Đề tài Tìm hiểu thiết kế bộ nghịch lưu độc lập nguồn áp với tần số ra thay đổi

Đề số 23 “ Thiết kế bộ nghịch lưu độc lập nguồn áp với tần số ra thay đổi ” với các thông số sau: Uvào = 160 V Ura = 110 V Ira = 10 A f = 10 ÷ 60 Hz (3 pha) Mục lục Chương I Phân tích lựa chọn phương án I.Phân tích yêu cầu công nghệ II. Lựa chọn phương án Chương II Tính toán mạch động lực I.Tính toán bộ biến đổi II.Mạch bảo vệ van bán dẫn Chương III Mô phỏng bộ biến đổi 1.Sơ đồ mô phỏng 2.Kết quả mô phỏng Chương IV Thiết kế mạch điều khiển I. Mạch điều khiển II. Phần lập trình Điều khiển phát xung III.IGBT driver HCPL-316J IV. Tính toán mạch nguồn nuôi: Tài liệu tham khảo 1 1 1 6 6 10 11 11 12 13 13 14 17 18 20 Chương 1 : Phân tích lựa chọn phương án I. Phân tích yêu cầu công nghệ 1. Khái niệm chung về Nghịch lưu độc lập (NLĐL) Nghịch lưu độc lập là thiết bị biến đổi nguồn điện một chiều thành xoay chiều (còn gọi là bộ biến đổi DC-AC) có tần số ra có thể thay đổi được và làm việc với phụ tải độc lập. Như vậy các bộ NLĐL có chức năng ngược lại với các bộ chỉnh lưu. Ngày nay các bộ nghịch lưu được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp cũng như trong cuộc sống. Vì các lý do bảo vệ môi trường nên điện sức gió, điện pin mặt trời , các nguồn thuỷ điện nhỏ... được ưu tiên phát triển. Các nguồn này thường biến đổi theo thời gian, thời tiết nên đều cần tích trữ trong các bộ ăcquy. Khi đó các bộ nghịch lưu độc lập trở nên thông dụng. Hơn nữa các bộ NLĐL còn được kết hợp với các bộ chỉnh lưu để tạo thành Biến tần có ứng dụng rất rộng rãi trong điều khiển động cơ. NLĐL được phân loại thành NLĐL nguồn áp, NLĐL nguồn dòng và NL cộng hưởng. 2.Yêu cầu công nghệ đối với bộ nghịch lưu nguồn áp 3 pha tần số ra thay đổi Bộ nghịch lưu nguồn áp với tần số ra biến đổi phải thỏa mãn yêu cầu sau: Đảm bảo cho dạng dòng điện ra trên tải hình sin. Điều chỉnh vô cấp được tần số của điện áp ra trên tải. An toàn đối với người vận hành và các phần tử của mạch khi gặp sự cố. Chi phí vận hành thiết kế thấp. Khả năng ứng dụng cao. II. Lựa chọn phương án 1. Lựa chọn phương án mạch lưc  Do yêu cầu đề bài thiết kế bộ biến đổi với điện áp đầu ra không đổi đồng thời để tăng khả năng ứng dụng trong công nghiệp nên phương án được lựa chọn là Nghịch lưu độc lập nguồn áp 3 pha có kết hợp bộ biến đổi xung áp một chiều song song. Hình 1 : Sơ đồ mạch lực Các thông số cần quan tâm của sơ đồ mạch lưc: + Điện áp đầu ra bộ DC-DC : trong đó  : là tham số điều chỉnh của bộ biến đổi DC-DC. + Điện áp đầu ra của bộ NLĐL nguồn áp ba pha : trong đó q : là hệ số biến điệu theo phương pháp SVM sẽ được nói rõ ở phần sau. 2. Lựa chọn phương án mạch điều khiển Đối với nghịch lưu áp ba pha có hai phương pháp điều khiển cơ bản để tạo ra một hệ thống điện áp ba pha trên tải là : + Phương pháp biến điệu bề rộng xung (Pulse Width Modulation-PWM) Nội dung phương pháp PWM: so sánh một sóng sin chuẩn,có tần số bằng tần