Bài giảng Điện tử công suất và ứng dụng - Chương 4: Bộ biến đổi (BBĐ) áp một chiều
Slides ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
2 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
Boä bieán ñoåi (BBÑ) aùp moät chieàu
Chöông 4:
Boä bieán ñoåi (BBÑ) aùp moät chieàu
Coøn ñöôïc goïi laø boä baêm ñieän aùp (hacheur hay chopper).
Daïng aùp ra bao goàm: T: chu kyø
4.1 BBÑ aùp moät chieàu daïng forward taûi RLE:
4.1.1 Khaûo saùt sô ñoà laøm vieäc 1 phaàn tö maët phaúng taûi
4.1.2 Khaûo saùt sô ñoà laøm vieäc 2 vaø 4 phaàn tö maët phaúng taûi
4.1.3 Maïch phaùt xung vaø laùi BBÑ
4.1.4 Maïch loïc ngoû ra
- thôøi gian coù aùp t
- khoaûng nghæ T – t .
on
on
U
Vaøo
Ra
t
on
BBÑ AÙp
Moät chieàu
t
t
t
4.2 Khaûo saùt BBÑ aùp moät chieàu daïng Flyback
4.3 Sô ñoà ñieàu khieån BBÑ aùp moät chieàu
4.3.1 PWM
T
Nguyeân lyù hoaït ñoäng BBÑA1C
Caùc nguyeân lyù ñieàu khieån:
- Ñieàu cheá ñoä roäng xung (PWM : Pulse – Width – Modulation):
T khoâng ñoåi, thôøi gian ñoùng ñieän t thay ñoåi
4.3.2 IC laùi ½ caàu
on
α = t /T goïi laø ñoä roäng xung töông ñoái.
4.3.3 PWM loaïi doøng ñieän
on
4.4 Maïch caûi thieän HSCS cuûa boä chænh löu diod
4.5 ÖÙng duïng
- Ñieàu cheá taàn soá khi t khoâng ñoåi, chu kyø T thay ñoåi.
on
- Ñieàu khieån hoån hôïp, khi caû T vaø t ñeàu thay ñoåi.
on
Ñoïc theâm 6 tieát, baøi taäp 2
3 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
4 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
IV.1 BBÑ AÙP MOÄT CHIEÀU DAÏNG FORWARD TAÛI RLE:
2. Khaûo saùt boä bieán ñoåi laøm vieäc moät
phaàn tö maët phaúng taûi:
1. Khaùi nieäm veà maët phaúng taûi:
laø taäp hôïp caùc ñieåm laøm vieäc cuûa BBÑ,
hai truïc toïa ñoä laø (Io, Uo),
U
S
i
o
phaàn tö
thöù II
phaàn tö
thöù I
Uo >0, Io <0 Uo, Io, >0
R
+
D
I
L
U
goàm 4 phaàn tö nhö ôû hình IV.1.1.
phaàn tö
thöù III
phaàn tö
thöù 4
_
E
Uo, Io <0 Io >0; Uo<0
Xeùt chu kyø töïa xaùc laäp:
+ Taïi t = 0, S1 ñoùng. Phöông trình vi phaân moâ taû heä thoáng:
Ví duï: Boä chænh löu diod chæ coù theå laøm vieäc ôû phaàn tö thöù I hay III
dio
dt
U = Rio + L
+ E,vôùi ñieàu kieän ñaàu io(0) = Imin
U − E
+
+
S
i
D1
D1
D3
L
R
o
i t = I − I − Imin e−t /τ vôùi Ixl1
=
,τ =
S1
S1
S3
o ( )
(
)
Giaûi ra :
xl1
xl1
i
i
uo
R
R
o
o
+
U
U
D
τ : thôøi haèng ñieän töø, Ixl1 : doøng qua maïch khi xaùc laäp ( t Æ ∞ ).
