Thiết kế bộ ups phần nghịch lưu

[vulinh_pc]

Download miễn phí Thiết kế bộ ups phần nghịch lưu

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1. Nhiệm vụ thiết kế.
Thiết kế bộ UPS phần nghịch lưu với các thông số sau:
- Điện áp nguồn 220V, 50Hz (10%)
- Công suất 15kVA
- Thời gian lưu điện 10 phút.
2. Nội dung:
- Tính toán lựa chọn các thiết bị mạch động lực (dùng Transitor IGBT)
- Thiết kế sơ đồ điều khiển van nghịch lưu.
3. Các bản vẽ:
- Sơ đồ nguyên lý mạch động lực và mạch điều khiển.
- Các biểu đồ thời gian.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. PGS. TS. Nguyễn Trọng Thuần - Điều khiển logic và ứng dụng - Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2000.
2. Điện tử công suất - Nguyễn Bính.
3. Vi mạch và mạch tạo sóng - Tống Văn On.
4. Master Replacement Guide (ECG is ISO - 9002 register).

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ BỘ UPS

1. GIỚI THIỆU CHUNG
Một nguồn điện tốt sẽ đảm bảo khả năng làm việc liên tục và có độ tin cậy cao đặc biệt là đối với các thiết bị, các hộ tiêu thụ điện nhạy cảm như: hệ thống mạng máy tính, các đài phát thanh, các trạm thông tin liên lạc, hệ thống chiếu sáng sân bay và các hệ thống quan trọng khác. Đối với hệ thống nhạy cảm về điện này, việc xảy ra một sự cố nhỏ có thể gây ra những thiệt hại lớn về chính trị và kinh tế.
Hệ thống lưu điện chuyển đổi tĩnh được thiết kế để cung cấp cho các thiết bị nhạy cảm một điện áp ổn định, liên tục, thoát khỏi những nhiễu loạn đường điện như sự gián đoạn điện thế tức thời
Hệ thống lưu điện với dự trữ năng lượng trong pin (ắc quy) sẽ tiếp tục cung cấp năng lượng điện cho tải trong một khoảng thời gian, khoảng thời gian này thường đủ cho người dùng thực hiện những hành động cần thiết và tránh những hậu quả xấu đối với thiết bị. Vì vậy ngày nay UPS có mặt trong tất cả các hệ thống điện.

http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/06/25/thiet_ke_bo_ups_phan_nghich_luu.tzHTgWNzHP.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-31373/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

