đồ án điện từ công suất-thiết kế bộ bấm xung cho động cơ 1 chiều của đh bách khoa hà nội-

Tuy nhiên, trong một số lĩnh vực nhất định đòi hỏi yêu cầucao về điều chỉnh tốc độ, về khả năng quá tải, thì bản thân động cơ KĐB không thể đáp ứng đ- ợc hoặc nếu thực hiện đợc thì phải

Giáo viên h ớng dẫn: T.S Dơng Văn Nghi.

Nhóm sinh viên thực hiện:

Nguyễn Tuấn Nghĩa

Trần Bình Dơng

Nguyễn Công Chiến

Nguyễn Hữu Nam

Lời nói đầu

Trong giai đoạn công nghiệp hoá, hiện đại hoá nền kinh tế đất nớc, ngày càng có nhiềuthiết bị bán dẫn công suất hiện đại đợc sử dụng rộng rãi trong trong tất cả các lĩnh vực sảnxuất, phục vụ đời sống con ngời Đặc biệt trong lĩnh vực điều chỉnh tự động sử dụng van bándẫn

Trong các lĩnh vực điều chỉnh tự động nói chung cũng nh trong lĩnh vực giao thông nóiriêng việc đòi hỏi cần có các bộ điều chỉnh nhằm tiết kiệm năng lợng ngày càng đợc đòi hỏi

và thay thế

Bên cạnh đó trong lĩnh vực giao thông việc sử dụng các động cơ xăng,diezen ngàycàng có xu hớng giảm vì các nhợc điểm nh: Tiêu hao nhiều năng lợng, ô nhiễm môi trờng

Đồng thời với các thành tựu của khoa học kỹ thuật thì việc chế tạo các động cơ điện ngày càng

đợc hoàn thiện Song song với sự phát triển đó là sự đòi hỏi phải có bộ điều khiển các loại

động cơ đó với chất lợng tốt nhất, thoả mãn các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật nhằm sử dụng

+ Chơng IV: Thiết kế mạch điều khiển

Mặc dù rất cố gắng trong việc thiết kế nhng do kiến thức có hạn nên không thể tránhkhỏi một số hạn chế nhất định, mong các thầy đóng góp ý kiến để đồ án đợc hoàn thiện hơn

Để hoàn thành đồ án này chúng em xin chân thành cảm ơn sự hớng dẫn tận tình củathầy Dơng Văn Nghi

Nhóm sinh viên thực hiện.

Chơng I Khái quát công nghệ

1 Vai trò & ứng dụng của động cơ điện trong lĩnh vực giao thông.

Vấn đề ứng dụng của động cơ điện nói chung trong truyền động điện sản xuất cũng nh ở

đầu máy kéo là đợc sử dụng rộng rãi Hiện nay trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống,thì động cơ KĐB là loại động cơ đợc sử dụng rộng rãi nhờ tính kinh tế, dễ chế tạo, chi phí vậnhành bảo dỡng sửa chữa thấp Tuy nhiên, trong một số lĩnh vực nhất định đòi hỏi yêu cầucao về điều chỉnh tốc độ, về khả năng quá tải, thì bản thân động cơ KĐB không thể đáp ứng đ-

ợc hoặc nếu thực hiện đợc thì phải chi phí các thiết bị biến đổi đi kèm (nh bộ biến tần ) rất

đắt tiền Vì vậy, động cơ điện một chiều hiện tại vẫn là loại động cơ không thể thay thế đợctrong những lĩnh vực nói trên

ứng dụng phổ biến của động cơ điện một chiều hiện nay trong các nghành sản xuất

nh hầm mỏ, khai thác quặng, máy xúc và đặc biệt là trong các đầu máy kéo tải ở lĩnh vực giaothông Đó là nhờ hai đặc điểm quan trọng u việt của nó là :

 Khả năng điều chỉnh tốc độ tốt

 Khả năng quá tải tốt Đặc biệt ở loại động cơ kích thích nối tiếp và hỗn hợp

Ngoài hai đặc tính cơ bản trên, thì cầu trúc mạch lực và mạch điều khiển động cơ điệnmột chiều đơn giản hơn nhiều so với động cơ KĐB, đồng thời lại đạt chất lợng điều chỉnh caohơn trong dải điều chỉnh rộng