L
U
−ton /τ
D2
D2
D4
Uo
i
t
)
= I
= I
−
I
− I
)
e
<IV.1.3>
_
_
_
S2
S2
S4
o on
max
xl1
xl1
min
E
+ Khi t > ton, S1 ngaét. Doøng taûi kheùp maïch qua diod phoùng ñieän D2, suy ra:
(a)
ton ⋅U
T
ton
T
Uo − E
(b)
(c )
U =
= α.U,vôùi α =
Io =
Trung bình aùp ra:
Tbình doøng ra
.
o
R
Hình IV1.2: Sô ñoà caùc boä bieán ñoåi (a) moät phaàn tö; (b) hai phaàn tö; (c) boán phaàn tö
5 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
6 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
S
i
o
Tính gaàn ñuùng: Khi T << τ , thay caùc ñaïi löôïng töùc thôøi giaù trò trung bình:
R
dio
+
L
= U − E+ RI = U −U = U 1−α
(
)
(
)
. Töø ñoù tích phaân ñeå coù:
o
o
D
dt
L
U
U 1−α
U 1−α
)
)
_
io =
t+ Imin ⇒ i t = I
=
ton + Imin
(
)
E
on
max
L
L
cho iO thay ñoåi theo ñöôøng thaúng, ta coù:
I
max + Imin
αU − E
Io =
=
trò trung bình doøng
vaø nhaáp nhoâ doøng
<IV.1.9>
2
R
Phöông trình vi phaân moâ taû heä thoáng khi choïn laïi goác thôøi gian:
UT
ΔI = Imax − Imin
=
1−α α
(
)
<IV.1.10>
<IV.1.11>
di
dt
o
L
0 = Ri + L
+ E,vôùi ñieàu kieän ñaàu i (0 ) = I
<IV.1.4>
<IV.1.5>
o
o
max
1
UT
4L
α = ,luùc ñoù ΔI =
giaù trò naøy cöïc ñaïi khi
−t/τ
−E
R
2
i
(
t
)
= I
−
(
I
− I
)
e
vôùi I
)
T−ton /τ
=
xl2
Giaûi ra :
Vaø
o
x2
xl2
max
Töø caùc giaù trò cuûa Imax, Imin chính xaùc, coù theå tính laïi nhaáp nhoâ doøng gaàn ñuùng khi
e− x =1− x+
−
(
i
(
T − t
)
= I
−
(
I
− I
)
e
= I
min
<IV.1.6>
o
on
xl2
xl2
max
2
x
löu yù:
2!
<IV.1.3> vaø <IV.1.6> => Imax, Imin
U et − e−t
R
on / τ
on / τ
on / τ
1−e−t
on / τ
et −1
(
(
U
R
E
R
U
R
E
R
I
max − Imin
=
[
]
Imax
=
−
;Imin
=
−
1− e−T/ τ
1− e−T/ τ
eT/ τ −1
(
)
(
)
7 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
TRÖÔØNG HÔÏP DOØNG GIAÙN ÑOAÏN:
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
8 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
Ví duï 4.1: a. Tính caùc thoâng soá vaø veõ daïng doøng aùp treân taûi cuûa BBÑ aùp laøm
vieäc1/4 mp taûi. U = 100 V, T = 100 microgiaây, tON = 30 microgiaây, R = 5 ohm,L = 0.01
henry, E = 20V
Imin = Io – ΔI/2 > 0: Io < ΔI/2
doøng ñieän seõ giaùn ñoaïn
Giaû söû doøng lieân tuïc: α = 30/100 = 0.3, suy ra:
ΔI = (100*30*10-6*(1-0.3))/(1*10-3)= 0.21A
Keát quaû: iO = 0, uO = E => Uo taêng:
1
⎡
⎤
<IV.1.12>
Uo =
Ut + T− t E
(
)
on
x
⎣
⎦
Uo = 100.(30/100)= 30 volt; Io = (30 – 20)/5 = 2 A.
T
vôùi tx: khoaûng thôøi gian coù doøng
Imax = Io + ΔI/2 = 2.105 A.
Imin = Io – ΔI/2 = 1.895 A > 0 , giaû thuyeát doøng lieân tuïc laø ñuùng.
