Lun iu khin tc v o chiu ng c in mt chiu Mc lc BN NHN XẫT CA GIO VIấN HNG DN Ngy .thỏng Nm 2010 Ging viờn hng dn (Ký,ghi rừ h v tờn) LI NểI U Ngy cụng ngh khoa hc k thut khụng ngng phỏt trin Trong ú nghnh k thut in t ó t c nhiu thnh tu to ln cuc sng ca ngi.Cựng vi s phỏt trin ú ngnh cụng ngh k thut in-in t cng ó cú nhng bc phỏt trin vt bc.Trong thi i hin mỏy múc ó v ang dn thay th ngi lm vic v lm c vic ú cỏc ng c in cng rt quan trng vic truyn ng cho cỏc c cu ú.Gn lin vi vic s dng ng c l quỏ trỡnh iu khin ng c cho phự hp vi yờu cu thc t Vi mong mun tỡm hiu, ng dng nhng tin b ca khoa hc k thut hin i vo phc v sn xut v phc v i sng ngi hn na c s hng dn v giỳp ca thy V Hng Sn .Nhúm em ó thc hin ti: iu khin tc v o chiu ng c in mt chiu Do trỡnh hiu bit cũn hn ch, nờn dự c gng ht sc vic thc hin ti cng khụng trỏnh thiu sút Mong cỏc thy(cụ) ch bo thờm chỳng em hiu c sõu sc hn Em xin chõn thnh cm n thy V Hng Sn ó nhit tỡnh giỳp chỳng em hon thnh tt bn ỏn ny Nhúm sinh viờn thc hin: Nguyn Vn Tn Lý Trung Tn CHNG I C S Lí THUYT 1.1.Gii thiu v phng phỏp PWM Phng phỏp iu ch PWM cú tờn ting anh l Pulse Width Modulation l phng phỏp iu chnh in ỏp ti hay núi cỏch khỏc l phng phỏp iu ch da trờn s thay i rng ca chui xung vuụng dn n s thay i in ỏp S dng PWM iu khin nhanh chm ca ng c hay cao hn na nú cũn c dựng iu khin n nh tc ng c Ngoi lnh vc iu khin hay n nh ti thỡ PWM nú cũn tham gia v iu ch cỏc mch ngun nh l : boot, buck, nghch lu pha v pha PWM chỳng ta cũn gp nhiu thc t v cỏc mch in iu khin iu c bit l PWM chuyờn dựng iu khin cỏc phn t in t cụng sut cú ng c tớnh l tuyn tớnh cú sn ngun chiu c nh Cỏc PWM bin i thỡ cú cựng tn s v khỏc v rng ca sn dng hoc l sn õm d hiu hn ta cú hỡnh v sau : Hỡnh 1.1. th dng xung iu ch PWM S trờn l dng xung iu ch chu kỡ thỡ thi gian xung lờn (Sn dng) nú thay i dón hoc co vo V rng ca nú c tớnh bng phn trm tc l rng ca nú c tớnh nh sau : rng = (t1/T).100 (%) Nh vy thi gian xung lờn cng ln chu kỡ thỡ in ỏp u s cng ln Nhỡn trờn hỡnh v trờn thỡ ta tớnh c in ỏp ti s l : + i vi PWM = 25% ==> Ut = Umax.(t1/T) = Umax.25% (V) + i vi PWM = 50% ==> Ut = Umax.50% (V) + i vi PWM = 75% ==> Ut = Umax.75% (V) C nh th ta tớnh c in ỏp u ti vi bt kỡ rng xung no 1.1.1.Nguyờn lý ca phng phỏp PWM õy l phng phỏp c thc hin theo nguyờn tc úng ngt ngun ti ti v mt cỏch cú chu kỡ theo lut iu chnh thi gian úng ct Phn t thc hin nhin v ú mch cỏc van bỏn dn Xột hot ng úng ct ca mt van bỏn dn Dựng van úng ct bng Mosfet Hỡnh.1.2.S úng ngt ngun vi ti Hỡnh 1.3. th xung ca van iu khin v u Trờn l mch nguyờn lý iu khin ti bng PWM v gin xung ca chõn iu khin v dng in ỏp u dựng PWM * Nguyờn lý : Trong khong thi gian - to ta cho van G m ton b in ỏp ngun Ud c a ti Cũn khong thi gian to - T cho van G khúa, ct ngun cung cp cho ti Vỡ vy vi to thay i t cho n T ta s cung cp ton b , mt phn hay khúa hon ton in ỏp cung cp cho ti + Cụng thc tớnh giỏ tr trung bỡnh ca in ỏp ti : Gi to l thi gian xung sn dng (khúa m )cũn T l thi gian ca c sn õm v dng, Umax l in ỏp ngun cung cp cho ti ==> Ud = Umax.( t1/T) (V) hay Ud = Umax.D vi D = t1/T l h s iu chnh v c tớnh bng % Nh vy ta nhỡn trờn hỡnh th dng iu ch xung thỡ ta cú : in ỏp trựng bỡnh trờn ti s l : + Ud = 12.20% = 2.4V ( vi D = 20%) + Ud = 12.40% = 4.8V (Vúi D = 40%) + Ud = 12.90% = 10.8V (Vi D = 90%) 1.1.2.Cỏc cỏch to c PWM iu khin to c PWM thỡ hin cú hai cỏch thụng dng : Bng phn cng v bng phn mm Trong phn cng cú th to bng phng phỏp so sỏnh hay l t trc tip t cỏc IC dao ng to xung vuụng nh : 555, LM556 Trong phn mm c to bng cỏc chip cú th lp trỡnh c To bng phn mm thỡ chớnh xỏc cao hn l to bng phn cng Nờn ngi ta hay s dng phn mm to PWM 1.1.2.1 To bng phng phỏp so sỏnh to c bng phng phỏp so sỏnh thỡ cn iu kin sau õy : + Tớn hiu rng ca : Xỏc nh tn s ca PWM + Tớn hiu ta l mt in ỏp chun xỏc nh mc cụng sut iu ch (Tớn hiu DC) Xột s mch sau : Hỡnh.1.4.To xung vuụng bng phng phỏp so sỏnh Chỳng ta s dng mt b so sỏnh in ỏp u vo l xung rng ca (Saw) v tớn hiu chiu (Ref) + Khi Saw < Ref thỡ cho in ỏp l 0V + Khi Saw > Ref thỡ cho in ỏp l Urmax V c nh vy mi chỳng ta thay i Ref thỡ Output li cú chui xung rng D thay i vi tn s xung vuụng Output = tn s xung rng ca Saw Vi tn s xỏc nh c l f = 1/(ln.C1.(R1+2R2) nờn ch cn iu chnh R2 l cú th thay i rng xung d dng Ngoi 555 cũn rt nhiu cỏc IC to xung vuụng khỏc 1.1.2.2 To bng phng phỏp dựng IC dao ng NH chỳng ta ó bớt thỡ cú rt nhiu IC cú th to c trc tip xung vuụng m khụng cn phi to tớn hiu tam giỏc lm gỡ vỡ ú nú ó tớch hp sn ht c ri v ta ch vic lp vo l xong Tụi ly vớ d dựng dao ng IC555 vỡ IC ny va n gin li d kim Hỡnh 1.5.Mch to xung n gin dung 555 Vi tn s xỏc nh c l f = 1/(ln.C1.(R1+2R2) nờn ch cn iu chnh R2 l cú th thay i rng xung d dng Ngoi 555 cũn rt nhiu cỏc IC to xung vuụng khỏc 1.1.2.3 To xung vuụng bng phn mm õy l cỏch tụi u cỏc cỏch to c xung vuụng Vi to bng phn mm cho chớnh xỏc cao v tn s v PWM Vi li mch ca chỳng ta n gin i rt nhiu Xung ny c to da trờn xung nhp ca CPU 1.1.3.Mt vi ng dng ni bt ca PWM 1.1.3.1.PWM iu khin ng c iu m chỳng ta d nhn thy rng l PWM rt hay c s dng ng c iu khin ng c nh l nhanh , chm, thun ,nghch v n nh tc cho nú Cỏi ny c ng dng nhiu iu khin ng c chiu v s nguyờn lý ca mch iu khin ng c DC l : Hỡnh 1.6.S nguyờn lý ca mch iu khin ng c DC õy l mch n gin iu khin ng c Nu mun iu khin ng c quay thun quay ngc thỡ phi dựng n cu H 1.1.3.2 Trong cỏc b bin i xung ỏp Trong cỏc b bin i xung ỏp thỡ PWM c bit quan trng vic iu chnh dũng in v in ỏp ti.B bin i xung ỏp cú nhiu loi nh l bin i xung ỏp ni tip v b bin i xung ỏp song song Ly mch nguyờn lý n gin b ngun Boot n gin.õy ch l mch nguyờn lý Hỡnh 1.7.S mch nguyờn lý ca mch ngun Boot õy l nguyờn lý ca mch ngun Boot Dựng xung iu khin to tớch ly nng lng t trng to in ỏp ti ln hn in ỏp vo Ngoi nhng cỏi trờn thỡ PWM cũn c s dng cỏc b chuyn i DC -AC , hay bin tn, nghch lu 1.1.4.u nhc im ca mch PWM dựng lm mch iu khin ng c DC: 1.1.4.1.u im: - Transistor li ch cú nht hai trng thỏi (ON hoc OFF) ú loi b c mt mỏt v nng lng t núng hay nng lng rũ r ti li - Di iu khin rng hn so vi mch iu chnh tuyn tớnh - Tc mụ t quay nhanh hn cp chui xung iu ch theo kiu PWM so vi cp mt in ỏp tng ng vi in ỏp trung bỡnh ca chui xung PWM 1.1.4.2.Nhc im: - Cn cỏc mch in t b tr - giỏ thnh cao - Cỏc xung kớch lờn 12 Volt cú th gõy nờn ting n nu mụ t khụng