TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Đặt vấn đề
Ngày nay, sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật bán dẫn công suất lớn đã dẫn đến việc sử dụng rộng rãi các thiết bị biến đổi điện năng trong công nghiệp và đời sống Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao, các bộ biến tần được áp dụng phổ biến trong các hệ thống truyền động điện, thiết bị đốt nóng bằng cảm ứng và chiếu sáng Đặc biệt, bộ nghịch lưu là một loại biến tần gián tiếp, có khả năng chuyển đổi điện một chiều thành xoay chiều, và được ứng dụng nhiều trong các hệ truyền động của máy bay, tàu thuỷ và xe lửa.
Mục tiêu của đề tài
- Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống phân tán DC/AC
- Tìm hiểu cách thức hoạt động của hệ thống phân tán DC/AC
- Tìm hiểu các linh kiện được sử dụng trong hệ thống
- Tiến hình xây dựng mô hình mô phỏng trên matlab
- Thay các số liệu vào kiểm tra mô hình.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Hệ thống phân tán DC/AC
- Phần mềm sử dụng: Matlab
Phạm vi nghiên cứu: trên phòng thực hành và tại nhà
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Bộ nghịch lưu là thiết bị chuyển đổi nguồn một chiều thành xoay chiều, với nhiều hình dạng, giá cả, công suất và hiệu suất khác nhau Chúng thường được sử dụng cho các thiết bị trong ô tô, khu cắm trại, đi thuyền và các công trình xây dựng chưa có nguồn điện lưới.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Giới thiệu về IGBT
IGBT (Transistor Bipolar Cách Ly) là linh kiện bán dẫn công suất ba cực, được phát minh bởi Hans W Beck và Carl F Wheatley vào năm 1982 IGBT kết hợp ưu điểm của MOSFET với khả năng đóng cắt nhanh và transistor thông thường với khả năng chịu tải lớn Đặc biệt, IGBT là phần tử điều khiển bằng điện áp, do đó yêu cầu công suất điều khiển rất nhỏ.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của IGBT
IGBT có cấu trúc bán dẫn tương tự như MOSFET, nhưng khác biệt ở chỗ có thêm lớp nối với collector, tạo thành cấu trúc p-n-p giữa emiter (giống cực gốc) và collector (giống cực máng), thay vì n-n như MOSFET Do đó, IGBT có thể được coi là một transistor p-n-p, với dòng base được điều khiển bởi một MOSFET.
Cấu trúc IGBT điển hình:
Hình 2 Cấu trúc IGBT điển hình.
Mạch tương đương của IGBT:
Hình 2 Mạch tương đương của IGBT.
Hình 2 Đặc trưng tĩnh IGBT.
Dưới tác động của áp điều khiển Uge>0, kênh dẫn được hình thành với các điện tử mang điện, tương tự như cấu trúc MOSFET Các điện tử này di chuyển về phía collector, vượt qua lớp tiếp giáp n-p, giống như trong cấu trúc giữa base và collector của transistor thông thường, tạo ra dòng collector.
Đặc tính đóng cắt
Cấu trúc n-p-n của IGBT khiến điện áp thuận giữa cực C và E trong chế độ dẫn dòng thấp hơn nhiều so với Mosfet Điều này cũng ảnh hưởng đến thời gian đóng cắt của IGBT, khiến nó có những đặc điểm riêng biệt trong ứng dụng.
IGBT chậm hơn Mosfet, đặc biệt trong quá trình khóa lại Cấu trúc của IGBT tương đương với Mosfet và một transistor p-n-p, trong đó dòng qua IGBT gồm hai thành phần: i1 qua Mosfet và i2 qua transistor Phần Mosfet trong IGBT có khả năng khóa lại nhanh chóng nếu điện tích giữa G và E được xả hết, dẫn đến i1 = 0 Tuy nhiên, i2 không suy giảm nhanh do điện tích trong cấu trúc p-n-p chỉ có thể mất đi qua quá trình tự trung hòa, gây ra hiện tượng kéo dài dòng điện khi khóa IGBT.