Thực tế là ở các nớc phát triển, việc dùng động cơ điện thay thế cho các loại động cơ

điêzen hoặc xăng là phổ biến Đó cũng là xu thế chung đối với toàn thế giới trong tơng lai.Một mặt là vì có nguồn điện rộng rãi; tiến bộ nhảy vọt về công nghệ bán dẫn cho phép chế tạo

đợc nhiều bộ biến đổi điện năng gọn nhẹ, khả năng giới hạn dòng áp cao & tin cậy hơn Mặtkhác, là động cơ điện không gây ô nhiễm môi trờng nh các loại động cơ khác, đồng thời chohiệu suất cao Đây là một trong những đặc điểm quan trọng đa đến việc đa động cơ điện vàogiao thông ngày càng rộng rãi hơn Trong thực tế, ở các nớc phát triển nh Mỹ, Đức, Pháp, TQ đa số hệ thống đờng sắt dùng động cơ điện kéo đầu máy đều đợc cung cấp bằng điện áp mộtchiều qua đờng dây trên không hoặc đờng ray thứ ba

Đối với hệ thống đờng sắt trong thành phố có đặc điểm là khoảng cách ngắn, mật độgiao thông cao thì việc dùng trực tiếp hệ thống đờng dây một chiều là thích hợp Nhng đối vớitrờng hợp khoảng cách xa hơn, nh giữa các thành phố với nhau, thì việc dụng hệ thống mộtchiều là không kinh tế Trong trờng hợp này ngời ta lấy t lới điện xoay chiều một pha có tần số50Hz  60Hz và có điện áp khoảng 25kV sau đó qua hạ áp cấp vào bộ chỉnh l u đợc nguồnmột chiều Thông thờng cấp điện áp của hệ thống tầu kéo đờng sắt trong thành phố dùng điệnmột chiều từ 600  700V (với TH đờng ray thứ ba) hoặc 1500V (với TH đờng dây trênkhông) Trong cả hai trờng hợp trên thì ngời ta tạo dòng một chiều bằng cách chỉnh lu từ lới

điện xoay chiều với hệ số đập mạch là 12 để có chất lợng cao

Đối với ôtô điện ngời ta cũng lấy từ đờng dây trên không nếu công suất động cơ truyềntải lớn Hiện nay, trong một số loại động cơ kéo tải giao thông có công suất nhỏ, thì ngời tadùng nguồn ac-quy kèm theo bộ biến đổi gọn nhẹ thuận tiện cho tính linh hoạt trong vận tải.Nhng nhợc điểm rất rõ của loại dùng nguồn ac-quy là chỉ chạy đợc quãng đờng ngắn, điềunày gây bất tiện cho ngới sử dụng Vì vậy loại này chỉ khả dụng trong trờng hợp công nghệchế tạo ac-quy tiến bộ hơn nữa và thực tế loại dùng nguồn truyền tải hiện nay vẫn là chủ yếutrong truyền động giao thông

Trong khuôn khổ đồ án này với đề tài thiết kế bộ điều chỉnh tốc độ động cơ điện mộtchiều trong ôtô, nên để làm rõ tính quan trọng của động cơ một chiều trong lĩnh vực này trớchết ta phân tích rõ đặc thù của truyền động trong lĩnh vực giao thông

2 Phân tích đặc thù về truyền động trong giao thông.



0

M M

đm

Có thể nêu ra đặc điểm quan trọng về truyền động trong lĩnh vực giao thông là:

+ Yêu cầu cao trong việc điều chỉnh tốc độ; bao gồm những yêu cầu về dải điều chỉnhrộng, độ trơn điều chỉnh, điều chỉnh phải êm, khởi động động cơ nhanh

+ Yêu cầu cao về khả năng quá tải, vì tải kéo của đầu máy là không cố định

Ngoài ra, truyền động trong giao thông còn đòi hỏi cao về độ an toàn khi vận hành.Muốn vậy việc thiết kế phải đảm bảo đa ra đợc một sơ đồ điều khiển đơn giản tin cậy, dễ thaotác trong vận hành điều khiển động cơ ô - tô Vì thực tế trong lĩnh vực giao thông còn đòi hỏitruyền động có đảo chiều, nên việc thiết kế cũng chú trọng đến vấn đề đảo chiều quay độngcơ

