Xây dựng bộ biến đổi cầu 3 pha nâng áp 1 chiều hệ số công suất lớn dùng cho ô tô (Đồ án tốt nghiệp)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (10.39 MB, 65 trang )
M CL C
U ................................................................................................. 1
.GI I THI U T NG QUÁT CÁC B BI
I................ 2
............................................................................. 2
.............................................................................. 4
1.3.
-PULL ..................................................... 6
-BRIDGE ............................................................... 8
1.5. CÁC B BI
N T CÔNG SU
N ........... 9
1.5. 1. B bi
i DC DC (DC DC Converters). ...................................... 9
1.5.2.B bi n t n ............................................................................................. 13
: C QUY VÀ CÁC LINH KI
N T ......................... 15
2.1. M
U.................................................................................................. 15
2.1.1.C u t o.................................................................................................... 15
2.1.2.Các thông s c a acquy.......................................................................... 15
2.2.CÁC LO I C QUY................................................................................ 18
2. 2.1. Acquy chì axit. ..................................................................................... 18
2.2.2.Acquy Nickel ......................................................................................... 19
2.2.3.Acquy Natri. ........................................................................................... 20
2.2.4. Acquy Liti. ............................................................................................ 21
C C QUY. ................................................. 22
p......................................................................... 22
2.4. VAI TRÒ C A C QUY TRONG Ô TÔ............................................... 26
2.5. MOSFET ................................................................................................. 27
2.5.1.C u t o và nguyên lý làm vi c ............................................................... 27
2.5.2.
......................................................................... 32
2.6. Gi I THI U DIODE BÁN D N............................................................ 34
2.6.1. Gi i thi u............................................................................................... 34
2.6.2. C u t o................................................................................................... 35
c tính Volt-Ampere........................................................................... 37
: THI T K VÀ XÂY D NG MÔ HÌNH H TH NG BI N
I DC-DC ................................................................................................... 38
KH I B BI
I.................................................................. 38
L
3.2. L A CH
H TH NG CHO B BI
I ........................ 38
3.2.1. Các b ph n c a b bi
i. ................................................................ 39
3.2.2. Nguyên lý ho
ng. ............................................................................ 39
3.3. TÍNH TOÁN CÁC PH N T M CH L C .......................................... 40
3.3.1. Tính ch n van cho m ch ngh
..................................................... 40
3.3.2.Tính ch n diode cho m ch ch
..................................................... 42
3.3.3. Tính ch n máy bi
ng l c........................................................... 43
3.4. THI T K M
U KHI N CHO B NGH
U BA
PHA ................................................................................................................. 46
3.4.1. Thi t k m ch t o xung......................................................................... 46
3.4.2. Thi t k b d ch pha s . ........................................................................ 47
3.4.2.1. T ng quan v flip-flop ....................................................................... 47
3.4.2.2. Flip-flop D.......................................................................................... 48
3.4.2.3. B d ch pha s .................................................................................... 50
3.4.3. Thi t k m ch lái Mosfet. ..................................................................... 52
3.4.4. IC IR2101.............................................................................................. 54
..................................................................... 54
3.4.4.2. C u trúc bên trong c a IR2101. ........................................................ 55
3.4.4.3. Thông s k thu t c a IR2101. .......................................................... 55
3.4.5. K t mô ph ng trên ph n m m Psim...................................................... 56
3.5. XÂY D NG MÔ HÌNH V T LÝ H TH NG BI
I C U BA
PHA NÂNG ÁP M T CHI U ....................................................................... 58
3.5.1. Xây d ng m
n b ng Orcad 9.0.................................................... 58
3.5.2. Mô hình v t lý b bi
i. ................................................................... 59
K T LU N .................................................................................................... 62
TÀI LI U THAM KH O ............................................................................ 63
L
U
Ngày nay do nguyên li u hóa th ch ngày càng c n ki t,
d ng nhiên li u
gi m b t khí th
gi m ch
c h i c a các lo
th ch, th gi i
ng s ng
n s d ng nhiên li u hóa
u ch t o ra các lo
n thay th
chi u t
ng
ng
c quy, v
i quy t v
bán d n. V
n b ng
s d ng
quan tr ng là ph
ng yêu c u c
a vi c s
nm t
n áp
này c n m t b bi
i DC/DC
c th gi i quan tâm và nghiên c u. Trong b
Xây d ng b bi
i c u 3 pha nâng áp 1
chi u h s công su t l n dùng cho ô t
B
án c a em g
i thi u t ng quát các b bi
c quy và các linh ki
i.
nt .
t k và xây d ng mô hình h th ng bi
Em xin chân thành c
i DC/DC.
