Với cấu trúc Boost đã được đưa ra theo hình trên thì phần động lực của cấu trúc Boost gồm các thành phần chủ yếu:
• Khóa chuyển mạch T (Sử dụng Mosfet)
• Cuộn cảm L
• Diode D
• Tụ lọc đầu ra C
3.2.1 Tính tốn lựa chọn tham số cơ bản
Các thơng số cơ bản:
• Cơng suất:
Pin = 10750 W
• Điện áp đầu vào của bộ biến đổi Boost:
NGUYỄN VĂN TUẤN 20164394 46
• Độ mở lớn nhất:
DMax =Vout− √2. Vin(min) Vout =
600 − √2. 250
600 = 0,411
• Dòng điện đầu vào đỉnh:
Ipeak = Pin. √2 Vin(min)=
10750. √2
250 = 60,811 A
• Giá trị dao động dịng điện:
∆I = 10%. Ipeak = 0,1.60,811 = 6,0811 A
3.2.1.1 Tính tốn cuộn cảm
1) Lựa chọn vật liệu lõi cuộn cảm
Việc lựa chọn lõi cần phải phù hợp với tần số và chế độ dòng điện của cuộn cảm.
Lõi Ferrite luôn là sự lựa chọn tốt nhất đối với cuộn cảm được thiết kế để làm việc ở chế độ dòng điện khơng liên tục tần số trên 100kHz, khi đó tổn hao lõi liên quan đến từ thông xoay chiều lớn sẽ giới hạn hệ số sử dụng lõi.
Tuy nhiên,ở chế độ dòng điện liên tục,với độ gợn dòng điện nhỏ và tử thông xoay chiều bé, lõi Ferrite sẽ thường bị giới hạn bởi sự bão hòa.Trong trường hợp này, những vật liệu có tổn hao lớn hơn nhưng mật độ từ thơng bão hịa lớn hơn như MPP, Kool-Mµ, High Flux hay thậm chí là lõi được ghép từ các lá thép có thể sử dụng nhằm làm giảm chi phí hay kích thước lõi.
NGUYỄN VĂN TUẤN 20164394 47
2) Lựa chọn hình dáng lõi
Hình dáng lõi và cửa sổ không thực sự quan trọng đối với những thiết kế cuộn
cảm làm việc ở chế độ dịng điện liên tục, bởi vì tổn hao dây quấn thường rất nhỏ. Nhưng đối với những thiết kế dùng cho chế độ dịng điện khơng liên tục, hình dáng cửa sổ cực kỳ quan trọng. Cửa sổ nên chọn rộng nhất có thể để làm tăng tối đa diện tích tản nhiệt của dây quấn và làm giảm tối đa số lớp cuộn dây. Điều này làm giảm tối đa điện trở dây quấn xoay chiều.
Lõi cuộn cảm được chọn để thiết kế ở đây là lõi UUS.
3) Tính tốn cuộn cảm a) Giá trị cuộn cảm a) Giá trị cuộn cảm
Giá trị cuộn cảm được tính theo cơng thức:
L =Vin(min). √2. DMax ∆I. fs =
250. √2. 0,411
6,0811.100. 103 = 0,239 mH
b) Thiết kế cuộn cảm
• Các tham số cần thiết cho thiết kế:
- Điện cảm: L = 0,239 mH
- Dòng điện đầu vào đỉnh: Ipeak = 60,811 A
- Giá trị dao động dòng điện: ∆I = 6,0811 A
- Công suất ra: Pout = 10000 W
- Hệ số điều chỉnh: α = 1%
- Tần số đóng cắt: fs = 100 kHz
- Mật độ từ trường: BM = 0,25 T
- Hệ số lấp đầy cuộn cảm: Ku = 0,4
- Vật liệu làm lõi: Ferrite
• Năng lượng trên cuộn cảm:
Eng =L. Ipeak 2 2 = 0,239. 10−3. 60,8112 2 = 0,442 Ws • Hệ số Ke: Ke = 0,145. Pout. BMax2 . 10−4 = 0,145.10000. 0,252. 10−4 = 9,063. 10−3
NGUYỄN VĂN TUẤN 20164394 48 • Hệ số hình học Kg: Kg = Eng 2 Ke. α= 0,4422 9,063. 10−3. 1= 21,556 cm 5
Từ hế số hình học Kg mà ta tính ra được tra bảng ta thấy lõi U93-76-16 là loại lõi phù hợp nhất. Lõi có thơng số như sau:
- Số hiệu lõi: U93-76-16
- Chiều dài đường từ (MPL): 35,4 cm
- Trọng lượng lõi (Wtfe): 800 grams
- Chiều dài vịng trung bình (MLT): 15,2 cm
- Tiết diện sắt (Ac): 4,480 cm2
- Tiết diện cửa sổ (Wa): 34,752 cm2
- Tiết diện sản xuất (Ap): 155,689 cm4
- Hệ số hình học (Kg): 18,354909 cm5
- Tiết diện bề mặt (At): 605,3 cm2
- Cường độ từ cảm trên một đơn vị khối lượng (AL): 1478 mH/kg
- Chiều dài trung bình vịng dây: 9,6 cm