4 Phương Pháp điều Chế độ Rộng Xung PWM - Tài Liệu Text - 123doc

1. Trang chủ >
2. Kỹ Thuật - Công Nghệ >
3. Điện - Điện tử >

4 Phương pháp điều chế độ rộng xung PWM

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (926.49 KB, 44 trang )

Trường ĐHSPKT Hưng yênKhoa Điện – Điện tửHình 3.4.1 Dạng xung PWMSơ đồ trên là dạng xung điều chế trong 1 chu kì thì thời gian xung lên (Sườndương) nó thay đổi dãn ra hoặc co vào. Và độ rộng của nó được tính bằngphần trăm tức là độ rộng của nó được tính như sau :Độ rộng = (t1/T).100 (%)Như vậy thời gian xung lên càng lớn trong 1 chu kì thì điện áp đầu ra sẽ cànglớn. Nhìn trên hình vẽ trên thì ta tính được điện áp ra tải sẽ là :+ Đối với PWM = 25% ==> Ut = Umax.(t1/T) = Umax.25% (V)+ Đối với PWM = 50% ==> Ut = Umax.50% (V)+ Đối với PWM = 75% ==> Ut = Umax.75% (V)Cứ như thế ta tính được điện áp đầu ra tải với bất kì độ rộng xung nào.* Ưu nhược điểm mạch PWM làm mạch điều khiển động cơ DC.a. Ưu điểm- Transistor ở lối ra chỉ có duy nhất hai trạng thái (ON hoặc OFF) do đó loạibỏ được mất mát về năng lượng đốt nóng hay năng lượng rò rỉ tại lối ra.- Dải điều khiển rộng hơn so với mạch điều chỉnh tuyến tính.- Tốc độ mơ tơ quay nhanh hơn khi cấp chuỗi xung điều chế theo kiểu PWMso với khi cấp một điện áp tương đương với điện áp trung bình của chuỗixung PWM.Trang 26Trường ĐHSPKT Hưng yênKhoa Điện – Điện tửb. Nhược điểm- Cần các mạch điện tử bổ trợ - giá thành cao- Các xung kích lên 12 Volt có thể gây nên tiếng ồn nếu mơ tơ không đượcgắn chặt và tiếng ồn này sẽ tăng lên nếu gặp phải trường hợp cộng hưởng củavỏ.- Ngoài ra việc dùng chuỗi xung điều chế PWM có thể làm giảm tuổi thọ củamô tơ.3.4.2 Nguyên lý của phương pháp PWMĐây là phương pháp được thực hiện theo nguyên tắc đóng ngắt nguồn tới tảivà một cách có chu kì theo luật điều chỉnh thời gian đóng cắt. Phần tử thựchiện nhiệm vụ đó trong mạch các van bán dẫn.Xét hoạt động đóng cắt của một van bán dẫn. Dùng van đóng cắt bằng MosfetHình 3.4.2a Sơ đồ đóng ngắt nguồn với tảiTrang 27Trường ĐHSPKT Hưng yênKhoa Điện – Điện tửHình 3.4.2b Đồ thị xung của van điều khiển và đầu raTrên là mạch nguyên lý điều khiển tải bằng PWM và giản đồ xung của chânđiều khiển và dạng điện áp đầu ra khi dùng PWM.* Nguyên lý : Trong khoảng thời gian 0 - to ta cho van G mở toàn bộ điện ápnguồn Ud được đưa ra tải. Còn trong khoảng thời gian to - T cho van G khóa,cắt nguồn cung cấp cho tải. Vì vậy với to thay đổi từ 0 cho đến T ta sẽ cungcấp tồn bộ , một phần hay khóa hồn tồn điện áp cung cấp cho tải.+ Cơng thức tính giá trị trung bình của điện áp ra tải :Gọi to là thời gian xung ở sườn dương (khóa mở )còn T là thời gian của cảsườn âm và dương, Umax là điện áp nguồn cung cấp cho tải.==> Ud = Umax.( t1/T) (V) hay Ud = Umax.Dvới D = t1/T là hệ số điều chỉnh và được tính bằng %Như vậy ta nhìn trên hình đồ thị dạng điều chế xung thì ta có : Điện áp trùngbình trên tải sẽ là :+ Ud = 12.20% = 2.4V ( với D = 20%)+ Ud = 12.40% = 4.8V (Vói D = 40%)+ Ud = 12.90% = 10.8V (Với D = 90%)3.4.3 Các cách để tạo ra được PWM để điều khiểnĐể tạo được ra PWM thì hiện nay có hai cách thơng dụng : Bằng phần cứngvà bằng phần mềm. Trong phần cứng có thể tạo bằng phương pháp so sánhhay là từ trực tiếp từ các IC dao động tạo xung vuông như : 555,Trang 28Trường ĐHSPKT Hưng yênKhoa Điện – Điện tửLM556...Trong phần mềm được tạo bằng các chip có thể lập trình được. Tạobằng phần mềm thì độ chính xác cao hơn là tạo bằng phần cứng. Nên người tahay sử dụng phần mềm để tạo PWMa. Tạo bằng phương pháp so sánh.Để tạo được bằng phương pháp so sánh thì cần 2 điều kiện sau đây :+ Tín hiệu răng cưa : Xác định tần số của PWM.+ Tín hiệu tựa là một điện áp chuẩn xác định mức cơng suất điều chế (Tínhiệu DC).Xét sơ đồ sau:Hình 3.4.3a Tạo xung vng bằng phương pháp so sánhChúng ta sử dụng một bộ so sánh điện áp 2 đầu vào là 1 xung răng cưa (Saw)và 1 tín hiệu 1 chiều (Ref)+ Khi Saw < Ref thì cho ra điện áp là 0V+ Khi Saw > Ref thì cho ra điện áp là UrmaxVà cứ như vậy mỗi khi chúng ta thay đổi Ref thì Output lại có chuỗi xung độrộng D thay đổi với tần số xung vuông Output = tần số xung răng cưa Saw.Với tần số xác định được là f = 1/(ln.C1.(R1+2R2) nên chỉ cần điều chỉnh R2 làcó thể thay đổi độ rộng xung dễ dàng. Ngồi 555 ra còn rất nhiều các IC tạoxung vuông khácb. Tạo bằng phương pháp dùng IC dao độngNhư chúng ta đã biết thì có rất nhiều IC có thể tạo được trực tiếp ra xungTrang 29Trường ĐHSPKT Hưng yênKhoa Điện – Điện tửvuông mà khơng cần phải tạo tín hiệu tam giác làm gì vì trong đó nó đã tíchhợp sẵn hết cả rồi và ta chỉ việc lắp vào là xong. Ví dụ dùng dao động IC555:Hình 3.4.3b Mạch tạo xung đơn giản dùng NE555Với tần số xác định được là f = 1/(ln.C1.(R1+2R2) nên chỉ cần điều chỉnh R2 làcó thể thay đổi độ rộng xung dễ dàng. Ngoài 555 ra còn rất nhiều các IC tạoxung vng khác.c. Tạo xung vuông bằng phần mềmĐây là cách tôi ưu trong các cách để tạo được xung vuông. Với tạo bằng phầnmềm cho độ chính xác cao về tần số và PWM. Với lại mạch của chúng ta đơngiản đi rất nhiều. Xung này được tạo dựa trên xung nhịp của CPU3.4.4 Một vài ứng dụng nổi bật của PWMa. PWM trong điều khiển động cơĐiều mà chúng ta dễ nhận thấy rằng là PWM rất hay được sử dụng trong độngcơ để điều khiển động cơ như là nhanh , chậm, thuận , nghịch và ổn định tốcđộ cho nó. Cái này được ứng dụng nhiều trong điều khiển động cơ 1 chiều, vàsơ đồ nguyên lý của mạch điều khiển động cơ DC là :Trang 30Trường ĐHSPKT Hưng yênKhoa Điện – Điện tửHình 