Đồ án Thiết kế bộ nguồn liên tục UPS, phần chỉnh lưu: Nguồn nuôi 3*380V, tần số 50Hz; Công suất bộ nguồn 20W, Thời gian lưu điện 10 phút

đồ án điện tử công suất +Yêu cầu : Thiết kế bộ nguồn liên tục UPS,phần chỉnh lưu -Nguồn nuôi : 3*380V,tần số 50Hz -Công suất bộ nguồn :20W -Thời gian lưu điện :10 phút Chuơng 1: tổng quan về bộ nguồn liên tục ups (uninterruptible power supply) I.Giới thiệu chung về bộ nguồn liên tục UPS 1.1.Một số vấn đề về nguôn điện trong thực tế _ Ngoài những tải thông thường, trong thực tế có những tải rất nhạy cảm với những sự thay đổi, hay sự cố của nguồn cung cấp, như hệ thống máy tính hoăc những hệ thống làm việc liên tục không được phép gián đoạn … Do đó, cần một BBĐ tạo ra nguồn điện chất lượng cao, ổnđịnh,…ngay cả khi xảy ra sự cố hay khi cần bảo trì hệ thống 1.2. Sự ra đời của bộ nguồn liên tục UPS Trên những yêu cầu thưc tế, người ta đã thiết kế nên bộ nguồn liên tục UPS đáp ứng được những đòi hỏi đó 1.3. Phân loại UPS _ UPS tĩnh _ UPS quay _ UPS gián tiếp (offline) _ UPS trực tiếp (online) 1.4.Cấu trúc UPS 1.4.1 Các thành phần chính của UPS _ Đường dây vào _ Bộ chỉnh lưu nạp _ Bộ ắc quy _ Bọ nghịch lưu _ Đường dây song song với chuyển mạch tĩnh _ Đường cung cấp đóng ngắt bằng tay _ Máy biến áp cách li _ Chuyển mạch bằng tay, thiết bị đóng cắt ắc quy _ Một số thiết bị khác 1.4.2.Các thông số cơ bản của UPS 1.5. Vận hành UPS 1.5.1 Vận hành bình thường 1.5.2 Vận hành trong điều kiện quá tải 1.5.3 Vận hành khi bảo dưỡng 1.6.Những ứng dụng chính của bộnguồn UPS 1.6.1 Những hệ thống máy tính 1.6.2 Viễn thông 1.6.3 Chiếu sáng Chương ii: lựa chọn và tính toán ắc quy cho bộ Nguồn ups I. Giới thiệu chung về ắc quy II.Tính toán và chọn lựa ắc quy Căn cứ vào điện áp đầu ra của bộ nghịch lưu nguồn dòng ta sẽ tính được điện áp đầu vào đặt lên ắc quy Dạng điện áp đầu ra của bộ nghịch lưu nguồn dòng : _ Ta tính được U= 0.47Ed =220V suy ra Ed = 468Vdc _ Để giảm kích thước của bộ chinh lưu ta chọn Ed = 120V, sau khi nghịch lưu ta cho qua máy biến áp với hệ số thích hợp _ Với Ed =120V tương ứng với 10 ắc quy 12V mắc nối tiếp nhau *Tính toán _ Nếu coi hiệu suất của máy biến áp là 95% thì với yêu cầu của đề bài U=220V, công suất của UPS là 20kW ,ta có S(ngh.lưu)= 20/0.95=21,05kW _Do tổn hao trên các van la không đáng kể nên ta coi công suất đầu ra của nghịch lưu bằng công suất vào và cũng bằng công suất đầu ra của bộ chỉnh lưu, bằng 21,05kW _Dòng điện cần thiết để nạp cho ắc quy là Id=21050/120=175,42A _Thông thường khi chon ắc quy người ta chọn dung lượng lớn gấp 2 lần tính toán vì….cho nên ta sẽ chọn 20 ắc quy mắc nối tiếp nhau _Do trong ắc quy có nội trở nên điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu được tính như sau: Ucl=Ud+Ur Trong đó:…… _Với ắc quy 12V ta tra nội trở trong là r=0,09 (omh).Vởy với 10 ắc quy mắc nối tiếp ta có điện trở tương đương là