Sơ đồ thử nghiệm một khóa IGBT:
Hình 2 Sơ đồ thử nghiệm một khóa của IGBT.
Quá trình mở của IGBT
Quá trình mở IGBT tương tự như ở Mosfet, khi điện áp điều khiển tăng từ 0 đến giá trị Ug Trong thời gian trễ, điện áp giữa cực điều khiển và emite tăng theo quy luật hàm mũ từ 0 đến ngưỡng Uge (3 đến 5V), tại đó Mosfet trong IGBT bắt đầu mở Dòng điện giữa colecto-emite tăng tuyến tính từ 0 đến dòng tải Io trong thời gian Tr Trong khoảng thời gian này, điện áp giữa cực điều khiển và emite đạt Uge, xác định dòng Io qua colector Do diode Do vẫn dẫn dòng tải Io, điện áp Uce bị giữ ở mức điện áp nguồn 1 chiều Udc Quá trình mở diễn ra qua hai giai đoạn T1 và T2, trong đó điện áp giữa cực điều khiển duy trì Uge để giữ dòng Io, với dòng điều khiển là dòng phóng tụ Cgc IGBT hoạt động trong chế độ tuyến tính, trong giai đoạn đầu, quá trình khóa và phục hồi của diode Do tạo ra xung dòng trên mức dòng Io của IGBT Điện áp Uce giảm, IGBT chuyển từ chế độ tuyến tính sang vùng bão hòa Giai đoạn 2 tiếp tục giảm điện trở trong vùng thuần trở của colecto, dẫn đến điện trở colecto-emite đạt giá trị Ron khi bão hòa hoàn toàn, với Uce = IoRon.
Sau khi mở Ton, điện áp giữa cực điều khiển và emito sẽ tiếp tục tăng theo quy luật hàm mũ, với hằng số thời gian là CgcRg, cho đến khi đạt giá trị cuối cùng là Ug.
Hình 2 Quá trình mở của IGBT.
Hình 2 Quá trình khóa của IGBT.
Vùng làm việc an toàn (SOA)
Vùng làm việc an toàn của IGBT được thể hiện qua đồ thị mối quan hệ giữa điện áp và giá trị dòng điện tối đa mà thiết bị có thể hoạt động trong mọi chế độ, bao gồm cả khi dẫn, khi khóa và trong các quá trình đóng cắt Hình ảnh minh họa SOA của IGBT được trình bày dưới đây.
Hình 2 minh họa vùng làm việc an toàn (SOA) của IGBT Khi điện áp điều khiển và điện áp emitor là dương, SOA có hình dạng chữ nhật với góc hạn chế ở phía trên bên phải, cho thấy khả năng chịu đựng dòng điện và điện áp lớn Điều này chỉ ra rằng, với chu kỳ đóng cắt ngắn và tần số làm việc cao, khả năng đóng cắt công suất sẽ giảm Ngược lại, khi điện áp điều khiển là âm, SOA bị giới hạn ở vùng công suất lớn do tốc độ tăng điện áp nhanh chóng, dẫn đến dòng điện lớn vào vùng p của cực điều khiển, tương tự như dòng điều khiển làm IGBT mở trở lại như thyristor Tuy nhiên, IGBT có khả năng chịu đựng tốc độ tăng áp tốt hơn nhiều so với các phần tử bán dẫn công suất khác.
Giá trị quan trọng nhất của dòng collector trong IGBT là cho phép chọn Icm sao cho tránh hiện tượng chốt giữ dòng, điều này khác với thyristor Đồng thời, điện áp điều khiển Uge cũng cần được xác định để giới hạn dòng điện Ice trong ngưỡng cho phép, đặc biệt trong điều kiện ngắn mạch, bằng cách chuyển đổi từ chế độ bão hòa sang chế độ tuyến tính Khi đó, dòng Ice sẽ được duy trì ổn định, không phụ thuộc vào điện áp Uce Hơn nữa, IGBT cần được khóa nhanh chóng trong điều kiện này để ngăn ngừa phát nhiệt quá mức Do đó, việc theo dõi liên tục dòng collector là rất cần thiết trong thiết kế IGBT để tránh hiện tượng chốt giữ dòng.