số của điện áp ra nghịch lưu mong muốn,với một điện áp răng cưa tần số cao, cỡ 2÷10 kHz qua một mach so sánh có ngưỡng.Tín hiệu từ mạch so sánh được dùng để mở khoá các van. Các tín hiệu điều khiển này trong mỗi chu kỳ xung răng cưa Ts có dạng đối xứng theo mỗi nửa chu kỳ Ts/2. Cặp van trong mỗi pha được điều khiển ngược nhau. Hình 2:Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển PWM nghịch lưu áp ba pha. + Phương pháp biến điệu vectơ không gian (Space Vector Modulation). Phương pháp biến điệu vector không gian-SVM là phương pháp ngày nay đang được sử dụng rất rộng rãi. Đây là phương pháp biến điệu hoàn toản sử dụng kĩ thuật số, có độ chính xác cao, dễ dàng thực hiện trên các bộ xử lý tín hiệu số DSP, ví dụ như dsPic. Có thể thấy SVM hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu công nghệ đã nêu ở trên nên ta chọn phương án này. 3.Cơ sơ lý thuyết của phương pháp biến điệu vectơ không gian-SVM 3.1 Cơ bản về vector không gian Một hệ thống điện áp hay dòng điện 3 pha gồm ba thành phần (uA, uB, uC) hay (iA, iB, iC) có thể được biểu diễn bởi một vector trên mặt phẳng tọa độ 0αβ như sau : Trong đó : j là đơn vị số phức ảo( ). . u được gọi là vector không gian. Giả sử là một hệ thống điện áp ba pha thì .Như vậy, trên mặt phẳng tọa độ 0αβ, là một vector có độ dài bằng độ dài của điện áp pha và quay quanh gốc tọa độ với vận tốc góc bằng . 3.2 Trạng thái của van và các vector biên chuẩn Đối với hệ sơ đồ nghịch lưu áp ba pha, điện áp trên tải là hệ thống ba pha đối xứng(như hình bên). Sử dụng khái niệm trên, ta có thể mô tả hệ thống điện áp bởi vector không gian u ứng với mỗi 1/6 chu kì điện áp ra. Xét khoảng từ , có ba van dẫn là 1,6,2 và điện áp trên các van được mô tả bởi u1 có biên độ 2E/3. Ứng với u1, ta có : Tương tự như vậy ta có tổng cộng 6 vector u1,u2 ,u3 ,u4 ,u5 ,u6 mô tả điện áp ba pha đối xứng. Vị trí và giá trị các vector này xác định bởi Giá trị điện áp tức thời trong các van Luật đóng mở các van Hình 3: Dạng điện áp trên các pha Không được ngắn mạch nguồn một chiều đầu vào và không được hở mạch bất cứ pha nào đầu ra. Có 8 trạng thái của van, được biểu diễn như bảng dưới đây: STT Van dẪn UA UB UC U 0 V4, V6, V2 0 0 0 u0=0 1 V6, V2, V1 2E/3 -E/3 -E/3 u1= 2 V1, V2, V3 E/3 E/3 -2E/3 u2= 3 V2, V3, V4 -E/3 2E/3 -E/3 u3= 4 V3, V4, V5 -2E/3 E/3 E/3 u4= 5 V4, V5, V6 -E/3 -E/3 2E/3 u5= 6 V5, V6, V1 E/3 -2E/3 E/3 u6= 7 V1, V3, V5 0 0 0 u7=0 Các vector ui với i=1,2…6 được gọi là các vector biên chuẩn ,có hướng cố định trong mặt phẳng, lệch nhau một góc 60o. Các vector này được biểu diễn trên hệ tọa độ 0αβ tạo thành một lục giác đều, chia mặt phẳng thành 6 góc bằng nhau, đánh số từ I cho đến VI. 3.3 Tổng hợp vector điện áp từ các vector biên chuẩn Độ dài của các vector biên chuẩn được xác định dựa vào giá trị điện áp một chiều đầu vào. : Gọi u là vector điện áp ra mong muốn, có độ dài . Xét khi vector không gian u nằm trong góc phần