Giáo trình Truyền động điện

* Mục lục * Chương 1 : Giới thiệu chung . Chương 2 : Cơ sở nguồn dự phòng và linh kiện điện tử . Chương 3 : Giới thiệu mạch các khối chức năng . Chương 4 : Các sơ đồ inverter của UPS cơ bản . Chương 5 : Nhận xét về nguồn UPS . Chương 6 : Ví dụ minh họa . Chương 7 : Đánh giá . ØChương 8 : Một số hình ảnh minh họa về bộ nguồn UPS . CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU CHUNG ĐẶT VẤN ĐỀ: - Điện là nguồn năng lượng không thể thiếu được trong sinh hoạt đời sống hằng ngày của con người cũng như trong việc sản xuất kinh doanh. Hiện nay nước ta đang trên đường hiện đại hóa, công nghiệp hóa đất nước. Vì thế nguồn cung cấp điện được quan tâm hàng đầu. - Thực tế đã có nhiều nhà máy điện có công đủ lớn để đáng ứng cho nhu cầu sinh hoạt của người dân và công việc sản xuất của các công ty, xí nghiệp. Bên cạnh đó, việc cung cấp một nguồn điện ổn định là hết sức cần thiết vì nó có ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị điện – điện tử và gây ra những hậu quả không thể lường được. Và quan trọng hơn, việc một số thiết bị đòi hỏi phải cung cấp một nguồn điện liên tục như máy vi tính để lưu lại dữ liệu khi nguồn điện lưới bị mất. Đó là vấn đề cần được quan tâm. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU: - Để đáp ứng nhu cầu cung cấp điện ngày càng cao của các thiết bị điện – điện tử hiện đại, thì đòi hỏi nguồn điện cung cấp phải đạt chất lượng ổn định cao cũng như việc trang bị các thiết bị điện dự phòng và đưa vào sử dụng khi nguồn điện lưới bị mất hoàn toàn. - Vì vậy, chúng ta cần tìm hiểu cách hoạt động của các thiết bị điện – đện tử đang được sử dụng để cung cấp nguồn điện dự trữ kịp thời. Ví dụ như máy vi tính đòi hỏi thời gian chuyển đổi từ nguồn điện lưới sang nguồn điện dự trữ phải đủ nhỏ để tránh mất dữ liệu và những hậu quả khác. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: - Việc chuyển đổi điện áp từ một chiều (DC) sang xoay chiều (AC) và việc chuyển mạch cấp điện là những phần quan trọng trong bộ nguồn dự phòng, nó đảm bảo cho thiết bị hoạt động bình thường như khi sử dụng nguồn điện lưới ổn định. Trong phạm vi đề tài này, nhóm chỉ thửc hiện trong phạm vi hạn hẹp là dự phòng cho nguồn điện 1pha xoay chiều. NỘI DUNG ĐỀ TÀI: Chương 1 : Giới thiệu chung Chương 2 : Cơ sở nguồn dự phòng và linh kiện điện tử Chương 3 : Giới thiệu mạch các khối chức năng Chương 4 : Các sơ đồ inverter của UPS cơ bản Chương 5 : Nhận xét về nguồn UPS Chương 6 : Ví dụ minh họa Chương 7 : Đánh giá Chương 8 : Một số hình ảnh minh họa về bộ nguồn UPS CHƯƠNG2: CƠ SỞ NGUỒN DỰ PHÒNG VÀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Đại cương về các linh kiện bán dẫn: Diode:linh kiện chỉ cho dòng điện đi qua nó theo một chiều nhất định. Cấu tạo và ký hiệu: Đặc tính : Trasistor:(BJT):linh kiện chuyển dòng điện từ mộât giá trị nhỏ sang một giá trị dòng lớn hơn. Cấu tạo và ký hiệu: Đặc tính: Trasistor trường:linh kiện chuyển từ điện áp khiển nhỏ sang