THIẾT KẾ BỘ BĂM XUNG MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU ĐỂ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU

Thiết kế bộ băm xung một chiều có đảo chiều (theo nguyên tắc đối xứng) để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều (kích từ nam châm vĩnh cửu) Ứng dụng Điện tử công suất trong truyền động điện – điều khiển tốc độ động cơ điện là lĩnh vực quan trọng và ngày càng phát triển. Các nhà sản xuất không ngừng cho ra đời các sản phẩm và công nghệ mới về các phần tử bán dẫn công suất và các thiết bị điều khiển đi kèm. Do đó khi thực hiện đồ án chúng em đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới nhất, những công nghệ mới trong lĩnh vực điều khiển các phần tử bán dẫn công suất. Với yêu cầu thiết kế mạch băm xung một chiều để điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập có yêu cầu đảo chiều quay theo nguyên tắc đối xứng , chúng em đã cố gắng tìm hiểu kĩ về các phương án công nghệ sao cho bản thiết kế vừa đảm bảo yêu cầu kĩ thuật, yêu cầu kinh tế . Với hy vọng đồ án điện tử công suất này là một bản thiết kế kĩ thuật có thể áp dụng được trong thực tế nên chúng em đã cố gắng mô tả cụ thể, tỉ mỉ và tính toán cụ thể các thông số của các sơ đồ mạch.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế băm xung chiều có đảo chiều (theo nguyên tắc đối xứng) để điều chỉnh tốc độ động chiều (kích từ nam châm vĩnh cửu) Đề bài: Thiết kế băm xung chiều có đảo chiều (theo nguyên tắc đối xứng) để điều chỉnh tốc độ động chiều (kích từ nam châm vĩnh cửu) với số liệu cho trước: Phương án Điện áp Dòng điện định Điện áp phần Phạm vi điều lưới (VAC) mức ứng chỉnh tốc độ 110 220 380 20 15 120 220 100 10:1 15:1 20:1 127 V 6A 400 V 25:1 300 10 600 15:1 Lời nói đầu Ứng dụng Điện tử công suất truyền động điện – điều khiển tốc độ động điện lĩnh vực quan trọng ngày phát triển Các nhà sản xuất không ngừng cho đời sản phẩm công nghệ phần tử bán dẫn công suất thiết bị điều khiển kèm Do thực đồ án chúng em cố gắng cập nhật kiến thức nhất, công nghệ lĩnh vực điều khiển phần tử bán dẫn công suất Với yêu cầu thiết kế mạch băm xung chiều để điều khiển động điện chiều kích từ độc lập có yêu cầu đảo chiều quay theo nguyên tắc đối xứng , chúng em cố gắng tìm hiểu kĩ phương án công nghệ cho thiết kế vừa đảm bảo yêu cầu kĩ thuật, yêu cầu kinh tế Với hy vọng đồ án điện tử công suất thiết kế kĩ thuật áp dụng thực tế nên chúng em cố gắng mô tả cụ thể, tỉ mỉ tính toán cụ thể thông số sơ đồ mạch Mặc dù chúng em nỗ lực cố gắng làm việc với tinh thần học hỏi tâm cao nhiên lần chúng em làm đồ án, đặc biệt trình độ hiểu biết chúng em nhiều hạn chế nên chúng em tránh khỏi sai sót, chúng em mong nhận phê bình góp ý thầy để giúp chúng em hiểu rõ vấn đề đồ án ứng dụng thực tế để đồ án chúng em hoàn thiện Và chúng em hi vọng tương lai không xa, chúng em áp dụng kiến thức hiểu biết thu từ đồ án đời sinh viên chúng em vào thực tế phát triển đồ án sau Trong trình làm đồ án chúng em nhận giúp đỡ bảo tận tình thầy giáo Dương Văn Nghi Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy hi vọng thầy giúp đỡ chúng em nhiều việc học tập chúng em sau Nhóm sinh viên thực Chương I Giới thiệu động điện chiều I.1 Đặt vấn đề Cùng với phát triển ngày mạnh mẽ ngành công nghiệp chiều rộng lẫn chiều sâu,điện máy điện đóng vai trò quan trọng , thiếu phần lớn ngành công nghiệp đời sống sinh hoạt người Nó trước bước làm tiền đề mũi nhọn định thành công hệ thống sản xuất công nghiệp Không quốc gia nào, sản xuất không sử dụng điện máy điện Do tính ưu việt hệ thống điện xoay chiều: dễ sản xuất, dễ truyền tải , máy phát động điện xoay chiều có cấu tạo đơn giản công suất lớn, dễ vận hành mà máy điện (động điện) xoay chiều ngày sử dụng rộng rãi phổ biến Tuy nhiên động điện chiều giữ vị trí định công nghiệp giao thông vận tải, nói chung thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (như máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Mặc dù so với động không đồng để chế tạo động điện chiều cỡ giá thành đắt sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp ưu điểm mà máy điện chiều thiếu sản xuất đại Ưu điểm động điện chiều dùng làm động điện hay máy phát điện điều kiện làm việc khác Song ưu điểm lớn động điện chiều điều chỉnh tốc độ khả tải Nếu thân động không đồng đáp ứng đáp ứng phí thiết bị biến đổi kèm (như biến tần ) đắt tiền động điện chiều điều chỉnh rộng xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lượng cao Ngày hiệu suất động điện chiều công suất nhỏ khoảng 75% ÷ 85%, động điện công suất trung bình lớn khoảng 85% ÷ 94% Công suất lớn động điện chiều vào khoảng 100000kw điện áp vào khoảng vài trăm 1000v Hướng phát triển cải tiến tính nâng vật liệu, nâng cao tiêu kinh tế động chế tạo máy công suất lớn vấn đề rộng lớn phức tạp với vốn kiến thức hạn hẹp phạm vi đề tài em đề cập nhiều vấn đề lớn mà đề cập tới vấn đề thiết kế băm xung chiều để điều chỉnh tốc độ có đảo chiều động chiều kích từ độc lập theo nguyên tắc đối xứng Đây phương pháp dùng phổ biến để điều chỉnh động điện chiều kích từ độc lập với yêu cầu đảo chiều quay động theo phương pháp đối xứng Đây phương pháp mang lại hiệu kinh tế cao sử dụng rộng rãi tính đặc điểm bật mà chúng em phân tích đề cập sau I.2 Tổng quan động điện chiều I.2.1) Giới thiệu số loại động điện chiều Khi xem xét động điện chiều máy phát điện chiều người ta phân loại theo cách kích thích từ động Theo ứng với cách ta có loại động điện loại: - Kích thích độc lập: nguồn chiều có công suất ko đủ lớn, mạch điện phần ứng mạch kích từ mắc vào hai nguồn chiều độc lập nên :I = Iư - Kích thích song song: nguồn chiều có công suất vô lớn điện áp ko đổi, mạch kích từ mắc song song với mạch phần ứng nên I = Iu +It - Kích thích nối tiếp: cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng cuộn kích từ có tiết diện lớn, điện trở nhỏ, số vòng ít, chế tạo dễ dàng nên ta có I = Iư =It - Kích thích hỗn hợp ta có: I = Iu +It Với loại động tương ứng với đặc tính, đặc điểm kỹ thuật điều khiển ứng dụng tương đối khác phụ thuộc vào nhiều yếu tố.Trong đề tài ta xét đên động điện chiều kích từ độc lập