Yêu cầu đóng cắt với IGBT
IGBT là thiết bị điều khiển điện áp tương tự như Mosfet, yêu cầu điện áp liên tục trên cực điều khiển và emito để xác định trạng thái khóa hoặc mở Mạch điều khiển IGBT cần đáp ứng các yêu cầu tối thiểu như được thể hiện trong sơ đồ dưới đây.
Hình 2 Mạch điều khiển cho IGBT.
Tín hiệu mở có biên độ Uge, tín hiệu khóa có biên độ -Uge cung cấp cho mạch
Mạch G-E của transistor được bảo vệ bởi diode ổn áp với mức khoảng ±18V Nhờ có tụ kí sinh giữa G và E, kỹ thuật điều khiển tương tự như Mosfet có thể áp dụng, mặc dù điện áp khóa cần phải lớn hơn Thông thường, tín hiệu điều khiển được chọn là +15V và -5V, giúp giảm tổn thất công suất trên mạch điều khiển.
Điện áp âm khi khóa có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của mạch điều khiển Điện trở Rg góp phần vào việc tiêu hao công suất, như được thể hiện trong hình ảnh minh họa Một giá trị Rg nhỏ giúp giảm thời gian xác lập tín hiệu điều khiển và giảm tổn thất năng lượng trong quá trình hoạt động Tuy nhiên, điều này cũng làm cho mạch điều khiển trở nên nhạy cảm hơn với điện áp ký sinh trong hệ thống.
Hình 2 Ảnh hưởng của điện trở đầu vào mạch điều khiển.
Vấn đề bảo vệ IGBT
IGBT thường được sử dụng trong các mạch đóng cắt tần số cao, từ 2 đến hàng chục kHz Ở tần số này, các sự cố có thể xảy ra nhanh chóng và gây hư hỏng nghiêm trọng cho thiết bị Một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra sự cố là quá dòng, thường do ngắn mạch từ phía tải hoặc do lỗi trong quá trình chế tạo hoặc lắp ráp các phần tử.
IGBT có thể được ngắt dòng bằng cách đưa điện áp điều khiển về giá trị âm, nhưng quá tải dòng điện có thể làm IGBT ra khỏi chế độ bão hòa, dẫn đến sự gia tăng đột ngột công suất phát nhiệt và có thể phá hủy phần tử sau vài chu kỳ đóng cắt Ngoài ra, việc khóa IGBT trong thời gian rất ngắn với dòng điện lớn sẽ gây ra tốc độ tăng dòng quá lớn, dẫn đến quá áp trên collector và emitter, có thể làm hỏng phần tử Trong trường hợp quá dòng, việc điều khiển IGBT bằng các xung ngắn theo quy luật cũ không còn khả thi, và việc ngắt xung điều khiển để dập tắt dòng điện cũng không đơn giản.
Để ngăn chặn hậu quả của việc tắt dòng đột ngột, có thể sử dụng mạch dập RC mắc song song với các phần tử, tuy nhiên, điều này có thể làm tăng kích thước và giảm độ tin cậy của thiết bị Giải pháp tối ưu là áp dụng phương pháp khóa mềm (soft turn-off) cho IGBT, giúp làm chậm quá trình khóa khi phát hiện dòng tăng quá mức cho phép.
Phần mềm Matlab
Matlab, viết tắt của Matrix Laboratory, là phần mềm toán học của hãng Mathworks, chuyên dùng để lập trình và tính toán số liệu với khả năng trực quan hóa cao.