dòng điện lớn hơn. Cấu tạo và ký hiệu: Đặc tính: UJT: Cấu tạo và ký hiệu: Đặc tính: IGBT: Cấu tạo và ký hiệu: Đặc tính: Sơ đồ tương đương IGBT Đại cương về nguồn dự phòng (ups): Sơ đồ khối và ý nghĩa của các khối chức năng: Sơ đồ khối: CHỈNH LƯU MẠCH NẠP VÀ BẢO VỆ ACCU BỘ ĐỔI ĐIỆN BỘ ĐIỀU KHIỂN TẢI TỪ LƯỚI NGUỒN Ýù nghĩa của sơ đồ khối: Khối chỉnh lưu: chuyển từ điện xoay chiều sang điện áp một chiều cung cấp cho các khối phía sau (mạch nạp,bộbiến đổi,bộ diều khiển) và là nguồn nạp điện cho acquy lưu điện . Đây là một trong những thành phần quan trọng quyết định tính ổn định cũng như hiệu quả cung cấp điện . Khối nạp và bảo vệ accu: Khối nạp: đây là một mạch điện tử có công suất khá nhỏ, chuyên thực hiện tính năng nạp điện cho acquy. Do yêu cầu là acquy luôn phải nạp đầy khi có điện nguồn nên mạch nạp phải có tính ồn định cao, độ tin cây cao.Chỉ cần có một trong những sơ suất nhỏ là ạnh hưởng sâu rông tới các khối phía sau cũng như thiết bị cần nguồn dự phòng. Các linh kiện điện tử trong mạch cũng phải chịu nồi dòng điện nạp. Một trong những điều quan trọng với mạch nạp là phại biết khi nào acquy đã đầy điện để tự ngắt dòng điện nạp, đồng thời phải nạp lại điện nếu acquy thiếu điện. Khối accu: Một trong những thành phần quan trọng cấu tạo nên bộ lưu điện là nguồn điện lưu trử. Chính nó quyết định một số đặc tính kỹ thuật của UPS( thời gian lưu điện, dòng điện,công suất...). Thường người ta thường sử dụng acquy,hay pin để lưu trử điện một chiều.Nguồn này sẽ được nạp thường xuyên bởi mạch nạp .Để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện người ta thường dùng nhiều acquy,hay pin mắc song song với nhau để tăng công suất của nguồn. Khối đổi điện: Đặc điểm của một số thiết bị là phải hoàn tất một số công đoạn nhất định trong thời gian mất điện.Ta phải tiến hành cấp nguồn dự phòng trong khoản thời gian ngắn đó .Một trong những vấn đề quan tâm là đa số các thiết bị trong công nghiệp,cũng như dân dụng hiện nay điều sử dụng nguồn điện xoay chiều có tần số 50-60hz. Nguồn điện này rất khó lưu trử,trong khi điện một chiều lại dễ dàng trong chuyện này.Cho nên cần phải có bộ chuyển đổi điện áp một chiều ra xoay chiều đáp ứng được yêu cầy đó. Bộ điều khiển: Đây cũng là một mạch điện tử (có thể bằng tay) chuyên dùng đểđiều khiển việc chuyển đổi giửa việc sử dụng trực tiếp lưới điện với viện sử dụng điện áp ra bởi bộ biến đồi điện áp một chiều xoay chiều. Tải: là thiết bị tiêu thụ điện năng cần có điện hầu như liên tục. Yêu cầu của bộ nguồn UPS: Điện áp ra phải ổn định. Tần số ra gần dạng sine nhất(thành phần bậc một), và ít sóng hài bậc cao nhất. Ít can nhiểu thiết bị điện cũng như hệ thống vô tuyến điện. Công suất và dòng ra đáp ứng được phụ tại tiêu thụ điện. Công suất tiêu tốn thấp nhất. Tuồi thọ càng lâu càng tốt. Thời gian lưu điện cấp cho thiết bị. CHƯƠNG 3:GIỚI THIỆU MẠCH CÁC KHỐI CHỨC NĂNG CHỈNH LƯU: Chức năng của bộ chỉnh lưu là cung cấp nguồn điện một chiều ổn định, có độ dợn sóng rất nhỏ cho bộ đổi điện cũng như là nạp vào Accu, đồng thời cũng đảm bảo điện áp làm việc của diode. Thông thường, đối với các nguồn chỉnh lưu có điện áp nhỏ, dòng điện nhỏ thì việc chỉnh lưu mắc theo sơ đồ sao một pha là hợp lý. Điện áp ra thường nằm trong các mức 12\24\36\48V, tùy theo dung lượng của UPS. Sô đồ chỉnh lưu cầu 1 pha pha - Dạng sóng điên áp : -Mạch chỉnh lưu toàn kỳ bốn Diode D1,D2,D3,D4,được cung cấp nguồn xoay chiều từ lưới điện 220V có tần số f = 50 Hz, hạ áp xuống phía thứ cấp U2 như hình Nguyên lý hoạt động của mạch : Giả sử bán kỳ đầu dương : Dòng điện đi từ A qua D1, qua phụ tải R, qua D3 và trở về B. Vậy trong bán kỳ này D1,D3 dẫn, còn D2 và D4 ngắt. Bán kỳ sau : Dòng điện đi từ B qua D2 qua R và qua D4 trở về A KHỐI ĐIỀU KHIỂN: T ton toff +VCC Các đặc trưng của xung: Xung điều khiền được đặc trưng bởi các thông số sau: 0 Tần số của xung(chu kỳ xung) Thời gian có xung (thời gian ngắt chung) trên thời gian một chu kỳ. Các thông số của xung: - Xung điều khiển ở đây là tín hiệu điều khiển bôn phận lái trong khối biến đổi dc\ac.Một xung điều khiển phải đãm bảo độ ổn định cao (tần số không đổi,biên độ ổn định, không bị nhiểu bởi tín hiệu bên ngoài).Theo nguyên tắc có thể điều khiển trực tiếp bằng sóng sine nhưng như thế sẽ phát sinh những nhược điểm không thể chấp nhận được(tổn hao quá cao, hiệu suất thấp, phát nóng cao...).Cho nên trong thực tế người ta thường sử dụng xung vuông để điều khiển.Xét về mặt này có nhiều lợi ích như tổn hao trong linh kiện bán dẩn thấp(chế độ bảo hoà), dể dàng trong việc tạo ra xung vuông( sóng sine có tần số cao hơn)......Thông thường thì nguồn acquy sẽ cấp điện khi nguồn chính mất điện và không phụ thuôc vào nguồn acquy lưu điện khi có điện. Sau đây là một số sơ đồ phát xung điều khiển.: Các sơ đồ phát xung vuông: Sơ đồ phát xung vuông dùng dao đông đa hài : Ưu điểm: đơn giản rẻ tiền, dễ chế tạo, tốn ít linh kiện Tần số dao đông của mạch là: Sơ đồ phát xung vuông sử dụng IC NE555 Sơ đồ phát xung vuông sử dụng IC NE555 Ưu điểm: mạch đơn giản làm việc ổn định Nhược điểm: chỉ có một tín hiệu ra tốn thêm mạch đảo Tần số của mạch: Sơ đồ phát xung vuông sử dụng IC 7404 Sơ đồ phát xung vuông sử dụng IC số: Tần số của mạch là: Sơ đồ phát sóng sine dùng op-amp: Sơ đồ phát sóng sine bằng cuộn dây Sơ đồ phát sóng sine dùng cuộn cảm: Tần số của mạch : Sơ đồ phát sóng sine bằng tụ Sơ đồ phát sóng sine dùng tụ điện: Tần số của mạch : * Điều chế xung điều khiển: - Với các dạng xung điều khiển như Điều khiển L Điều khiển H trên không thể tạo ra được dạng sóng sine như mong muốn mà chỉ tạo ra được điện áp sóng vuông. Trong nhiều thiết bị điện tử nếu sử dụng điện áp này ảnh hướng rất lớn đến tính chất của thiết bị( máy biến áp, vi tính, đông cơ 3 pha) . Chính vì thế người ta tiến hành điều chế tín hiệu xung này thành các xung nhỏ hơn để điều khiển điện áp bộ UPS có dạng gần sine nhất. - Thông thường thì người ta tiến hành điều chế xung này bằng cách điều chế độ rộng xung (PWM), tức là tiến hành băm xung vuông tạo được ở trên . Phương pháp này rất phức tạp nhưng hiệu quả rất cao , ưu điểm là đạt được chỉ tiêu cung cấp điện. - Một trong nhưng phương pháp được làm nhiều nhất là tiến hành tạo ra một dạng sóng sine chuẩn, đồng thời tạo ra một sóng tam giác . So sánh dạng sóng tam giác với sóng sine tạo được ở trên bằng vi mạch (op-amp) sẽ tạo ra được xung điều khiển.