NhiÖm vô thiÕt kÕ
1. NhiÖm vô thiÕt kÕ.
ThiÕt kÕ bé UPS phÇn nghÞch l­u víi c¸c th«ng sè sau:
§iÖn ¸p nguån 220V, 50Hz ( ±10%)
C«ng suÊt 15kVA
Thêi gian l­u ®iÖn 10 phót.
2. Néi dung:
- TÝnh to¸n lùa chän c¸c thiÕt bÞ m¹ch ®éng lùc (dïng Transitor IGBT)
- ThiÕt kÕ s¬ ®å ®iÒu khiÓn van nghÞch l­u.
3. C¸c b¶n vÏ:
- S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®éng lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn.
- C¸c biÓu ®å thêi gian.
Tµi liÖu tham kh¶o
PGS. TS. NguyÔn Träng ThuÇn - §iÒu khiÓn logic vµ øng dông - Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc Kü thuËt, Hµ Néi 2000.
§iÖn tö c«ng suÊt - NguyÔn BÝnh.
Vi m¹ch vµ m¹ch t¹o sãng - Tèng V¨n On.
Master Replacement Guide (ECG is ISO - 9002 register).
Ch­¬ng i
Giíi thiÖu vÒ bé ups
1. Giíi thiÖu chung
Mét nguån ®iÖn tèt sÏ ®¶m b¶o kh¶ n¨ng lµm viÖc liªn tôc vµ cã ®é tin cËy cao ®Æc biÖt lµ ®èi víi c¸c thiÕt bÞ, c¸c hé tiªu thô ®iÖn nh¹y c¶m nh­: hÖ thèng m¹ng m¸y tÝnh, c¸c ®µi ph¸t thanh, c¸c tr¹m th«ng tin liªn l¹c, hÖ thèng chiÕu s¸ng s©n bay vµ c¸c hÖ thèng quan träng kh¸c. §èi víi hÖ thèng nh¹y c¶m vÒ ®iÖn nµy, viÖc x¶y ra mét sù cè nhá cã thÓ g©y ra nh÷ng thiÖt h¹i lín vÒ chÝnh trÞ vµ kinh tÕ.
HÖ thèng l­u ®iÖn chuyÓn ®æi tÜnh ®­îc thiÕt kÕ ®Ó cung cÊp cho c¸c thiÕt bÞ nh¹y c¶m mét ®iÖn ¸p æn ®Þnh, liªn tôc, tho¸t khái nh÷ng nhiÔu lo¹n ®­êng ®iÖn nh­ sù gi¸n ®o¹n ®iÖn thÕ tøc thêi…
HÖ thèng l­u ®iÖn víi dù tr÷ n¨ng l­îng trong pin (¾c quy) sÏ tiÕp tôc cung cÊp n¨ng l­îng ®iÖn cho t¶i trong mét kho¶ng thêi gian, kho¶ng thêi gian nµy th­êng ®ñ cho ng­êi dïng thùc hiÖn nh÷ng hµnh ®éng cÇn thiÕt vµ tr¸nh nh÷ng hËu qu¶ xÊu ®èi víi thiÕt bÞ. V× vËy ngµy nay UPS cã mÆt trong tÊt c¶ c¸c hÖ thèng ®iÖn.
ii. ph©n lo¹i hÖ thèng l­u ®iÖn
* Nguyªn lý ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ l­u ®iÖn.
UPS lµ mét thiÕt bÞ nguån, cã nguån ®Çu vµo ®­îc nèi víi l­íi ®iÖn, ®Çu ra nèi víi thiÕt bÞ tiªu thô ®iÖn. Bªn trong UPS cã mét bé ¾c quy dïng ®Ó dù tr÷ n¨ng l­îng. Khi cã ®iÖn l­íi nã cÊp ®iÖn th¼ng tõ ®iÖn l­íi cho thiÕt bÞ. Khi mÊt ®iÖn l­íi nã sÏ ®­a ®iÖn tõ ¾c quy lªn. Môc ®Ých lµ ®Ó cho ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ ®iÖn kh«ng bÞ gi¸n ®o¹n.
C¸c kh©u chøc n¨ng cña UPS.
- ChØnh l­u/n¹p ®iÖn
- NghÞch l­u
- ¾c quy
Trong khu«n khæ ®Ò tµi lµ ThiÕt kÕ phÇn nghÞch l­u cña bé UPS nªn em chØ ®i s©u vÒ phÇn nµy.