Thực chất của việc điều khiển ô-tô cũng nh đầu máy kéo là việc điều khiển động cơkéo tải Vì vậy, trớc tiên ta đi giới thiệu một vài đặc tính cơ bản của các loại động cơ điện mộtchiều, rồi từ đó đa ra quyết định chọn loại động cơ thích hợp cho truyền động trong lĩnh vực

đang đề cập tới

3 Giới thiệu một số loại động cơ điện một chiều.

a Động cơ điện kích thích độc lập hoặc song song

Phơng trình đặc tính cơ: Biểu thị quan hệ giữa tốc độ (n)và mômen (M)

M.)K(

RRK

b Động cơ điện kích thích nối tiếp

ở động cơ điện kích thích nối tiếp, dòng điện kích thích chính là dòng điện phần ứng :

It= I=I Vậy trong phạm vi khá rộng có thể biểu thị:

=K.I

R M K

.

Ce

U C

n

e

u M

Nh vậy khi mạch từ cha bão hoà, đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích thích nốitiếp có dạng là đờng hypebol bậc hai

Ta thấy, ở động cơ một chiều kích thíchnối tiếp, tốc độ quay n giảm rất nhanh khi Mtăng Và khi mất tải (M=0, I=0) thì n có trị sốrất lớn Vì vậy thờng chỉ cho phép động cơ làmviệc với tải tối thiều P2=(0,2  0,25)Pđm Từdạng đặc tính cơ ta cũng có nhận xét là đặc tínhcơ của động cơ kích thích nối tiếp rất mềm 

động cơ nối tiếp rất u việt trong những nơi cần

mở máy nặng nề và cần tốc độ thay đổi trongmột vùng rộng

c Động cơ điện kích thích hỗn hợp:

Loại này đợc chế tạo gồm hai cuộn dây nối tiếp và song song Tác dụng của dây quấnkích thích song song và nối tiếp bù nhau hoặc ngợc nhau Trên thực tế ngời ta chỉ sử dụng loạikích thích hỗn hợp bù vì động cơ ngợc không đảm bảo đợc điều kiện làm việc ổn định Độngcơ kích thích hỗn hợp bù có đặc tính cơ mang tính chất trung gian giữa hai loại kích thich songsong và nối tiếp Khi tải tăng thì từ thông tăng, do đó đặc tính cơ của động cơ kích thích hỗnhợp bù mềm hơn so với đặc tính cơ của động cơ kích thích song song Tuy nhiên mức độ tăngcủa từ thông không mạnh nh ở động cơ kích thích nối tiếp cho nên đặc tính cơ của động cơ

điện kích thích hỗn hợp bù cứng hơn so với đặc tính cơ của động cơ kích thích nối tiếp

Việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp đợc điều chỉnh nh ởtrờng hợp động cơ kích thích song song; dù rằng về nguyên tắc có thể áp dụng những ph ơngpháp điều chỉnh tốc độ dùng cho động cơ kích thích nối tiếp

Từ những tính chất của từng loại động cơ nh đã trình bày ở trên, so sánh với đặc tính tải

và những yêu cầu của truyền động trong lĩnh vực giao thông ta thấy rằng loại động cơ kíchthích nối tiếp và kích thích hỗn hợp kiều bù là đáp ứng đợc những yêu cầu về truyền động Ta

có thể nêu u điểm của hai loại động cơ này so với động cơ kích thích độc lập hoặc song song

đứng trên quan điểm xét sự phù hợp với đặc tính tải:

+ Đặc tính cơ mềm và độ cứng thay đổi theo phụ tải Điều này rất thích hợp trong giaothông có yêu cầu tốc độ thay đổi theo tải.