Đạng sóng của xung điều khiển không còn là dạng vuông nữa mà là một chuồi xung vuông có độ rộâng khác nhau. - Trên thực tế thì, người ta chỉ chia ra làm 5 xung lẽ trong nửa chu kỳ điện áp. Do dó mà xung điều khiển chỉ cần 5 xung cho mỗi chu kỳ . KHỐI ỔN ÁP: - Do acquy làm việc ở cấp điện áp 12\24\36\48 V nên điện áp nhanh chống giảm nhanh, khi đó bo nguồn dự phòng sẽ không đủ áp ra . Vì vậy thường thì người ta sử dụng thêm mạch ổn áp với mức điện áp ồn định thấp hơn điện áp của acquy.Sau đây là một số mạch ổn áp thông dụng : MASS 12V 24V 22mF /25V 100mF / 50V + Accu - 7812 KHỐI BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP: - Đây là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống lưu điện.Chúng ta không thể dự phòng được điện xoay chiều nhưng điện 1 chiều thì có thề và rất dể dàng.Một bộ phận có thể chuyển đổi được từ dc sang ac là mộtgiải pháp khá khả thi. Cơ sở lý thuyết: Sơ đồ đẩy kéo 2 trasistor : T1 và T2 luân phiên nhau dẩn điện trong mỗi chu kỳ Bán kỳ đầu : T1 dần, T2 không dẫn , dòng vào cuộn cuộn n1 trên từ đầu có chấm đến đầu không chấm - Do số amper vòng n1i1 biến thiên tuyến tính từ Imin đến Imax trong thời gian từ 0 đến Vậy Vr = = không đổi(const) - Bán kỳ sau: T1 không dần, T2 dẫn , dòng vào cuộn cuộn n1 trên từ đầu không chấm đến đầu có chấm - Do số amper vòng n1i1 biến thiên tuyến tính từ Imin đến Imax trong thời gian từ đến T Vậy Vr = = không đổi(const) - Điện áp ra có dạng hình chư nhật như hình vẽ. Để tính điện áp ra ta có : Vr =, Vậy Vr==const -Tương tự vậy ta có : Vr==const - Vậy : khi 0<t<T/2 Vr= khi T/2 <t<T Vr= Vậy : Điện áp xoay chiều ra :Vr= Sơ đồ đẩy kéo dùng cầu 4 MOS-FET - Về nguyên lý,tính chất mạnh như sơ đồ 2 trasistor, chỉ khác ở đây khi kích xung ta phải kích đồng thời 2 cặp mosfet tương ứng (TR1,TR’1)va ø(TR2,TR’2) Thông thường thì các trasis tor được thay thế bằng các linh bán dẩn như IGBT và MOSFET bời nhửng đặc tính đặc biệt mà trasistor không có ( tổn hao nhỏ, đáp ứng nhanh, điều khiển bằng điện áp, trở kháng đầu vào). - Một số phụ tải đặc biệt ( máy biến áp , động cơ điện ...) yêu cầu điện áp ra dạng sine . Như đã nói ở trên ta có thể sử dụng biện pháp băm xung điều khiển. Điều này dẫn đến điện áp ra trên tải có dạng như hình vẻ.