Chương 3 TÍNH TOÁN BỘ SẠC ACQUY VÀ LỰA CHỌN CÁC BỘ BIẾN ĐỔI 20 3.1.Sơ đồ nguyên lí bộ DC-DC converter vào sạc
3.3. Lựa chọn bộ biến đổi
3.3.1 Cấu tạo mạch băm xung 1 chiều song song ( boost áp )
- Cấu tạo cơ bản của mạch gồm một linh kiện đóng cắt ( mosfet, igbt, tranz,..) như hình dưới, nhờ các xung của stm32 để kích chân G của mosfet để đóng điện cho cuộn cảm L1. Thông qua hiện tượng tự cảm trong cuộn cảm tạo ra điện áp được mắc nối tiếp với nguồn tạo ra nguồn điện có sức điện động cao hơn nguồn. Sau đó được chỉnh lưu và lọc bởi D1 và C1.
Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý mạch boost áp.
3.3.1.1Nguyên lý hoạt động:
Dựa trên nguyên lý băm xung điện áp 1 chiều, điều chỉnh độ rộng xung PWM.
Giả sử duty xung bằng 100%
Đầu vào được cấp 1 điện áp DC, ở thời điểm xung kích ở mức cao sẽ dẫn thông mosfet (igbt, tranz, ...) cho chiều dòng điện đi từ dương nguồn 12v qua cuộn cảm L1 qua chân D tới chân S của mosfet và về âm nguồn. Ở thời điểm nửa chu kì ban đầu ta có điện áp trên tụ C1, tải bằng với điện áp cấp vào là 12v.
Nửa chu kì còn lại vì mosfet bị ngưng dẫn do nửa chu kì sau xung ở mức 0, do tính chất tự cảm của cuộn cảm L1 trong quá trình đóng cắt liên tục ở tần số cao sẽ sinh ra điện áp tự cảm có chiều ngược với chiều dòng điện ban đầu đi qua nó. Chiều dòng điện sẽ đi từ dương nguồn 12v qua cuộn cảm qua diode D1, nạp cho tụ C1, qua tải và về âm nguồn. Vì tính chất tự cảm nên lúc này sẽ có một điện áp 1 chiều xuất hiện trên cuộn cảm đóng vai trò như một nguồn điện DC được mắc nối tiếp với nguồn 12v tạo một điện áp cap hơn.
Đặc điểm: Ở mạch boost converter này ta luôn có điện áp đầu ra là lớn hơn hoặc bằng điện áp đầu vào. Sau khi được lọc qua tụ C1 sẽ cho điện áp phẳng một chiều.
Hình 3.6. Đồ thị dòng điện điện áp mạch băm xung 1 chiều song song
Hình 3.7 Các thời điểm xung G được phát
Như hình trên cho thấy điện áp tăng vọt lên là phần điện áp do cuộn cảm tự sinh ra.
Khi mosfet dẫn lại điện áp trên cuộn cảm lại giảm dần về bằng điện áp nguồn.
Mô phỏng trên PSIM
Hình ảnh 3.8 Mô phỏng psim
3.3.1.2.Các kiểu băm xung điện áp 1 chiều:
*. Điều khiển theo phương pháp điều chỉnh độ rung xung PWM:
Phương pháp thực hiện băm xung với tần số không đổi f=const, điện áp ra tải thay đổi nhờ chỉ điều chỉnh độ rộng khoảng dẫn của van to= var. Để thực hiện điều này sử dụng sơ đồ cấu trúc như hình 4.1, còn hình 4.2 là đồ thị minh họa nguyên lý hoạt động. Chức năng các khâu là:
1. Khâu phát xung chủ đạo nhằm tạo dao động với tần số cố định nhằm đảm bảo điều kiện băm xung với tần số không đổi.
2. Khâu tạo điện áp răng cưa theo tần số của khâu phát xung chủ đạo, đồng thời đảm bảo phạm vi điều chỉnh tối đa của tham số .
. Khâu so sánh tạo xung: So sánh điện áp răng cưa urc với điện áp điều khiển uđk , 3 điểm cân bằng giữa chúng chính là điểm t0 . Do đó khi điện áp điều khiển thay đổi sẽ làm thay đổi t0 và do đó thay đổi tham số điều chỉnh γ. Điện áp ra của khâu này có dạng xung tương ứng với giai đoạn van lực Tr dẫn.
. Khâu khuếch đại công suất nhằm tăng công suất xung tạo ra ở khâu so sánh, đồng 4 thời phải thực hiện ghép nối với van lực theo tính chất điều khiển của van lực.
. Khâu tạo điện áp điều khiển theo luật công nghệ5
Hình 3.9. Đồ thị điện áp
*Điều chỉnh theo phương pháp xung – tần:
Phương pháp này ngược với phương pháp kiểu thay đổi độ rộng xung, cần phải thay đổi được tần số băm xung trong khi khoảng dẫn của van lực Tr được giữ không đổi.
Cấu trúc điều khiển như hình 4.3, gồm các khâu sau đây:
. Khâu tạo điện áp điều khiển với chức năng tương tự như mạch trước1
. Khâu biến đổi U/f nhằm tạo dao động xung với tần sô tỉ lệ thuận với điện áp vào là2 điện áp điều khiển.
. Khâu tạo khoảng dẫn không đổi cho van lực Tr, tức là t0 = const với tần số do bộ 3 U/f quyết định.
. Khâu khuếch đại công suất.4
Hình 3.10 sơ đồ điều chỉnh theo phương pháp xung tần