biện pháp hữu hiệu để điều khiển loại động I.2.2 Động điện chiều kích từ độc lập +Phương trình đặc tính cơ: phương trình biểu thị mối quan hệ tốc độ (n) mômen (M) động có dạng chung Ru + R f U ω= u − M KΦ ( KΦ ) Thông qua phương trình này, ta thấy phụ thuộc tốc độ động vào mômen động thông số khác (mômen, từ thông ), từ đưa phương án để điều chỉnh động (tốc độ) với phương án tối ưu Với điều kiện Uư = const, It = const từ thông động không đổi, quan hệ tuyến tính đường đặc tính động đường thẳng Thường dạng đặc tính đường thẳng mà giao điểm với trục tung ứng với mômen ngắn mạch giao điểm với trục tung ứng với tốc độ không tải động Người ta đưa thêm đại lượng β = ΔM để đánh giá độ cứng Đặc tính dốc Δω cứng ( β lớn) tức mômen biến đổi nhiều tốc độ biến đổi ngược lại Đặc tính dốc mềm tức mômen biến đổi tốc độ biến đổi nhiều thay đổi ω ω ω Mt M Mnm Để hiểu nguyên lý lựa chọn phương pháp điều chỉnh tối ưu, trước hết ta xét đặc tính động điện Đó quan hệ tốc độ quay với mômen (hoặc dòng điện) động +Đặc tính tự nhiên động cơ: động vận hành chế độ định mức (điện áp, tần số, từ thông định mức không nối thêm điện kháng, điện trở vào động cơ) Trên đặc tính tự nhiên ta có điểm làm việc định mức có giá trị Mđm, ωđm +Đặc tính nhân tạo động đặc tính ta thay đổi tham số nguồn hoạc nối thêm đIện trở, điện kháng Để so sánh đặc tính với nhau, người ta đưa khái niệm độ cứng đặc tính cơ: β=ΔΜ/Δω (tốc độ biến thiên mômen so với vận tốc) a) Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Sơ đồ kích từ độc lập thể đây: Khi nguồn chiều có công suất không đủ lớn mạch điện phần ứng mạch kích từ mắc vào hai nguồn chiều độc lập với nhau: gọi động điện kích từ độc lập Phương trình đặc tính xuất phát: U u = E u + ( Ru + R f ) I u +Uư: điện áp phần ứng +Eư: sức điện động phần ứng +Rư: điện trở mạch phần ứng : Rư=rư +rcf +rb +rct +rư: điện trở cuộn dây phần ứng +rcf: điện trở cuộn cực từ phụ +ri: điện trở cuộn bù +rct: điện trở tiếp xúc chổi điện +Rf: điện trở phụ mạch phần ứng +Iư: dòng điện mạch phần ứng +Eư xác định theo biểu thức sau: pN ⋅ Φ ⋅ω 2π a + p: số đôi cực từ + N: số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng + A: số đôi mạch nhánh song song cuộn dây phần ứng + Φ : từ thông kích từ cực từ Eu = +ω: tốc độ góc pN 2πa Trong K hệ số cấu tạo động K= E u = K e Φn ω = 2πn / 60 = n / 9,55 Vì pN Φn 60a K Ke = = 0,105K 9,55 Eu = Suy U u Ru + R f − Iu KΦ KΦ Biểu thức (*) phương trình đặc tính điện động Mặt khác mômen điện từ động xác định M dt = K Φ.I u Suy I u = M dt / KΦ Thay vào (*) ta Ru + R f U ω= u − M dt KΦ ( KΦ) Nếu bỏ qua tổn thất thép mômen trục động mômen điện từ M Ta có Ru + R f U ω= u − M KΦ ( KΦ ) Đây phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Đồ thị hình vẽ: Φ= ω ω ω Mt Mnm M Nhận xét : + Iư=0 M=O ta có Uu ω= = ω0 Ru + R f Đây tốc độ không tải lý tưởng động +ω = I u = U : Ru + R f M = K Φ.I nm = M nm : Dòng điện ngắn mạch Mômen ngắn mạch Uu RI − = ω − Δω K Φ KΦ Ru + R f U ω= u − M = ω − Δω KΦ ( KΦ ) ω= R = Ru + R f ω0 = Uu KΦ R R Iu = M KΦ (KΦ )2 Từ tốc độ đông điện chiều phụ thuộc vào đại lượng là: Uư, R, I Như thông qua đại lượng biến thiên mà ta điều khiển tốc độ động điện chiều Δω = b) Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều Điều chỉnh tốc độ động điện chiều nội dung truyền động điện nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ máy sản xuất.