Ứng với mỗi bán kỳ điện áp ra, ta tiến hành phát một chuổi xung có độ rông khác nhau trong đó có một xung trung tâm có độ lớn rông nhất , các xung khác có độ lớn khác nhau nhưng lại đối xứng như hỉnh vẽ. Vấn đề tạo xung này đã trình bày như phần phát xung điều khiển.Một điều quan trọng thường người ta sử dụng xung lẽ là xung trung tâm. Việc làm này có phần lợi là có thể triệt tiêu sóng hài chẳn trong chuổi fourier. Thông thường thì trong mổi bán kỳ có số xung là 5, xung đối xứng qua đường thẳng là T\4,3T\2... Dạng sóng dưới đây là một dạng sóng điệnb áp ra với điều chế xung là 25 và 10 Máy biến áp: Sự gia tăng nhiệt độ của biến áp Cuộn Dây Biến Aùp -Nhiệt độ của biến áp tăng cao hơn nhiệt độ của môi trường là do phụ thuộc vào tổn hao lõi, tổn hao dòng và bề mặt tản nhiệt của biến áp. Không khí thổi qua biến áp có thể làm giảm sự gia tăng nhiệt độ đáng kể. -Để tính toán sự gia tăng nhiệt độ người ta dựa vào một số đường đặt tính kinh nghiệm của điện trở nhiệt trên tiết diện bề mặt tản nhiệt. -Điện trở nhiệt Rt -Sự gia tăng nhiệt độ: dT -Tổn hao công suất: P dT = P.Rt Đường đặc tính điện trở nhiệt của bộ tản nhiệt đối với tổng diện tích bề mặt được minh hoạ ở hình sau : Tổn hao lõi với tần số và mật độ từ cảm. -Hầu hết các biến áp sử dụng lõi ferrite. Ferrites là vật liệu gốm sắt từ. Cấu trúc của nó gồm hổn hợp oxit sắt với Mn, kẽm oxit.Tổn hao dòng điện xoáy của nó bỏ qua khi điện trở suất rất cao.Tổn hao lõi chủ yếu do tổn hao từ trể nhưng cũng khá thấp. -Một số chất liệu được đo đạt sau cho tổn hao lõi là nhỏ ở tần số cao và nhiệt độ cao. -Yếu tố chính ảnh hưởng việc chọn lựa chất liệu là đặc tính tổn hao lõi (thường mW/cm3) đối với tần số và mật độ từ cảm. Hình dạng lõi ferrite -Lõi ferrite được sản suất với kích cở tương đối nhỏ. -Hình dạng lõi khác nhau như: Loiõ hình chén, lõi RM, EE, PQ, UU, UI,EI. -Lõi hình chén (hình hộp) được sử dụng ở mức công suất thấp hơn 125W -Các dạng lõi khác nhau của biến áp công suất . Nên ta có: Po = Trong đó: P0 (watt) B (gauss) Ab (cm2) Dcma (circular/rms ampe) -Ab: Tiết diện khung quấn dây -Ae: Tiết diện lỏi quấn dây -Dcma: Mật độ dòng Bộ lọc điện: Các dạng sóng xoay chiều ngõ ra của UPS là dạng sóng chử nhật vhay được điều chế theo độ rông xung thì luôn có thành phần điều hòa không cần thiết. Vì vậy yêu cầu cần phải có bộ lọc để triệt tiêu hòan tòan các sóng này , đồng thời sóng cơ bản ra phải có biên độ lớn nhất. Dạng Sóng Điện Aùp Ra Bộ lọc như hình vẻ thích hợp với sóng điều hòa bậc thấp. Nhánh nối tiếp L1C 1 và nhánh song song L2C 2 có cộng hưởng với tần số xoay chiều cơ bản ra Ơû tần số cơ bản tổng trở mạch nối tiếp 0 , những tăng có giới hạn ở tần số cao. Tổng trở của mạch song song bằng ở tần cơ bản , giảm đi ở tần số cao Mạch lọc cơ bản Trong đó: U0 là điện áp sóng cơ bản Ui là điện áp bậc cao thứ n Bộ nguồn phụ: Acquy của UPS - Trong thời kỳ dự phòng tương đối ngắn của Acquy thì dung lượng có thể dùng của nó chỉ bằng một phần nhỏ dung lượng Acquy tiêu chuẩn. Một loại Acquy nào đó chỉ thích hợp sử dụng trong thời kỳ xả điện ngắn, chỉ có sau khi xét đến các nhân tố trên thì mới có thể chọn được Acquy tốt nhất. Dung lượng của Acquy là khả năng tích điện của Acquy. Thông thường Acquy sau khi nạp điện đầy đủ, khi xả mà điện áp đầu đến điện áp cuối xả điện đạt quy