3.4.4a Sơ đồ nguyên lý của mạch điều khiển động cơ DCĐây là mạch đơn giản điều khiển động cơ. Nếu muốn điều khiển động cơquay thuận quay ngược thì phải dùng đến cầu H.b. Trong các bộ biến đổi xung áp.Trong các bộ biến đổi xung áp thì PWM đặc biệt quan trọng trong việc điềuchỉnh dòng điện và điện áp ra tải. Bộ biến đổi xung áp có nhiều loại như làbiến đổi xung áp nối tiếp và bộ biến đổi xung áp song song. Lấy 1 mạchnguyên lý đơn giản trong bộ nguồn Boot đơn giản. Đây chỉ là mạch nguyên lýHình 3.4.4b Sơ đồ mạch nguyên lý của mạch nguồn BootTrang 31Trường ĐHSPKT Hưng yênKhoa Điện – Điện tửĐây là nguyên lý của mạch nguồn Boot. Dùng xung điều khiển để tạo tích lũynăng lượng từ trường để tạo điện áp ra tải lớn hơn điện áp vào.Ngồi những cái trên thì PWM còn được sử dụng trong các bộ chuyển đổi DC-AC , hay trong biến tần, nghịch lưu.Kết luận:Trong đồ án này chúng em sử dụng phương pháp:"Tạo PWM bằng phươngpháp so sánh".Vì với tần số xác định được là: f = 1/(ln.C1.(R1+2R2) .Nên chỉ cần điều chỉnh R2 là có thể thay đổi độ rộng xung dễ dàng.Trang 32Trường ĐHSPKT Hưng yênKhoa Điện – Điện tửCHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH4.1 Sơ đồ khốiKHỐI NGUỒNUđKHỐIĐIỀU KHIỂNUđkKHỐI CÔNGSUẤTUưĐỘNGCƠĐIỀU KHIỂNTỐC ĐỘNguyên lý hoạt động : Khối nguồn cung cấp nguồn điện hoạt động cho tồnmạch bao gồm cả khối điều khiển, khối cơng suất và động cơ. Trong đó khốiđiều khiển và khối công suất sử dụng nguồn 12 VDC. Động cơ sử dụng nguồn220 VDC.Khối điều khiển khiển có nhiệm vụ điều khiển tốc độ động cơ. Khối điềukhiển cấp điện áp điều khiển cho khối công suất, khối công suất làm việc theotín hiệu điều khiển nhận được từ khối điều khiển sau đó điều khiển động cơ4.2 Mạch lực4.2.1 Sơ đồ nguyên lýMạch công suất dùng 1 con MOSFET để băm xung cung cấp điện áp đặt vàođộng cơ. Ngoài ra sử dụng 1 cầu chì để bảo vệ MOSTFET .Trang 33Trường ĐHSPKT Hưng yênKhoa Điện – Điện tửHình 4.2.1 Sơ đồ nguyên lý mạch lựcMostfet đóng cắt nguồn của động cơ theo tín hiệu xung điện áp nhận được từmạch điều khiển.Từ đó thay đổi được tốc độ động .Cầu chì có tác dụng bảo vệcho Mosfet khi có hiện tượng quá áp xảy ra4.2.2 Tính chọn thiết bị* Thông số động cơ- Điện áp định mức Udm = 220V- Dòng điện định mức Iđm = 3A- Tơc độ định mức n = 530v/p- Công suất định mức Pđm = 550W- Dòng làm việc của động cơ Ilv = Iđm = 3A- Dòng điện lúc khởi động Ikđ = 2Ilv = 2*3 = 6A- Chọn hệ số an toàn cho mạch là kU = 1.5 và kI=2.5* Từ đó ta tính chọn các thơng số của MOSFET- Dòng điện làm việc mà van phải chịu là Ilv (van) = kI*Ikđ = 2.5*6 = 15A- Điện áp chạy trên van là Uv = kU Uđm = 1.5*220* =466.7 VTa sẽ chọn van có Ulvvan ≥ 466.7 V=> Van bán dẫn được chọn là IRF 460NTrang 34Trường ĐHSPKT Hưng yênKhoa Điện – Điện tửĐộng cơ trong mạch là loại động cơ điện một chiều có cơng suất là 270Wchọn van bán dẫn loại IRF 460N nó có thể đóng ngắt dòng lên đến 37.5A vàđóng ngắt với tần số rất cao lên đến 1MHZ sau khi điện áp qua khâu so sánhcó dạng xung vng bằng cách thay đổi giá trị của biến trở mà ta có thê thayđổi độ dẫn của MOSFET từ đó thay đổi điện áp đầu ra trên hai đầu động cơ.