Khèi nghÞch l­u: CÊu t¹o bëi c¸c van ®iÖn tö (b»ng c¸c quy luËt ®ång më sÏ t¹o ra ®iªn ¸p xoay chiÒu gÇn sin cã tÇn sè 50Hz) biÕn ®æi nguån ®iÖn mét chÒu tõ ¸c quy cung cÊp cho t¶i. UPS nµy khèi nghÞch l­u ®­îc l¾p song song víi l­íi vµ kh«ng tham gia vµo bÊt kú ho¹t ®éng nµo khi l­íi æn ®Þnh.
Khi ngußn x¶y ra sù cè mÊt ®iªn, th× lóc nµy t¶i ®­îc ng¾t ra khái l­íi ®iÖn vµ nèi tíi nghÞch l­u b¾t ®Çu ho¹t ®éng biÕn ®æi ®iÖn ¸p mét chiÒu tõ ¸c quy sang xoay chiÒu cung cÊp cho t¶i.
iii. s¬ ®å cÊu tróc nguån l­u ®iÖn dù phßng
Trong ®å ¸n nµy nhiÖm vô thiÕt kÕ mét nguån cÊp ®iÖn dù phßng ho¹t ®éng ë chÕ ®é chê cã kh¶ n¨ng cung cÊp mét c«ng suÊt thiÕt kÕ lµ 15kVA ®¶m b¶o ®é æn ®Þnh dßng ®iÖn ¸p trong thêi gian gi¸n ®o¹n cÊp ®iÖn khi nguån ®iÖn l­íi bÞ mÊt, ®iÖn ¸p nµy lµ møc ®iÖn ¸p b×nh th­êng cña m¹ng ®iÖn 220V/50Hz ®é dao ®éng 10%. Thêi gian cÊp ®iÖn cã thÓ duy tr× ®­îc trong kho¶ng 10 – 15 phót lµ kho¶ng thêi gian cÇn thiÕt ®Ó khëi ®éng m¸y ph¸t dù phßng.
1. ¾c quy.
Lµ n¬i tÝch tr÷ n¨ng l­îng ®iÖn mét chiÒu ®Ó cung cÊp ngußn cho bé nghÞch l­u khi mÊt nguån ®iÖn l­íi. Tham gia cÊp ®iÖn cña bé nghÞch l­u do dung l­îng cña ¾c quy quyÕt ®Þnh.
2. Bé nghÞch l­u.
BiÕn ®æi ®iÖn ¸p mét chiÒu lÊy tõ nguån ¾c quy thµnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu 1 pha. Bé nghÞch l­u ®­îc ®Êu song song víi l­íi vµ chØ ho¹t ®éng khi nguån vµo chÝnh cã sù cè.
3. Bé ®iÒu khiÓn nghÞch l­u.
Cã nhiÖm vô ®iÒu khiÓn thêi gian dÉn dßng cña c¸c van trªn bé nghÞch l­u ®Ó t¹o ra diÖn ¸p xoay chiÒu cã ®é æn ®Þnh cao cÊp cho phô t¶i.
4. Kho¸ chuyÓn m¹ch.
Cã chøc n¨ng ®ãng hoÆc c¾t ®Ó chuyÓn chÕ ®é lµm viÖc cña hÖ thèng cung cÊp ®iÖn ¸p tõ nguån ®iÖn l­íi sang nguån ®iÖn dù phßng l­u ®iÖn vµ ng­îc l¹i.
Ch­¬ng ii
ThiÕt kÕ m¹ch lùc cña bé l­u ®iÖn
i. thiÕt kÕ m¹ch lùc cña bé nghÞch l­u
I.1. Lùa chän s¬ ®å nghÞch l­u.
Trong c¸c bé nguån l­u ®iÖn nghÞch l­u thùc hiÖn chøc n¨ng chÝnh lµ lÊy ®iÖn tõ ¾c quy cho thiÕt bÞ khi mÊt ®iÖn nguån.
Ng­êi ta th­êng sö dông mét trong hai bé nghÞch l­u ®ã lµ:
+ NghÞch l­u nguån dßng
+ NghÞch l­u nguån ¸p.
Trong khu«n khæ ®Ò tµi lµ thiÕt kÕ bé nghÞch l­u nguån ¸p vµ phÇn m¹ch lùc dïng transistor IGBT nªn chóng ta sÏ ®i s©u vÒ phÇn nµy.
Ngµy nay, trong c¸c bé l­u ®iÖn nguån ta th­êng sö dông c¸c van b¸n dÉn trong s¬ ®å nghÞch l­u lµ transistor IGBT, bëi nã cã nhiÒu tÝnh ­u viÖt nh­ tèc ®é chuyÓn m¹ch nhanh. C«ng suÊt ®iÒu khiÓn yªu cÇu rÊt nhá. ViÖc sö dông c¸c transistor IGBT lµm ®¬n gi¶n ®¸ng kÓ viÖc thiÕt kÕ c¸c bé biÕn ®æi vµ lµm cho kÝch th­êc cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn ngµy cµng thu nhá.
