Giáo trình Điện tử công suất và ứng dụng (Nghề Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa - Trình độ Cao đẳng)

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/MƠ ĐUN: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ ỨNG DỤNG NGÀNH/ NGHỀ : CN KTĐK VÀ TĐH TRÌNH ĐỘ : Cao đẳng (Ban hành theo Quyết định số:630/QĐ-CĐN, ngày 05 tháng 04 năm 2022 Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề An Giang) An Giang, Năm ban hành: 2022 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Mô đun Điện tử công suất ứng dụng mơn chun ngành ngành tự động hóa Nhằm cung cấp cho người học kiến thức chuyên sâu lĩnh vực điều khiển công suất Môn học Điện tử công suất ứng dụng môn chủ yếu đào tạo cho sinh viên ngành Cơng nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa nói riêng ngành kỹ thuật nói chung Nội dung giáo trình chủ yếu danh cho soạn theo hướng thức hành, nhằm nâng cao kỹ thực hành cho sinh viên ngành kỹ thuật Với mục tiêu trên, nội dung môn học chia thành sau: - Bài 1: Tổng quan điện tử công suất - Bài 2: Chỉnh lưu - Bài 3: Biến đổi DC - DC (DC - DC converter) - Bài 4: Phương thức điều rộng xung (PWM) - Bài 5: Bộ nghịch lưu - Bài 6: Bộ biến tần (cycle-converter) - Bài 7: Nguồn DC đóng ngắt cộng hưởng Các học xếp theo trình tự phù hợp với nhận thức phát triển nhận thức người học nghề Tuy nhiên để đạt hiệu cao đọc giáo trình này, người học cần nắm vững kiến thức môn học sở khác như: kỹ thuật điện, linh kiện điện tử, mạch số… Giáo trình cung cấp kiến thức làm sở để phát triển nhận thức người học Tuy nhiên giảng cần tăng cường liên hệ, so sánh với hệ thống sản xuất, hệ thống công suất công nghiệp để người học có nhìn tổng thể Trong trình biên soạn, cố gắng tham khảo nhiều tài liệu giáo trình khác tác giả khơng khỏi tránh thiếu sót hạn chế Tác giả chân thành mong đợi nhận xét, đánh giá góp ý để giáo trình ngày hoàn thiện An Giang, ngày 20 tháng 05 năm 2021 Tham gia biên Soạn Nguyễn Trường Sanh Võ Thành Lâm Lý Đa Tạo MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN BÀI TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 16 I Giới thiệu chung điện tử công suất 16 II Các linh kiện chuyển mạch dùng điện tử công suất: (Diode, SCR, DIAC, TRIAC, IGBT, GTO) 17 Diode 17 SCR 22 TRIAC 23 DIAC 25 IGBT 27 GTO 30 BÀI CHỈNH LƯU 33 I Mạch chỉnh lưu không điều khiển (theo loại tải) 33 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ 33 Mạch chỉnh lưu chu kỳ dùng biến áp có điểm 34 Mạch chỉnh lưu tồn kỳ hình cầu 36 Mạch chỉnh lưu pha hình tia (M3) 38 Mạch chỉnh lưu pha hình cầu 42 Chỉnh lưu có điều khiển, chỉnh lưu điều độ rộng xung 46 1/ Mạch chỉnh lưu công suất nửa chu kỳ 46 2/ Khảo sát dòng điện 47 3/ Khảo sát điện áp 48 Mạch chỉnh lưu công suất hai nửa chu kỳ có điều khiển 49 Mạch chỉnh lưu hình cầu pha có điều khiển 50 Mạch chỉnh lưu pha hình tia có điều khiển 51 II Điện áp ngõ vào, ngõ mạch chỉnh lưu, sóng hài ngõ mạch chỉnh lưu 53 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ 53 Mạch chỉnh lưu chu kỳ dùng biến áp có điểm 55 3 Mạch chỉnh lưu tồn kỳ hình cầu 56 Mạch chỉnh lưu công suất nửa chu kỳ 56 Mạch chỉnh lưu công suất hai nửa chu kỳ có điều khiển 56 III Lọc điện cảm, lọc điện dung 56 Lọc điện dung 57 Lọc điện cảm 57 IV Tính tốn mạch chỉnh lưu 58 Tính tốn thiết kế mạch chỉnh lưu bán kỳ 58 Tính tốn thiết kế tương tự cho mạch chỉnh lưu lại 59 V Thực hành khảo sát Board mạch tạo xung kích: 63 Bài BIẾN ĐỔI DC-DC (DC-DC converter) 67 I Đại cương biến đổi DC - DC 67 Khái quát điều áp chiều 67 Điều khiển cách mắc nối tiếp với tải điện trở 67 Điều khiển cách mắc nối tiếp với tải transistor 68 Điều khiển băm áp (băm xung) 68 Nguồn cấp băm xung chiều 69 II Bộ ổn áp 69 Sơ lược lý thuyết ổn áp 69 Ổn áp tuyến tính 70 Ổn áp tuyến tính dùng zenner transistor 71 Ổn áp ngắt mở 72 III Bộ băm áp (chopper) 73 Bộ băm tăng áp (boost) 73 Bộ băm giảm áp (buck) 75 IV Nguồn ổn áp đóng cắt 76 Nguồn Push – pull 77 Nguồn Buck - Boost 79 V Nguyên tắc tạo tín hiệu điều khiển cho biến đổi DC - DC 79 BÀI PHƯƠNG THỨC ĐIỀU RỘNG XUNG (PWM) 85 I Chiến lược cực tiểu hóa tổn hao cơng suất nguồn đóng cắt 85 Các thành phần nguồn switching: Cuộn cảm, biến áp PWM 85 Một số loại nguồn switching thông dụng 87 II Loại bỏ, giảm thiểu tổn hao hài gây ra: 91 III.Kỹ thuật lập trình cho điều rộng xung (PWM) 93 IV.Thiết kế, tối ưu dựa theo mục tiêu sử dụng nguồn 96 BÀI NGHỊCH LƯU 98 I Các khái niệm phân loại 98 II Mạch nghịch lưu pha: 98 Nghịch lưu phụ thuộc: 98 Nghịch lưu độc lập 99 Nghịch lưu pha 103 1/ Nghịch lưu pha phụ thuộc 103 2/ Nghịch lưu độc lập ba pha: 104 3/ Mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha: 105 Thực hành lắp nghịch lưu 107 BÀI BỘ BIẾN TẦN ( CYCLO-CONVERTER) 111 I Khái niệm biến tần 111 Biến tần trực tiếp 111 Biến tần gián tiếp 111 II Biến tần nguồn lưới pha pha có điều khiển 112 III Biến tần dùng dao động nghẹt 113 III.Các loại biến đổi AC - AC dùng cộng hưởng 114 IV Thiết lập kết nối, cài đặt biến tần điều khiển động AC 114 Giới thiệu chung 114 Cài đặt biến tần 115 Bài NGUỒN DC ĐÓNG NGẮT VÀ CỘNG HƯỞNG 117 I Forward converter ( Bộ đổi Forward) 117 Lý thuyết 117 Thực hành 118 II Flyback converter ( Bộ đổi Flyback): 118 Lý thuyết 118 Thực hành: 120 III Boost converter ( Bộ đổi Boost) 120 Lý thuyết 120 Thực hành: 124 IV Buck – boost converter ( Bộ đổi Buck – boost) 124 Lý thuyết 124 Thực hành: 128 V Cuk converter ( Bộ đổi Cuk) 128 Lý thuyết 128 Thực hành 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO 131 CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Tên Mơđun: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT VÀ ỨNG DỤNG Mã số mơ đun: MĐ24 Thời gian môn học: 120h; tra6h:) (Lý thuyết: 30h; Thực hành, tập: 84h; kiểm I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠN HỌC: Trước học Mơn học cần hồn thành Mơn học sở, đặc biệt Môn học: Mạch tương tự; Điện tử II MỤC TIÊU MƠN HỌC : Sau hồn tất mơn học học viên có lực: Kiến thức : - Mô tả đặc trưng ứng dụng chủ yếu linh kiện Diode, Mosfet, DIAC, TRIAC, IGBT, SCR, GTO - Giải thích dạng sóng vào, biến đổi AC-AC - Giải thích nguyên lý làm việc tính tốn biến đổi DC-DC - Kỹ năng: - Vận dụng kiến thức cấu tạo nguyên lý hoạt động mạch tạo xung biến đổi dạng xung Vận dụng loại mạch điện tử công suất thiết bị điện công nghiệp Về lực tự chủ trách nhiệm: - Tổ chức nơi thực hành khoa học an toàn Về lực tự chủ trách nhiệm: - Tổ chức nơi thực hành khoa học an toàn III NỘI DUNG MÔN HỌC Nội dung tổng quát phân bố thời gian: Số Tên Môn học Thời gian TT Tổng số Lý thuyết Thực hành Tổng quan điện tử công suất 8 Chỉnh lưu 20 14 Biến đổi DC - DC (DC - DC converter) 20 16 Phương thức điều rộng xung (PWM) 20 14 Bộ nghịch lưu 20 16 Bộ biến tần (cycle-converter) 26 18 Nguồn DC đóng ngắt cộng hưởng Cộng: 120 Kiểm tra* 2 30 84 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra tích hợp lý thuyết với thực hành tính vào thực hành Nội dung chi tiết: Bài 1: Tổng quan diện tử công suất Mục tiêu bài: - Phát biểu khái niệm điện tử công suất - Nhận dạng linh kiện điện tử công suất dùng thiết bị điện điện tử - Xác định điện áp, dịng điện vào, biến đổi cơng suất - Trình bày nội dung thơng số kỹ thuật mạch điện tử công suất Nội dung bài: 0h;KT:0h) Thời gian: 8h (LT:8h; TH: Giới thiệu chung điện tử công suất Thời gian: (2h) Các linh kiện chuyển mạch dùng điện tử công suất : (Diode, SCR, DIAC, TRIAC, IGBT, GTO) Thời gian: (4h) Các tổn hao mạch điện tử cơng suất Thời gian: (1h) Phân tích hệ thống điện tử công suất dùng công nghiệp Thời gian: (1h) Bài 2: Chỉnh lưu Mục tiêu bài: - Xác định nhiệm vụ chức khối chỉnh lưu không điều khiển có điều khiển - Kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch chỉnh lưu AC - DC pha pha theo yêu cầu kỹ thuật - Trình bày mục tiêu tính tốn thơng số kỹ thuật mạch chỉnh lưu - Thiết kế biến áp cung cấp mạch chỉnh lưu Nội dung bài: 14h;KT:2h) Thời gian: 20h (LT: 4h; TH: Mạch chỉnh lưu không điều khiển (theo loại tải) Thời gian: (4h) Chỉnh lưu có điều khiển, chỉnh lưu điều rộng xung Thời gian: (6h) Điện áp ngõ vào, ngõ mạch chỉnh lưu, sóng hài ngõ mạch chỉnh lưu Thời gian: (3h) Lọc điện cảm, lọc điện dung Thời gian: (2h) 5.Tính tốn mạch chỉnh lưu Thời gian: (3h) Bài 3: Biến đổi DC-DC (DC - dc converter) Mục tiêu bài: - Trình bày nhiệm vụ chức khối biến đổi DC - DC - Lắp ráp biến đổi DC - DC không cách ly - Lắp ráp ổn áp tuyến tính khả điều chỉnh - Kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch biến đổi DC - DC theo yêu cầu kỹ thuật Thực hành Hãy lắp đo kiểm tra mạch sau: II Flyback converter ( Bộ đổi Flyback): Lý thuyết Mạch flyback Mạch flyback hay flyback converter cấu trúc liên kết cung cấp điện sử dụng cuộn cảm ghép đôi lẫn nhau, để lưu trữ lượng dòng điện chạy qua giải phóng lượng nguồn điện bị ngắt Mạch flyback tương tự mạch boost cấu tạo hiệu suất Tuy nhiên, cuộn sơ cấp máy biến áp thay cuộn cảm cuộn thứ cấp cung cấp đầu Trong cấu hình flyback, cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp sử dụng hai cuộn cảm riêng biệt Nguyên lý hoạt động mạch flyback Khi dòng điện chạy qua cuộn cảm bị cắt, lượng tích trữ từ trường giải phóng đổi chiều đột ngột điện áp cực Nếu diode đặt vị trí để dẫn lượng tích trữ đến nơi hữu ích, diode gọi diode flyback Điều yêu cầu cuộn dây cuộn cảm, cuộn cảm gọi biến áp flyback Sự xếp có đặc tính thú vị truyền lượng sang phía thứ cấp nguồn điện cơng tắc sơ cấp tắt Mạch flyback sử dụng số lượng linh kiện tương đối nhỏ Thiết bị chuyển mạch cắt điện áp DC đầu vào lượng cuộn sơ cấp chuyển sang thứ cấp thông qua máy biến áp chuyển mạch Một diode cuộn thứ cấp chỉnh lưu điện áp tụ điện làm mịn điện áp chỉnh lưu Trong mạch thực tế, mạch phản hồi sử dụng để giám sát điện áp đầu 118 Trong ứng dụng điển hình, thiết bị chuyển mạch transistor bật tắt thường tín hiệu điều chế độ rộng xung Cực máy biến áp thường đảo ngược để transistor bật, dòng điện chạy cuộn sơ cấp, nhiên, diode thứ cấp phân cực ngược dòng điện không chạy cuộn dây Năng lượng lưu trữ máy biến áp tắt MOSFET Năng lượng lưu trữ tạo dòng điện phân cực thuận diode chỉnh lưu để tạo đầu DC Ưu điểm mạch flyback Cuộn sơ cấp cách ly với đầu Có khả cung cấp nhiều điện áp đầu ra, tất cách ly với nguồn Khả điều chỉnh nhiều điện áp đầu với điều khiển Có thể hoạt động nhiều loại điện áp đầu vào Mạch flyback sử dụng linh kiện so với loại SMPS khác Các ứng dụng mạch flyback Mạch flyback sử dụng cho nhiều ứng dụng điện tử như: Máy thu hình tiêu thụ lượng điện nhỏ, lên đến khoảng 250W Nguồn điện dự phịng cho máy tính Điện thoại di động sạc thiết bị di động Nguồn cung cấp điện áp cao TV hình CRT, laser, đèn pin Xenon, máy photocopy, 119 Thực hành: Lắp mạch đo dạng song ngõ mạch sau: III Boost converter ( Bộ đổi Boost) Lý thuyết Các nguồn hoạt động với chế độ xung sử dụng cho nhiều mục đích bao gồm biến đổi điện áp chiều Mặc dù sử dụng pin ắc quy làm nguồn điện chiều, điện áp khả dụng khơng phù hợp với hệ thống cung cấp Ví dụ, động sử dụng để điều khiển ô tô điện yêu cầu điện áp cao nhiều (khoảng 500V) so với mức điện áp cung cấp ắc quy Ngay sử dụng nhiều ắc quy trọng lượng khơng gian tăng thêm lớn để thực 120 Câu trả lời cho vấn đề sử dụng ắc quy tăng điện áp DC có sẵn lên mức cần thiết cách sử dụng biến đổi chiều tăng áp (boost converter) Một vấn đề khác ắc quy, dù lớn hay nhỏ, điện áp đầu ắc quy thay đổi lượng điện tích có sẵn sử dụng hết đôi khi, điện áp ắc quy trở nên thấp để cung cấp lượng cho mạch Tuy nhiên, mức đầu thấp tăng trở lại mức hữu ích lần nữa, cách sử dụng biến đổi điện áp chiều tăng áp, tuổi thọ ắc quy kéo dài Hình 7-1 Điện áp chiều ngõ vào biến đổi điện áp chiều tăng áp cấp từ nhiều nguồn khác chẳng hạn ắc quy, điện áp DC từ ngõ mạch chỉnh lưu, điện áp DC từ pin mặt trời, pin nhiên liệu, máy phát điện chiều, v.v Bộ biến đổi điện áp chiều tăng áp khác với biến đổi điện áp chiều giảm áp chỗ điện áp ngõ ln ln lớn điện áp ngõ vào Tuy nhiên, điều quan trọng mà cần phải nhớ công suất (P) = điện áp (V) x dòng điện (I), điện áp ngõ tăng lên dịng điện ngõ khả dụng phải giảm Hình 7-1 minh họa mạch biến đổi điện áp chiều tăng áp Mạch gồm có linh kiện điện tử cuộn cảm L, chuyển mạch bán dẫn S (có thể MOSFET, BJT IGBT), diode D tụ điện C Nguồn điện áp DC ngõ vào nối với cuộn cảm Linh kiện bán dẫn MOSFET hoạt động cơng tắc có khả đóng mở: đóng MOSFET kích dẫn (sóng vng đưa vào cực cửa mức cao) mở MOSFET khơng kích dẫn (sóng vng đưa vào cực cửa mức thấp) Cuộn cảm kết nối với nguồn điện ngõ vào dẫn đến dịng điện ngõ vào khơng đổi, biến đổi điện áp chiều tăng áp xem nguồn dòng điện ngõ vào khơng đổi Và tải xem nguồn điện áp không đổi Chuyển mạch bán dẫn S điều khiển tắt dẫn cách sử dụng kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM) PWM dựa thời gian tần số Điều chế dựa tần số có nhược điểm để có điện áp đầu mong muốn cần phải có dải tần số rộng để điều khiển chuyển mạch bán 121 dẫn Điều chế dựa thời gian thường sử dụng cho chuyển đổi điện áp chiều Phương pháp đơn giản để xây dựng sử dụng Tần số không đổi loại điều chế độ rộng xung Nguyên lý hoạt động biến đổi điện áp chiều tăng áp Hình 7-2 minh họa hoạt động mạch khoảng thời gian sóng vng tần số cao mức cao đưa vào cực cửa MOSFET Trong khoảng thời gian MOSFET dẫn điện, làm cho đầu bên phải cuộn cảm L nối với cực âm nguồn điện Do đó, có dòng điện chạy cực dương âm nguồn điện qua cuộn dây L tăng dần từ giá trị ban đầu Cuộn dây tích lũy lượng dạng từ trường Hầu khơng có dịng điện chạy phần cịn lại mạch kết hợp D, C tải biểu thị trở kháng cao nhiều so với đường dẫn trực tiếp qua MOSFET dẫn điện mạnh Hình 7-2 Hình 7-3 cho thấy đường dòng điện khoảng thời gian sóng vng đưa vào cực cửa MOSFET mức thấp Vì MOSFET bị tắt nhanh chóng nên dịng điện giảm đột ngột làm cho cuộn dây L tạo sức điện động ngược Cực tính điện áp cuộn dây L ngược chiều so với khoảng thời gian MOSFET dẫn, để dòng điện chạy qua Điều dẫn đến hai điện áp, điện áp cung cấp VIN điện áp VL cuộn dây nối tiếp với 122 Hình 7-3 Điện áp cao (VIN + VL) phân cực thuận cho diode D Dòng điện tạo chạy qua D nạp điện cho tụ điện C đến giá trị VIN + VL trừ điện áp D, đồng thời cung cấp cho tải Hình 7-4 Hình 7-4 cho thấy hoạt động mạch MOSFET dẫn điện trở lại sau giai đoạn khởi động ban đầu Mỗi MOSFET dẫn, điện cực cathode diode D dương điện cực anode, điện áp C Do đó, diode D tắt nên ngõ mạch bị cách ly với ngõ vào, nhiên tải tiếp tục cung cấp điện áp VIN + VL từ điện áp tụ điện C Mặc dù tụ điện C xả điện qua tải làm cho điện áp tụ giảm thời gian này, tụ điện C sạc điện trở lại MOSFET dẫn, trì điện áp ngõ tải gần ổn định Điện áp DC ngõ theo lý thuyết xác định theo cơng thức Trong đó, D chu kỳ làm việc, có giá trị thay đổi từ đến (tương ứng với đến 100%) Vì D có giá trị thay đổi từ đến nên điện áp ngõ mạch luôn lớn điện áp ngõ vào Thí dụ: Nếu sóng vng điều khiển bán dẫn chuyển mạch có chu kỳ 10µs, điện áp DC ngõ vào mạch 9V MOSFET dẫn điện với chu kỳ làm việc 50%, tức MOSFET dẫn điện khoảng thời gian 5µs ngưng dẫn điện khoảng thời gian 5µs, điện áp ngõ mạch là: VOUT = / (1- 0,5) = / 0,5 = 18V 123 Vì điện áp ngõ phụ thuộc vào chu kỳ làm việc nên điều quan trọng phải điều khiển xác giá trị thơng số Ví dụ: chu kỳ làm việc tăng từ 0,5 đến 0,99 điện áp ngõ là: VOUT = / (1- 0,99) = / 0,01 = 900V Tuy nhiên, trước đạt đến mức điện áp đầu này, tất nhiên có số hư hỏng mạch nghiêm trọng xảy ra, thực tế, trừ mạch thiết kế đặc biệt cho điện áp cao, thay đổi chu kỳ làm việc giữ thấp nhiều so với giá trị ví dụ Thực hành: Mơ hoạt động mạch phần mềm PSIM Giá trị linh kiện mạch mô phỏng: cuộn dây L 20mH, tụ điện C 100µF tải điện trở 20Ω Tần số chuyển mạch kHz Điện áp đầu vào 100V DC chu kỳ làm việc 0,5 IV Buck – boost converter ( Bộ đổi Buck – boost) Lý thuyết Kiến thức Thiết kế mạch buck converter 124 Trong hình trên, mạch điều chỉnh Buck đơn giản thể gồm có cuộn cảm, diode, tụ điện công tắc sử dụng Đầu vào kết nối trực tiếp qua công tắc Cuộn cảm tụ điện kết nối qua đầu ra, tải có dạng sóng dịng điện đầu mượt mà Diode sử dụng để chặn dòng điện âm Trong trường hợp điều chỉnh tăng chuyển đổi, có hai giai đoạn, giai đoạn Sạc điện dẫn giai đoạn bật (Cơng tắc đóng thực tế) giai đoạn xả giai đoạn đóng cắt (Công tắc mở) Giả sử công tắc vị trí mở thời gian dài cường độ dịng điện mạch khơng có điện áp Trong tình này, cơng tắc đóng dịng điện tăng lên cuộn cảm tạo điện áp Sự sụt giảm điện áp làm giảm thiểu điện áp nguồn đầu ra, sau thời gian tốc độ thay đổi dòng điện giảm điện áp cuộn cảm giảm, cuối làm 125 tăng điện áp tải Năng lượng lưu trữ cuộn cảm cách sử dụng từ trường Vì vậy, bật cơng tắc, cuộn cảm điện áp V L = Vin – Vout Dòng điện cuộn cảm tăng với tốc độ (Vin – Vout) / L Dòng điện qua cuộn cảm tăng tuyến tính theo thời gian Tốc độ tăng dịng tuyến tính tỷ lệ với điện áp đầu vào trừ điện áp đầu chia cho độ tự cảm 𝑑𝑖 𝑑𝑡 = 𝑉𝑖𝑛 − 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝐿 Đồ thị cho thấy pha sạc cuộn cảm Trục x biểu thị t (thời gian) trục Y biểu thị i (dòng điện qua cuộn cảm) Dịng điện tăng tuyến tính theo thời gian cơng tắc đóng BẬT Bây công tắc mở thời gian dịng điện thay đổi, ln có sụt giảm điện áp xảy cuộn cảm Điện áp tải thấp điện áp đầu vào Trong trạng thái tắt, công tắc mở, nguồn điện áp đầu vào bị ngắt kết nối cuộn cảm truyền lượng tích trữ cho tải Các cuộn cảm trở thành nguồn dòng cho tải Diode D1 cung cấp đường trở lại dòng điện chạy qua cuộn cảm trình chuyển mạch trạng thái tắt Dòng điện dẫn giảm với độ dốc –Vout / L 126 Chế độ hoạt động Buck Converter Bộ chuyển đổi Buck hoạt động hai chế độ khác Chế độ liên tục chế độ không liên tục * Chế độ liên tục Trong chế độ Liên tục , cuộn cảm không xả hết, chu kỳ sạc bắt đầu cuộn cảm xả phần Trong hình trên, thấy, cơng tắc bật dịng điện dẫn (iI) tăng tuyến tính, sau công tắc tắt, điện dẫn bắt đầu giảm, cơng tắc lại bật cuộn cảm phóng điện phần Đây chế độ hoạt động liên tục Năng lượng tích trữ cuộn cảm E = (LI L ) / * Chế độ không liên tục Chế độ không liên tục khác so với chế độ liên tục Ở chế độ Không liên tục, Cuộn cảm phóng điện hồn tồn trước bắt đầu chu kỳ sạc Cuộn cảm phóng điện hồn tồn trước bật cơng tắc 127 Trong chế độ không liên tục, thấy hình cơng tắc bật, dịng điện dẫn (il) tăng tuyến tính, sau công tắc tắt, điện dẫn bắt đầu giảm, cơng tắc bật sau cuộn cảm phóng điện hồn tồn dịng điện dẫn trở nên hồn tồn không Đây chế độ hoạt động không liên tục Trong hoạt động này, dòng điện chạy qua cuộn cảm không liên tục Thực hành: Hãy lắp mạch: V Cuk converter ( Bộ đổi Cuk) Lý thuyết Được dịch từ tiếng Anh-Bộ chuyển đổi Ćuk loại chuyển đổi buck-boost với 128 dòng điện khơng Bộ chuyển đổi Ćuk coi kết hợp chuyển đổi tăng cường chuyển đổi buck, có thiết bị chuyển đổi tụ điện tương hỗ, để ghép nối lượng Nguyên tắc hoạt động Bộ chuyển đổi Ćuk không cách ly bao gồm hai cuộn cảm, hai tụ điện, công tắc (thường Transistor) diode Sơ đồ nhìn thấy hình Nó chuyển đổi đảo ngược, điện áp đầu âm so với điện áp đầu vào Ưu điểm chuyển đổi dòng điện liên tục đầu vào đầu chuyển đổi Hình a Tụ điện C1 dùng để truyền lượng Nó kết nối luân phiên với đầu vào đầu chuyển đổi thông qua chuyển mạch Transistor diode (xem hình a b) Hình b 129 Hình c Hai cuộn cảm L1 L2 dùng để biến đổi nguồn điện áp vào (Vs) nguồn điện áp (Vo) thành nguồn dòng điện Ở thời gian ngắn, cuộn cảm coi nguồn dịng điện trì dịng điện không đổi Việc chuyển đổi cần thiết tụ điện kết nối trực tiếp với nguồn điện áp, dòng điện bị hạn chế điện trở k ý sinh, dẫn đến tổn thất lượng cao Tụ điện nạp nguồn (cuộn cảm) ngăn ngừa giới hạn dòng điện trở tổn thất lượng liên quan Thực hành Lắp mạch theo nguyên lý hình vẽ với linh kiện sơ đồ thực hành phát cho học viên Các yêu cầu thực hành giáo viên trang bị theo phiếu thực hành 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đề cương môđun/môn học nghề Sửa chữa thiết bị điện tử công nghiệp”, Dự án Giáo dục kỹ thuật Dạy nghề (VTEP), Tổng cục Dạy Nghề, Hà Nội, 2003 [2] Power electronic - Heinz- Piest-Institut fur Handwekstechnik at the University of Hannover [3] Leistungelektronik - Rainer Felderhoff [4] Điện tử công suất điều khiển động điện Cyril W Lander [5] Nguyễn Bính: Điện tử cơng suất NXB Khoa học kỹ thuật 2005 [6] Nguyễn Tấn Phước: điện tử công suất nxb khoa học kỹ thuật 2004 131 132 ... THIỆU Mô đun Điện tử công suất ứng dụng môn chuyên ngành ngành tự động hóa Nhằm cung cấp cho người học kiến thức chuyên sâu lĩnh vực điều khiển công suất Môn học Điện tử công suất ứng dụng môn chủ... VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT A MỤC TIÊU - Phát biểu khái niệm điện tử công suất - Nhận dạng linh kiện điện tử công suất dùng thiết bị điện điện tử - Xác định điện áp, dòng điện vào, biến đổi cơng suất. .. - Trình bày nội dung thông số kỹ thuật mạch điện tử công suất B NỘI DUNG I Giới thiệu chung điện tử công suất Điện tử công suất công nghệ kết nối hai lĩnh vực truyền thống nguồn điện mạch điện