Matlab chủ yếu xử lý ma trận, với ma trận kích thước mxn được định nghĩa là bảng chữ nhật chứa mxn số, sắp xếp thành m hàng và n cột Ngoài ra, Matlab hỗ trợ nhiều kiểu dữ liệu khác nhau, trong đó chuỗi ký tự được coi là một dãy các ký tự hoặc mã số tương ứng của chúng.
Giao diện của phần mềm MATLAB khi bắt đầu chạy ứng dụng:
Hình 2 Giao diện matlab khi bắt đầu.
Matlab dùng để giải quyết các bài toán về giải tích số, xử lý tín hiệu số, xử lý đồ họa,…mà không phải lập trình cổ điển.
Hiện nay, Matlab cung cấp hàng ngàn lệnh và hàm tiện ích, bao gồm cả các hàm cài sẵn và các lệnh chuyên biệt trong các Toolbox Những Toolbox này mở rộng khả năng của Matlab, giúp giải quyết các bài toán thuộc các lĩnh vực riêng biệt như toán sơ cấp, xử lý tín hiệu số, xử lý ảnh, xử lý âm thanh, ma trận thưa và logic mờ.
2.7.2 Tổng quan về cấu trúc dữ liệu của Matlab, các ứng dụng
Dữ liệu của Matlab thể hiện dưới dạng ma trận (hoặc mảng - tổng quát), và có các kiểu dữ liệu được liệt kê sau đây:
Kiểu đơn (single) là một loại dữ liệu có lợi về bộ nhớ, vì yêu cầu ít byte lưu trữ hơn Tuy nhiên, kiểu dữ liệu này không được sử dụng trong các phép toán học và có độ chính xác kém hơn so với các kiểu dữ liệu khác.
- Kiểu double kiểu này là kiểu thông dụng nhất của các biến trong Matlab.
- Kiểu uint8, uint8, uint16, uint64
- Kiểu char ví dụ “Hello”.
Trong Matlab kiểu dữ liệu double là kiểu mặc định sử dụng trong các phép tính số học.
Matlab tạo điều kiện thuận lợi cho:
- Các khoá học về toán học.
- Các kỹ sư, các nhà nghiên cứu khoa học.
- Dùng Matlab để tính toán, nghiên cứu tạo ra các sản phẩm tốt nhất trong sản xuất.
Toolbox là một công cụ quan trọng trong Matlab
Công cụ này được Matlab cung cấp cho phép bạn ứng dụng các kỹ thuật để phân tích, thiết kế, mô phỏng các mô hình.
Ta có thể tìm thấy toolbox ở trong mô trường làm việc của:
Hệ thống giao diện của Matlab được chia thành 5 phần:
Môi trường phát triển là không gian chứa các thanh công cụ và phương tiện hỗ trợ người dùng thực hiện lệnh cũng như quản lý các file.
Thư viện toán học cung cấp nhiều hàm hữu ích, bao gồm các phép tính cơ bản như tính tổng, sin, cos, atan, và atan2 Ngoài ra, nó còn hỗ trợ các phép toán phức tạp như tính ma trận nghịch đảo, trị riêng, cũng như các biến đổi Fourier và Laplace Thư viện này cũng bao gồm các công cụ cho phép xử lý biểu thức toán học một cách biểu tượng, mang lại sự linh hoạt và chính xác trong các ứng dụng toán học.
Ngôn ngữ Matlab là một ngôn ngữ lập trình cao cấp, chuyên dụng cho việc xử lý ma trận và mảng Nó cung cấp các dòng lệnh, hàm và cấu trúc dữ liệu đầu vào, đồng thời hỗ trợ lập trình hướng đối tượng, giúp người dùng phát triển các ứng dụng phức tạp một cách hiệu quả.
Đồ họa trong Matlab bao gồm các lệnh để hiển thị hình ảnh trong môi trường 2D và 3D, cho phép tạo ra các hình ảnh chuyển động và cung cấp giao diện tương tác giữa người sử dụng và máy tính.