+ Có khả năng quá tải lớn về mômen và khả năng khởi động tốt hơn Nhờ vậy cho phéplàm việc ở môi trờng kéo tải nặng nề

+ Vì từ thông của động cơ chỉ phụ thuộc vào dòng phần ứng I nên khả năng chịu tải của

động cơ không chịu ảnh hởng của sụt áp lới điện nên rất thích hợp cho những truyền độngdùng trong nghành giao thông có đờng dây cung cấp điện đi kèm theo tải

Thực tế trong lĩnh vực này động cơ kích thích nối tiếp đợc sử dụng Tuy nhiên ngời tacũng dùng cả động cơ kích thích hỗn hợp vì nó cho phép thựrc hiện hãm tái sinh năng lợng màvẫn đảm bảo tốt các yêu cầu truyền động

4 Các ph ơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ.

Việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kéo tải trong giao thông có thể dùng

ph-ơng pháp điện kết hợp cả phph-ơng pháp cơ qua cơ cấu bánh răng để tăng dải điều chỉnh Điềuchỉnh bằng phơng pháp điện càng tốt bao nhiêu càng giảm độ phức tạp & cồng kềnh của cơcấu cơ khí bấy nhiêu

Thực tế tồn tại hai phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều:

 Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ; tức là thay đổi U

 Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ ; tức là thay đổi từ thông 

Phơng pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi  có thể thay đổi đợc liên tục & giữ

đ-ợc hiệu suất của động cơ là không đổi vì sự điều chỉnh dựa trên việc tác dụng lên mạch kíchthích có công suất nhỏ so với công suất động cơ Nhng do bình thờng động cơ làm việc ở chế

độ định mức, ứng với kích thích tối đa (=đm=max), nên chỉ có thể điều chỉnh theo hớnggiảm từ thông; tức là điều chỉnh tốc độ trong vùng trên tốc độ & giới hạn điều chỉnh tốc độ bịhạn chế bởi các điều kiện cơ khí và đảo chiều quay nên phơng pháp này không thích hợp trongtrờng hợp động cơ kéo tải giao thông

Phơng pháp điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ quaydới tốc độ định mức vì không thể nâng cao điện áp lên trên Uđm của động cơ Phơng pháp nàycho phép điều chỉnh triệt để vì có những u điểm sau:

+ Hiệu suất điều chỉnh cao

+ Không có tổn hao trong máy điện khi điều chỉnh

+ Việc thay đổi điện áp phần ứng, cụ thể là giảm U  mômen ngắn mạch Mnm giảm,dòng ngắn mạch Inm giảm; điều này rất có ý nghĩa trong lúc khởi động động cơ

+ Độ sụt tốc tuyệt đối trên toàn dải điều chỉnh ứng với một mômen là nh nhau

+ Điều chỉnh trơn trong toàn bộ giải điều chỉnh

Tuy vậy, phơng pháp này đòi hỏi công suất điều chỉnh cao, và đòi hỏi phải có nguồn

5 Giới thiệu nguyên lý chung của bộ biến đổi điện áp một chiều.

Nh ở trên đã đề cập, phơng pháp điều chỉnh điện áp đợc lựa chọn trong điều chỉnh tốc độ

động cơ Thực tế, để thay đổi điện áp phần ứng động cơ ô-tô ngời ta có thể thay đổi góc mởchậm  nếu dùng bộ biến đổi là hệ thống chỉnh lu, hoặc thay đổi tần số băm trong trờng hợp

bộ biến đổi là bộ băm xung áp một chiều

Việc sử dụng hệ thống chỉnh lu tiristor - động cơ chỉ ứng dụng trong trờng hợp tải của

nó là loại động cơ công suất lớn, sử dụng sơ đồ chỉnh lu tiristor – động cơ một chiều luôn đikèm theo việc đa thêm bộ lọc kồng kềnh nên chỉ khả dụng cho truyền động đầu máy tầu điệnkéo tải lớn

Với loại động cơ công suất nhỏ thì việc dùng bộ băm xung áp một chiều là phù hợp Vìthiết bị băm xung làm việc với hiệu suất cao (theo tính toán là xấp xỉ bằng 1); ít nhạy cảm vớinhiệt độ và điều kiện môi trờng vì tham số điều kiển là thời gian đóng mở; đặc biệt là có kíchthớc nhỏ gọn (tính cả lọc), nên rất phù hợp với ôtô điện