Hình IV.1.4: Daïng soùng vôùi chu kyø giaû ñònh tX
- Kieåm tra laïi baèng coâng thöùc chính xaùc.
tính tx : aùp duïng <4.7> ñeán <4.10> cho chu kyø giaû ñònh baèng tx vaø Imin = 0:
αxU − E
Uton
ton URton + 2LE
1−α ⇒α = =
x x
ΔI
- Kieåm tra caùc thôøi haèng: T = 100 E-6 << τ = 0.002 giaây phuø hôp vôùi giaû thuyeát.
b. Tính giaù trò E ñeå doøng trôû neân giaùn ñoaïn.
Iox
=
=
=
(
)
vaø
R
2
2L
tx URton + 2LU
URton + 2LU
xaûy ra khi Imin = 0 vaø Io = ΔI/2 = 0.105 A.
tx = t
on URton + 2LE
hay
<IV.1.13>.
<IV.1.9> cho ta : E = αU – R.Io = 30 – 5*0.105 = 29.475 volt.
Ñieàu kieän ñeå doøng giaùn ñoaïn: chu kyø T ≥ t
x
Kieåm tra laïi, theá giaù trò E naøy vaøo <IV.1.13>, tx = 100 micro giaây = T. Vaäy khi E >
29.475 volt thì tx < 100 micro giaây vaø doøng baét ñaàu giaùn ñoaïn.
9 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
10 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
3. Khaûo saùt boä bieán ñoåi laøm vieäc hai phaàn tö maët phaúng taûi I vaø II:
Ví duï 4.2: Khaûo saùt BBÑ aùp moät chieàu hình IV.1.2 (b) voùi nguoàn U = 100 volt, söùc
ñieän ñoäng taûi E = 40 volt, R = 5 ohm, L = 1 mH, T = 100 micro giaây. Veõ daïng doøng ra
trong caùc tröôøng hôïp ñoä roäng xung töông ñoái α laàn löôït laø 0.5; 0.3; 0.2.
+
D1
S1
i
o
Ví duï 4.2: Sô ñoà BBÑ bao goàm D1 vaø S2
(hình IV.1.7 duøng ñeå chuyeån naêng löôïng töø taûi E
veà nguoàn moät chieàu U coù ñieän aùp cao hôn noù coøn
goïi laø BBÑ taêng aùp (tröôøng hôïp (c ) cuûa hình
II.1.6).
U
D2
Uo
_
S2
Khi io ñaõo chieàu ñöôïc, khoâng coù cheá
ñoä doøng giaùn ñoaïn.
4. Khaûo saùt boä bieán ñoåi laøm vieäc boán
phaàn tö maët phaúng taûi:
Hình IV.1.6: Caùc tröôøng hôïp doøng ñieän
cuûa BBÑ laøm vieäc nhieàu hôn ¼ maët
phaúng taûi
Caùc coâng thöùc nhö cuõ:
Hình IV.1.7: BBÑ taêng aùp
Uo − E
UT
L
ton ⋅U
T
Io =
ΔI =
1−α α
Uo =
= α.U
(
)
+
D1
D2
D3
D4
R
S1
S3
S4
i
uo
io >> 0 : S1, D2 daãn ñieän
io << 0 : S2, D1 daãn ñieän
o
U
_
S2
io quanh zero: caû 4 ngaét ñieän ñeàu laøm vieäc
11 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
12 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
sô ñoà caàu (caàu H)
sô ñoà hai nguoàn
S1= S4 = S2 = S3
Ví duï: ñieàu khieån
BAÛNG TOÙM TAÉT CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU KHIEÅN SÔ ÑOÀ CAÀU (hình IV.3.1c)
2UT
STT Caùch ñieàu khieån
Phaàn tö laøm Ñaëc ñieåm
vieäc
ΔI = Imax − Imin
=
1 − α α
<IV.1.14>
(
)
L
1
2
4 phaàn tö,
thay ñoåi lieân tuïc doøng, aùp ra; nhaáp
nhoâ doøng cao ; löu yù truøng daãn
vôùi α = tON/T; tON laø thôøi gian ON cuûa
S1, S4:
Ñieàu roäng xung S1= S4 = S3 = S2
1
Ñieàu roäng xung S1, S4 cho aùp ra > 0, I , hay
Ñieàu roäng xung S2, S3 cho aùp ra < 0 III
Ñieàu khieån ñôn giaûn; ít toån hao;
khoâng theå truøng daãn; khoâng ñaûo
chieàu doøng taûi ñöôïc.
