BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT_CHƯƠNG 5 Bộ biến đổi điện áp một chiều pps

 Ngõ ra: điện áp DC thay đổi được  Dùng trong các bộ nguồn đóng ngắt switching power supply, trong các ứng dụng điều khiển động cơ DC… Các dạng mạch khảo sát trong chương này:  Bộ b

Chương 5

BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU

 Ngõ ra: điện áp DC thay đổi được

 Dùng trong các bộ nguồn đóng ngắt (switching power supply), trong các ứng dụng điều khiển động cơ DC…

Các dạng mạch khảo sát trong chương này:

 Bộ biến đổi một chiều kiểu giảm áp (Bộ giảm áp)

 Bộ biến đổi một chiều kiểu tăng áp (Bộ tăng áp)

 Bộ biến đổi một chiều kép

- Kiểu đảo dòng,

- Kiểu đảo áp,

- Dạng tổng quát

Bộ biến đổi điện áp một chiều

Ví dụ ứng dụng: sơ đồ khối bộ ổn áp DC dùng bộ biến đổi điện áp một chiều

Điều khiển bộ biến đổi điện áp một chiều

Bộ giảm áp

I t  t 

t 1 (

E

U T

t T E T

T U

Bộ giảm áp

Góc phần tư làm việc

Bộ tăng áp

- Ut là điện áp phía nguồn cấp năng lượng (E)

- U là điện áp phía tải nhận năng lượng

Bộ biến đổi kép dạng đảo dòng

Bộ biến đổi kép dạng đảo dòng

0 0.5 1 1.5

0 0.5 1 1.5

0 100 200 300

0 10 20

x 10 -3 0

10 20

Đáp ứng của hệ thống Chopper lớp C + động cơ DC kích từ độc lập (Lư= 10mH, Rư = 0.25 , f sw = 1000Hz

Bộ biến đổi kép dạng đảo dòng

Time (s)

0 0.5 1 1.5

0 0.5 1 1.5

0 100 200 300

-20 -10 0

-3

-20 -10 0

Bộ biến đổi kép dạng đảo dòng

0 0.5 1 1.5

0 0.5 1 1.5

0 100

200

300

-50 0 50

-50 0 50

Bộ biến đổi kép dạng đảo dòng

- Điện áp ra thay đổi giữa +U và 0  luôn luôn >0.

- Dòng tải có thể đổi chiều

- Luôn hoạt động ở chế độ dòng liên tục

Bộ biến đổi kép dạng đảo áp

Tính liên tục hoặc gián đoạn của dòng tải phụ thuộc vào

thông số tải (R, L, E) và tỉ số điều chế

Dòng tải chỉ chạy theo một chiều, áp trên tải có thể đổi chiều

Bộ biến đổi kép dạng đảo áp

Giản đồ kích 1:

- S 1 đóng cắt trong mỗi chu kỳ,  T T1 (T 1 : thời gian đóng khóa S 1 ),

Bộ biến đổi kép dạng đảo áp

Giản đồ kích 2:

- S1, S2 cùng dẫn trong khoảng T1 và tắt trong khoảng T-T1,

- Điện áp trung bình ngõ ra: 2 1

Bộ biến đổi kép dạng tổng quát

Bộ biến đổi kép dạng tổng quát

Giản đồ kích 1:

- Kích từng cặp: (S1, S2) và (S3, S4)

- S1 và S4) kích ngược pha nhau,

- (S2 và S3) kích ngược pha nhau,

- Dòng ngõ ra có thể chạy theo cả hai chiều

- Điện áp ngõ ra biến thiên giữa –U và U

- Giá trị trung bình điện áp ngõ ra (ở chế độ dòng liên tục):

Bộ biến đổi kép dạng tổng quát

Giản đồ kích 2:

Để điện áp ra >0:

- S 1 = ON, S 2 = OFF,

- S 2 , S 3 đóng cắt ngược pha nhau

- Giá trị trung bình điện áp ngõ ra (ở chế độ dòng liên tục):

