Xem mẫu
- Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
Sử Dụng Năng Lượng
Từ Máy Phát Điện Một Chiều
Dùng Sức Gió
SVTH: Nguyễn Cảnh
MSSV: 40200184
CBHD: ThS. Trần Công Binh
Bộ môn: Thiết bị điện
18/01/2008
- Yêu cầu
Thiết kế bộ biến đổi công suất.
Điều khiển để công suất nhận được từ gió là tối ưu.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
Thiết kế mạch biến đổi công suất.
Chọn DSP TMS320F2812 để điều khiển.
Thuật toán điều khiển ?
Thử nghiệm, kết quả, đánh giá.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
Sơ đồ mạch CUK: Mục tiêu cho CUK:
− Vin : 10 − 30V
− Vout : 12 − 15V
− Pđm : 10W
− f sw : 20kHz
− ΔV = 1 %
Lưu ý:
I OUT 1 − D
VOUT TON
D
= = D=
1− D TON + TOFF
VIN I IN D
Thiết kế mạch biến đổi công suất.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
Sơ đồ mạch CUK: Mục tiêu cho CUK:
− Vin : 10 − 30V
− Vout : 12 − 15V
− Pđm : 10W
− f sw : 20kHz
− ΔV = 1 %
Chu kỳ làm việc:
Vout Vout min Vout max
D= ⇒ ≤D≤
Vin + Vout Vin max + Vout min Vin min + Vout max
12 15
⇒ ≤D≤ ⇒ 0,285 ≤ D ≤ 0,6
30 + 12 10 + 15
Thiết kế mạch biến đổi công suất.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
Sơ đồ mạch CUK: Mục tiêu cho CUK:
− Vin : 10 − 30V
− Vout : 12 − 15V
− Pđm : 10W
− f sw : 20kHz
− ΔV = 1 %
Dòng điện ngõ ra:
Vout min V 12 15
≤ I out ≤ out max ⇔ ≤ I out ≤ ⇔ 0,84 A ≤ I out ≤ 1,1 A
Rmin Rmin 14,4 14,4
Thiết kế mạch biến đổi công suất.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
Sơ đồ mạch CUK: Mục tiêu cho CUK:
− Vin : 10 − 30V
− Vout : 12 − 15V
− Pđm : 10W
− f sw : 20kHz
− ΔV = 1 %
Dòng điện ngõ vào:
I out min .Dmin I out max .Dmax
⇒ ≤ I in ≤ ⇔ 0,33 A ≤ I in ≤ 1,65 A
1 − Dmin 1 − Dmax
Thiết kế mạch biến đổi công suất.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
Sơ đồ mạch CUK: Mục tiêu cho CUK:
− Vin : 10 − 30V
− Vout : 12 − 15V
− Pđm : 10W
− f sw : 20kHz
− ΔV = 1 %
Cuộn cảm L1 và L2:
Vin max .Dmax 30.0,6
L1 ≥ = = 27,27 mH
f s ΔiL1 20000.0,033
Vin max .Dmax 30.0,6
L2 ≥ = = 10,71 mH
f s ΔiL 2 20000.0,084
Thiết kế mạch biến đổi công suất.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
Sơ đồ mạch CUK: Mục tiêu cho CUK:
− Vin : 10 − 30V
− Vout : 12 − 15V
− Pđm : 10W
− f sw : 20kHz
− ΔV = 1 %
Tụ điện C1 và C2:
Vout max .Dmax 15.0,6
= 28,4 μF
C1 ≥ =
Rmin f s ΔvC1 14,4.20000.1,1
1 − Dmin 1 − 0,285
= 2,1 μF
C2 ≥ =
(Δvout Vout ).8L2 f s (0,01).8.10,71.10 .20000
−3
2 2
Thiết kế mạch biến đổi công suất.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
Kết quả mạch CUK: Lưu ý cho CUK:
VOUT D
L1 C1 L2
=
1− D
VIN
27,27mH 28,4uF 10,71mH
-
M1
I OUT 1 − D
=
Vin V gate D1 R load
C2
Vout
IRF640
I IN D
2,1uF
TON
+
0
D=
TON + TOFF
0
Thông số: L1 = 27,27mH L2 = 10,71mH
C1 = 28,4uF C2 = 2,1mH