Uo = ⎡U ⋅t −U T− t ⎤ = U 2α −1
(
)
(
)
on
on
⎣
⎦
T
UO − E
IO =
,
3
4
I, II hay
III, IV
ñaûo chieàu aùp ra caàn thay ñoåi luaät
ñieàu khieån; ít toån hao; löu yù truøng
daãn
Ñieàu roäng xung S1= S2 cho ñieàu
khieån aùp,
R
S4 = S3 ñeå choïn chieàu aùp
Ñieàu roäng xung S1= S2, S4 = S3
Vaø S1= S4(wt−π)
4 phaàn tö,
thay ñoåi lieân tuïc doøng, aùp ra; nhaáp
nhoâ doøng thaáp; löu yù truøng daãn;
ñieàu khieån phöùc taïp
,
Chia laøm hai nhoùm:
- Ñieàu khieån hoaøn toaøn: 1, 4
- Ñieàu khieån khoâng hoaøn toaøn: 2, 3
13 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
14 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
U
Ví duï: Ñoùng ngaét S1, S4:
Chæ laøm vieäc ôû phaàn tö thöù I:
io > 0 ; Uo = α.U
5. Khaûo saùt soùng haøi aùp doøng treân taûi RLE:
+
D3
t
on
S1
a. Soùng haøi ñieän aùp:
i
o
U
Khai trieån Fourier cho aùp ra vO hình IV.1.3.b
(tröôøng hôïp doøng lieân tuïc):
Uo
t
D2
_
S4
T
2U
nπ
Un =
1− cosnwton
(b1)
Hình IV.1.10 (a) Maïch töông ñöông
θ = tg−1 ⎡sinnwt / 1− cosnwt
⎤
on
(
)
n
on
⎣
⎦
b. Soùng haøi doøng ñieän taûi RLE:
Soùng haøi doøng ñieän taûi RLE ñöôïc tính khi aùp duïng nguyeân lyù
xeáp choàng, doøng hieäu duïng cuûa thaønh phaàn baäc n :
Un
In =
2
2
R + nwL
(
)
BT: Tính maïch loïc LC ngoû ra BBÑ khi taûi R ñeå coù nhaáp nhoâ aùp cho tröôùc:
Tính baèng soá: U = 24 V, f = 10 kHz, a = 0.6, R = 10 ohm vaø ΔU ngoû ra yeâu caàu
baèng 20 mV.
(a) aùp ra taûi RL
(b) aùp ra taûi R
Baøi taäp: Khaûo saùt hoaït ñoäng cuûa BBÑ laøm vieäc 4 phaàn tö maët phaúng taûi, ñieàu khieån
theo thuaät toaùn thöù 4 trong baûng phöông phaùp ñieàu khieån.
15 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
16 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
Ngaét ñieän ñoùng (ON): Cuoän daây ñöôïc naïp naêng löôïng töø nguoàn
Ngaét ñieän ngaét (OFF): Cuoän daây phoùng naêng löôïng qua taûi vaø naïp naêng löôïng vaøo tuï.