Sau đây giới thiệu nguyên lý chung của bộ băm xung, đồng thời phân tích khái lợc vềcác yếu tố ảnh hởng đến chế độ làm việc của bộ băm xung - áp cũng nh vấn đề lựa chọn thiết

bị đáp ứng đợc các yêu cầu về chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế

Trên sơ đồ thì bộ băm xung áp làm việc nh một công tác tơ tĩnh (K) đóng mở liên tục 1

cách chu kì Nhờ vậy mà biến đổi đợc điện áp một chiều không đổi E thành các xung điện áp

2

Sơ đồ nguyên lý của bộ băm xung áp một chiều

một chiều Utb có trị số có thể điều chỉnh đợc Điện áp Utb này đặt vào phần ứng động cơ sẽlàm thay đổi tốc độ động cơ ô tô.

Khi bộ băm xung áp làm việc ở chế độ giảm áp thì 0<Utb<E

Khi bộ băm xung áp làm việc ở chế độ tăng áp thì E<Utb<0

Trong sơ đồ trên L,C là bộ phận lọc để san bằng và giữ cho điện áp tải thực tế là không

đổi ,mục đích là giảm hệ số đập mạch nâng cao chất lợng điều chỉnh

Điện áp trên tải thu đợc phụ thuộc vào tần số đóng cắt khoá K.Trong khi đó các hạnchế về công nghệ và tổn hao của bộ biến đổi điện áp một chiều quyết định giới hạn tần số làmviệc của bộ biến đổi Để tránh các sóng không mong muốn và từ đấy tránh đợc Momen đậpmạch thì tần số phải lớn hơn một mức nào đó Tần số đóng cắt càng nhanh thì càng giảm đợckích thớc của bộ lọc ,nhng nếu quá lớn sẽ sinh ra nhiễu vô tuyến Vì vậy phải cân nhắc để lựachọn đợc bộ biến đổi làm việc ở dải tần thích hợp( dới 1KHz) Thực tế thờng dùng tần số bămkhoảng 400Hz  600Hz

Thực tế khoá K trên sơ đồ nguyên lý đợc thay bằng khoá điện tử cụ thể là Tiristor hoặcTransistor(Công suất hoặc MOS)

Dùng Tiristor có u điểm là trị số giới hạn cao ,làm việc chắc chắn rẻ tiền,tổn hao khidẫn nhỏ nhng có nhợc điểm là mở chậm nên chỉ sử dụng rộng rãi ở tần số đóng mở thấp (dới500Hz)

Transistor MOS thích hợp với dải tần số chuyển mạch cao hơn 100KHz

Transistor công suất thích hợp với dải tần từ 20->100Khz,có giá thành rẻ hơn,tổn hao íthơn MOS

Với hệ thống dùng Transistor thì yêu cầu làm mát không cao bằng Tiristor,nhngTiristor lại cho phép dễ bảo vệ chống lại các sự cố hơn Transistor Vì vậy ở những môi trờnglàm việc nặng nề việc sử dụng Transistor là hạn chế

Việc sử dụng loại linh kiện nào dùng trong bộ biến đổi trong thực tế là dựa vào khảnăng kinh tế kỹ thuật và trong nhiều trờng hợp thì việc lựa chọn không rõ ràng

Ngoài sự ảnh hởng của các thông số kỹ thuật là tần số đóng cắt, giới hạn về các linhkiện thì chất lợng điều chỉnh tốc độ ôtô còn phụ thuộc vào cả cơ cấu điều chỉnh là kín hay hở.Dùng sơ đồ điều chỉnh kín (có vòng phản hồi) sẽ tăng thêm tính ổn định tốc độ với một tần số

đóng cắt nhất định, nâng cao đợc chất lợng điều chỉnh

Trên đây giới thiệu những nét khái quát nhất về công nghệ Việc thiết kế chi tiết xindành cho các mục dới đây

Chơng II

Bộ băm xung áp một chiều

Nh đã giới thiệu ở chơng trớc, bộ băm xung áp một chiều có nhiều u điểm trong truyền

