Thiết kế, thi công mô hình bộ chuyển đổi DC/DC Boost :Báo cáo tổng kết đề tài Khoa học cấp trường

IUH1819

BỘ CÔNG THƯƠNG

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU KHOA HỌCCẤP TRƯỜNG

Tên đề tài: Thiết kế, thi công mô hình bộ chuyển đổi DC/DC Boost.

Mã số đề tài: 182.D08

Chủ nhiệm đề tài: Phạm Trung Hiếu

Đơn vị thực hiện: Khoa Công Nghệ Điện

Tp. Hồ Chí Minh, 10/2018

1

LỜI CÁM ƠN

Với lòng biết ơn chân thành nhất, em xin gửi đến các quý thầy cô khoa công nghệ

Điện trường Đại học Công Nghiệp TPHCM đã dùng nguồn tri thức và tâm huyết của mình

để truyền đạt vốn kiến thức quý báo và kinh nghiệm thực tế cho em trong thời gian qua.

Trong quá trình thực hiện đề tài, em xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến thầy Phạm Quốc

Khanh người trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đề tài. Chính sự chỉ bảo tận tình của thầy đã

giúp em kịp thời khắc phục những sai lầm cơ bản và phát triển đề tài theo hướng đúng đắn,

hiểu rõ những việc nên làm để hoàn thiện đề tài, điều đó là vô cùng quan trọng đối với em,

là niềm tin to lớn để em kiên trì thực hiện để góp phần hoàn thiện hơn. Em xin chân thành

cảm ơn các thầy cô.

Bên cạnh đó em cũng chân thành cảm ơn ban lãnh đạo khoa đã ưu ái em thực hiện đề

tài trên mô hình của nhà trường, đây là cơ hội để em được ứng dụng những kiến thức đã

được học vào lập trình ứng dụng.

Xin chân thành cảm ơn!

2

PHẦN I. THÔNG TIN CHUNG

I. Thông tin tổng quát

1.1. Tên đề tài: Thiết kế, thi công mô hình bộ chuyển đổi DC/DC Boost

1.2. Mã số: 182.D08

1.3. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài

TT

Họ và tên

(học hàm, học vị)

Đơn vị công tác Vai trò thực hiện đề tài

1 SV. Phạm Trung Hiếu Khoa công nghệ Điện Chủ nhiệm

2 SV. Nguyễn Văn Thái Sơn Khoa công nghệ Điện Thành viên

3 SV. Vũ Cảnh Châu Khoa công nghệ Điện Thành viên

4 SV. Đỗ Văn Linh Khoa công nghệ Điện Thành viên

1.4. Đơn vị chủ trì: Khoa Công Nghệ Điện

1.5. Thời gian thực hiện:

1.5.1. Theo hợp đồng: từ tháng 01 năm 2018 đến tháng 06 năm 2018

1.5.2. Gia hạn (nếu có): đến tháng….. năm…..

1.5.3. Thực hiện thực tế: từ tháng 01 năm 2018 đến tháng 06 năm 2018

1.6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):

(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện; Nguyên

nhân; Ý kiến của Cơ quan quản lý)

1.7. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 05 triệu đồng.

II. Kết quả nghiên cứu

1. Đặt vấn đề

Các bộ nguồn là thành phần không thể thiếu trong tất cả các hệ thống máy móc công

nghệ, là trái tim của hệ thống điều khiển các hệ thống truyền động trong các nhà máy, xí

nghiệp. Nguồn điện này là nguồn một chiều (DC) và có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho

toàn bộ phần điều khiển, board mạch chủ và các thiết bị ngoại vi trong hệ thống điều khiển.

Hiện nay, với công nghệ ngày càng hiện đại thì các thiết bị ngày càng nhỏ gọn hơn,

mạnh mẽ hơn, hiệu suất cao hơn nhưng cũng rất dễ bị tổn thương trước tác động của sốc

điện. Do đó, các bộ nguồn ngày càng phải có chất lượng cao hơn với khả năng đáp ứng

nhanh với sự thay đổi điều kiện làm việc của hệ thống điều khiển. Với sự tiến bộ của công

nghệ chế tạo vật liệu bán dẫn, các khóa chuyển mạch bán dẫn cũng như các mạch điều khiển

chúng ngày luôn được nâng cấp và cập nhật các tính năng mới trong nỗ lực nâng cao hiệu

suất và chất lượng của các bộ nguồn.

