Bài giảng Điện tử công suất: Bộ biến đổi điện áp một chiều DC/DC converter (p1) - PGS.TS Lê Minh Phương

Nội dung chính trong bài giảng Bộ biến đổi điện áp một chiều DC/DC converter gồm có: Tổng quan về bộ biến đổi điện áp một chiều, bộ chopper dạng giảm áp (Step-down), bộ chopper dạng tăng áp (Step-up), bộ chopper dạng đảo dòng, bộ chopper dạng đảo áp, bộ chopper dạng tổng quát, transformer Versions of Buck Converter.

Trang 1

1

PGS.TS Lê Minh Phương

Khoa Điện –Điện Tử

Trường Đại Học Bách Khoa

ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

PGS.TS Lê Minh Phương Khoa Điện –Điện Tử Trường ĐHBK TPHCM

TPHCM

Trang 2

3

1 Tổng quan về Điện tử công suất

2 Các linh kiện bán dẫn cơ bản

3 Mô phỏng Matlab-Simulink

4 Bộ chỉnh lưu

5 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều

6 Bộ biến đổi điện áp một chiều

7 Bộ nghịch lưu –biến tần

PGS.TS Le Minh Phuong

1/21/2013

4

MATLAB/SIMULINK - Lê Minh Phương, Phan Quốc Dũng – Nhà xuất bản ĐHQG 2011

2 POWER ELECTRONICS HANDBOOK –

Trang 3

TPHCM

2012

1 Tổng quan về bộ biến đổi điện áp một chiều

2 Bộ chopper dạng giảm áp (Step-down)

3 Bộ chopper dạng tăng áp (Step-up)

3 Fly Back Converter

Contents – Nội dung

Trang 4

7

Chức năng

1/21/2013

Chức năng: điều khiển trị trung bình điện áp một chiều ngõ ra với

nguồn một chiều ngõ vào không đổi

 Hiệu suất cao

Thường sử dụng phương pháp điều khiển PWM

BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU

Trang 9

- Ứng dụng trong năng lượng tái tạo (Solar inverter)

Trang 10

Điều kiện để dòng điện cảm liên tục;

Giá trị điện cảm lớn nhất để dòng điện cảm liên tục;

Thành phần nhấp nhô của điện áp và dòng điện tải, THD;

Thành phần nhấp nhô của dòng điện nguồn, THD;

Trang 11

Khi khóa S đóng trong khoảng thời

gian T 1 , điện áp nguồn xuất hiện trên tải

Khi khóa S ngắt, điện áp trên tải bằng 0

1

1 1 0

Phương pháp điều khiển

Tỷ số thời gian đóng (Duty cycle) được tạo ra bằng các so sánh

sóng điều khiển (tham chiếu) v cr và sóng răng cưa v r

t T

V k V



Trang 12

1 Xét trường hợp dòng tải liên tục

Hoạt động của bộ giảm áp với tải RL có thể chia làm hai chế độ

Trong chế độ 1, khóa S đóng và dòng điện từ nguồn cung cấp đến tải

Trong chế độ 2, khóa S ngắt và dòng điện tải tiếp tục chạy qua diode

di L Ri

Trang 13

di L

 2 2

Tải RL: Giải các phương trình dòng điện

Bô giảm áp - Step-down (Buck) Converter

Trang 14

27

1/21/2013

Tải RL

z z k z kz s

e e e e V











1

Để  I đạt giá trị cực đại

0 )