1. Khaûo saùt sô ñoà caên baûn:
HD: chæ tính vôùi thaønh phaàn cô baûn (soùng haøi baäc 1)
IV.2 BOÄ BIEÁN ÑOÅI AÙP MOÄT CHIEÀU LOAÏI FLYBACK:
S1
D
+
i
s
D
Caùc giaû thieát: ñieän aùp, doøng ñieän ñeàu bieán thieân tuyeán tính, ñieàu kieän:
- Chu kyø ñoùng ngaét T << chu kyø coäng höôûng 2π LC .
i
+
S1
L
i
L
s
C
Io
C
Io
L
U
U
u
i
i
L
- Taûi nguoàn doøng I .
o
u
u
C
_
C
C
C
S2
_
D
S1
D
(a)
i
(b)
+
i
L
s
C
Io
S1
D
L2
D
L
U
u
L1
i
i
L
+
+
i
i
i
L2
s
u
C
C
Io
i
C
Io
L1
L2
_
T
C
L
U
U
u
i
i
L1
S1
u
u
C
C
_
_
Khaûo saùt cheá ñoä töïa xaùc laäp:
C
C
n:1
(c)
(d)
- Khi 0 < t < tON : S1 ñoùng. L naïp naêng löôïng töø nguoàn:
Hai pha hoaït ñoäng:
U
L
U
L
iL(ton) = ton + Imin ⇒ ΔI = ΔIL = iL(ton) − Imin
=
ton
17 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
18 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
C phoùng ñieän qua taûi:
Theá caùc giaù trò ΔIL, ΔUC vaøo, ñeå yù Δt = T− ton , ta nhaän ñöôïc:
I
C
Io
C
ton
T− ton
α
1−α
T
T− ton
uC = − o t+Umax => ΔUC = Vmax − uC (ton) = ton
UC =
U =
U ; IL =
Io < IV.2.3 >
S1
D
i
Tröôøng hôïp doøng giaùn ñoaïn:
+
i
L
s
C
Io
T
on
ΔI
2
I =
Io ≤
L
L
Khi
U
u
T−t
i
L
u
C
_
ta coù tröôøng hôïp doøng qua L giaùn ñoaïn (hình IV.2.3):
Goïi tx laø thôøi gian coù doøng qua L:
C
Thôøi gian L naïp naêng löôïng vaãn nhö cuõ:
U
L
- Khi t > tON : S1 ngaét, doøng qua cuoän daây phoùng ñieän qua C vaø taûi:
ΔI = ton ,
duC
dt
diL
dt
iL = Io+ iC = Io+ C
;
uL = −uC = L
Thôøigian taûi C xaû baèng (T – tx + ton):
Goïi IL laø trò trung bình doøng qua L, UC trò trung bình aùp treân taûi.
I
ΔU = o (T− t + t )
.
ΔUC
Δt
ΔIL
Δt
x
on
C
Laáy trung bình hai veá : IL = Io+ C
; UC = L
trong thôøi gian L phoùng naêng löôïng
19 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
20 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
Hình IV.2.3: Daïng aùp, doøng BBÑ hình 4.8.a
duøng ñeå tính toaùn hoaït ñoäng khi doøng giaùn
ñoaïn
Δt = (tx – ton) :
Phöông phaùp khaùc
tieáp caän tröôøng hôïp doøng
giaùn ñoaïn:
t
x
duC
dt
diL
dt
u
Δ
(a)
iL = Io+ iC = Io+ C
ΔIL
;
uL = −uC = L
c1
u
Nguyeân lyù baûo toaøn
naêng löôïng: naêng löôïng
cung caáp baèng tieâu thuï,
c
u
Δ
u
Δ
Δt = t − t
c
UC = L
vôùi ΔIL
hay
nhö cuõ vaø
c2
x
on
Δt
t
on
I
max
Suy ra:
1
2
I
W = L.Imax = Uo.Io.T
o
ton
tx − ton
T− (tx − ton )
tx − ton
ΔU
tx − ton
T
tx − t
T
ton
2
UC =
U ;
IL = Io+ C
= Io(1+
) = Io
on <IV.2.4>
2
t
L.Imax
S ñoùng
S ngaét
=> Uo =
2.Io.T
2.L.Io
U
ΔI
2
U
2L
T
khi doøng giaùn ñoaïn, IL =
⇒
ton = Io
⇒ tx = ton +
T
tx − ton
2
2
U
U .ton
khi Io Æ 0 (maïch khoâng taûi) aùp treân taûi taêng ñeán voâ cuøng.