-Giao tiếp với các ngôn ngữ khác Matlab cho phép tương tác với các ngôn ngữ khác như C, Fortran …
ĐỘNG CƠ MỘT PHA
Giới thiệu về động cơ AC
Động cơ điện không lồng bộ rotor lồng sóc, đặc biệt là loại rotor lồng sóc đúc nhôm, có cấu tạo đơn giản và thường được sử dụng trong các động cơ công suất nhỏ và trung bình Tuy nhiên, nhược điểm của loại động cơ này là khó khăn trong việc điều chỉnh tốc độ và dòng điện khởi động lớn, thường gấp 6-7 lần dòng điện định mức Để khắc phục, người ta phát triển động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc nhiều tốc độ và sử dụng rotor rãnh sâu, lồng sóc kép nhằm giảm dòng khởi động và tăng mômen khởi động Đối với động cơ không đồng bộ rotor dây quấn, tốc độ có thể điều chỉnh trong một giới hạn nhất định, tạo ra mômen khởi động lớn mà dòng khởi động không quá cao, nhưng chế tạo phức tạp hơn và giá thành cao hơn Các động cơ điện được sản xuất theo kiểu bảo vệ IP23 và IP44; trong đó, động cơ IP23 sử dụng quạt gió hướng tâm ở hai đầu rotor, với cánh quạt nhôm đúc trực tiếp lên vành ngắn mạch, trong khi động cơ IP44 có cánh quạt bên ngoài vỏ máy, giúp dễ dàng bảo dưỡng nhưng khả năng tản nhiệt kém hơn so với loại IP23.
Hiện nay, các quốc gia đã sản xuất động cơ điện không đồng bộ theo tiêu chuẩn với dãy công suất từ 0,55 đến 90 KW, được ký hiệu là K.
Việt Nam Theo tiêu chuẩn này, các động cơ điện không đồng bộ trong dãy điều chế tạo theo kiểu IP44.
Tiêu chuẩn quy định cho dãy công suất động cơ điện không đồng bộ rotor lồng sóc nằm trong khoảng từ 110kW đến 1000kW, bao gồm các công suất cụ thể như 110kW và 160kW.
Ký hiệu của động cơ điện không đồng bộ rotor lồng sóc bao gồm tên gọi của dãy động cơ, chiều cao tâm trục quay, kích thước lắp đặt dọ trục và số trục Những ký hiệu này giúp nhận diện và phân loại động cơ một cách chính xác, đồng thời hỗ trợ trong việc lắp đặt và sử dụng hiệu quả.
Động cơ AC một pha
Các thành phần của động cơ AC
Hình 3 Cấu tạo động cơ AC.
Hình 3 Các thành phần trên một động cơ.
Stator của động cơ AC được cấu thành từ mạch từ làm bằng các lá thép kỹ thuật, trong đó có các cuộn dây quấn kết nối với mạch từ Bên ngoài stator được bảo vệ bởi một lớp vỏ chắc chắn.
Rotor của động cơ AC bao gồm nhiều lá thép kỹ thuật, bên trong có các rãnh để gắn các đoạn dây đồng hoặc nhôm, nhằm tạo ra các vòng ngắn mạch.
Hình 3 Stato và roto của động cơ.
Động cơ 2 cặp cực
Hình 3 Sơ đồ cấu tạo động cơ AC hai cặp cực.
Góc pha giữa 2 tín hiệu là 90 o :
Hình 3 Góc lệch pha của hai tín hiệu.
Giải thích nguyên tắc hoạt động của động cơ AC 1 pha, 2 cặp cực Các vị trí tạo từ trường quay động cơ tương ứng nguồn cung cấp như sau:
Hình 3 Hoạt động của động cơ AC 2 cặp cực. Động cơ AC khởi động bằng cuộn lệch pha:
Hình 3 Sơ đồ khởi động bằng cuộn lệch pha.