định, và được biểu thị bằng tổng lượng điện tích do Acquy xả ra tức là tích của dòng điện xả nhân với thời gian xả, đơn vị là A.h. Dòng điện xả lớn nhất của Acquy có thể tìm được qua công thức sau: I = S.Cosa / n.E Trong đó: S : Là công suất hiện tại của nguồn UPS n : Hiệu suất của bộ chuyển đổi E : Là điện áp xả hết điện của Acquy Cosa : Hệ số công suất phụ tải, thường lấy = 0,8 BỘ ĐIỀU KHIỂN: Điện áp khiển 220V PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN PHẦN TỬ LẤY MẪU PHẦN TỬ CHUẨN KHUẾCH ĐẠI SAI BIỆT - Phần tử lấy mẫu dùng để theo dõi điện áp ra và đổi nó thành một mức điện áp bằng với điện áp chuẩn khi điện áp ra đúng khi có sự thay đổi của điện áp ra làm cho điện áp hồi tiếp lớn hơn hay nhỏ hơn điện áp chuẩn. Hiệu số của điện áp chuẩn và điện áp lấy mẫu dùng để điều khiển ổn áp làm cho nó đáp ứng thích hợp, làm điện áp ra đúng theo yêu cầu. Phần tử lấy mẩu được dùng trong phần lớn ổn áp dùng IC là cầu chì áp R1 / R2. Vo / VREF = 1 + R1 / R2 MẠCH ĐIỀU KHIỂN REF - Điện áp hồi tiếp được xác định bằng tỷ số mà không trị tuyệt đối, do đó sự thay đổi R1 và R2 sao cho R1 / R2 = hằng số, sẽ không ảnh hưởng đến ổn áp dùng IC. Quan tâm chính là bố trí các điện trở này trong IC sao cho ảnh hưởng của chúng đến ổn áp là nhỏ nhất. * Khuếch Đại Sai Biệt: - Khuếch đại sai biệt là để so sánh điện áp hồi tiếp với điện áp chuẩn. Nó cũng khuếch đại mức sai biệt để lái mạch điều khiển để đưa điện áp về mức đặt trước. - Nếu ta có điện áp chuẩn ổn định và phần tử lấy mẫu chính xác thì khuếch đại mức sai biệt là yếu tố chính xác định hiệu xuất của ổn áp. Các tham số sau đây sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của ổn áp do những biến đổi trong nguồn cung cấp, tải và các điều kiện nhiệt độ bên ngoài. * Điện áp offset (VIO) - Một khuếch đại xem điện áp offset như là một tín hiệu sai số sẽ tạo ra một điện áp ra tương ứng. Ta có : Vo = AV.AI VI = VREF – VIO – VFB VFB = Vo.R2 / (R1 + R2) Vo = (VREF – VIO) (1 + R1 / R2) VIO biểu diễn sự sai số ban đầu ở ngõ ra của ổn áp dùng IC, phương pháp đơn giản nhất để bổ chính sai số này là điều chỉnh phần tử lấy mẫu điện áp ra R1 / R2. +VFB +VREF AVVI * Sự thay đổi điện áp offset với nhiệt độ: - Kỹ thuật xét ở trên bổ chính cho điện áp offset của mạch khuếch đại và cho một ổn áp chính xác, không chỉ ở một nhiệt độ xác định. Trong phần lớn các khuếch đại, sự thay đổi điện áp offset với nhiệt độ thì tỷ lệ với mức offset ban đầu. Việc điều chỉnh lại phần tử lấy mẫu điện áp ra không làm giảm điện áp offset mà đơn thuần làm trung hòa nó ở một nhiệt độ xác định. Ơû một nhiệt độ khác thì điện áp offset thay đổi và như vậy xuất hiện sai số ở ổn áp. Các IC ổn áp đơn tinh thể dùng một kỹ thuật mà chủ yếu khử offset trong các mạch khuếch đại IC. Với điện áp offset tối thiểu thì sự trôi theo nhiệt độ sẽ ít có hậu quả. * Những biến đổi của điện áp nguồn: Các tỷ số triệt cách chung và tỷ số triệt nguồn cấp điện của mạch khuếch đại là các ảnh hưởng chính đến sai