dk I

0

e   e   

k=0.5

ax

4

s m

V T I

L

28

1/21/2013

Tải RL: Khi dòng tải liên tục

gT

Gs

wt

V0

wt

i0

wt

iS1

wt

VS1

wt

iD

wt

VD

I0max

I0min

Vs

-Vs

0 T1 T T+T1 2T

Trang 15

T z

Trang 16

32

Bài tập 4.1 Cho bộ biến đổi điện áp một chiều giảm áp Tải RLE với R=10

 , E=50V, L=0.005(H); Nguồn áp ngõ vào bộ biến đổi có giá trị

U=200VDC Bộ biến đổi được điều khiển theo phương pháp

tần số đóng cắt khoá không đổi có giá trị là f sw = 1000Hz Khoá

bán dẫn được điều khiển với tỷ số đóng g = 0.75 Mạch ở trạng

thái xác lập và dòng tải liên tục

1 Vẽ giản đồ áp tải u z và tính trị trung bình áp tải ứng với g đã

1 Xét trường hợp dòng tải gián đoạn

Hoạt động của bộ giảm áp với

tải RL có thể chia làm ba chế

độ

Trong chế độ 1, khóa S đóng và dòng điện từ nguồn cung cấp đến tải

Trong chế độ 2, khóa S ngắt

và dòng điện tải tiếp tục chạy qua diode Dm

Chế độ 3, dòng điện bằng 0

Trang 17

di L Ri

di L

 2 2

0

t 2

i 2 (t = t 2 ) = I 3 = I 1 = 0

Trang 18

36

1/21/2013

Tải RL

1 Chế độ 3 (t 2 ≤ t ≤T )

0

t 2

i 0 (t ) = 0

37

1/21/2013

Tải RL: Khi dòng tải gián đoạn

wt

i0

wt

iD

wt

VD

E

0 T1 T T+T1 2T

Điều kiện để dòng điện tải liên tục

0 1







s z kz

V

E e e

ln ( 1) 1

T

s

E



Trang 19

V E L

Tải RL: Khi dòng tải gián đoạn Tìm tx=t 2 +t 1

1

t s

Trang 20

41

Bài tập 4.3 Cho bộ biến đổi điện áp một chiều dạng giảm áp Tải RLE với

R=10  , E=50V, L=0.005(H); Nguồn áp ngõ vào bộ biến đổi có

giá trị U=200VDC Bộ biến đổi được điều khiển theo phương

pháp tần số đóng cắt khoá không đổi có giá trị là f sw = 500Hz

Khoá bán dẫn được điều khiển với tỷ số đóng D = 0.5 Mạch ở

trạng thái xác lập

1 Xác định chế độ làm việc: dòng điện tải liên tục hay gián

đoạn

2 Vẽ giản đồ áp tải và dòng điện tải u z

3 Tính trị trung bình áp tải và dòng điện tải ứng với D đã

Trang 21

45

Bài tập 4.3 Cho bộ biến đổi điện áp một chiều dạng giảm áp Tải RLE với

đoạn

cho

1/21/2013

Bô tăng áp - Step-up Converter

Giả thiết dòng tải liên tục

i S

U DC

Trang 23

49

1/21/2013

Tải RL: Khi dòng tải liên tục

kT Gs

wt

V0

wt

i0

wt

iS1

wt

VS1

wt

iD

wt

VD

I1

I2

Vs

-Vs

0 T1 T T+T1 2T

1

I



       

 

     

 

2

I



       

     

 

1

1 0

1

(1 )

T

T T



(1 ) S

L

k V E I

R



Bài tập 4.3 Cho bộ biến đổi điện áp một chiều dạng tăng áp Tải RLE với

Khoá bán dẫn được điều khiển với tỷ số đóng g = 0.75 Mạch ở

trạng thái xác lập và dòng tải liên tục

1 Vẽ giản đồ áp tải u z và tính trị trung bình áp tải ứng với g đã

cho

2 Tính thời gian đóng ngắt khoá T 1 , T 2

3 Tính dòng Izmax, Izmin; Vẽ giản đồ dòng tải i z ,

4 Tính trị trung bình dòng tải

Trang 24

Tải RL: Khi dòng tải gián đoạn Tìm tx=t 2 +t 1

1

t x

Trang 25

58

Bài tập 4.3 Cho bộ biến đổi điện áp một chiều dạng tăng áp Tải RLE với

đoạn

cho

1/21/2013

Bô đảo dòng

Kết hợp hai bộ: giảm áp (S 1 ,D 4 ) và tăng áp (S 4 ,D 1 )