Điều chỉnh tốc độ dùng phương pháp tuý điện tác động lên thân hệ thống truyền động điện để thay đổi tốc độ quay động điện Tốc độ quay động điện thường bị thay đổi biến thiên tải ,của nguồn hay chế độ làm việc mở máy ,hãm máy gây sai số so với tốc độ ,kĩ thuật mong muốn Trong hệ thống truyền động điện thường vào số tiêu u kinh tế ,kkĩ thuật ,cácc tiêu n tíính thiếết kế điều chỉnh độn ng điện Trong th hực tế có phương phháp điều chhỉnh tốc độộ động điện chiều c + Điều chỉnh điện đ áp choo phần ứngg động + Điều Đ chỉnh cáchh thay đổii từ thông phần ứng hay thay đổi điện áp phần ứng cấp cho mạch m kích từ + Điều chỉnh b thay đổi đ điện trở phụ mạch phầần ứng ý điều nh điện áp p phần ứn ng b.1) Nguyên lý Chỉ áp dụng d với động điện m chiều kích k thích độc đ lập song m phát làm việc chếế độ kích thhích độc lââp Loại nàày cần có thhiết bị nguuồn như: máy u kích từ độộc lập, chỉnh lưu l điều khhiển có ức biến điện chiều oay chiều thành t chiều có sđđ Eb điiều chỉnh nhờ n tín hiiệu điều lượnng điện xo khiểnn Uđk Ta có c phương trình E b − E u = I u ( R b + R ud ) ω = Eb R + R ud − b R ud K dm I u K Φ dm K Φ ® Km ω = ω (U dk ) − M β Vì từ thông củ động giữ không đổii nên đặc tính t cũnng không đổi đ Tốc độ không k tải lí tưởng tuỳỳ thuộc giiá trị Uđk c hệ thốnng Đồ thịị tuyến tínhh nói phươn ng pháp nàyy triệt đểể Để xác định đ dải điều chỉnh tốốc độ Chú ý: + Phhương pháp p có từ thông khôông đổi nên đặc tính có độ cứng c khôngg đổi + Tốốc độ khôn ng tải lý tưở ởng tuỳ thuuộc vào giáá trị điện áp Uđk hệ thống d nói n phương g pháp nàyy điều khiểnn triệt đểể + Giiải điều chỉnh tốc độ hệ tthhống bị chặặn đặcc tính bảản đặc tính ứng với điện đ áp địn nh mức từ thông định đ mức Tốc độ nhhỏ củaa dải điều khiển k bị giới hạn yêêu cầu sai s số tốc độ đ mô men m khởi độộng +Với cấu máy cụ thể có ω max , K M , M dm xác định phạm vi điều chỉnh D phụ thuộc tuyến tính vào giá trị độ cứng ω max = ω max − M dm ω = ω − M dm β β M nm = M c max = K M M dm Để thoả mãn khả tải đặc tính thấp dải điều chỉnh phải có môn men ngắn mạch M nm = M c max = K M M dm (KM: hế số mômen tải) Họ đặc tính đường thẳng song song nên ta có ω = ( M nm − M dm ) ω max − D= (K M M dm = M dm β β ω max β ( K M − 1) −1 M dm = − 1) M dm / β KM −1 β Với ω max , K M , M dm xác định máy D phụ thuộc tuyến tính vào β Khi điều chỉnh điện áp phần ứng động điện chiều thiết bị nguồn điều chỉnh điện trở mạch phần ứng gấp khoảng lần điện trở phần ứng động tính sơ được: ω max β / M dm ≤ 10 Do phạm vi điều chỉnh tốc độ không vượt 10, Vậy với yêu cầu để ta điều chỉnh dải điện áp dải điều chỉnh cho Điều chỉnh tốc độ phương pháp thích hợp trường hợp Mt=const toàn dải điều chỉnh b.2) Điều chỉnh từ thông động Điều chỉnh từ thông