.
Trần Đình Đạt - 20093415n Đình Đạt - 20093415t - 20093415

9


Báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống ĐTCSp lớn thiết kế hệ thống ĐTCSn thiết kế hệ thống ĐTCSt kết kế hệ thống ĐTCS hệ thống ĐTCS thống ĐTCSng ĐTCS

 Tính tốn khâu phản hồi dịng:
Tính tốn:
Ta có chuẩn điện trở đo lường : I 200 A;U 60mV
Từ đó ta có

U 60mV
Rs  

0.3m
I
200 A

Trần Đình Đạt - 20093415n Đình Đạt - 20093415t - 20093415

10


Báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống ĐTCSp lớn thiết kế hệ thống ĐTCSn thiết kế hệ thống ĐTCSt kết kế hệ thống ĐTCS hệ thống ĐTCS thống ĐTCSng ĐTCS

Với Uđk=5V.Ta tính được hệ số khuếch đại:
K KD 

R
R
5V
416, 67  18  19
0.3m 40 A
R15 R16

Chọn R15=R16=10k
Từ đó chọn được: R 18 333k ; R19 100k 
Chọn C1 = 2,2nF ; C2 = 68nF.

MƠ PHỎNG TỒN BỘ HỆ THỐNG
Trần Đình Đạt - 20093415n Đình Đạt - 20093415t - 20093415

11

Báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống ĐTCSp lớn thiết kế hệ thống ĐTCSn thiết kế hệ thống ĐTCSt kết kế hệ thống ĐTCS hệ thống ĐTCS thống ĐTCSng ĐTCS

PHẦN MÔ PHỎNG (XEM FILE MÔ PHỎNG TRÊN PSIM 9.0)
Đồ thị một số đại lượng mơ phỏng:

Trần Đình Đạt - 20093415n Đình Đạt - 20093415t - 20093415

12


Báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống ĐTCSp lớn thiết kế hệ thống ĐTCSn thiết kế hệ thống ĐTCSt kết kế hệ thống ĐTCS hệ thống ĐTCS thống ĐTCSng ĐTCS

Trần Đình Đạt - 20093415n Đình Đạt - 20093415t - 20093415

13


Báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống ĐTCSp lớn thiết kế hệ thống ĐTCSn thiết kế hệ thống ĐTCSt kết kế hệ thống ĐTCS hệ thống ĐTCS thống ĐTCSng ĐTCS

Trần Đình Đạt - 20093415n Đình Đạt - 20093415t - 20093415

14


Báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống ĐTCSp lớn thiết kế hệ thống ĐTCSn thiết kế hệ thống ĐTCSt kết kế hệ thống ĐTCS hệ thống ĐTCS thống ĐTCSng ĐTCS

Trần Đình Đạt - 20093415n Đình Đạt - 20093415t - 20093415

15