số của ổn áp. Trong một khuếch đại lý tưởng, điện áp ra chỉ là hàm của điện áp vào vi sai. Thực tế điện áp ra cách chung của ngõ vào cũng ảnh hưởng đến điện áp ra. Điện áp cách chung là điện áp vào trung bình so với “đất ảo” của mạch khuếch đại. Hình 2.24 Ta có: Đất ảo = VCC + VEE /2 Điện áp vào trung bình VI(av) VI(av) = [Vs + Vo.R2 / (R1 + R2)]/ 2 VCC : Điện áp cấp điện dương cho khuếch đại VEE : Điện áp cấp điện âm cho khuếch đại Vậy điện áp cách chung VCM là : VCM = ½ [Vs + Vo.R2 / (R1 + R2) – (VCC + VEE)] - Từ biểu thức trên ta có thể thấy rằng những thay đổi không bằng nhau của hai nguồn cấp điện sẽ tạo ra sự thay đổi trong điện áp cách chung. Tỷ số triệt điện áp cách chung CMRR (Common Mode Voltage Rejection Ratio) là tỷ số giữa hệ số khuếch đại điện áp vi sai AD và hệ số khuếch đại điện áp cách chung ACM. CMRR = AD / ACM Phần điện áp ra bị ảnh hưởng bởi điện áp vào cách chung tương đương là: Vo = VCM . ACM = AD .VCM / CMRR Vậy sai số tương đương thêm vào là sai số cách chung = VCM / CMRR Sai số cách chung biểu diễn một điện áp offset đối với một mạch khuếch đại. Bỏ qua điện áp offset thật sự (VIO), điện áp ra của khuếch đại sai biệt là: Vo = (VREF + VCM / CMRR) (1 + R1 / R2) Phần Tử Điều Khiển : Phần tử điều khiển là để biến đổi điện áp ra ở mức ổn định theo mong muốn của mạch ổn áp. Tùy theo yêu cầu thiết kế của mạch ổn áp mà thành phần điều khiển có cấu trúc khác nhau. Tùy theo mạch ta có các loại điều khiển sau: Mạch điều khiển nối tiếp Mạch điều khiển song song Mạch điều khiển xung Bất cứ sai biệt nào của phần tử điều khiển được bổ chính bằng hồi iếp từ phần tử lấy mẫu. Các phần tử điều khiển ảnh hưởng trực tiếp đến các tham số của mạch ổn áp như công suất tiêu tán, hiệu suất của mạch. Từ các mạch điều khiển trên ta có điện áp ngõ ra. + Mạch nối tiếp: Mạch Vo = VI – Rs IL + song song: Vo = VI – R(IL + Is) + Mạch xung: Vo = VI .ton / ton + toff Vo : Điện áp ra VI : Điện áp vào Iload : Dòng điện tải Is : Dòng điện qua điều khiển ton: Thời gian xung mở toff : Thời gian xung tắt Rs : Tổng trở thành phần điều khiển CHƯƠNG4: CÁC SƠ ĐỒ INVERTER CỦA UPS CƠ BẢN CHƯƠNG5: NHẬN XÉT VỀ NGUỒN UPS Trong những thập niên trước do khoa học kỹ thuật chưa phát triển mạnh thì việc biến đổi qua lại giữa dc\ac vàac\dc rất khó khăn và hầu như không làm được.Với sự phát triền mạnh cụa điện tử nói chung và điện tử công suất nói riêng cũng có thể xem làmột bước lớn trong hiện đại hóa sản suất. UPS thật sự chiếm được cảm tình của nhiều nhà đầu tư bởi những ưu điểm sau: Giá thành rẻ hơn việc lắp thêm máy biến áp dự phòng Lắp đặt dể dàng do kích thước tương đối nhỏ Tồn hao thấp Vận hành đơn giản( hầu như tự động) Tuy nhiên nó cũng có những hạn chế sau: Linh kiện điện tử dể bị hư hỏng Thời gian lưu điện quá nhỏ Dung luợng chỉ đáp ứng được một số phụ tải nhất định Dạng sóng ra có nhiều hài gây ảnh hưởng đến một số thiết bị nhạy cảm Ơû tần số cao co thề gây nhiểu thiết bị vô tuyến Tuy vậy nó ngày càng được ưa chuộng