Imax = ton .
Uo =
hay
<IV.2.4a> vì
2.L.Io.T
L
21 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
22 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
2. Caùc sô ñoà khaùc: Sô ñoà gheùp BA:
Moâ phoûng BBÑ flyback ñeå kieåm
tra:
U
L
Io
ton ;ΔUC = ΔU = ton
C
S1
D
ΔIL1
=
1
S1
D
+
i
i
duC
dt
1
T
C
Io
L1
L2
n⋅iL1 = iL1 = Io+ C
⇒ IL1
=
(
)Io
T
i
n T− ton
+
i
L
s
U
C
Io
u
i
ton
n T− ton
L di
n dt
2
1
L1
L1
uC = uL2
=
⇒ UC =
(
)U
u
C
L
U
_
u
C
i
n:1
L
u
C
_
C
- Gheùp BA nhieàu thöù caáp:
D1
_
+
Ii
Ci
U
ΔIL = ton
L
Maïch ñieän hình IV.2.1a vôùi caùc
thoâng soá: U = 20V, L = 30 uH,
C = 50 uF, T = 50 us, α = 0.3
vaø Io laàn löôït baèng 1.2A, 2A,
3.5A, 6A ta coù ñöôïc caùc keát quaû
hình IV.2.3c.
ΔUCi
=
ton
;
C1
I1
I2
I3
U1
L1
D2
L2
S
Trung bình aùp ra moãi cuoän daây thöù caáp:
+
⎛
⎞
⎟
⎠
ni
ton
+
Hình IV.2.3c daïng aùp doøng moâ phoûng duøng PSIM BBÑ
flyback
i
UCi
=
U
<IV.2.8>
⎜
C2
C3
L
U2
n T− ton
_
⎝
U
u
- Trung bình doøng ñieän cuûa cuoän sô
D3
L3
L
L
Daïng aùp treân tuï gioáng hình IV.2.3b hôn hình IV.2.3a. Tuï chæ ñöôïc naïp ñieän khi iL > Io.
Ta coù cheá ñoä bieân giaùn ñoaïn ôû Io = 3.5A. baèng 8.57V.
_
_
+
⎛
⎞
1
T
IL =
n I
i i
caáp:
<IV.2.9>
⎜
⎟∑
U3
n T− ton
i
⎝
⎠
Khi doøng khoâng lieân tuïc, aùp ra taêng. (laàn löôït baèng 25V, 15V).
23 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
24 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
Baøi taäpï IV.2.1:
a. Cho sô ñoà hình IV.2.5.(c), aùp nguoàn U = 260 volt, taàn soá ñoùng ngaét f = 20 KHz,
taûi ñònh möùc Uo = 5 volt, Io = 5 ampe. Tính caùc thoâng soá maïch ñeå nhaáp nhoâ aùp ra ΔU =
20 mV, nhaáp nhoâ doøng qua ngaét ñieän ΔI baèng 50 % trò trung bình.
IV.3 SÔ ÑOÀ ÑIEÀU KHIEÅN BBÑ AÙP MOÄT CHIEÀU :
1. PWM (Ñieàu roäng xung) vaø duøng boä so saùnh coù treã:
a. Nguyeân lyù ñieàu roäng xung:
choïn tON = 0.6 T = 0.6/ 20000 = 30 micro giaây.
C = Io*tON/ ΔU = 5*30 E -6 / 20 E -3 = 7.5 E –3 = 7500 uF
n =(U * tON)/ [(T - tON )* Vo] = 78
Ñieàu cheá ñoä roäng xung (Pulse Width Modulation) laø phöông phaùp bieåu dieãn thoâng
tin Uñk baèng ñoä roäng xung α, duøng cho truyeàn tin hay khueách ñaïi.