Dùng trong máy giặt, bơm nước, máy hút bụi …
Tạo ra sự lệch pha giữa cuộn khởi động từ và cuộn chính (giai đoạn đầu, chạy như 2 pha, 2 cặp cực)
Khi động cơ AC đạt tốc độ 70% định mức, hiện tượng khóa ngắn mạch cuộn sẽ xảy ra, dẫn đến sự lệch pha giữa cuộn chính và cuộn phụ (chạy 1 pha, 1 cặp cực) Để khởi động, động cơ này thường sử dụng tụ đề.
Hình 3 Sơ đồ khởi động bằng cuộn tụ đề.
Dựng trong tủ lạnh, mỏy nộn khớ, ủiều hũa nhiệt độ v…v.
Tụ đề tạo ra sự lệch pha khoảng 30 độ giữa cuộn khởi động và cuộn chính Khi động cơ đạt 70% tốc độ định mức, khúa sẽ ngắt cuộn khởi động khỏi mạch Có nhiều kiểu khởi động động cơ khác nhau.
- Dùng cả hai tụ đề - chạy.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGHỊCH LƯU ÁP 1 PHA
Khái niệm
Nghịch lưu áp 1 pha là thiết bị chuyển đổi năng lượng điện một chiều thành năng lượng điện xoay chiều, với tần số có thể cố định hoặc thay đổi.
- Nghịch lưu nguồn áp: cho phép biến đổi từ điện áp một chiều E thành nguồn điện áp xoay chiều có tính chất như điện áp lưới.
- Nghịch lưu dòng điện: cho phép nguồn dòng 1 chiều thành nguồn dòng xoay chiều.
- Nghịch lưu độc lập cộng hưởng: có đặc điểm khi hoạt động luôn hình thành một mạch vòng dao động cộng hưởng RLC.
Nghịch lưu độc lập là thiết bị xoay chiều, có thể được chế tạo dưới dạng một pha hoặc ba pha, bao gồm hai loại chính: nghịch lưu độc lập một pha và nghịch lưu độc lập ba pha.
Các loại van bán dẫn thường dung
- Nghịch lưu động lập nguồn áp: van điều khiển hoàn toàn transitor BT,
- Nghịch lưu độc lập nguồn dòng: van bán điều khiển thyristor.
Phương pháp trung bình hóa mạch đóng cắt
Phương pháp trung bình hóa mạch đóng cắt, phát triển từ trung bình hóa phần tử đóng cắt, là một kỹ thuật quan trọng trong mô hình hóa các mạch điện tử công suất Hiện nay, phương pháp này thu hút sự chú ý nhờ vào việc tạo ra mô hình gần gũi với thực tế, có khả năng mô tả các yếu tố gây tổn thất như điện trở khi dẫn dòng của van và sụt áp trên van Nó cũng có thể áp dụng cho các mạch điện kí sinh như mô hình tụ điện ở tần số cao (mạch RLC) và thích hợp cho các sơ đồ cộng hưởng, một pha, ba pha, cũng như các loại bộ biến đổi DC/DC, DC/AC và AC/DC Tùy thuộc vào điện áp hoặc dòng điện được coi là biến độc lập, như điện áp nguồn vào, đầu vào điều khiển và điện áp ra trên tải, các biến này được mô tả bằng nguồn áp hoặc nguồn dòng độc lập, làm cho phương pháp trung bình mạch đóng cắt trở thành lựa chọn lý tưởng cho mô hình hóa.
Phương pháp trung bình hóa dựa trên việc điều khiển các đại lượng với tần số thấp hơn nhiều so với tần số đóng cắt của sơ đồ Điều này cho phép chúng ta chỉ cần quan tâm đến giá trị trung bình của điện áp hoặc dòng điện trong một chu kỳ đóng cắt T, thông qua độ đập mạch Bộ biến đổi DC/AC được mô tả với thông số U@0VDC, sóng sin có biên độ 0,5 và tần số 50Hz.