sáu số I. u = up + ut trong đó up, ut là hai vector phải và trái nằm dọc theo hai vector biên u1 và u2. Độ dài vector phải, trái được tính như sau : (1) H.4. Vector không gian θ là góc chỉ vị trí tương đối của vector u trong góc phần sáu. Bản chất của phép điều chế vector không gian là tạo ra các vector up, ut trong mỗi chu kì tính toán, hay còn gọi là mỗi chu kì cắt mẫu Ts. (2) Từ (1) & (2) (3) Đặt : hệ số biến điệu. (). Trong khoảng thời gian còn lại trong chu kì cắt mẫu, , ta phải đặt vector không uo hay u7 ứng với trạng thái điện áp ra bằng 0. Mặt khác, để điện áp ra ít bị méo thì T0/7 được chia làm đôi và đặt vào đầu và cuối của Ts. 3.4 Thuật toán điều chế vector không gian Ta có thể tóm tắt thuật toán điều chế vector không gian gồm các bước sau : Lượng đặt ra là lượng điện áp ra mong muốn, có thể cho dưới dạng tọa độ cực , hoặc dưới dạng tọa độ vuông góc . Xác định vector u đang thuộc sector nào trong sau sector. Lựa chọn hai vector biên chuẩn ứng với sector đó và vector không theo bảng sau để đảm bảo số lần chuyển mạch xảy ra giữa các van là ít nhất : Sector Vector I II III IV V VI up ut Tính toán các thời gian sử dụng các vector biên. 3.5 Đặc điểm của phương pháp điều chế vector không gian Khác với phương pháp PWM kinh điển, SVM không dùng các bộ điều chế riêng biệt cho từng pha mà tổng hợp vector u tính chung cho cả ba pha. Sử dụng các thiết bị điều khiển bởi vi xử lý, phương pháp SVM có thể áp đặt chính xác các vector phải, trái, từ đó tính được tp, tt trong mỗi chu kì cắt mẫu Ts. Xung tam giác dùng so sánh có dạng đối xứng nên xung điều khiển cũng đối xứng, giảm được một số thành phần sóng hài bậc cao. Điện áp dây của đầu ra mach nghịch lưu lớn nhất bằng E trong khi phương pháp PWM chỉ đạt chưa tới 90% E. Ưu điểm này rất có lợi trong thiết bộ động cơ vì lúc đó dòng điện giảm đi, với cùng một công suất. 4. Vi điều khiển: DSPIC là họ vi điều khiển 16 bit được sản xuất bởi nhà sản xuất Microchip. Đây là họ vi điều khiển có cộng đồng sử dụng rất lớn bởi tính ổn định, đa dạng về tính năng mà giá thành không quá cao. Hơn nữa công cụ môi trường biện dịch lập trình MPLAB còn được nhà sản xuất cung cấp miễn phí, tạo điều kiện thuận lợi cho người dùng trong việc lập trình và tận dụng triệt để những khả năng của DSPIC Để thực hiện phương pháp biến điệu vectơ không gian SVM, ta sử dụng Vi điều khiển DSPIC30F2010. Hình 5: DSPIC30F2010 Đây là vi điều khiển đơn giản nhất trong dòng DSPIC30 được thiết kế để điều khiển động cơ vì vậy là đối tượng phù hợp để nghiên cứu trong phạm vi đồ án này. Chương II: Tính toán mạch động lực I. Tính toán sơ đồ bộ biến đổi 1.Tính toán bộ nghịch lưu Hình 6: Sơ đồ bộ nghịch lưu nguồn áp ba pha Chọn hệ số biến điệu Sử dụng hình thức làm mát van tự nhiên: + hệ số dự trữ dòng điện: . + hệ số dự trữ điện áp: . 