GS.TSKH. Thân Ng c Hoàn cùng các
th y cô trong b
u tiên em
án nên không th tránh kh i nh ng sai sót, em mong nh n
c s ch b o t n tình c a th y cô trong b môn.
H i Phòng, ngà
Sinh viên th c hi n
Ph
1
1.
GI I THI U T NG QUÁT CÁC B
BI
I
DC-
các
.
ng cách ly :
- Boost
- Buck
- Buck
*
Boost
:
- flyback
- Forward
- Push-pull
- Half Bridge
- .......
).
1.1.
: BUCK
in
2
Hình 1.1: B bi
i ki u BUCK
khi
" Switch On"
Mosfet hay IGBT...
3
Hình 1.2:
Vout = Vin * (ton/(ton+toff) = Vin
on, toff
.
1.2.
: FLYBACK
.
4
Hình 1.3:
.
Khi "Switch on "
Khi "Switch Off" c
5
-
.
:
Vout=Vin x (n2/n1) x (Ton x f) x (1/(1-(Ton x f)))
V
n2
n1
Ton
Q1 trong 1 chu kì
on
1.3.
+ Toff))
-PULL
T
.
6
- KÉO)
-PULL
Hình 1.4:
-
-Pull:
Vout = (Vin/2) x (n2/n1) x f x (Ton,A + Ton,B)
Vout:
Vin:
V
-V
7
n2 =
n1 =
.
Hertz
Ton
S
Ton
S
+
+
1.4.
B
-BRIDGE
V i Q1 và Q4 d
p
, khi Q2 và Q3 d n
phía
. B bi
full-bridge
ng
c s d ng cho nh ng b ngu n l
Hình 1.5: B bi
8
i ful-bridge
1000 W.
i
Công th c tính cho b ngu n full-bridge:
Vout = Vin x (n2/n1) x f x (Ton, Q1 + Ton, Q2)
Vout =
u ra V
Vin =
u vào
V
n2 = 0,5 x s vòng dây cu n th c p.
n1 = s vòng dây cu
f=t ns
p
t- Hz
Ton, Q1 = th i gian d n c a Q1 s
Ton, Q2 = th i gian d n c a Q2- s
1.5. CÁC B
1.5. 1. B bi
BI
NT
CÔNG SU
N
i DC DC (DC DC Converters).
DC-
-Boost DC-DC converter)
-
9
Hình 1.6:
-
300VDC. Trong quá trình hãm tái sin
-
iêu
-DC này
10
-
lên DC-
-
.
Hình 1.7:
trên Hình 1.6
11
-
-DC
Hình 1.8:
-DC hai
1.8, 1.9, 1.10,
12
Hình 1.9:
Hình 1.10:
1.5.2. B bi n t n
AC (DC
(Commutator)
13
Hình 1.11:
92 %.
14
2:
C QUY VÀ CÁC LINH KI
2.1. M
NT
U
2.1.1. C u t o
A
c c u t o b i 2 hay nhi
c ghép l i
v
m2
b n c c, c
c nhúng m t dung d
n phân nên s
có s tác d ng gi a các b n c c v
m t chi
n
ng h p các acquy có th s c, các ph n ng hóa h c di n
cl ib
n vào acquy.
Accquy chì acid là lo i acquy ph bi n nh t.
2.1.2. Các thông s c a acquy
a.
n áp.
M
n áp nh
cm
ho
c n i n i ti p v i
n áp yêu c u. A
cn iv
ng là 6V
t
n áp s gi m xu
15
i
cs
n áp l i
Hình 2.1: M
a acquy.
