Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu bộ nguồn AC/DC 1 pha dạng cascade 5 bậc

• Tác giả: Phan Tấn Phước
• Người hướng dẫn: Pgs.Ts Nguyễn Văn Nhờ
• Trường học: Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
• Đề tài: Nghiên cứu bộ nguồn AC/DC 1 pha dạng cascade 5 bậc
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM TẠ
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
• 1.1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu
• 1.1.2. Một số kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.1.3. Mục đích của đề tài nghiên cứu
• 1.1.4. Nhiệm vụ và giới hạn đề tài
• 1.1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT BỘ CHỈNH LƢU 1 PHA
• 2.1. Tổng quan về bộ chỉnh lƣu
• 2.2. Các cấu trúc của bộ chỉnh lưu 1 pha
• 2.3. Các phương pháp điều khiển
• 2.3.1. Kỹ thuật điều chế theo dòng điện yêu cầu (còn gọi là dòng điện đặt)
• 2.3.2. Kỹ thuật điều chế Delta-Sigma
• 2.3.3. Kỹ thuật điều chế sóng mang
• 2.4. Bộ chỉnh lƣu dạng cầu H (full-bridge)
• 2.4.1. Phân tích trạng thái làm việc của cấu trúc
• 2.4.2. Nguyên lý làm việc
• 2.4.3. Chiến lược điều khiển ở chế độ hai bậc
• 2.4.4. Chiến lược điều khiển ở chế độ ba bậc
• 2.5. Bộ chỉnh lƣu dạng cascade 5 bậc
• 2.5.1. Phân tích trạng thái làm việc của cấu trúc
• 2.5.2. Nguyên lý làm việc
• 2.5.3. Mô hình toán của bộ chỉnh lưu
• 2.5.4. Các tính toán cho bộ chỉnh lƣu
• 2.5.4.1. Tìm dòng điện nguồn
• 2.5.4.2. Giới hạn giá trị cuộn kháng lọc ngõ vào
• 2.6. Thiết kế bộ điều khiển cho bộ chỉnh lƣu
• 2.6.1. Phương pháp 1: Chiến lược điều khiển theo kỹ thuật điều chế dòng điện đặt
• 2.6.2. Phương pháp 2: Chiến lược điều khiển theo kỹ thuật điều chế sóng mang
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
• 3.1. Bộ chỉnh lƣu 1 pha dạng cầu H
• 3.1.1. Mô hình mô phỏng của bộ chỉnh lưu
• 3.1.2. Bộ điều khiển được thực hiện theo chế độ 2 bậc
• 3.1.3. Phân tích thành phần hài
• 3.1.4. Kết quả mô phỏng của bộ chỉnh lưu 2 bậc
• 3.1.5. Bộ điều khiển được thực hiện theo chế độ 3 bậc
• 3.2. Bộ chỉnh lƣu 1 pha dạng cascade 5 bậc
• 3.2.1. Mô hình mô phỏng của bộ chỉnh lưu
• 3.2.2. Điều khiển theo phương pháp 1 (kỹ thuật điều chế theo dòng điện đặt)
• 3.2.3. Điều khiển theo phương pháp 2 (kỹ thuật điều chế sóng mang)
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG PHẦN CỨNG, THỰC NGHIỆM VÀ CÁC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• 4.1. Sơ đồ tổng quan hệ thống chỉnh lƣu
• 4.1.1. Sơ đồ tổng quan mạch công suất
• 4.1.2. Sơ đồ triển khai mạch bảo vệ IGBT
• 4.1.3. Sơ đồ triển khai mạch kích xung
• 4.1.4. Sơ đồ nguyên lý và thi công mạch kích xung
• 4.1.5. Sơ đồ triển khai mạch cảm biến điện áp
• 4.1.6. Sơ đồ nguyên lý và thi công mạch cảm biến điện áp
• 4.1.7. Sơ đồ triển khai mạch cảm biến dòng điện
• 4.1.8. Sơ đồ nguyên lý và thi công mạch cảm biến dòng
• 4.1.9. Sơ đồ triển khai mạch đệm bảo vệ DSP
• 4.2. Mô hình nhúng của bộ chỉnh lƣu hoạt động ở chế độ 2 bậc
• 4.2.1. Mô hình nhúng và thiết lập thông số
• 4.2.2. Kết quả thực nghiệm
• 4.3. Mô hình nhúng của bộ chỉnh lƣu hoạt động ở chế độ 3 bậc
• 4.3.1. Mô hình nhúng và thiết lập thông số
• 4.3.2. Kết quả thực nghiệm
• 4.4. Bộ chỉnh lƣu 1 pha dạng cascade 5 bậc
• 4.4.1. Điều khiển theo phương pháp 1 (kỹ thuật điều chế theo dòng điện đặt)
• 4.4.1.1. Mô hình và thiết lập thông số
• 4.4.1.2. Kết quả thực nghiệm
• 4.4.2. Điều khiển theo phương pháp 2 (kỹ thuật điều chế sóng mang)
• 4.4.2.1. Mô hình và thiết lập thông số
• 4.4.2.2. Kết quả thực nghiệm
• KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về bộ nguồn AC DC 1 pha cascade 5 bậc hiệu quả

Bộ nguồn AC/DC 1 pha dạng cascade 5 bậc là một trong những giải pháp tiên tiến trong lĩnh vực chuyển đổi năng lượng. Với cấu trúc này, hiệu suất chuyển đổi năng lượng được cải thiện đáng kể, đồng thời giảm thiểu sóng hài và nâng cao chất lượng điện năng. Nghiên cứu này sẽ đi sâu vào các nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tiễn của bộ nguồn này.

1.1. Ứng dụng của bộ nguồn AC DC trong công nghiệp

Bộ nguồn AC/DC 1 pha được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điện công nghiệp, từ điều khiển động cơ đến cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử. Việc sử dụng bộ nguồn này giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

1.2. Lợi ích của cấu trúc cascade 5 bậc

Cấu trúc cascade 5 bậc mang lại nhiều lợi ích như giảm điện áp trên các linh kiện, cải thiện hệ số công suất và giảm thiểu sóng hài. Điều này giúp nâng cao hiệu quả hoạt động của bộ nguồn và giảm thiểu tổn thất năng lượng.

II. Vấn đề và thách thức trong thiết kế bộ nguồn AC DC

Mặc dù bộ nguồn AC/DC 1 pha dạng cascade 5 bậc có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong thiết kế và triển khai. Các vấn đề như cân bằng điện áp giữa các tụ điện và độ phức tạp trong điều khiển là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Cân bằng điện áp trong bộ nguồn

Cân bằng điện áp giữa các tụ điện là một thách thức lớn trong thiết kế bộ nguồn AC/DC. Việc không cân bằng có thể dẫn đến hư hỏng linh kiện và giảm hiệu suất hoạt động của hệ thống.

2.2. Độ phức tạp trong điều khiển

Điều khiển bộ nguồn AC/DC dạng cascade 5 bậc yêu cầu các thuật toán phức tạp để đảm bảo hoạt động ổn định. Việc phát triển các giải pháp điều khiển hiệu quả là rất cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất.

III. Phương pháp điều khiển bộ nguồn AC DC 1 pha hiệu quả

Để tối ưu hóa hiệu suất của bộ nguồn AC/DC 1 pha dạng cascade 5 bậc, nhiều phương pháp điều khiển đã được nghiên cứu và áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu sóng hài và nâng cao chất lượng điện năng.

3.1. Kỹ thuật điều chế PWM

Kỹ thuật điều chế PWM (Pulse Width Modulation) là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để điều khiển bộ nguồn AC/DC. Phương pháp này giúp tối ưu hóa việc chuyển đổi năng lượng và cải thiện hệ số công suất.

3.2. Sử dụng vi xử lý DSP trong điều khiển

Việc sử dụng vi xử lý DSP TMS320F28335 trong điều khiển bộ nguồn AC/DC giúp nâng cao khả năng xử lý tín hiệu và thực hiện các thuật toán điều khiển phức tạp một cách hiệu quả.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu về bộ nguồn AC/DC 1 pha dạng cascade 5 bậc đã cho thấy nhiều kết quả khả quan trong thực tiễn. Các ứng dụng trong công nghiệp đã chứng minh tính hiệu quả và độ tin cậy của bộ nguồn này.

4.1. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm

Các kết quả mô phỏng cho thấy bộ nguồn AC/DC 1 pha dạng cascade 5 bậc đạt được hệ số công suất gần bằng một và giảm thiểu sóng hài. Thực nghiệm cũng cho thấy tính ổn định và hiệu quả của hệ thống.

4.2. Ứng dụng trong các hệ thống điện công nghiệp

Bộ nguồn AC/DC 1 pha đã được ứng dụng trong nhiều hệ thống điện công nghiệp, từ điều khiển động cơ đến cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử, giúp nâng cao hiệu suất và độ tin cậy.

V. Kết luận và hướng phát triển trong tương lai

Bộ nguồn AC/DC 1 pha dạng cascade 5 bậc là một giải pháp hiệu quả cho việc chuyển đổi năng lượng. Nghiên cứu này mở ra nhiều hướng phát triển mới trong lĩnh vực điều khiển và tối ưu hóa bộ nguồn.

5.1. Hướng phát triển công nghệ mới

Công nghệ điều khiển và thiết kế bộ nguồn AC/DC sẽ tiếp tục phát triển với sự xuất hiện của các phương pháp mới, giúp cải thiện hiệu suất và giảm thiểu chi phí.

5.2. Tương lai của bộ nguồn AC DC trong công nghiệp

Bộ nguồn AC/DC 1 pha dạng cascade 5 bậc sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về hiệu suất và chất lượng điện năng.