động giao thông Bộ băm xung áp biến đổi đợc điện áp một chiều từ 0 đến giá trị điện ápnguồn US một cách trơn liên tục Phần trên cũng đã đề cập tới nguyên lý chung của bộ biến

điện áp một chiều, ở chơng này ta đi chi tiết giới thiệu tổng quan nguyên lý điều chỉnh, cácphơng pháp điều chỉnh và một số sơ đồ băm xung áp thực tế

Nguyên lý chung là biến đổi giá trị của điện áp một chiều ở các mức khác nhau

Ura là một dãy xung vuông (lý tởng) có độ rộng t1 và độ nghỉ t2 Điện áp ra bằng giá trịtrung bình của điện áp xung Nguyên lý cơ bản của các bộ biến đổi này là điều khiền các phần

tử công suất bằng phơng pháp xung Để có hiệu suất lớn thì điện áp sụt trên các phần tử côngsuất ở trạng thái mở phải nhỏ, dòng qua nó ở trạng thái mở rất nhỏ

BBĐ

một chiều

U

ra

Ura

t t

1 t2T

II ơng pháp điều chỉnh điện áp ra Ph

Có hai phơng pháp:

 Thay đổi độ rộng xung (t1)

 Thay đổi tần số xung (T hoặc f)

1 Phơng pháp thay đổi độ rộng xung

Nội dung của phơng pháp này là thay đổi t1, giữ nguyên T  Giá trị trung bình của

điện áp ra khi thay đổi độ rộng là:

 là hệ số lấp đầy, còn gọi là tỉ số chu kỳ

Nh vậy theo phơng pháp này thì dải điều chỉnh của Ura là rộng (0 <   1)

2 Phơng pháp thay đổi tần số xung

Nội dung của phơng pháp này là thay đổi T, còn t1=const Khi đó:

S S

Ur a

Clọ c

Tải

Phần tử điều chỉnh quy ớc là khoá K ( thực tế là Tiristor hoặc Tranzitor).

Đặc điểm của sơ đồ này là khoá K, cuộn cảm và tải mắc nối tiếp Tải có tính chất cảmkháng hoặc dung kháng Bộ lọc L & C Đi-ôt mắc ngợc với Ura để thoát dòng tải khi khoá

U

U W

+ K ngắt, dòng điện chạy từ +US qua L1  D  Tải Vì từ thông trong L1 không giảm

tức thời về không do đó trong L1 xuất hiện suất điện động tự cảm eL

dt

d

 , có cùng cựctính US Do đó tổng điện áp: U=US+eL  làm D thông  Utải=US+eL Vậy ta có bộ biến đổităng áp

Đặc tính của bộ biến đổi là tiêu thụ năng lợng từ nguồn US ở chế độ liên tục và năng ợng truyền ra tải dới dạng xung nhọn

l-Đặc tính truyền đạt:

US

Ur a

Clọ c

Tải

K

U W

3 Biến đổi đảo cực:

+ K ngắt, cuộn cảm L1 sinh ra sức điện động ngợc chiều với trờng hợp đóng  D thông

 năng lợng từ trờng nạp và C, tụ C tích điện; Utải sẽ ngợc chiều với US

Vậy điện áp ra trên tải đảo dấu so với US Giá trị tuyệt đối |Utải| có thể lớn hơn hay nhỏhơn US

4 Biến đổi công suất lớn theo nguyên lý nhiều nhịp:

Đặc điểm: Mắc song song n bộ biến đổi riêng làm việc cùng một tải và nguồn US

Để giảm độ gợn sóng của Itải và Utải , các khoá K1, K2, K3,  làm việc lệch pha nhau mộtgóc 2/n Khi đó mỗi bộ biến đổi chịu dòng điện Itải/n ; tần số làm việc f=f/n

Có thể làm việc ở hai chế độ : lần lợt và đồng thời

Nhận xét: Các bộ biến đổi (3 & 4) có u điểm ở chỗ là cho phép nhận đợc điện áp ra tải

Utải cao hơn điện áp nguồn cung cấp US, song chúng chỉ thích hợp với dải công suất nhỏnên ít thông dụng

IV Một số sơ đồ băm xung áp

Thực tế có rất nhiều sơ đồ băm xung áp một chiều với nhiều đặc điểm khác nhau tuỳmục đích sử dụng, song chúng đều làm việc dựa trên những nguyên lý của các dạng cơbản nh đã giới thiệu ở mục trên

Dới đây xin giới thiệu hai sơ đồ băm xung áp:

 Một loại cho phép tái sinh năng lợng và cho dòng tải liên tục

D1

US

Ur a

Clọ c

Tải

K

 Một loại cho phép đảo chiều dòng tải, thực hiện đợc hãm tái sinh năng lợng và cóthể áp dụng đợc nhiều chế độ điều khiển khác nhau.