Acquy có m t su
n áp
trên 2 b n c c là m t giá tr
n tr trong c a acquy. Ph thu c
n I ch y ra 2 b n c c acquy.
n áp trên 2 b n c c c a acquy có th
V = E IR.
N
n áp trên hai b n c
n áp h m
i IR. Vì v
cs
n áp s c s b
n tr trong c a acquy càng nh càng t t.
Trong th c t E không ph i là m t h ng s
tr ng thái s c và nhi u nhân t
b. Kh
ng E.
n áp b
ng b i
.
n.
n tích mà m t acquy có th cung c p là m t thông s quy
trong h SI là coulomb, là s
n tích khi m t amp ch y qua trong
m
nh
1Ampe ch y qua trong m t gi . VD: dung
c s d ng:
ng c a m t acquy là
cung c p dòng 1Ampe trong 10 gi , hay là
2Ampe trong 5 gi , 10Ampe trong 1 gi .
c t
c l y ra thì kh
là 10Amphours, n
a acquy s không quá 1 gi .
16
M t ví d khác v i m
ng s b
c l y ra nhanh hay ch
gi
nh
n h t trong 1
ng gi m xu ng ch còn kho ng 70Amphours. M t khác n u
n càng lâu ( kho ng 20 gi ) thì dung
110Amphours. Hi
ng l i lên t i
ng này x y ra b i nh ng ph n ng không mong mu n
ng này d nh n th y nh t trong acquy chì axit,
y ra v i t t c các lo i acquy.
c. Hi u su t c
ng.
l gi
ng mà m t acquy có th cung c p cho t i v i
ng c n thi t mà acquy n
d. T l t
n.
n.
H u h t các lo i acquy khi không s d
u này cho th y acquy không th
u b x y ra hi
ng này,
không trong m t th i gian dài mà
c n p, t l này ph thu c vào lo i acquy, nhi
e. Nhi
khi ho
ng và làm mát.
Nhi u lo i acquy có th ho
ho
ng
nhi
ng ngay
nhi
môi
n ph i làm nóng lên m i s d
ng, m t s
c và c n
ph i làm mát trong khi s d ng. Tuy nhiên, hi u su t acquy s r t kém khi
làm vi c
nhi
th p. Khi ch n acquy ph i cân nh
n các y u t trên.
g. Tu i th và s l n n p l i.
H u h t acquy ch có th n p l i kho
thu c vào t ng lo
l n, s l n n p l i ph
t k chi ti t, cách s d ng c a acquy,
ng trong các thông s c a acquy.
17
2.2. CÁC LO I C QUY
2. 2.1. c quy chì axit
c s d ng r ng rãi nh t trong các lo i xe.
a lo i acquy này c
oxit, các c
c c u t o t chì, c
c ngâm vào trong m t dung d
trong
chì
n phân loãng c a
axit sunfuric. Axit sunfuric k t h p v i chì, chì oxit, sinh ra chì sunfat và
ng s
c sinh ra trong su t quá trình này.
Pb + PbO2 + H2SO4
Ph n
2PbSO4 + 2H2O
c mô t trên hình 2.2.
Hình 2.2: Ph n ng trên m i c c acquy.
18
Ph n trên c a hình v di n t
c
n c a acquy, c 2 b n
u hình thành chì sunfat, dung d ch axit sunfuric b loãng d n,
Khi n
n, 2 b n c c tr l i thành chì và chì oxit, dung d
n
l i tính axit.
Acquy chì axit n
c s d ng r t r ng rãi, ho
thành ph n c u t o r
ng tin c y, các
n áp kho ng 2V cho m
a c quy chì axit.
Các ph n ng trong acquy không ch di
c
, các c c
u tác d ng v i axit sunfuric m c dù di n ra r t ch
c
2
c c âm
+ 2H2SO4
: Pb + H2SO4
2PbSO4 + 2H2O + O2
PbSO4 + H2
phóng c a acquy, t
c a acquy, nhi
di n ra ph thu c vào nhiêt
càng cao di n ra càng nhanh, s nguyên ch t c a các
linh ki n.
M
y n u ta ti p t c s c ti
nh n các electron s sinh ra H2 và O2. Làm dung d ch trong
acquy b c n d n.
2.2.2. c quy Nickel
Acquy này s d
n c c b ng nikel
c phát tri n t công trình
nghiên c u c a Edison vào cu i th k 19. Các lo
kim loai nickel, nickel
c làm t
k m, nickel-cadimi.
Acquy nicken-cadimi.
i acquy coi là ph bi n ngang v
s
ng riêng g
Acquy nicken-cadimi s d
làm c
và cadimi làm c
c qua ph n ng sau:
19
Cd + 2NiOOH + 2H2O
Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2
c ng d ng khá r ng rãi, có s l n n p l i kh ang
2500 l n, nhi
ho
ng trong kho ng -
th p, kh
ng dài, có th s
n +80*C, ch s t phóng
y trong vòng 1 gi
n
60% trong 20 phút.
M
n áp kho
12V c
có m
n áp
t ch t gây ô nhi
a acquy.
2.2.3. c quy Natri.
Lo
d ch n
c phát tri n vào nh
làm c
m khác bi t c a acquy này v i các lo i acquy
khác là chúng ho
ng
nhi
cao. Chúng có m t c c làm t natri l ng
bên trong hình d ng c a m t lo i s , chúng r
d
d ng dung
n tho
a.
ch
c ng
ng hay lapotp.
nh.
B
300
c phát tri n vào nh
- 350
gi
ng
c nhi
nhi t
t
h p chân không.
C
m natri l ng, c c âm g m dung d
nh.
c gi i phóng qua s k t h p gi
hu nh t o thành natri sulphide.
2Na + xS
Na2Sx
Do yêu c u nhi
cao, nên các lo i acquy nh không th ch t o
c, vi c làm nóng và làm mát cho acquy c
khác s nguy hi m c
còn xu t hi n trên th
c thi t k c n th n. m t
i acquy này không
ng.
20
b. Acquy Zebra.
Acquy zebra s d
làm c
làm c
c t o ra t
ph n
ng gi a Natri và Nickel
cloride:
2Na + NiCl2
Ni + 2NaCl
n áp t o ra t ph n ng kho
n sau ph n ng
tr lên ph c t p, các ion nhôm t dung d
xu ng kho
n phân làm h
n tr trong c
M
m l n n a c a Zebra acquy là chúng ho
ng
nhi t
320*C.
2.2.4. c quy Liti.
T cu
t hi n trên th
ng, chúng có m t
n so v i các lo i acquy khác. Chúng có
t ti
n tho
ng nhi
các laptop
i acquy NiCad và NiHM.
a. Acquy Li-polymer.
Li-poplymer acquy s d ng Li làm c c âm và m t oxit kim lo i khác
t
gi a là c
n ng hóa h c gi a Li và kim oxit kim lo i gi i
c s c ph n ng hóa h
c di
c
l i.
xLi + MyOz
LixMyOz
Hình d ng c a c c Liti là v
tho ng b gi m hi u su t ho
l n c a lo i acquy này, chúng th nh
ng do s th
b i acquy Li-ion.
21
thay th
b. Acquy Li-ion.
Acquy Li-
c gi i thi
u nh
làm c
d ng oxit
làm c c âm, dung d
m t dung dich h u
n phân là
c m t lo i polymer r n.
c gi i phóng t ph n ng gi a Liti cacbon và oxit liti.
C6Lix + MyOz
6C + LixMyOz
m quan tr ng c a lo i acquy này là chúng c n m
n áp
chính xác khi s c, n u cao quá s làm h ng acquy, th p quá s s
s
u này, các b s
c phát tri n cùng v i
acquy.
Acquy Li-ion có m t l i th v tr
ng so v i các lo i khác, có m t
ng cao g p l n acquy chì.
2.3.
S C C QUY
2.3.1.
a.
phóng n p
n c quy.
heo
3
22
b.
sau:
N pv
n
N pv
n gi m d n.
N pv
n th
N
iv
c. N p v
i.
i.
n th
i.
i.
10.
2,4V thì
10
10
1,210 g/cm3
g 0,25C10
10
23