Uñk --> Ñieàu roäng xung --> α --> BBÑ aùp MC --> laáy trung bình --> UO
IL = (Io * T)/ [(T - tON )* n] = ( 5 * 50) / [(50 – 30)*78] = 0.16 ampe
ΔI = 0.16 * 0.5 = 0.08 ampe.
(ñieàu cheá)
(xöû lyù)
(giaûi ñieàu cheá)
<IV.2.2> => L = (260 * 30 E –6) / 0.08 = 0.0975 H.
Doøng cöïc ñaïi qua ngaét ñieän S: Imax = IL + ΔI / 2 = 0.20 ampe
25 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
26 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
U
d
cmax
Boä so saùnh so saùnh ngoû ra Phaûn hoài vaø tín
hieäu Ñaët:
Nguyeân lyù thöïc hieän:
b
a
i
L
S1
o
+
U
D1
ñk
Dao ñoäng tam giaùc
c
U
_
u
u
o
C
Ñaët > (Phaûn hoài + Δ) :
HT taùc ñoäng ngaét ñieän S (ñoùng) ñeå taêng ngoû ra.
c
0
0
U
Ñaët < (Phaûn hoài – Δ) :
HT taùc ñoäng ngaét ñieän S (ngaét) ñeå giaûm ngoû ra.
Uñk
U
o
Phaûn hoài
Ñaët
_
Hai tam giaùc Obd vaø Oca ñoàng daïng:
+
Δ: vuøng treã, xaùc ñònh thôøi gian ñoùng – ngaét
tON
T
Uñk
Ucmax
α =
=
t
[Boä so saùnh coù treã]
T
U
UCMax
Boä so saùnh coù treã keát hôïp maïch thay ñoåi ñoä roäng α vaø vieäc ñieàu khieån heä thoáng.
Nguyeân lyù naøy coøn coù caùc teân:
UO = α.U =
Uñk
Trung bình aùp ra:
b. Ñieàu khieån duøng boä so saùnh coù treã:
- ñieàu khieån duøng rô le coù treã
- ñieàu khieån theo aùp (doøng) ngoû ra.
27 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
28 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
2. Maïch ñieàu roäng xung loaïi doøng ñieän:
Cho pheùp cuøng luùc thay ñoåi ñoä roäng xung α vaø haïn cheá doøng qua ngaét ñieän
Nguyeân lyù thöïc hieän:
3. Maïch laùi nöûa caàu transistor:
- Laø thaønh phaàn quan troïng cuûa ÑTCS hieän ñaïi,
set
reset
set
Dao ñoäng
Ñaët doøng
- laùi 2 transistor noái nguoàn laøm vieäc ngöôïc pha.
Vn
R-S F F
Set
Q1
(a)
phaûn hoài
doøng
Q1
Q1
Q2
Q2
Q1
Q2
Q2
Q1
Q2
mosFET N
V1
+
-
OPTO1
OPTO2
reset
S
Q1
Q1 (b)
(c)
Khueách
ñaïi
Dao ñoäng
laùi MosFET
Reset
Q
OUT
Phaûn hoài doøng
thôøi gian cheát
mosFET N
RS FF :
- SET: ñoùng ngaét ñieän S
V2
-
+
Hình IV.3.6 Tín hieäu ñieàu khieån nöûa caàu coù
choáng truøng daãn
(a) tín hieäu ñieàu khieån lyù thuyeán
(b), (c) tín hieäu ñieàu khieån thöïc teá ngaét ñieän
vôùi thôøi gian cheát töø 1 ñeán vaøi chuïc micro giaây
Khueách
ñaïi
Shunt
Ñieàu
Ñaët doøng
khieån aùp
- RESET: khoùa ngaét ñieän S trong 2
tröôøng hôïp:
Maïch laùi nöûa caàu ñieàu khieån ñoäc laäp
- ñoä roäng xung toái ña
- hieän töôïng truøng daãn: Q1 vaø Q2 cuøng luùc daãn ñieän khi ra leänh ñoùng ngaét ñieän khi
ngaét ñieän ñang daãn chöa taét
- doøng phaûn hoài = doøng ñaët
Boä ñieàu khieån aùp cho ra tín hieäu ñaët doøng ñeå ñieàu khieån aùp ra.