do khuyến điểm trên ngày càng được cải thiện do sự phát triển vũ bão của công nghệ và giải pháp kỹ thuật. CHƯƠNG6: VÍ DỤ MINH HỌA Đề bài Một độâng cơ điện một chiều kích từ độc lập, sử dụng điện áp mộtchiều thông qua bộchỉnh lưu cầu 1 pha. Giả sử động cơ này truyền động cho cơ cấu nâng hạ đặc biệt yêu cầu phải liên tục cung cấp điện. Động cơ có thông số sau đây: Pđm=4,2kw, Uđm=220V, Iđm=27A, nđm=1800vòng\phút Động cơ thực hiện nâng tải trọng với Mc=80%Mđm Điện áp lưới cung cấp cho động cơ là 230V a\ Tính tốc độ nâng tải của động cơ b\ Giả sử nguồn điện bị mất ,và được cấp thông qua 1 UPS. Giả sử dung lượng acquy là 1 00A.h thì thời gian lưu điện là bao nhiêu, biết acquy có điện áp 12V, điện áp ra có dạng sine, bỏ qua điện cảm của động cơ. d\ Các acquy mắc song song với nhau , mồi bình có dung lượng là 25A.h. Tính số lượng acquy của nguồn dự phòng. c\ Dung lượng của máy biến áp. d\ Nếu sử dụng bộ nguồn này cung cấp cho mạng chiếu sáng dự phòng thì thời gian lưu điện là bao nhiêu. Biết mạng có 10 đèn, Pdèn=75W Giải a\ Tính tốc độ nâng tải của động cơ : Hiệu suất của động cơ: Điện trở phần ứng Dòng điện phần ứng động cơ khi làm việc ở moment phụ tải Mc=80%Mđm Ic=0,8.27=21,6 (A) Tính hệ số Điện áp ra qua bộ chỉnh lưu là: Tốc độ khi nâng tải b\ Giả sử nguồn điện bị mất ,và được cấp thông qua 1 UPS 1 pha Suất điện động sinh ra trong phần ứng động cơ: E=1737.0,104=180 (V) Bỏ qua cảm kháng của cuộn dây, xem như diode cấp nguồn cho một tải R-E nối tiếp Trong mỗi nữa chu kỳ ud cắt E tại 1 và2 vì vậy ta có phương trình : từ đây ta suy ra →1= 33,60 =0,586 rad Dòng điện hiệu dụng của tải là: Thea tỉ số biến áp(bỏ qua các tồn hao máy biến áp) ta có Vây dòng điện vào máy biến áp là: I1=66,8.55\3=1,3 KA Thời gian lưu điện là: t = S\I = 0,1\1,3=0,077 h = 4 phút 36 giây c\ Dung lượng của máy biến áp : SMBA=U2I2=230.66,8 =14,7 (KVA) d\ Nếu sử dụng nguồn này cung cấp dự phòng cho một mạng điện chiếu sáng thì: Các bóng đèn phải mắc song song với nhau để đảm bảo đủ điện áp trên mỗi đèn. Tổng công suất của tải là: P= 10.75=750 W Dòng điện qua tải là: I2=(A) Dòng điện cung cấp của accquy: I=3,3.=63,25 (A) Thời gian lưu trử là: t= (h) = 1giờ 34 phút CHƯƠNG 7: ĐÁNH GIÁ Do kiến thức còn hạn hẹp, nên chúng em chỉ có thể nghiên cứu trong mạch UPS một pha. Về phần đánh giá UPS các mặt ưu và khuyết thì như đã trình bày ở phần trên , còn đây chỉ là ý kiến cá nhân về thực tế UPS hiện nay : Hiện nay như ta thấy các linh kiện điện tử đã giảm giá thành đáng kể với chất lượng cũng có thể sử dụng được nên bộ nguồn UPS trở nên phổ biến hơn trong người tiêu dùng với ưu điểm tiện ích trong việc hỗ trợ các thiết bị như máy vi tính mà giá thành cũng phù hợp hơn , góp phần đáng kể trong việc nâng cao tuổi thọ của các thiết bị , lưu trữ kiệp thời các dữ liệu quan trọng đặc biệt là trong tình hình không ổn định được lượng điện năng cung cấp cho 1 số vùng , khu vực dân cư ở nước ta . CHƯƠNG 8: MỘT SỐ HÌNH ẢNH MINH HỌA THỰC TẾ VỀ UPS h¨g