Đồ Án Thiết kế bộ lọc cho đầu ra của biến tần

MỤC LỤC
Trang
LỜI MỞ ĐẦU . . 1
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ BIẾN TẦN . . 2
1.1. CÁC BỘ BIẾN TẦN SỬ DỤNG TRONG TĐĐ . . 2
1.1.1. Định nghĩa và phân loại . . 2
1.2. BIẾN TẦN TRỰC TIẾP . . 3
1.2.1. Biến tần trực tiếp một pha . . 4
1.2.2. Biến tần trực tiếp ba pha . . 5
1.2.3. Điều khiển biến tần trực tiếp . . 6
1.3. BIẾN TẦN GIÁN TIẾP . . 8
1.3.1. Biến tần gián tiếp nguồn dòng . . 9
1.3.1.1. Biến tần nguồn dòng một pha . . 9
1.3.1.2. Biến tần nguồn dòng ba pha . . 10
1.3.2. Biến tần nguồn áp . . 14
1.3.2.1. Biến tần nguồn áp một pha . . 15
1.3.2.2. Biến tần nguồn áp ba pha . . 26
1.3.3. Biến tần chỉnh độ rộng xung PWM . . 27
1.3.3.1. Cơ sở điều chỉnh độ rộng xung . . 27
1.3.3.2. Nguyên tắc điều khiển . . 28
1.3.3.3. Bộ biến tần điều chỉnh độ rộng xung ba pha dùng IGBT . . 31
1.4. SỰ CẦN THIẾT CỦA CÁC BỘ BIẾN TẦN TRONG TĐĐ . 34
1.4.1. Sự cần thiết của biến tần trong công nghiệp . 34
1.4.2. Biến tần- tiết kiệm điện năng . . 35
1.4.3. Sơ đồ tổng quát của hệ thống TĐĐ dùng biến tần
và các luật điều khiển . . 38
1




CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ LỌC . 42
2.1. ĐẶT VẤN ĐỀ . 42
2.2. BỘ LỌC TÍCH CỰC . 44
2.3. BỘ LỌC THỤ ĐỘNG . 44
2.3.1. Bộ lọc rẽ nhánh . 47
2.3.2. Bộ lọc thụ động kiểu nối tiếp . 49
2.3.3. Bộ lọc thông thấp . 50
2.3.4. Bộ lọc tụ C . 51
2.4. BỘ LỌC SỐ . 52
2.4.1. Hệ thống IIR . 53
2.4.1.1. Cấu trúc dạng trực tiếp của bộ lọc IIR . 53
4.1.1.2. Cấu trúc dạng nối tiếp của bộ lọc IIR . 55
4.1.1.3. Cấu trúc dạng song song của bộ lọc IIR . 55
2.4.2. Hệ thống FIR . 56
2.4.2.1. Cấu trúc dạng trực tiếp của bộ lọc FIR . 57
2.4.2.2. Cấu trúc dạng nối tiếp của bộ lọc FIR . 57
2.4.2.3. Cấu trúc mạch lọc FIR pha tuyến tính . 58
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG . 59
3.1. LỰA CHỌ KIỂU BỘ LỌC . 59
3.1.1. Phân tích sự phản hồi điện áp trên đường tín hiệu . 59
3.1.2. Quá trình phản hồi điện áp . 60
3.1.3. Ảnh hưởng thời gian tăng xung của PWM . 61
3.1.4. Lựa chọn kiểu bộ lọc . 64
3.2. THIẾT KẾ BỘ LỌC . 64
3.3. SO SÁNH VÀ THÍ NGHIỆM . 69
3.3.1. So sánh . 69
3.3.2. Thiết kế bộ lọc RC cho thiết bị đầu cuối của động cơ . 70
3.3.3. Kết quả thí nghiệm . 71
2




3.4. MÔ PHỎNG . . 72
KẾT LUẬN . 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO . . 80
3




LỜI MỞ ĐẦU
Trong nền công nghiệp hiện đại, các thiết bị điều khiển hay những bộ
điều tốc có vai trò rất quan trọng. Những thiết bị này không những việc đáp
ứng được những yêu cầu khắt khe trong điều khiển mà còn tạo được những
tiện ích ngoài mong muốn cho nhà sản xuất. Quá trình sử dụng những thiết bị
biến đổi này ngoài mang lại những hiệu quả kỳ diệu thì cũng có những yếu
điểm khiến nhà sản xuất và các nhà khoa học phải suy nghĩ, đó là khi sử dụng
những thiết bị này cùng với nhiều dạng tải đã gây ra trên lưới điện những
sóng hài bậc cao không mong muốn. Việc hạn chế những sóng hài này là rất
khó khăn, cho đến khi bộ lọc cho đầu ra của những thiết bị biến đổi này được
ra đời. Trong đồ án tốt nghiệp em trình bày dưới đây chỉ xét đến bộ lọc cho
đầu ra của biến tần. Bộ lọc này ngoài việc hạn chế những sóng hài bậc cao, nó
còn giúp tiết kiệm điện năng trong quá trình sản xuất nhằm đem lại hiệu quả
cao nhất.
Đề tài thiết kế bộ lọc cho đầu ra của những bộ biến đổi còn khá mới
mẻ đối với sinh viên chúng em. Để nghiên cứu đề tài này đòi hỏi phải tìm tòi,
nghiên cứu không chỉ những tài liệu trong nước mà còn có những tài liệu
nước ngoài. Tuy nhiên với sự giúp đỡ của thầy giáo GS TSKH Thân Ngọc
Hoàn em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp này với một kết quả khả quan.
Cuối cùng em xin cảm ơn các thầy cô trong khoa điện- điện tử, ngành
điện công nghiệp và đặc biệt là thầy giáo GS TSKH Thân Ngọc Hoàn đã tận
tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.