kích thích động điện chiều điều khiển mômen điện từ động điện M = K Φ.I u Do mạch kích từ động điện chiều phi tuyến hệ điều chỉnh từ thông phi tuyến Từ sơ đồ ta ek dΦ + ωk iu = rb + rk dt rk: điện trở dây quấn phần ứng rb : điện trở nguồn đIện áp kích thích ω k : số vòng dây cuộn kích từ Thường điều chỉnh từ thông điện áp phần ứng Uđm đặc tính thấp vùng điều khiển từ thông đặc tính có điện áp phần ứng định mức, từ thông định mức gọi đặc tính (đôi đặc tính tự nhiên) Tốc độ lớn dải điều chỉnh từ thông bị hạn chế khả chuyển mạch cổ góp điện Khi giảm từ thông dẫn đến tăng vận tốc góc điều kiện chuyển mạch cổ góp bị xấu mặt khác phải bảo đảm I cho phép Kết mômen cho phép động giảm nhanh kể giữ nguyên I momen giảm nhanh b.3) Thay đổi điện trở phụ Rf Từ phương trình đặc tính (*) Φ= U u Ru + R f − Iu KΦ KΦ (*) Thực tế ngày người ta không dùng phương pháp Vì phương pháp cho phép điều chỉnh tốc độ quay vùng tốc độ định mức, kèm theo tổn hao lượng điện trở phụ, làm giảm hiệu suất động điện Vì phương pháp áp dụng động điện có công suất nhỏ thực tế thường dùng động điện cần trục c) Kết luận Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông có nhiều hạn chế so với phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng phương pháp thay đổi từ thông bị 10 hạn chế điều kiện khí: điều kiện chuyển mạch cổ góp điện Cụ thể phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng có ưu điểm sau - Hiệu suất điều chỉnh cao (phương trình điều khiển tuyến tính, triệt để) ta ding phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng nên tổn hao công suất điêù khiển nhỏ - Việc thay đổi điện áp phần ứng cụ thể làm giảm U dẫn đến mômen ngắn mạch giảm, dòng ngán mạch giảm Điều có ý nghĩa lúc khởi động động - Độ sụt tốc tuyệt đối toàn dải điều chỉnh ứng với mômen điều chỉnh xác định nên dải điều chỉnh đều, trơn, liên tục Tuy phương pháp đòi hỏi công suất điều chỉnh cao đòi hỏi phải có nguồn áp điều chỉnh xong không đáng kể so với vai trò ưu đIểm Vậy nên phương pháp sử dụng rộng rãi 1.3 Các vấn đề khác điều động điện chiều 1.3.1 Các góc phần tư làm việc II:Hãm II: Động Mc Pc=Mdω0 Mc Pc=Mdω>0 M II: Hãm Mc Pc=Mdω Eư Động làm việc máy phát điện song song với lưới So với chế độ động cơ, dòng điện mômen hãm đổi chiều xác định theo biểu thức Ih = U u − E u KΦ ω − K Φ ω = ω Vì sơ đồ đấu dây mạch động không đổi nên phương trình đặc tính tương tự mômen có giá trị âm Đường đặc tính nằm góc phần tư thứ hai thứ tư (hình 2-14 ttđ) Trong hãm tái sinh, dòng điện hãm đổi chiều công suất đưa trả lưới điện có giá trị P = (E-U) I Đây phương pháp hãm kinh tế động sinh lượng hữu ích Ví dụ: cấu nâng hạ cần trục Khi nâng tải động đấu vào nguồn theo cực tính thuận làm việc đặc tính cư làm góc phần tư thứ 12 Khi muốn hạ tải phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động Lúc mômen trọng tải gây lớn mômen ma sát phận chuyển động động xh trạng thái hãm tái sinh Tốc độ hạ cần trục tăng dần tới ω od > ω b.2) Hãm ngược Xảy phần ứng tác dụng động tích luỹ phận chuyển động thée quay ngượcchiều với mô men điện từ động cơ, mômen động chóng lại chuyển động cấu sản xuất b.2.1) Hãm ngược đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng (tăng tải) Đặc tính hãm ngược sđđ tác dụng chiều với điện áp lưới, Động làm việc máy phát nối tiếp với lưới điện, biến điện nhận từ lưới điện thành nhiệt đốt nóng điện trở tổng mạch phần ứng, tổn thất lớn b.2.2) Đảo chiều điện áp phần ứng Dòng điện Ih ngược chiều với chiều làm việc đọng lớn Ih = − U u − Eu Ru + R f Nên nguy hiểm phải có biện pháp hạn chế dòng phạm vi cho phép: I nm = ÷ 2,5 I dm c) Hãm động Là trạng thái động làm việc máy phát mà lượng học động tích luỹ trình làm việc trước biến thành điện tiêu tán dạng nhiệt c.1) Hãm động tụ kích từ độc lập Khi ta cắt phần ứng động khỏi lưới điện chiều đóng vào điện trở hãm − Eu KΦω hd = Ru + Rh Ru + Rh M h = KΦI hd < I hd = Chứng tỏ Ihdvà Mhd ngược chiều với tốc độ ban đầu Năng lượng chủ yếu tạo động tiêu tốn nằm mạch kích từ c.2) Hãm động tự kích Nhược điểm điện không thực hãm cuộn dây kích từ phải nối với nguồn.muốn khắc phục người ta sử dụng phường pháp hãm động tự kích từ Nó xảy ta cắt phần ứng lẫn cuộn kích từ khỏi lưới điện đông quay để đóng vào điện trở hãm Trong trình hãm tốc độ giảm dần, dòng kích từ giảm dần từ thông giảm dần hàm tốc độ đặc tính đặc tính không tải máy phát điện tự kích thích phi tuyến.so với phương pháp hãm ngược Hãm động có hiệu chúng có tốc độ mômen cản, nhiên hãm động ưu việt mặt 13 lượng đặc biệt hãm động tự kích không tiêu thụ lượng từ lưới Sử dụng kể điện 1.3.3 Vấn dề phụ tải Đặc tính phụ tải vấn đề cần phải quan tâm điều khiển động điện chiều Với loại khác ta chọn phương pháp phù hợp tính toán khác nhau.có thể phân thành loại theo thay đổi mômen cản theo tốc độ Khi tốc độ động thay đổi, mômen phụ tải + Không đổi: thang máy (1) + Tăng: quạt gió, bơm + Giảm: cấu máy dây, giấy, truyền động quay trục máy cắt gọt kim loại Ta thường mong muốn đặc tính tuyến tính (4) vấn đề thiết kế phức tạp lên nhiều thay đổi lại phi tuyến đặc biệt tải biến đổi Nên ta xét trường hợp phụ tải có mômen số toàn dải điều chỉnh Qua phân tích đây, việc điều khiển điện áp phần ứng chọn phù hợp giải pháp mà người ta thường dùng băm xung áp điều khiển dó băm xung áp chiều mà ta đề cập vấn đề 14 Chương II BĂM XUNG MỘT CHIỀU (BXDC) II.1 Giới thiệu băm xung chiều (BXDC): BXDC có chức biến đổi điện áp chiều, có ưu điểm thay đỏi điện áp phạm vi rộng mà hiệu suất biến đổi cao tổn thất biến đổi chủ yếu phần tử đóng cắt nhỏ So với phương pháp thay đổi điện áp chiều để điều chỉnh tốc độ động chiều phương pháp điều chỉnh biến trở, máy phát chiều, biến đổi có khâu trung gian xoay chiều, chỉnh lưu có điều khiển phương pháp dùng mạch băm xung có nhiều ưu điểm đáng kể: điều chỉnh tốc độ đảo chiều dễ dàng, tiết kiệm lượng, kinh tế hiệu cao, đồng thời đảm bảo trạng thái hãm tái sinh động Cùng với phát triển ứng dụng ngày rộng rãi linh kiện bán dẫn công suất lớn tạo nên mạch băm xung có hiệu suất cao, tổn thất nhỏ, độ nhạy cao, điều khiển trơn tru, chi phí bảo trì thấp, kích thước nhỏ Mạch băm