Tõ yªu cÇu cña ®Ò tµi ta chän s¬ ®å nghÞch l­u lµ s¬ ®å “nghÞch l­u mét pha nguån ¸p dïng transistor IGBT”. Víi s¬ ®å nµy ta cã thÓ n©ng cao ®­îc chÊt l­îng ®iÖn ¸p ®Çu ra cña bé nghÞch l­u b»ng ph­¬ng ph¸p ®iÒu biÕn ®é réng xung ®Ó võa ®iÒu khiÓn ®­îc ®iÖn ¸p ra vµ vÉn gi¶m nhá ®­îc ¶nh h­ëng cña sãng hµi.
I.2. S¬ ®å nghÞch l­u 1 pha nguån ¸p dïng transistor IGBT.
II.1.3. TÝnh chän van cho bé nghÞch l­u.
Bé nghÞch l­u ®­îc thiÕt kÕ ®Ó cung cÊp cho t¶i cã c«ng suÊt tèi ®a lµ 1,5kVA. Gi¶ sö hiÖu suÊt cña bé nghÞch l­u lµ 0,80 th× c«ng suÊt vµo bé nghÞch l­u lµ.
Gi¸ trÞ dßng ®iÖn phãng cña ¾c quy lµ:
(Do ®iÖn ¸p tõ ¾c quy tíi ta chän 240V)
Dßng ®iÖn trung b×nh qua van bé nghÞch l­u lµ:
§iÖn ¸p mçi van ph¶i chÞu:
Chän hÖ sè an toµn vÒ dßng cho van lµ: k1 = 1,4
HÖ sè an toµn vÒ ®iÖn ¸p cho van lµ: ku = ,12
Khi ®ã dßng ®iÖn trung b×nh qua van lín nhÊt lµ:
Ivmax = Itbv. 1,4 = 51 (A) x 1,4 = 71,4 (A)
§iÖn ¸p ®Æt lªn van lín nhÊt lµ:
UCE =UCE. 1,2 = 240 . 1,2 = 288 (V)
Chän van transistor IGBT lo¹i ký hiÖu ECG3328 cña PHILIPS chÕ t¹o cã th«ng sè nh­ sau:
Icmax
UCEbh
UCEmax
uGEmax
UCE
ton
toff
IGE
80A
6V
400v
±20V
80ns
400ns
1mA
TÝnh chän diod cho bé nghÞch l­u.
Diod ®Öm cho bé nghÞch l­u ph¶i chÞu ®­îc ®iÖn ¸p ng­îc b»ng gi¸ trÞ ®iÖn ¸p lín nhÊt ®Æt lªn mçi van. Dßng ®iÖn mµ diot chÞu ®­îc còng b»ng dßng ®iÖn lín nhÊt ch¹y qua van do ®ã Ungmax = 144V
C¨n cø vµo c¸c th«ng sè cña van ta chän lo¹i diot lµ lo¹i ECG6064 do PHILIPS chÕ t¹o cã th«ng sè nh­ sau:
Itb
Ungmax
DU
85A
400V
0,7V
Ch­¬ng iv
ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn nghÞch l­u.
i. giíi thiÖu nguyªn t¾c ®iÒu biÕn ®é réng xung
§iÖn ¸p xoay chiÒu ®­îc t¹o ra tõ bé nghÞch l­u lµ ®iÖn ¸p kh«ng cã d¹ng h×nh sin nh­ mong muèn mµ chØ cã d¹ng gÇn h×nh sin ch÷ nhËt hoÆc gÇn nh­ ch÷ nhËt cã chøa rÊt nhiÒu tr¹ng th¸i lµm ¶nh h­ëng ®Õn chÊt l­îng ®iÖn ¸p ®Çu ra cÊp cho t¶i.
§iÒu mong muèn lµ lµm thÕ nµo ®Ó võa ®iÒu chØnh ®­îc ®iÖn ¸p ra mµ vÉn gi¶m nhá ®­îc së h÷u cña c¸c sãng hµi bËc thÊp.
§Ó lµm ®­îc ®iÒu ®ã cã rÊt nhiÒu biÖn ph¸p thùc hiÖn nh­: sö dông bé läc LC. Nh­ vËy, träng l­îng vµ gi¸ thµnh cña thiÕt bÞ biÕn tÇn sÏ cao. V× vËy, ph­¬ng ph¸p “®iÒu biÕn ®é réng xung PWM – Pulse Width Modulation” cã thÓ ®¸p øng ®­îc yªu cÇu trªn hiÖu qu¶ nhÊt.
§iÒu biÕn ®é réng xung cã nguyªn lý c¬ b¶n sau:
T¹o mét sãng d¹ng h×nh sin Um ®­îc gäi lµ sãng ®iÒu biÕn (xung mÉu) cã tÇn sè lín h¬n nhiÒu tÇn sè sãng ®iÒu biÕn th­êng lµ béi ba (tõ 1 – 10Khz).
Dïng mét kh©u so s¸nh 2 tÝn hiÖu Um vµ Up, tõ c¸c giao ®iÓm cña 2 sãng nµy ta x¸c ®Þnh ®­îc kho¶ng t¸c ®éng cña xung ®i...