Đồ Án Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu – Động cơ điện một chiều

Tên đề tài:
THIẾT KẾ BỘ NGUỒN CHỈNH LƯU - ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU​
LỜI MỞ ĐẦU


Hiện nay, nền công nghiệp càng phát triển mạnh mẽ bao nhiêu thì ứng dụng của việc điều khiển một chiều cũng như máy điện một chiều đặc biệt là động cơ điện một chiều càng được sử dụng rộng rãi bấy nhiêu. Và để đáp ứng những yêu cầu khắt khe nhất trong sản xuất thì chất lượng điều khiển một chiều là hết sức quan trọng.


Những năm gần đây kĩ thuật số phát triển rất nhanh nhưng kĩ thuật điện tử và bán dẫn công suất lớn đã hoàn chỉnh hơn, cả về lý thuyết và ứng dụng do có những ưu điểm ưu việt như: có khả năng điều khiển rộng, có chỉ tiêu kinh tế cao, kích thước và trọng lượng thấp, độ tin cậy và chính xác cao ứng dụng của chúng vào việc biến đổi năng lượng là điều khiển điện áp và dòng điện xoay chiều thành một chiều và ngược lại ngày càng sâu rộng.


Vì vậy, mục đích của đề tài là xây dựng hệ thống chỉnh lưu không điều khiển đảo chiều và ổn định tốc độ động cơ một chiều một cách chính xác, dễ sử dụng và vận hành và có độ ổn định cao.


Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Hà Xuân Hoà, em đã có thể tổng hợp được tất cả các kiến thức đã có trong quá trình học đồng thời tích luỹ được thêm rất nhiều kiến thức khác khi thực hiện đề tài, điều đó sẽ rất hữu ích cho bản thân em sau này. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy, người đã nhiệt tình chỉ bảo giúp đỡ và định hướng cho em trong suốt thời gian qua.


Xin cảm ơn cha mẹ và gia đình đã ủng hộ hết lòng cho con cả về vật chất lẫn tinh thần. Cảm ơn bạn bè đã ở bên động viên cổ vũ cho tôi.


Với kiến thức còn nhiều hạn chế, em cảm thấy đồ án còn cần thêm nhiều điều bổ xung để nó có thể ứng dụng được trong môi trường sản xuất. Em rất mong được sự góp ý chân thành và tích cực từ các thầy và các bạn. Xin chân thành cảm ơn!


Mục lục


LỜI MỞ ĐẦU 4
CHƯƠNG 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 5
1.1 Khái niệm chung. 5
1.2 Động cơ điện một chiều. 5
1.2.1 Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều. 5
1.2.2 Cấu tạo của động cơ điện một chiều. 6
1.2.3 Nguyên lý lam việc động cơ điện một chiều 8
1.3 Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều. 9
1.3.1 Sơ đồ nối dây và đặc tính cơ động cơ một chiều kích từ độc lập. 9
1.3.2 Các phương pháp điều khiển tốc độ. 11
1.4 Các hệ thống điều khiển tốc độ động cơ một chiều bằng điện áp phần ứng. 16
1.4.1 Hệ thống điều khiển máy phát - động cơ (F-Đ). 16
1.4.2 Hệ thống điều khiển tốc độ bằng băm áp một chiều. 17
1.4.3 Hệ thống điều khiển tốc độ bằng chỉnh lưu. 19


CHƯƠNG 2: CÁC BỘ NGUỒN CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN 22
2.1 Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển. 22
2.2 Sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển. 25
2.3 Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng. 27
2.4 Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng. 28


CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN MẠCH ĐỘNG LỰC CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG 35
3.1 Mạch động lực hệ truyền động. 35
3.2 Tính chọn Tiristor. 36
3.3 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu. 37
3.4 Thiết kế cuộn kháng lọc. 44
3.4.1 Xác định góc mở cực tiểu và cực đại. 44
3.4.2 Xác định các thành phần sóng hài. 44
3.4.3 Xác định điện cảm cuộn kháng lọc. 45
3.4.4 Thiết kế cuộn kháng lọc. 46
3.5 Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực. 49
3.5.1 Sơ đồ mạch động lực có các thiết bị bảo vệ. 49
3.5.2 Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn. 50
3.5.3 Bảo vệ quá dòng điện cho van 51
3.5.4 Bảo vệ quá điện áp cho van. 52


CHƯƠNG 4:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO BỘ NGUỒN CHỈNH LƯU 54
4.1 Nguyên tắc điều khiển. 54
4.1.1 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính. 54
4.1.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos. 55
4.2 Sơ đồ khối mạch điều khiển. 56
4.3 Nguyên tắc phát xung mạch điều khiển. 57
4.4 Tính toán các thông số mạch điều khiển. 58
4.4.1Tính biến áp xung. 62
4.4.2 Tính tầng khuếch đại cuối cùng. 63
4.4.3 Chọn cổng AND. 65
4.4.4 Chọn R9và C3 65
4.4.5 Tính chọn bộ tạo xung chùm. 65
4.4.6 Tính chọn tầng so sánh. 66
4.4.7 Tính chọn khâu đồng pha. 66
4.4.8 Tạo nguồn nuôi 67
4.4.9 Tính toán máy biến áp nguồn nuôi và đồng pha. 69


CHƯƠNG 5:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG 71
5.1 Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển tác động liên tục. 71
5.1.1 Hệ thống điều tốc phản hồi tốc độ có phản hồi âm ngắt dòng điện. 71
5.1.2 Hệ thống điều chỉnh tối ưu hai mạch vòng kín tốc độ quay và dòng điện. 73
5.2 Tính toán bộ điều chỉnh tối ưu hai mạch vòng kín tốc độ và dòng điện. 74
5.2.1 Thiết kế mạch vòng dòng điện 76
5.2.2 Thiết kế mạch vòng tốc độ 77
5.2.3 Vấn đề hạn chế dòng Iư 80


CHƯƠNG 6: MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 83
6.1 Mô phỏng các mạch chỉnh lưu có điều khiển bằng PSIM. 83
6.1.1 Bộ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng. 83
6.1.2 Bộ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển không đối xứng. 84
6.1.3 Bộ chỉnh lưu tia ba pha. 85
6.1.4 Bộ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng: 86
6.1.5 Bộ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng. 88
6.2 Mô phỏng đặc tính động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng Matlab 89
6.2.1 Mô phỏng động cơ một chiều KTĐL. 89
6.2.2 Mô phỏng hệ thống điều chỉnh tốc độ với hai vòng phản hồi 92
KẾT LUẬN 97


TÀI LIỆU THAM KHẢO 98