1 Sơ đồ băm xung áp loại B.

Sơ đồ nguyên lý của bộ băm xung áp loại này nh sau:

Giải thích:

+ S1, S2 là loại điều khiển hoàn toàn

+ Tải của bộ băm xung áp là động cơ kích từ nối tiếp có thể thay thế bằng R-L-E;trong đó E là sức phản điện động của động cơ

+ D1là Diod hoàn năng lợng ;D2 là diod có tác dụng trả năng lợng tái sinh cho nguồn

Để đảo chiều dòng điện phần ứng động cơ (dòng id) ta cho S2 và D2 vào vận hành còn

S1 ngắt Khi đó ,do quán tính động cơ vẫn quay theo chiều cũ mặc dù bị ngắt ra khỏi nguồn

 E > 0 Lúc này mạch tải chỉ có nguồn duy nhất E khép mạch qua S2  xuất hiện dòng

điện chạy ngợc lại chiều ban đầu Công suất điện từ của động cơ là:Pđt= Id.E > 0

Công suất lúc này đợc tích luỹ trong cuộn cảm L Khi S2 ngắt, trên điện cảm L sinh rasức điện động tự cảm (UL) cùng chiều với E.Tổng hai sức điện động này lớn hơn điện ápnguồn US làm D2 dẫn ngợc dòng về nguồn và trả lại phần năng lợng đã tích luỹ trong cuộncảm L

Để đảm bảo S2 dẫn dòng điện ngợc ngay khi dòng thuận qua D1 tắt ta phát xung vào

mở S2 đồng thời với việc phát xung khoá S1

Sau đây là biểu đồ dạng sóng mô tả hoạt động của sơ đồ:

D1

S1

S2

idud

Biểu đồ dạng sóng dòng, áp

 Nhận xét:

Ưu điểm của sơ đồ này là:

+ Dòng qua tải luôn là liên tục,do đó tạo điều kiện tốt cho động cơ hoạt động êm.+ Có thể thực hiện đợc quá trình tái sinh năng lợng

1.2 Các biểu thức có liên quan:

Vì tải là động cơ điện một chiều nên ta có thể thay thế bằng tải R-L-E, trong đó:E: Sức phản điện động của động cơ

R: Điện trở dây quấn của động cơ

L: Điện cảm dây quấn của động cơ

a Xác định I max và I min :

 Khi H đóng mạch (tơng đơng với việc mở S1) ta có :

S d

E U p aI I

p

d d

d

) (

) ( ) 0 ( )

Khi mới bắt đầu cho bộ biến đổi làm việc thì Id=0 Nhng sau một vài chu kỳ, dòng Id

sẽ biến động và xác lập giữa hai giá trị Imax và Imin ( Do D1 & D2 dẫn khi S1 khoá)

Do đó Id(0)=Imin Thay vào phơng trình trên ta đợc:

min

) (

) ( )

p

a R

E U p aI p

) ( )

p

a R

E U p I a





)(

)

a p

I p

a a p R

E U p

ú

R

E U t

 Khi mạch hở ( tơng đơng với việc khoá S1 mở S2)

Ta có phơng trình trong giai đoạn D1 dẫn :

0





Ri E dt

( ] 1

R

E A

B R

1

1

R

E A

A B A R

1.Trong đó:

T a

aT B e a



  1

b Xác định điện áp trung bình trên tải :

Từ biểu đồ dạng sóng của điện áp đặt trên tải, ta có:

 



T

ú ú

T U



0

1

c Giá trị trung bình của dòng tải :

Từ phơng trình của mạch tải ta có: