Giáo trình điện tử công suất chương bộ biến đổi xung điện áp một chiều

CHƯƠNG 3: BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU-MỘT CHIỀU (Bộ biến đổi xung điện áp chiều) MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG Sinh viên nắm kĩ thuật đóng ngắt để chuyển đổi điện áp chiều DC/DC Hiểu vận hành đặc tính biến đổi điện áp chiều Ứng dụng BBD điện áp chiều thực tế 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG Trong kỹ thuật điện có nhiều trường hợp phải thực trình biến đổi điện áp chiều khơng đổi thành điện áp chiều khác có giá trị điều chỉnh phạm vi rộng Để thực trình biến đổi người ta sử dụng nhiều phương pháp khác Phương pháp biến đổi cho hiệu suất cao, dùng giải công suất từ nhỏ đến lớn thực điều chỉnh điện áp cách thuận tiện sử dụng BBĐ điện áp chiều thành điện áp chiều, thường gọi tắt BBĐ chiều-một chiều gọi xung điện áp số tài liệu khác người ta gọi băm điện áp 1 K + id t Lt Et - ut(nét liền) it(nét đứt) Rt ut D0 it Ud iDo Ud ut it tđ t1 tc t2 t3 Tck a t4 Tck t5 t6 t7 b Hình 3.1: Sơ đồ nguyên tắc chung (a) dạng điện áp, dòng điện tải (b) BBĐ chiều – chiều BBĐ chiều-một chiều thiết bị biến đổi điện ứng dụng dụng cụ bán dẫn có điều khiển Nguyên tắc hoạt động BBĐ minh hoạ sơ đồ nguyên tắc hình 3.1 Trong sơ đồ khố đóng cắt K đặc trưng cho BBĐ chiều-một chiều; phụ tải gồm phần tử: s.đ.đ phụ tải Et (còn gọi sức phản điện động), điện trở tải R t điện cảm phụ tải Lt (thường gồm tự cảm tải, ví dụ điện cảm cuộn dây phần ứng động chiều, điện cảm cuộn kháng đưa thêm vào mạch để san dòng tải); điơt ngược D0 (cịn gọi điơt khơng) Điện áp Ud điện áp chiều thường có giá trị khơng đổi dùng để cung cấp cho BBĐ Dịng qua khố đóng cắt K đồng thời dịng nguồn ký hiệu id Dòng qua điốt ngược ký hiệu iDo dòng áp tải ký hiệu it ut Điện áp D0 uDo = -ut giống điôt không sơ đồ chỉnh lưu Nguyên tắc hoạt động BBĐ sau: Người ta điều khiển đóng-cắt khố K theo chu kỳ Ví dụ khoảng từ t=0 đến t=t đóng K, tải đặt điện áp Ud có dịng từ nguồn qua khố K kín qua tải Phương trình vi phân để xác định dòng qua tải giai đoạn là: Rt it + Lt dit + Et = U d dt (3.1) dòng qua tải tăng từ giá trị I đến Imax t=t1 Trên D0 có điện áp ngược D không làm việc Tại thời điểm t=t người ta thực cắt khoá K, điện áp nguồn 2 chiều Ud tách khỏi mạch tải, s.đ.đ tự cảm xuất điện cảm phụ tải L t làm mở van D0 dịng tải trì qua D0 Phụ thuộc vào chế độ làm việc thông số phần tử phụ tải mà xẩy chế độ làm việc tương tự với sơ đồ chỉnh lưu Nếu giá trị Lt đủ lớn, giá trị dịng tải khơng q nhỏ lượng tích luỹ Lt giai đoạn K đóng đủ để trì dịng tải đến thời điểm đóng lại khố K (t=t 2), ta có chế độ dịng điện tải liên tục (dạng dòng tải trường hợp biểu diễn đồ thị hình 3.1b), dịng tải giai đoạn giảm dần từ I max xuống Imin t=t2 Trường hợp Lt nhỏ, dịng tải q nhỏ (tải nhỏ khơng tải) lượng tích luỹ Lt khơng đủ để trì dịng tải đến thời điểm đóng lại khố K, ta có chế độ dịng điện tải gián đoạn, sơ đồ làm việc chế độ dòng tải gián đoạn dịng tải cắt K giảm dần đến không thời điểm t 1' (t1'