điện tử công xuất Chương 3

BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀUBăm xung một chiều BXMC là thiết bị dùng để thay đổi điện áp một chiều ra tải từ một nguồn điện áp một chiều cố định.. BXMC được ứng dụng để điều chỉnh tốc đ

BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

Băm xung một chiều (BXMC) là thiết bị dùng để thay đổi điện áp một chiều ra tải từ một nguồn điện áp một chiều cố định BXMC được ứng dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều, tạo nguồn ổn áp dải rộng

3.1 NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA BĂM XUNG MỘT CHIỀU

Hình 3.1 Nguyên lý băm xung một chiều (BXMC)

Giá trị trung bình của điện áp trên tải:

λ- Thời gian khoá K đóng γ - Hệ số điều chỉnh T – Chu kì đóng cắt của khoá K

Để thay đổi điện áp có hai cách:

1- Thay đổi thời gian đóng K khi giữ chu kì T không đổi ( PWM)

2- Thay đổi tần số đóng cắt: ƒ = 1⁄ Τ và giữ thời gian đóng khoá K không đổi : λ=const

γ λ

λ

.

1

0

E T

E

Edt T

U R = ∫ = =

BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

Ta thấy rằng khóa điện tử Tr chỉ làm việc đúng như một van bán

dẫn, vì thế BXMC có nhiều ưu điểm như:

- Hiệu suất cao vì tổn hao công suất trong bộ biến đổi là không đáng

kể so với các bộ biến đổi liên tục, do tổn hao trong van bán dẫn là

nhỏ

- Độ chính xác cao và ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường vì yếu tố điều chỉnh là thời gian đóng khóa Tr mà không phải mà không phải giá trị điện trở phần tử điều chỉnh như những bộ điều chỉnh liên tục kinh điển

- Kích thước gọn và nhẹ

BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

Tuy nhiên BXMC có những nhược điểm là:

- Cần có bộ lọc đầu ra, do đó làm tăng quán tính điều chỉnh

- Tần số đóng cắt lớn sẽ gây ra nhiễu cho các thiết bị xung quanh Các bộ BXMC được chia thành băm xung không đảo chiều và băm xung có đảo chiều dòng tải

Cấu trúc thực tế thường gặp của BXMC như hình 3.2 gồm các khâu chủ yếu sau:

Hình 3.2 Cấu trúc chung của băm xung một chiều

BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

Bộ biến đổi điện áp một chiều sử dụng van điều khiển là hợp lý nhất Nhiều trường hợp vẫn sử dụng Thyristor (T) cho loại này vì công suất của T lớn

T là van bán dẫn bán điều khiển, muốn khoá T cần giảm dòng qua T nhỏ hơn một giá trị nhất định nào đó bằng cách đặt điện áp ngược lên T

Với mạch một chiều khi sử dụng T, người ta thường sử dụng các T phụ và nguồn năng lượng tích trữ trong tụ điện để khoá T chính

BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

TC là Thyristor chính

Tf là phụ

Khi Tc mở, tụ C được nạp thông qua điện trở R bằng điện áp nguồn Khi muốn khoá Tc điều khiển mở

Tf, điện áp ngược từ tụ sẽ đặt lên Tc làm cho dòng qua Tc giảm về 0

BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

Khi Tf mở, tụ C được nạp với dấu + ở trên, Khi Tc làm việc, tụ C phóng qua

D, L và do được tính toán trước nên mạch này cộng hưởng, tụ C được nạp theo chiều ngược lại, dấu theo trong ngoặc Khi muốn khoá Tc, điều khiển Tf, điện áp ngược đặt lên Tc, giảm dòng về 0

BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

3.2 BĂM XUNG MỘT CHIỀU KHÔNG ĐẢO CHIỀU

3.2.1 Băm xung một chiều nối tiếp hay còn gọi là băm xung giảm áp.

Hình 3.3 Băm xung một chiều nối tiếp tải RL

a) Sơ đồ nguyên lý mạch; b) Sơ đồ thay thế khi Tr dẫn; c) Sơ đồ thay thế khi Tr dẫn

BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

0

0 0

1 t

t

t

t

I

BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

3.2.2 Băm xung một chiều song song hay còn gọi là tăng áp.

Sơ đồ của BXMC loại này như trên hình 3.5 Loại băm xung này thường ứng dụng cho công suất không lớn và phải có tụ lọc đầu ra tải

Hình 3.5 Băm xung một chiều song song

BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

1 1

t

γ

=

−

Hình 3.6 Đồ thị điện áp, dòng điện BXMC song song

3.2.3 Băm xung một chiều kiểu nối tiếp – song song.

BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

Bộ biến đổi xung áp loại này như hình 3.7a, cho phép điều chỉnh điện áp Ut lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp nguồn E So với sơ đồ của BXMC kiểu song song ta thấy vị trí của van Tr và cuộn cảm L

đã đổi chỗ cho nhau

Hình 3.7 Băm xung một chiều nối tiếp – song song

BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU

Hình 3.8 Đồ thị điện áp, dòng điện BXMC song song

1

t

γ

=

−