Thiết kế mạch biến đổi công suất.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển:
Thiết kế mạch biến đổi công suất.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
Sơ đồ mạch kích MOSFET:
VCC_+12V
ISO1
6N136 R1
1.8k
PWM 2 8
6
U4A
7
KICH MOSFET
6 2 7
3
R2 5
C1 MAX4426/SO C2
3
472 102
75
GND_DSP GND_12V GND_12V
Thiết kế mạch biến đổi công suất.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
Sơ đồ mạch hồi tiếp áp:
VCC_+12V
DO AP
R2
7
1
R1
3
+ ADC
6
10k 1k 2
-
OP-07 R3
10k
C1
4
8
104
GND VCC_-12V
Thiết kế mạch biến đổi công suất.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
Sơ đồ mạch hồi tiếp dòng:
VCC_+12V
R1
7
1
3
+ ADC
6
1k 2
-
OP-07
J2 C1 R2 10k
1
4
8
104
C/F
2
+
3
-
4
COM
HALL sensor
GND VCC_-12V
Thiết kế mạch biến đổi công suất.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
Kiểm tra mạch CUK:
- Nguồn cấp 10 V
- Tải là bóng đèn 24V – 10W
- Kích MOSFET để áp ra 15 V
1. Xác định vị trí kích này?
2. Kích ở các vị trí khác, tìm khoảng ổn định của mạch?
Lý thuyết: Vin = 10V D = 0,6 Vout = 15V
Thực tế: Vin = 10V D = 0,74 Vout = 15V
Ổn định: D = 0,3 – 0,86 (theo thiết kế: 0,285 – 0,6)
Đánh giá: chu kỳ làm việc D: sai số 23%
Thiết kế mạch biến đổi công suất.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
Sử dụng cho điều khiển: Hỗ trợ của DSP F2812:
1 Timer để tạo xung PWM Tốc độ xử lý: 150 MHz
1 Timer để đếm xung encoder ADC: có 16 kênh (12bit)
5 ADC: Xuất nhập (I/O): có 56 chân
2 ADC đo áp, QEP: 2
2 ADC đo dòng, Timer: 4
1 ADC điều khiển trên biến trở CPU: C28x
Flash: 256kB
Dùng DSP TMS320F2812 để điều khiển.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
Quan hệ công suất nhận và tốc độ cánh quạt:
Thuật toán điều khiển ?
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
1. Khảo sát công suất nhận từ nguồn năng lượng gió:
Thử nghiệm, kết quả, đánh giá.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
1. Khảo sát công suất nhận từ nguồn năng lượng gió:
Vận tốc (rpm) Vin (V) Iin (A) Pin (W) Vout (V) Duty
637.5 4.15555 0.01661 0.06488 0.000 0.00000
628.5 4.23751 0.02381 0.10001 0.005 0.24444
603.0 3.86252 0.03885 0.14800 0.160 0.32821
555.0 3.30886 0.06266 0.19128 0.183 0.45934
483.0 2.82628 0.08428 0.22639 0.225 0.52576
460.5 2.70930 0.09932 0.27407 0.185 0.57753
390.0 2.05446 0.10433 0.21401 0.153 0.64127
321.0 1.55140 0.13441 0.19365 0.075 0.70745
190.5 1.06569 0.07645 0.07467 0.045 0.76215
175.5 0.87072 0.02151 0.01873 0.027 0.80733
129.0 0.69832 0.01350 0.00943 0.020 0.84444
Thử nghiệm, kết quả, đánh giá.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
- Trình tự thực hiện
2. Khảo sát công suất nhận từ nguồn năng lượng cơ:
Thử nghiệm, kết quả, đánh giá.
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
nguon tai.lieu . vn