3

Vấn đề thiết kế các bộ nguồn mới với chất lượng cao là một yêu cầu cấp thiết và là

việc làm liên tục để nhanh chóng nắm bắt và áp dụng các công nghệ mới vào thực tế sản

xuất, tiến tới nâng cao chất lượng và hiệu quả công việc. Ngoài ra, trong lĩnh vực giáo dục,

việc cập nhật các thiết bị, công nghệ mới vào giảng dạy lý thuyết và thực hành sẽ giúp sinh

viên dễ dàng tiếp thu và tích cực hơn trong học tập và nghiên cứu khoa học.

Do đó, việc thiết kế và thi công một mô hình thực hành DC/DC boost có tính cấp thiết

nhằm nâng cao chất lượng dạy và học đặc biệt là trong môn điện tử công suất. Mô hình sẽ

làm cho bài giảng và bài thực hành thêm gần hơn với thực tiễn sản xuất ngoài xã hội.

2. Mục tiêu

− Nghiên cứu chuyên sâu hơn về nguyên lý, cấu tạo và vận hành của một mạch chuyển

đổi DC/DC boost.

− Nghiên cứu các cách thức điều khiển một mạch DC/DC BOOST theo nguyên tắc điều

khiển dựa trên bộ xử lý tín hiệu số (DSP).

− Thi công một mô hình bộ chuyển đổi DC/DC boost với yêu cầu công suất ngõ ra

100W.

− Mô hình có điện áp ra dưới 100 V và có thể điều chỉnh được.

3. Phương pháp nghiên cứu

− Bước 1: Đọc và nghiên cứu đề tài được giao

− Bước 2: Lên ý tưởng cho đề tài

− Bước 3: Ứng dụng cơ sở lý thuyết vào đề tài. Bất kỳ một đề tài nghiên cứu nào cũng

cần có cơ sở lý thuyết làm nền tảng cho nghiên cứu. Để xây dựng được cơ sở lý thuyết

phải trải qua quá trình thu thập và nghiên cứu tài liệu liên quan đến đề tài được giao.

− Bước 4: Tiến hành mô phỏng bằng Mathlab kết hợp với cắm Board chạy thử

− Bước 5: Vẽ mạch bằng phần mềm Altium Designer và tiến hành thi công mạch thực tế

− Bước 6: Thiết kế phần cứng dùng phần mềm Auto CAD 2007 kết hợp với việc lựa

chọn thiết bị

− Bước 7: Tiến hành hoàn thiện phần cứng và phần mềm

4. Tổng kết về kết quả nghiên cứu.

Qua kết quả đo thực nghiệm bằng máy hiện sóng cho các giá trị dòng điện và điện áp

chạy qua các linh kiện trong các trường hợp khác nhau có thể rút ra những nhận xét sau:

− Mạch vận hành được trong nhiều trường hợp tiêu biểu khác nhau khi tần số

chuyển mạch dao động từ 10 đến 50 KHz.

4

− Việc điều chỉnh tần số chuyển mạch và tỉ số thời gian được thực hiện đơn giản

qua việc điều chỉnh biến trở trên mô hình. Ngoài ra, qua dạng sóng thu được có

thể thấy xung tín hiệu có chất lượng tốt, đáp ứng nhu cầu điều khiển các bán

dẫn công suất.

− Mạch mô phỏng có khả năng đáp ứng việc tiến hành thí nghiệm trong trường

hợp dòng qua cuộn dây là liên tục hay không liên tục. Từ đó cho phép sinh viên

có cái nhìn rõ hơn khi phân tích trạng thái hoạt động của mạch BOOST trong

thực tế.