Hình 4 Mô phỏng bộ biến đổi DC/AC.
Kết quả mô phỏng
Giá trị đầu ra của sóng mang S = [0 1 0] được so sánh với sóng sin có biên độ 0.5 và tần số 50Hz, tạo ra tín hiệu đóng cắt để điều khiển hai IGBT Do hai IGBT không thể hoạt động đồng thời, khi tín hiệu cấp vào IGBT1 ở mức 1, tín hiệu cấp vào IGBT2 phải ở mức 0, nhằm tránh tình trạng ngắn mạch.
Hình 4 Sóng mang và sóng sin trên cùng một scope.
Hình 4 Tín hiệu đóng cắt của IGBT và IGBT2
Hình 4 Điện áp ngõ ra thu được.
Đánh giá chất lượng điện áp đầu ra
Hình 4 Chất lượng điện áp đầu ra.
Ta có công thức biểu diễn mối quan hệ giữa biên độ sóng sin và điện áp điều chế của hệ thống:
Biên độ sóng sin = Điện áp điều chế/(2*Điện áp tối đa)
Nên muốn thay đổi giá trị của điện áp đầu ra ta sẽ thay đổi biên độ sóng sin Cụ thể như sau:
Ví dụ điện áp điều chế mong muốn đạt được trong hệ thống này là 150V thì biên độ sóng sin ta phải đặt vào là:
Biên độ sóng sin = 150/(2*200) = 0.375 Kết quả điện áp ta thu được sau khi thay biên độ sóng sin bằng 0.375:
Hình 4 Đánh giá điện áp ngõ ra khi thay đổi biên độ sóng sin. Điện áp thu được là 149.9V ≈ 150V => Đúng yêu cầu
Thực hiện gắn động cơ vào hệ thống
Chọn thông số động cơ:
Ta có điện áp điều chế ra được có giá trị là 200V nên điện áp hiệu dụng ta thu được là 141.1V
4.4.1 Trường hợp động cơ không tải
Đối với động cơ không tải hoặc có tải, có thể quan sát tốc độ, dòng stato và mô men của động cơ.
Do tốc độ của động cơ là rad/s để quan sát được được tốc độ vòng/phút thì ta nhân thêm (60/2*pi).
Hình 4 Tốc độ moment và dòng điện của động cơ khi không gắn tải.
Ta có thể thấy được tốc độ và moment của động cơ ổn định vào thời điểm 0.4s, dòng điện ổn định vào thời điểm 0.3s
4.4.2 Trường hợp động cơ hoạt động có tải cố định
Hình 4 Động cơ gắn tải.
Chọn tải có giá trị bằng 3 ta thu được kết quả như sau:
Hình 4 Tốc độ moment và dòng điện của động cơ khi gắn tải.
Tốc độ của động cơ đạt ổn định tại thời điểm 0.6 giây, trong khi moment của động cơ ổn định vào lúc 0.4 giây và dòng điện duy trì ổn định tại thời điểm 0.5 giây.
THIẾT KẾ MẠCH DEAD TIME
Nguyên lý làm việc của mạch
Khi điện áp điều khiển tại đầu nối U1:A(A) thay đổi từ [0] sang [1], điện áp đầu ra tại cổng đảo U1:C cũng tăng từ [0] lên [1], dẫn đến dòng nạp vào tụ C2 qua diode D2 Sự tăng dần của điện áp trên tụ C2 được xác định qua công thức cụ thể.
Trong đó RD là điện trở khi phân cực thuận của diode D2 (loại 1N4148 có giá trị
Khi điện áp trên tụ C2 vượt quá 2V, ngõ ra U1:D sẽ thay đổi trạng thái, kích hoạt việc ngắt IGBT ở nhánh pha Thời gian chuyển đổi từ trạng thái dẫn sang ngắt của IGBT được xác định bởi công thức tON->OFF = RDC2ln(5/3).