Dòng điện tải có 2 chiều: từ nguồn đến tải và từ tải đến nguồn

Trang 26

60

1/21/2013

Kết hợp hai bộ: giảm áp (S 1 ,D 4 ) và tăng áp (S 4 ,D 1 )

Dòng điện tải có 2 chiều: từ nguồn đến tải và từ tải đến nguồn

61

1/21/2013

Dòng điện theo chiều thuận : kE/U DC

Trang 28

Dòng điện theo chiều ngược : k<E/U DC

0

L L

Trang 29

66

1/21/2013

1

2

I

1

I

wt

i0

wt

iS1

wt

VS4

wt

iD1

wt

VD1

I1 I2 Vs

-Vs

Vs

0 T1 T T+T1 2T

Khi k=E/V S : tồn tại 4 trạng thái đóng ngắt lần lượt là D1, S1,D4,S4

Trang 30

68

1/21/2013

1

2

I

1

I

wt

V0

wt

i0

wt

iS1

wt

iD4

wt

iD1

wt

Vs

iS4

0 T1 T T+T1 2T

69 PGS.TS Le Minh Phuong 1/21/2013 Tải RL:

1

1 0

1 T 1 T

T

0

s

I

R





Trang 31

70

Bài tập 4.4 Cho bộ đảo dòng Udc=200V, f=1kHz R=5; L=0.01,

Dòng trên tải chỉ chạy theo một chiều trên tải

Trang 33

74

Bô đảo áp

1/21/2013

Dòng trên tải chỉ chạy theo một chiều

w t

i 0

w t

i S1, i S2

w t

I2

I1

Vs

-Vs

i D3, i D4

0 T1 T T+T1 2T

1

1 2 ( )

1

DC

e





1

1 2 (0)

1

DC

e

 



0

1

(2 1)

T

s

T

0

(2 1)

s

I

R

 



Bài tập 4.6 Cho bộ đảo áp Udc=200V, f=2kHz R=5; L=0.01,

E=100V Điều khiển theo cách 1 sao cho Uz=150V

Tính g

1 Tính T1, T2

2 Tính Iz

3 Vẽ giản đồ uz, iz

4 Vẽ giản đồ điện áp các linh kiện

5 Tính Izmax, Izmin

6 Đổi chiều sức điện động E và điều khiển sao cho

Iz=2A Tính g Vẽ giản đồ điện áp tải, tính Izmax,

Trang 34

Phương pháp điều khiển kiểu đảo dòng

Hoạt động ở phần tư I, II

Điều khiển sao cho S2 được kích dẫn liên tục, S1-S4 được điều khiển

đóng ngắt ngược nhau S3 ngắt Khi đó ta được bộ đảo dòng và làm

việc ở góc phần tư I,II

Trang 35

78

Phương pháp điều khiển kiểu đảo dòng

Hoạt động ở phần tư III, IV

- Điều khiển sao cho S4 được kích dẫn liên tục, S2-S3 được điều

khiển đóng ngắt ngược nhau S1 ngắt Khi đó ta được bộ đảo dòng và

làm việc ở góc phần tư III,IV

Phương pháp điều khiển kiểu đảo áp

Hoạt động ở phần tư I, IV

Khoá S1, S2 và diode D3,D4 tạo thành bộ đảo áp làm việc ở gốc phần

tư I,IV

R

E U

U

Trang 36

80

Phương pháp điều khiển kiểu đảo áp

Hoạt động ở phần tư II, III

Khoá S3, S4 và diode D1,D2 tạo thành bộ đảo áp làm việc ở gốc phần

Trang 37

82

For Building

THANK YOU FOR YOUR ATTENTION

 1/21/2013

Định dạng
Số trang	37
Dung lượng	1,52 MB