Bài tập thiết kế mạch boost converter

ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Bài tập thiết kế mạch boost converter Giảng viên: Vũ Hoàng Phương Sinh viên: Đặng Minh Hà MSSV: 20161210 Sơ đồ biến đổi tăng áp DC-DC (boost converter) Boost converter Trường hợp 1: Mosfet mở khóa: (0< t< 𝑡𝑜𝑛 ) 𝑉𝐿 𝑡 = 𝑉𝑖𝑛 ቊ 𝑖𝐶 𝑡 = −𝐼𝑜𝑢𝑡 Boost converter Trường hợp 2: Mosfet khóa: (𝑡𝑜𝑛 < 𝑡 < 𝑇𝑠𝑤 ) 𝑉𝐿 𝑡 = 𝑉𝑖𝑛 − 𝑉𝑜𝑢𝑡 (𝑡) ቊ 𝑖𝐶 𝑡 = 𝑖𝐿 𝑡 − 𝐼𝑜𝑢𝑡 Boost converter Kết hợp trường hợp: 𝑉𝑖𝑛 𝑉𝐿 = ቊ 𝑉𝑖𝑛 − 𝑉𝑜𝑢𝑡 −𝐼𝑜𝑢𝑡 𝑖𝐶 𝑡 = ቊ 𝑖𝐿 𝑡 − 𝐼𝑜𝑢𝑡 (0 < 𝑡 < 𝑡𝑜𝑛 ) (𝑡𝑜𝑛 < 𝑡 < 𝑇𝑠𝑤 ) (0 < 𝑡 < 𝑡𝑜𝑛 ) (𝑡𝑜𝑛 < 𝑡 < 𝑇𝑠𝑤 ) Boost converter 𝐷.𝑇𝑠𝑤 න 𝑇𝑠𝑤 𝑉𝑖𝑛 𝑑𝑡 + න 𝑉𝑖𝑛 − 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑑𝑡 = 𝐷.𝑇𝑠𝑤  𝑉𝑖𝑛 𝐷 𝑇𝑠𝑤 + 𝑉𝑖𝑛 − 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑇𝑠𝑤 − 𝐷 𝑇𝑠𝑤 =  𝑉𝑖𝑛 𝐷 𝑇𝑠𝑤 + 𝑉𝑖𝑛 − 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝐷′ 𝑇𝑠𝑤 =  𝑉𝑖𝑛 𝐷 + 𝐷′ − 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝐷′ = => 𝐻𝐷 = 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑖𝑛 = 1−𝐷 Boost converter Boost converter 𝑑𝑖𝐿 (𝑡) 𝑉𝐿 𝑡 = 𝐿 𝑑𝑡  𝐷.𝑇𝑠𝑤 𝑑𝑖𝐿 ‫׬‬0  ∆𝑖𝐿 =  L= 𝑡 = 𝑉𝑖𝑛 𝐷 2𝐿.𝑓𝑠𝑤 𝑉𝑖𝑛 𝐷 2.𝑓𝑠𝑤 ∆𝑖𝐿 𝐷.𝑇𝑠𝑤 ‫׬‬0 𝑉𝑖𝑛 𝑑𝑡 𝐿 Boost converter Boost converter    𝑑𝑣𝐶 (𝑡) C = 𝑖𝐶 𝑡 𝑑𝑡 𝑖𝐶 𝑡 𝑑𝑡 𝑑𝑣𝐶 (𝑡)= 𝐶 𝐼𝑜𝑢𝑡 𝐷.𝑇𝑠𝑤 ∆𝑣𝐶 = 2𝐶 ∆𝑣𝐶 =  C = 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝐷 2𝑅𝐶.𝑓𝑠𝑤 𝑉𝑖𝑛 𝐷 2𝑅.𝐷′ 𝑓𝑠𝑤 ∆𝑣𝐶 𝐼𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑜𝑢𝑡 ; 𝑅 𝑇𝑠𝑤 = 𝑓𝑠𝑤 Đồ thị Bài giải: Xác định hệ số điều chế D: 𝑈𝑜𝑢𝑡 𝑈𝑖𝑛 = 1−𝐷 ⇒𝐷= Dòng điện chạy qua cuộn cảm IL : 1 IL  I   15( A) 1 D 1 Độ đập mạch dòng qua cuộn cảm ∆IL : ∆IL = 25%.IL =0,25.15 = 3,75(A) Theo công thức : ∆𝐼𝐿 = 𝑈𝑖𝑛 𝐷 𝐿.𝑓 => L= 𝑈𝑖𝑛 𝐷 ∆𝐼𝐿 𝑓 = 10 3,75.30000 Xác định điện trở R: R= = 5,93 10−5 (H) 𝑈0 𝐼0 = 30 = (Ώ) Độ đập mạch điện áp đầu tụ: ∆𝑈𝐶 = 0,8% 𝑈0 = 0,008 30 = 0,24 (𝑉) Áp dụng công thức: 𝑈0 𝐷 𝑈0 𝐷 ∆𝑈𝐶 = ⇒𝐶= 𝑅 𝐶 𝑓 ∆𝑈𝐶 𝑅 𝑓 => C = 30 0,24.6.30000 = 4,63 10−4 b, Dòng đỉnh (Ipeak) qua van, điốt: 𝐼𝑣,𝑚𝑎𝑥 = 𝐼𝑑,𝑚𝑎𝑥 = 𝐼𝐿 + ∆𝐼𝐿 = 15 + 3,75 = 16.875 (𝐴) c, Dịng trung bình qua van điốt: IV  D.I L  15  10( A) I D  (1  D).I L  (1  ).15  5( A) Sơ đồ mô mạch boost converter Các thông số mạch: Các thông số đo được: Kiểm tra sai số: Đại lượng Lý thuyết Mô Sai số 𝐼𝑣 𝐼𝑑 10 9.78 4.87 2.20% 2.60% 𝐼𝐿 15 14.65 2.33% 𝐼0 𝑈𝑜 30 4.87 29.23 2.60% 2.57% Đồ thị dòng điện điện áp mosfet diode: Đồ thị dòng điện điện áp tụ cuộn cảm: Đồ thị áp dòng qua tải: Đồ thị áp dòng qua tải: Kiểm nghiệm độ đập mạch: Độ đập mạch Δ𝐼𝐿 Độ đập mạch ∆𝑈𝑐 Kiểm nghiệm độ đập mạch: Xác định sai số: Đại lượng Mô Lý thuyết Sai số ∆𝐼𝐿 3,746 3,75 0,11% ∆𝑈𝑐 0,241 0,24 0,42% Thank you ... =