5. Đánh giá các kết quả đã đạt được và kết luận

− Dựa trên các kết quả nhận được có thể thấy rằng mô hình thí nghiệm đã đạt được các mục

tiêu đề ra ban đầu như điện áp gần 100V và công suất qua mạch đạt 100 W.

− Mô hình thiết kế có thể được dùng làm mô hình trong môn học điện tử công suất. Mô hình

giúp cho sinh viên có cái nhìn rõ hơn về pin năng lượng mặt trời.

6. Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)

Đề tài đã thiết kế và thi công một mạch chuyển đổi DC/DC BOOST có công suất

100W và vận hành trong điều kiện điện áp ngõ ra dưới 100V. Qua thực nghiệm cho thấy mô

hình vận hành tốt theo các tiêu chí cơ bản được đặc ra cho mạch DC/DC BOOST. Mạch có

thể được dùng trong mô hình dạy học môn điện tử công suất cho các sinh viên đại học, cao

đẳng.

The project has designed and implemented a 100W DC / DC BOOST converter with

output voltage below 100VDC. Experimental results show that the performance of the DC /

DC BOOST circuit is very good. Circuits can be used in power electronic course for college

and bachelor students.

III. Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo

3.1. Kết quả nghiên cứu ( sản phẩm dạng 1,2,3)

TT Tên sản phẩm

Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu

kinh tế - kỹ thuật

Đăng ký Đạt được

1 Mô hình thí nghiệm mạch

DC/DC BOOST

Công suất 100W cho

điện áp dưới 100VDC

Đạt yêu cầu đề ra

Ghi chú:

5

- Các ấn phẩm khoa học (bài báo, báo cáo KH, sách chuyên khảo…) chỉ được chấp

nhận nếu có ghi nhận địa chỉ và cảm ơn trường ĐH Công Nghiệp Tp. HCM đã cấp kính phí

thực hiện nghiên cứu theo đúng quy định.

- Các ấn phẩm (bản photo) đính kèm trong phần phụ lục minh chứng ở cuối báo cáo.

(đối với ấn phẩm là sách, giáo trình cần có bản photo trang bìa, trang chính và trang cuối

kèm thông tin quyết định và số hiệu xuất bản)

3.2. Kết quả đào tạo

TT Họ và tên

Thời gian

thực hiện đề tài

Tên đề tài

Tên chuyên đề nếu là NCS

Tên luận văn nếu là Cao học

Đã bảo vệ

Nghiên cứu sinh

Học viên cao học

Sinh viên Đại học

Đỗ Văn Linh

Vũ Cảnh Châu

Phạm Trung Hiếu

06 tháng Thiết kế, thi công mô hình bộ

chuyển đổi DC/DC Boost

Đã bảo vệ

Ghi chú:

- Kèm bản photo trang bìa chuyên đề nghiên cứu sinh/ luận văn/ khóa luận và bằng/giấy

chứng nhận nghiên cứu sinh/thạc sỹ nếu học viên đã bảo vệ thành công luận án/ luận

văn;( thể hiện tại phần cuối trong báo cáo khoa học)

IV. Tình hình sử dụng kinh phí

T

T

Nội dung chi

Kinh phí

được duyệt

(triệu đồng)

Kinh phí

thực hiện

(triệu đồng)

Ghi

chú

A Chi phí trực tiếp

1 Thuê khoán chuyên môn

2 Nguyên, nhiên vật liệu, cây con..

3 Thiết bị, dụng cụ

4 Công tác phí

5 Dịch vụ thuê ngoài

6 Hội nghị, hội thảo,thù lao nghiệm thu giữa kỳ

7 In ấn, Văn phòng phẩm

8 Chi phí khác

B Chi phí gián tiếp

1 Quản lý phí

2 Chi phí điện, nước

Tổng số

V. Kiến nghị ( về phát triển các kết quả nghiên cứu của đề tài)

− Xây dựng và phát triển thêm bộ DC-DC BUCK kết hợp với bộ DC-DC BOOST để

cho quá trình điều khiển và sử dụng phong phú hơn.