Nguyeân nhaân: ñieàu khieån ñaõo pha vaø toff > ton
Xöû lyù: coù thôøi gian cheát (dead time) xen keû giöõa hai tín hieäu ñieàu khieån ñoùng hai
29 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
30 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
ngaét ñieän.
Vn
Ví duï maïch duøng BJT:
R1
R6
Q3
Q1
Q2
mosFET P
- Nhieäm vuï choáng truøng daãn do R5
phuï traùch.
R10
R7
R4
- R4, R3 coù trò soá raát beù laøm cho
Q1 (Q2) taét nhanh khi Q3 (Q4) baûo hoøa
OUT
R5
R3
R8
IN
R11
Q5
- R5 coù trò soá khaù lôùn (haøng chuïc
kohm) laøm cho caùc mosFET môû chaäm.
Q4
mosFET N
R2
Maïch laùi nuûa caàu duøng IR2184, töï caáp ñieän VB
R9
Maïch laùi duøng vi maïch: hoï vi
maïch IR21xx (International Rectifier).
Maïch laùi nöûa caàu duøng IR2184
IN: ngoû vaøo (logic 3 ñeán 5V)
Deadtime 0.5 micro giaây
SD (shut down) laø tín hieäu caám
Doøng xung cöïc ñaïi +1.8A/ – 1.4A
khoái baûo veä aùp nguoàn thaáp (UV detect) UV: under voltage
31 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
32 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
i
n
v
C
Nguoàn
i
C
i
C
C
- Coù theå caûi thieän, naâng leân ñeán > 95%
Sô ñoà khoái boä nguoàn diod coù cos ϕ baèng 1:
Löôùi AC Æ Chænh löu D Æ [tuï beù Æ Maïch caûi thieän HSCS Æ] tuï lôùn Æ BBÑ AÙp DC
v
C1
Daïng doøng/aùp ra chænh löu
i
= i
IV.4 MAÏCH CAÛI THIEÄN HSCS CUÛA BOÄ CHÆNH LÖU DIOD:
n
L
coù cos ϕ (HSCS) baèng 1
Heä soá coâng suaát cuûa boä chænh löu diod khaù cao ( > 80%), nhöng haïn cheá
do doøng nguoàn khoâng sin
Maïch caûi thieän HSCS:
33 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
34 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
Laø boä nguoàn Flyback naïp tuï chænh löu baèng doøng hình sin coù bieân ñoä
thay ñoåi theo trung bình aùp ra:
RS - FF
Set
1
2
S
3
Q
Dao ñoäng
Reset
i
n
Phaûn hoài doøng
2
6
3
i
L
L
So saùnh
Shunt
Ñaët doøng
Boä nhaân
Nguoàn
Ñieàu khieån aùp
C1
S
C2
0
Ngaét ñieän S: ñieàu khieån baèng boä PWM loaïi doøng ñieän coù tín hieäu ñaët laø
xung hình sin coù trung bình thay ñoåi theo aùp ra.
Taàn soá ñoùng ngaét haøng 100 kHZ => doøng nguoàn hình sin
35 / 32 ch4 DK ap DC ppt.doc /ÑTCS&ÖD
Ñöôïc pheùp mang vaøo phoøng thi
Maïch caûi thieän heä soá coâng suaát duøng vi maïch MC34262.
IV.5 ÖÙNG DUÏNG: (ñoïc taøi lieäu)
1. OÅn aùp xung
2. Boä nguoàn DC cho thieát bò ñieän töû
3. Ñieàu khieån ñoäng cô DC
4. Nghòch löu
18 trang
22400
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Điện tử công suất và ứng dụng - Chương 4: Bộ biến đổi (BBĐ) áp một chiều", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_dien_tu_cong_suat_va_ung_dung_chuong_4_bo_bien_doi.pdf