xung đặc biệt thích hợp với động chiều công suất nhỏ Điện trung bình đầu điều khiển theo mức mong muốn điện đầu vào số (ắc qui, pin) biến thiên (đầu chỉnh lưu), tải thay đổi.Với giá trị điện vào cho trước, điện trung bình đầu điều khiển theo hai cách: - Thay đổi độ rộng xung - Thay đổi tần số băm xung U Con t1 t2 t T II.1.1 Phương pháp thay đổi độ rộng xung 15 Nội dung phương pháp thay đổi t1, giữ nguyên T Giá trị trung bình điện áp thay đổi độ rộng là: Ud = t1.U = γ.U T Trong đặt: γ= t1 T hệ số lấp đầy, gọi tỉ số chu kỳ Như theo phương pháp dải điều chỉnh Ura rộng (0 < ε ≤ 1) II.1.2 Phương pháp thay đổi tần số xung Nội dung phương pháp thay đổi T, t1 = const Khi đó: Ud = t1 U = t1.f.U T Vậy Ud = U f1 = T Ngoài phối hợp hai phương pháp Thực tế phương pháp biến đổi độ rộng xung dùng phổ biến đơn giản hơn, không cần thiết bị biến tần kèm II.1.3 Nhận xét Ở ta chọn cách thay đổi độ rộng xung, phươg pháp gọi PWM (Pulse Width Modulation).Theo phương pháp tân số băm xung số.Việc điều khiển trạng thái đóng mỏ van dựa vào viêc so sánh điện áp điều khiển với sóng tuần hoàn (thường dạng tam giác(Sawtooth)) có biên độ đỉnh không đổi.Nó thiết lập tần số đóng cắt cho van,tần số đóng cắt không đổi với dải tẩn từ 400Hz đến 200kHz.Khi uControl > ust cho tín hiệu điều khiển mở van, ngược lại khóa van 16 t on t off on Ura off II.2 Các sơ đồ đ băm xung: x Sơ đồ ngu uyên lý sau: Phần tử điều chỉnh quy q ước làà khoá S (vvan bỏn dẫnn điều khiểển) Đặc điểm m sơ đồồ khhoá S, cuộnn cảm tải t mắc nốối tiếp Tải có tính chhất cảm kh háng dung khánng Bộ lọcc L & C Đi-ôt Đ mắc ngược vớ ới Ud để thhoát dòng tải khoáá K ngắt đ bộộ lọc Lý tư ưởng ud = U (nếuu bỏ qua + S đóng ⇒ U đượcc đặt vào đầu sụụt áp c van tronng biếnn đổi) + S mở ⇒ hở mạchh nguuồn tải, có dòng id năngg lượng tícch luỹ tron ng cuộn L v Ltải, dònng chạy quaa D, đóó ud=0 Như vậy, Ud ≤ U Tương T ứng ta có biến đổi hạ áp t đạt: Đặc tính truyền 17 WI = Ud =α U Sơ đồ sau: Đặc điểm: L nối tiếp với tải, khoá S mắc song song với tải Cuộn cảm L không tham gia vào trình lọc gợn sóng mà có tụ C đóng vai trò + S đóng, dòng điện từ +U qua L → S → -U Khi D tắt tụ có UC (đã tích điện trước đó) + S ngắt, dòng điện chạy từ +U qua L → D → Tải Vì từ thông L không giảm tức thời không L xuất suất điện động tự cảm eL = w dΦ , dt có cực tính U Do tổng điện áp: ud =U + eL Vậy ta có biến đổi tăng áp Đặc tính biến đổi tiêu thụ lượng từ nguồn U chế độ liên tục lượng truyền tải dạng xung nhọn Đặc tính truyền đạt: WI = Ud = U 1− ε a Sơ đồ mắc sau: 18 Tải động mmột chiều thay mạch tương đương R-L-E L1 đóng vai trò tích luỹ lượng C đóng vai trò lọc b Hoạt động + S đóng, L1 có U, dòng chạy từ +U → S → L1 → -U Năng lượng tích luỹ cuộn cảm L1; đi-ôt D tắt; Ud =UC, tụ C phóng điện qua tải + S ngắt, cuộn cảm L1 sinh sức điện động ngược chiều với trường hợp đóng ⇒ D thông ⇒ lượng từ trường nạp C, tụ C tích điện; ud ngược chiều với U Vậy điện áp tải đảo dấu so với U Giá trị tuyệt đối |Ud| lớn hay nhỏ U nguồn II.2.4 Bộ Chopper lớp C (Bộ đảo dòng) a) Sơ đồ nguyên lý 19