Mạch lọc cho bộ biến đổi điện áp một chiều

Mạch lọc cho bộ biến đổi điện áp một chiều

Mạch lọc ngõ vào:

Giả thiết bộ biến đổi được điều khiển theo phương pháp

tần số đĩng ngắt khơng đổi (T = const),

Tụ lọc Cf chọn theo:

max max

4

t f

c

I C

 L là cảm kháng mạch tải (L=Lph+Lt)

 imax là độ nhấp nhô lớn nhất cho phép của dòng điện tải

   (L: cảm kháng tải, R: điện trở tải),

Cần chọn sao cho: max

.f L i

U



 4

Ví dụ tính tốn

Ví dụ 4.1:

Bộ giảm áp cấp nguồn áp cho phần ứng của động cơ DC kích từ độc lập

Nguồn một chiều U = 220V, tần số đóng ngắt f = 500Hz

Động cơ có Rư = 2 sức điện động tính theo cơng thức E = 1,253. [V;rad/s].Điện cảm Lư khá lớn để dịng động cơ luơn liên tục

Dịng động cơ luôn bằng định mức, tức It = Iưdm=11,6[A]

a Tính tỉ số T1/T khi vận tốc động cơ là 1000 vòng/phút

b Tính điện áp tải nhỏ nhất ở chế độ dòng tải liên tục,

Từ đó xác định thời gian đóng tối thiểu T1 của chế độ dòng liên tục

Ví dụ tính toán

154 U

U T

Ví dụ tính tốn

Ví dụ 4.2

Cho bộ giảm áp cấp nguồn cho động cơ một chiều kích từ độc lập.

Nguồn một chiều U = 220V.

Tải có Rư = 0, Lư = 32,5 mH, E =1,253. với  [rad/s] là vận tốc động cơ.

Tần số đóng ngắt bộ giảm áp f = 500Hz Cho biết dòng tải liên tục và mạch ở xác lập

1 Tính tỉ số  = T

T

1 khi vận tốc động cơ n = 1500 v/ph.

2 Gọi ittmin và itmax là trị nhỏ nhất và lớn nhất của dòng điện qua tải.

Tính hiệu i t = i tmax - i tmin

3 Để giảm bớt độ nhấp nhô dòng điện i t sao cho i t < 1A,

cần phải thêm cảm kháng phụ bằng bao nhiêu

4 Trong trường hợp không sử dụng thêm cảm kháng phụ,

cần phải điều chỉnh tần số đóng ngắt như thế nào để it < 1A

5 Một cách tổng quát, khi E thay đổi trong khoảng ( 0, +U),

tìm điều kiện về f và L để độ nhấp nhô dòng ở xác lập thỏa điều kiện i t < i tmax

Ví dụ tính toán

Ở chế độ xác lập Ut = E = 1,253. = 1,253 157 = 196,8[V]

Ơû chế độ dòng liên tục:  U 

T

T U

220

8 ,

196 U

E E

U

Ví dụ tính tốn

2.- Tính hiệu it = itmax- itmin

Khi công tắc S đóng:

E dt

di L U

L

E U

di t  

Trong khoảng thời gian đóng công tắc S: dịng tăng từ itmin đến it max

Lấy tích phân hai vế của phương trình trong khoảng đóng S

1 min

t max

t

L

E U i

8946 ,

0 0325 ,

0

8 , 196

220 f

L

E U



Ví dụ tính tốn

3.- Tính Lph sao cho it < 1A,

Để giảm độ nhấp nhô dòng điện it < itmax = 1A Ta phải có:

] H [ 0415 ,

0 500

8946 ,

0 1

8 , 196 220

L

f

i

E U

L

i f

max t

, 0 0325 ,

0 1

8 , 196 220

L i

E U

L

U

U f

L

E U

L

U 1

f.

4

1 f.

220 i

4

U L

.

max t







Việc chọn tần số và cảm kháng phụ tùy ý, thỏa điều kiện f.L > 55 {H.HZ]

1 Dòng trung bình qua động cơ là 100A

2 Dòng trung bình qua động cơ là -100A