R=0.,09*20=1,8(omh) _Điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu là Ucl=120+175,42*1,8=436V Chương 3: tính toán và lựa chọn mạch chỉnh lưu I.Chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển 1.Sơ đồ nguyên lý _Giá trị trung bình của điện áp trên tải Ud=2,34*U2*cos _Từ Ud=436V, ta chọn =45(độ) ta suy ra U2=132V Như vậy ta phải sử dụng máy biến áp để hạ áp từ 380v xuống 132V _Giá trị trung bình của dòng chảy qua 1 thyristor là Itb_thyristor= Id/3=175,42/3= 58,47A _Giá trị điện áp ngược max Ungược max=(pi/3)*Ud=1,05*436=458V _Công suất máy biến áp Smba=(pi/3)*Ud*Id=80KVA *Nhận xét: Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển có môt số ưu nhược điểm sau. _ít đập mạch, điện áp đặt lên van nhỏ, công suất MBA nhỏ _Cồng kềnh mhiều kênh điều khiển 1.2. Đường đặc tính biểu diễn II.Chỉnh lưu cầu 3 pha bán điều khiển 1.Sơ đồ nguyên lý _Sơ đồ gồm :3 thyristor mắc chung katôt 3 điôt mắc chung anôt _Giá trị trung bình của điện áp trên tải Ud= Ud1- Ud2 Ud1 thành phần điện áp do nhóm katôt chung tạo nên Ud2 thành phần điện áp do nhóm anôt chung tạo nên Ta tính được : Vậy Từ công thưc trên ta thấy khi Ud =436V và chọn thì Như vậy phảI sử dụng máy biến áp để hạ áp từ 380V xuống 218V _Giá trị điện áp ngược mà thyristor phảI chịu _Giá trị trung bình dòng chảy qua thyristor và điôt là: _Công suất máy biến áp 2.Đường đặc tính biểu diễn *Nhận xét: chỉnh lưu cầu 3 pha không đối xứng có chứa nhiều sóng hài hơn chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng , tuy nhiên viêc thiêt kế bộ điều chỉnh sẽ đơn giản hơn III.Chỉnh lưu cầu điều khiển một pha không đối xứng 1.Sơ đồ nguyên lý : như hình vẽ Trong sơ đồ này góc dẫn của thyristor và của điôt là không giống nhau Góc dẫn của điôt Goc dẫn của thyristor Giá tri trung bình của điện áp tải Do đó , với ta có _Giá trị trung bình của dòng tải _Dòng qua thyristor _Dòng qua điôt _Giá trrị hiệu dụng dòng chảy qua sơ cap MBA 2.Đường đặc tính biểu diễn *Nhận xét:Sơ đồ chỉnh lưu điều khiển 1 pha không đối xứng có cấu tạo đơn giản , gọn nhẹ, dễ điều khiển , tiết kiệm van . Thích hợp cho các máy có công suất nhỏ và vừa IV. Lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu Qua những phân tích ở trên ta thấy sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha có ưu điểm là đơn giản, tiết kiiệm van nhưng chất lượng điện áp không cao bằng chỉnh lưu cầu 3 pha.Do yêu cầu của đề bài là thiết kế UPS chất lượng cao nên ta chọn sơ đồ cầu 3 pha. Trong 2 sơ đồ cầu 3 pha ta chọn sơ đồ không đối xứng vì một số lý do sau: _Sư dụng 3 thyristor , 3 điôt nên tiết kiệm hơn , giá thành thấp hơn _Việc điều khiển dễ dàng hơn _Đầu bài không yêu cầu cao về mặt sóng hài Chương 4: nguyên lý điều khiển và một số khâu điều Khiển I.Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển _Điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng-tuyến tính.Nội dung quy tắc được trình bay trên sơ đồ