* Một số thông số cơ bản của IRF 460Thông sốVDSSRDSĐiện ápMinMax500đánh thủngĐiện trở cực -------------VSDDSĐiện áp--------------VGStrước diodeĐiện áp cực2,0IDSGateDòng D-S-------------Pcực đạiCơng suất--------------cực đại--------------0.271,84,0250300Đơn vịĐiều kiệnVVGS = 0VΩID = 1.0mAVGS = 10vVID =14 AIS = 16 AVVGS = 0 VVDS=VGSµAID = 250µAVDS=400VWVGS=0--------------* Tính chọn cầu chì.Icc ≥ (Ikđ / C) vớiIkđ : dòng điện khởi động lớn nhất của động cơ điện, theo tính tốn ở trên ta cóIkđ = 5 AC: Bội số dòng điện mở máy của động cơ có dòng điện mở máy lớn nhất, vớiđộng cơ ta sử dụng có thời gian khởi động ngắn (3÷10)s ta chọn bội số C=2,5.=> Icc ≥ 5: 2,5=2 A.Vậy ta chọn cầu chì có Icc ≥ 2A.Trang 35Trường ĐHSPKT Hưng yênKhoa Điện – Điện tử4.3. Mạch điều khiển4.3.1 Khâu tạo dao động và tạo điện áp răng cưaHình 4.3.1a Khâu tạo điện áp răng cưa của mạch điều khiểnCác chức năng của NE555:+ Là thiết bị tạo xung chính xác+ Máy phát xung.+ Điều chế được độ rộng xung (PWM)+ Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng trong thu phát hồng ngoại)Cấu trúc bên trong của NE555 nó tương đương với hơn 20 transitor, 15 điệntrở và 2 diode và còn phụ thuộc vào nhà sản xuất. Trong mạch tươngđương có: đầu vào kích thích, khối so sánh, khối điều khiển chức năng haycơng suất đầu ra. Một số đặc tính nữa của NE555 là: Điện áp cung cấp nằmgiữa trong khoảng từ 4V đến 16V, dòng cung cấp từ 3 đến 6 mA.Khi làm việc ở chế độ ổn định kép NE555 có thể hoạt động như một flip-flop,nếu pin DIS không được kết nối và không sử dụng tụ điện.Chế độ đơn ổn - ở chế độ này NE55 hoạt động như một nguồn phát xung.Chế độ tự do - NE555 có thể hoạt động như một bộ tạo dao động.Trang 36

Xem Thêm

Tài liệu liên quan

• Xung áp một chiều điều khiển động cơ 220 VDC
  • 44
  • 1,088
  • 11
• ứng dụng maketing điện tử
  • 65
  • 203
  • 0
• vietnam sektoranalyse transport logistics 2014
  • 8
  • 324
  • 0
• Luận văn Thực trạng kế toán tập hợp chi phí sản xuất và tính giá thành sản phẩm tại công ty cổ phần sông đà 25
  • 90
  • 293
  • 0
• đề thi tự luận logic học đại cương
  • 2
  • 0
  • 0
• Nâng cao chất lượng cho vay ngắn hạn tại VPBank chi nhánh hà nội
  • 48
  • 487
  • 0

Tải bản đầy đủ (.docx) (44 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(971.65 KB) - Xung áp một chiều điều khiển động cơ 220 VDC-44 (trang) Tải bản đầy đủ ngay ×