c gn cht v ting n ny s tng lờn nu gp phi trng hp cng hng ca v - Ngoi vic dựng chui xung iu ch PWM cú th lm gim tui th ca mụ t 1.2.Gii thiu v mch cu H Mch cu H l c gi l mch cu H vỡ nú c cu to bi transitor hay l Fet ụi mch cu H cng c cu to bi transitor hay Fet Tỏc dng ca transitor v Fet l cỏc van úng m dn dũng in t ngun xung ti vi cụng sut ln Tỡn hiu iu khin cỏc van l tớn hiu nh (in ỏp hay dũng in) v cho dn dũng v in ỏp ln cung cp cho ti Hiu nh th ny tớn hiu iu khin ca mỡnh l nh thng l tớn hiu u ca vi iu khin l nh hn 5V (do cỏc iu ch PWM) m iu khin ng c cn dũng in v in ỏp ln Cỏc van iu khin hay cỏc chõn iu khin ch cn tớn hiu nh (in ỏp hay dũng in) l m khúa (Transitor) dn dũng cho ti Nờn th mi dựng mch cu H Mch cu H cú th o chiu dũng in qua ti nờn th nú hay c dựng cỏc mch iu khin ng c DC v cỏc mch bm ỏp i vi mch iu khin ng c thỡ mch cu H cú th o chiu ng c quỏ l n gin Ch cn m khúa cỏc van ỳng chiu m mỡnh mun 1.2.1.Cỏc dng ca mch cu H Mch cu H c cu to bi dng chớnh: a,Dng c cu to bi transitor (Fet) Cựng kờnh N.Nguyờn lý mch c cu to nh sau (dựng transitor mỡnh ha) 4.S mch thit k cỏc hon chnh: Khi iu khin tc Khi o chiu thun ngc Khi ngun S MCH NGUYấN Lí THIT K TRấN EAGLE S MCH BORD THIT K TRấN EAGLE To ngun nuụi IC: to in ỏp n nh ca ngun nuụi 12 (V) ta chn vi mch n ỏp 78L12 cú: in ỏp u vo ta chn: Uvo= 24(V) in ỏp u ra: Ura= 12 (V) ữ Dũng in ra: Ira= ( 1) (A T C1, C3 lc thnh phn súng hi bc cao chn: C1= 2200 àF / 35(V ) Mch iu khin Khâu cách ly, tạo điện áp đóng mở IRF Để thay đổi tốc độ động ta thay đổi Uđk thông qua chiết áp Khi Uđk thay đổi làm cho thay đổi độ rộng xung thay đổi (điện áp phần ứng thay đổi) Khâu tạo dao động tạo điện áp: Chu kỳ xung tam giác T=4RC R1 R2 ta chọn tần số băm xung f = 500 Hz phù hợp với yêu cầu tải động Ta có T=1/ f =1 / 500 = 2(ms) Vậy ta có T = 4RC Chọn R1=R2=47k R1 R2 =2.10-3 , chọn C= 0,001uF R=100 k Mch lp Hỡnh 3.2.Mch lp Mch lp cú chc nng n nh in ỏp u ly t cu phõn ỏp a vo u vo khụng o ca ic khuch i thut toỏn Ta cú: Vout=[R2/(R1+R2)]*Vin R1=R2=100K nờn : Vout=[R2/2R2]*Vin =Vin/2=12v/2v=6V Khõu so sỏnh in ỏp: Hỡnh 3.4.Mch so sỏnh in ỏp Đây thực chất cộng đảo du Khi Uss1= -Uss2 Hỡnh 3.5. th so sỏnh in Uk vi Urc Tơng tự nh mạch so sánh thờng gặp Khâu so sánh PWM báo hiu s cõn bng gia in ỏp cn so sỏnh v in ỏp chun t ú xác định thời điểm mở khoá van bán dẫn Đu vào khâu gồm có hai tín hiệu, điện áp tựa (điện áp tam giác) điện áp chiều làm điện áp điều khiển nh trờn hỡnh 3.5 Từ hình 3.5 thấy chu kỳ điện áp tựa (in ỏp rng ca) có hai thi điểm điện áp tựa điện áp điều khiển Tại thời điểm đó, đầu khâu so sánh đổi dấu điện áp chn g hn in ỏp ang mc dng s chuyn xung mc õm v ngc li Tơng ứng với thời điểm đột biến điện áp đầu khâu so sánh cần có lệnh mở khoá van bán dẫn mà õy chớnh l iu khin úng ngt IRF 540 Bng cỏch iu chnh bin tr Udk thay i ta c dng xung u thay i tng ng in ỏp s thay i Cỏc thụng s ca ng c in chiu nh sau: Um = 24 (V) Pm = 60W (W) f= 500 (Hz) 2p= m = 0.6 - Dũng in phn ng nh mc ng c: Im = Pm m U m = 60 0,6 x 24 4.1 (A) - in tr mch phn ng ng c: R = 0,5.(1- m ) U m I m = 0,5.(1- 0,6) Ta bin tr R=1k thỡ ta cú V- =.Vin=.12=6.7(v) V(-)