1.1 Tính toán chọn van IGBT + Điện áp lớn nhất đặt lên van: (V). Xét tại thời điểm van mở, van dẫn (h.7): Cực C của nối với cực dương của nguồn Van thông nối cực E của với cực âm của nguồn Như vậy điện áp lớn nhất đặt lên các van IGBT là: Hình 7 + Dòng điện trung bình đi qua van: Biểu thức dòng trung bình qua van động lực trong một chu kỳ điện áp ra: Rút gọn ta được: Dòng trung bình qua van sẽ lớn nhất với tần số thấp là: Dòng điện và điện áp định mức của van cần chọn là: Từ 2 thông số trên ta chọn IGBT IRG4PC50FD của hãng IR có các thông số chính : + Loại vỏ TO247(A) + + + + + 1.2 Tính toán chọn Diode + Điện áp ngược lớn nhất đặt trên van : Xét thời điểm , khóa và , thông (h.7): Cực Anode của được nối với cực âm của . Cực Kathode của D4 do van thông nên nối với cực dương của Như vậy điện áp ngược lớn nhất đặt lên van Hình 7 + Dòng điện trung bình đi qua Diode: Biểu thức dòng điện trung bình đi qua Diode trong một chu kỳ điện áp ra là: Giá trị cực đại của dòng trung bình qua Diode: Dòng điện và điện áp định mức của Diode cần chọn là: Từ 2 thông số trên ta chọn DIODE 1N2284 có các thông số chính sau: + + + Tổn hao điện áp ở trạng thái mở của van: + Dòng điện rò ở nhiệt độ : + Nhiệt độ cho phép: 1.3 Tính giá trị tụ C Chọn chế độ làm việc nặng nhất với . 2.Tính toán bộ biến đổi DC-DC Bộ biến đổi xung áp một chiều DC-DC dùng điều chỉnh điện áp một chiều đầu vào cho mạch lực của nghịch lưu, đảm bảo cho điện áp ra trên tải có biên độ theo yêu cầu của đề bài. 2.1 Nguyên lý làm việc Van có tác dụng nạp năng lượng cho cuộn cảm L mắc nối tiếp giữa tải với nguồn. + Khi van T thông cuộn L nạp năng lượng bằng dòng điện iv đi từ nguồn qua L và van T: + Khi van khóa dòng qua cuộn cảm tiếp tục được duy trì bằng dòng qua diôt D và phụ tải: . Với =const, dòng qua cuộn L có dạng tuyến tính, do đó nếu và là các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của dòng qua cuộn cảm, ta có: Hình 9 + + + Tại : Trong chế độ xác lập: Đặt là tham số điều chỉnh, Vì nên , bộ biến đổi làm việc giống như máy biến áp tăng áp với hệ số biến áp là 2.2 Tham số điều chỉnh Yêu cầu bài toán thiết kế đặt ra là biến đổi điện áp E=160V ban đầu thành nguồn áp Mối quan hệ giữa điện áp đầu ra và đầu vào của bộ biến đổi như sau: Mặt khác Xung phát vào IGBT được lấy từ chân RDO cúa vi điều khiển có tần số . 2.3 Tính toán chọn van IGBT + Điện áp lớn nhất đặt trên van : Khi van T khóa thì van D sẽ thông nên điện áp đặt trên van T chính là . + Dòng trung bình qua van : Ta có: Trong đó : là dòng tiêu thụ trung bình của bộ nghịch lưu từ nguồn. Chọn chế độ làm việc nặng nhất là khi Dòng điện và điện áp định mức của van cần chọn là: + + Từ thông số trên ta chọn IGBT IRG4PC40UD của hãng IR có các thông số chính: + Loại vỏ TO247(B) + + + + + 2.4 Tính toán chọn Diode + Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van D: Khi van T thông thì van D sẽ khóa nên điện áp ngược lớn nhất đặt lên van D cũng là . + Dòng điện trung bình qua van D: Ta có: . Dòng điện và điện áp định mức của van cần chọn là: + + Từ các thông số trên ta chọn Diode SKKE81/04 có các thông số chính như sau: + + + + +Nhiệt độ cho phép 2.5 Tính toán chọn cuộn cảm L và tụ điện C + Cuộn cảm L: Với điều kiện sai số + Tụ điện C: Với điều kiện sai số So sánh giá trị của bộ nghịch lưu và giá trị của bộ DC-DC, ta sử dụng chung cho 2 bộ nghịch lưu và DC-DC. II Mạch bảo vệ van bán dẫn 3.1 Mạch trợ giúp van (Snubber Circuit) Đối với IGBT ta có thể ngắt dòng điện bằng cách đưa điện áp điều khiển về giá trị âm. Tuy nhiên quá tải dòng điện có thể đưa IGBT ra khỏi trạng thái bão hòa dẫn đến công suất phát nhiệt tăng lên đột ngột, phá hủy phần tử sau vài chu kỳ đóng cắt. Mặt khác khi khóa IGBT lại trong một thời gian rất ngắn khi dòng điện lớn dẫn đến tốc độ tăng dòng dI/dt quá lớn trên C-E lập tức đánh thủng phần tử. vấn dề ngắt dòng đột ngột không chỉ xảy ra trong chế độ sự cố mà còn xảy ra khi tắt nguồn hoặc khi dừng đột ngột không chỉ xảy ra trong chế độ sự cố mà còn xảy ra khi tắt nguồn hoặc khi dừng hoạt động, nghĩa là trong chế độ vận hành bình thường. Ở đây ta sử dụng mạch trợ giúp RC mắc song song với van để ngăn chặn hậu quả của việc tắt dòng đột ngột. + Đối với van IGBT IRG4PC50FD được sử dụng trong bộ nghịch lưu để đóng cắt dòng điện dưới điện áp .với tần số chuyển mạch là ,tụ ký sinh của bản thân van là , ta chọn các thông số mạch RC như sau: , Hình 10: Mạch bảo vệ RC + Đối với van IGBT IRG4PC40UD được sử dụng trong bộ DC-DC để đóng cắt dòng điện dưới điện áp .với tần số chuyển mạch là ,tụ ký sinh của bản thân van là , ta chọn các thông số mạch RC như sau: , . 3.2 Làm mát van bán dẫn Sử dụng phương pháp làm mát tự nhiên. Chương 3: Mô phỏng bộ biến đổi I.Sơ đồ mô phỏng Hình 11 Sơ đồ mô phỏng Các khối trong sơ đồ mô phỏng Khối tham_so_dau_ra: khối này có chức năng định giá trị đầu ra với hai tham số,hệ số biến điệu q và tần số dòng điện ra f. Khối khoi_tao_xung:khối này nhận hai tham số q,f và sử dụng thuật toán SVM điều chế thành 6 xung phát vào 6 van của mạch lực. Khối mach_luc:mạch lực 6 IGBT đấu theo sơ đồ cầu 3 pha,nhận các xung điều khiển dẫn dòng theo qui luật để tạo dòng ra mong muốn. Khối DC_DC :khối này là bộ băm xung một chiều song song có tác dụng nâng mức điện áp lên để đạt đuợc điện áp đầu ra mong muốn. Khối tai_RL_noi_tiep: đây là tải gồm R và L nối tiếp,có giá trị tạo cho. Khối Do Upha và Do Ipha chức năng như Ampe kế và Von kế để đo U pha và Ipha. K Khối Scope giống như oscilloscope để xuất ra hình ảnh của U và I. II. Kết quả mô phỏng Hình 12 Dạng xung điều khiển H.13. Dạng điện áp và dòng điện đối với và tần số f=60Hz Chương 4 Thiết kế mạch điều khiển I. Mạch điều khiển: H.14. Sơ đồ mạch điều khiển phát xung 1. Vi điều khiển DSPIC30F2010 DSPIC30F2010 là bộ điều khiển số 16 bit của Microchip có các tính năng như - Bộ nhớ chương trình/bộ nhớ lệnh: 12K/4K- Dung lượng SRAM: 512 Bytes- Dung lượng EEPROM: 1024 Bytes- Ba bộ timer 16-bit- Bốn bộ Input Capture- Hai bộ Output Compare/Standard PWM- Sáu kênh chuyên dụng điều khiển motor PWM- Sáu kênh chuyển đổi A/D 10bit- Hỗ trợ Quandrature Encoder Interface- Một giao tiếp UART- Một giao tiếp SPI- Một giao tiếp I2C 2. Các Module được sử dụng +Module ADC +Module TIMER +Module PWM 3. Mạch ngoại vi +Mạch reset:Tác dụng khởi động lại vi điều khiển. +Mạch dao động thạch anh: Thạch anh tần số 20MHz cung cấp xung dao động cho vi điều khiển.Tụ lọc C1=C2=33pf giúp ổn định xung dao động do thạch anh tạo ra. +Mạch chiết áp: Là đầu vào cho bộ chuyển đổi tương tự số ADC,qua đó có thể điều chỉnh dải tần số điện áp đầu ra của bộ NLĐL.. II. Phần lập trình điều khiển phát xung Hình 16. Sơ đồ thuật toán 1. Khai báo các hằng số, thiết lập Module PWM 1.1 Khai báo các hằng số -Khai báo các biến nguyên sử dụng trong chương trình. Góc θ định vị vectơ :U trong không gian. Thời gian phát xung :ti, t1, t2, tpwm. -Khai báo tần số số thực thi lệnh và tần số PWM FCY= 5000000; FPWM =10000; 1.2 Thiết lập Module PWM +Thiết lập Module PWM làm việc ở chế độ bù tức là các cặp chân ra PWM1L&PWM1H, PWM2L&PWM2H, PWM3L&PWM3H phát xung ngược nhau. +Thiết lập Module PWM hỗ trợ ngõ ra gióng hàng theo điểm giữa.Khi sử dụng Module PWM theo cách này thì Tpwm=2Ts. +Thiết lập tần số fpwm bằng cách gán giá trị cho thanh ghi PTPER.Chọn hệ số PTMR Prescaler bằng một PTPER = 2x(FCY/FPWM - 1) +Chu kì xung bằng 2 lần chu kì chu kì nhiệm vụ nên để tránh phiền hà cho tính toán sau này ta gán tpwm=2PTPER 2. Cập nhập góc θ -Khởi tạo góc θ=0o. -Góc θ cần được update một lần trong một chu kì tpwmVậy số lần cần update góc θ trong một chu kì điện t là n Vậy bước update góc θ sau mỗi chu kì tpwm 3. Lập trình phát xung Thực hiện phát xung của Pic làm việc theo những vòng lặp có chu kì tpwm -Bắt đầu mỗi chu kì tpwm góc θ được update θ=θ+Δθ -Sau đó dựa vào góc θ để xác định vị trí của vector U trong không gian. Cụ thể: nếu thì U sẽ nằm trong sector n và qua đó xác định được vevtor biên chuẩn trái Un, Un+1, và vector không Uo,U7. -Tính toán thời gian phát xung ti = 2to, t1 = 2tp, t2 = 2tt. -Kết hợp với các vector biên chuẩn đã xác định thực hiện phát xung qua các chân PWM bănng cách đặt các thời gian tương ứng lên các thanh ghi PDC Cụ thể +Với sector 1 PDC1 = 2tp + 2tt + to PDC2 = 2tt + to PDC3 = to +Với sector 2 PDC1 = 2tp + to PDC2 = 2tp + 2tt + to PDC3 = to +Với sector 3 PDC1= to PDC2 = 2tp + 2tt + to PDC3 = 2tt + to +Với sector 4 PDC1 = to PDC2 = 2tp + to PDC3 = 2tp + 2tt + to +Với sector 5 PDC1 = 2tt + to PDC2 = to PDC3 = 2tp + 2tt + to +Với sector 6 PDC1 = 2tp + 2tt + to PDC2 = to PDC3 = 2tp + to Nhận xét Trong một chu kì Ts van chuyển mạch một lần, trong khi đó Fs=2*FPWM=20000Hz. Vậy tần số chuyển mạch của van là 20000Hz. Xung phát ra từ Module PWM được đưa vào IGBT driver. H.16. Sơ đồ xung phát vào các van ở sector 1: 4. Lập trình phát xung vào IGBT của mạch DC-DC Thuật toán: Bước 1.Thiết lập chân RD0 là chân output. Bước 2.Xuất chân RD0 ở mức cao. Bước 3.Thực hiện trễ trong thời gian . Bước 4.Xuất chân RD0 ở mức thấp. Bước 5.Thực hiện trễ trong thời gian Bước 6.Quay lại bước 2. IGBT driver HCPL-316J Hình 17:Sơ đồ IGBT driver sử dung HCPL-316J IGBT sử dụng trong các mạch nghịch lưu có tần số đóng cắt cao từ 2 đến hàng chục nghìn kHz. Sự cố thường xảy ra nhất là quá dòng ngắn mạch từ phía tải hoạc từ phía phần tử đóng cắt.Vì vậy để bảo vệ IGBT ta sử dụng IC chuyên dụng HCPL-316J Nguồn: Tín hiệu vào: Xung PWM từ chân vi điều khiển vào chân Vin+,chân Vin- được nối đất. Tín hiệu ra: Chân Vout cấp tín hiệu điều khiển vào cực G của IGBT qua điện trở RG. Tín hiệu DESAT,được lấy từ Collector qua điot DDESAT qua một mạch lọc tần số thấp bằng điện trở 100 và tụ 100pF, đưa vào chân 14 của IC. Mức điện áp ở chân 14 được theo dõi để phát hiện mức bão hòa của IBGT. Nếu điện áp này lớn hơn 7V sau khi có tín hiệu điều khiển mở IGBT chứng tỏ có quá dòng điện,mạch xử lí logic khóa mềm sẽ phát tín hiệu khóa và tự động tăng điện trở đưa đến cực đến cỡ 500Ω, lớn hơn 10 lần so với khi khóa mở thông thường. Bình thường tìn hiệu từ chân Fault và RESET ở mức 1,khi có lỗi FAULT nhảy xuống mức 0,vi sử lí sẽ đẩy chân RESET xuống mức 0 qua đó reset lại IC. IV. Tính toán mạch nguồn nuôi Vi điều khiển sử dụng 3 nguồn điện áp 1 chiều +5V còn 7 IGBT driver sử dụng 7 nguồn điện áp 1 chiều +18V và -5V vì vậy ta phải thiết kế mạch nguồn 1 chiều để cung cấp cho các chi tiết này. Thiết kế nguồn DC +5V cho vi điều khiển: + Nguồn 1 chiều E ban đầu được cung cấp cho bộ nghịch lưu áp 1 pha, tần số đóng cắt của van IGBT là . Coi nguồn E đầu vào là lý tưởng thì điện áp đầu ra sẽ có dạng xung vuông. + Điện áp này được đưa vào cuộn sơ cấp của máy biến áp xung để thay đổi biên độ của xung theo yêu cầu tạo thành điện áp . + Điện áp được đưa vào bộ chỉnh lưu cầu 1 pha. Đầu ra của bộ chỉnh lưu được nối với các tụ lọc và vi mạch ổn áp 7805 để tạo ra điện áp DC +5V có độ ổn định cao cung cấp cho vi điều khiển. Thiết kế nguồn DC +18V và -5V cho IGBT driver: + Điện áp được đưa vào cuộn sơ cấp của máy biến áp xung. Cuộn thứ cấp của biến áp xung này có điểm giữa nối đất tạo thành 2 điện áp ngược pha nhau. H.18: Mạch nguồn cung cấp cho HCPL-316J + Điện áp được đưa qua bộ chỉnh lưu cầu 1 pha, qua bộ lọc RC tạo thành điện áp 1 chiều. Đồng thời dưới tác dụng ổn áp của Diode Zener DZ18, điện áp 1 chiều này sẽ ổn định ở giá trị 18V. + Tương tự điện áp cũng được đưa qua bộ chinh lưu cầu 1 pha. Dưới tác dụng của bộ lọc RC và Diode DZ5, điện áp 1 chiều đầu ra sẽ ổn định ở giá trị -5V H.19. Sơ đồ mạch nguồn Tài liệu tham khảo Giao trình điện tử công suất-Trần Trọng Minh Nhà xuất bản giáo dục. Điện tử công suất-Võ Minh Chính,Phạm Quốc Hải,TRần Trọng Minh Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. Điện tử tương tự-Nguyễn Trinh Đường,Lê Hải Sâm,Lương Ngọc Hải,Nguyễn Quốc Cường. Nhà xuất bản giáo dục. Các trang Web