Bài giảng Điện tử công suất 1: Chương 4.1 - PGS. TS. Phan Quốc Dũng

Chương 4 - Bộ biến đổi điện áp một chiều. Chương này trình bày những nội dung cụ thể sau: Bộ giảm áp, bộ tăng áp, bộ đảo dòng, bộ tổng quát, phương pháp điều khiển. Mời các bạn cùng tham khảo.

BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT

CHƯƠNG 4

BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT

CHIỀU

uV0

BỘ GIẢM ÁP

Chức năng: Dùng để điều khiển điện áp trên tải z với giá trị trung bình điện áp trên tải Uz nhỏ hơn điện áp U của nguồn

Các phương pháp điều khiển khóa S có thể chia làm ba loại:

- Điều khiển với thời gian đóng khóa không đổi

- Điều khiển với tần số đóng cắt không đổi

- Điều khiển theo dòng điện

BỘ GIẢM ÁP

Giả thiết:

- Nguồn lý tưởng

- Trạng thái làm việc xác lập

- Dòng tải liên tục

- Tải R, L, E với E < U

Thời gian đóng khóa T1, thời gian ngắt khóaT2, chu kỳ đóng ngắt

T = const

Khi S đóng trên tải xuất hiện điện áp uz = U , dòng tải iz = is tăng theo hàm mũ ( thời gian đóng T1 )

Sau khi S ngắt , dòng iz liên tục Do tác dụng của cảm kháng L dòng tiếp tục đi qua V0 và ta có iz = iV0 Dòng giảm theo làm mũ Nếu

trong thời gian bị ngắt dòng không giảm đến 0 thì dòng liên tục Aùp trong thời gian ngắt ( T ) bằng 0

trong thời gian ngắt ( T2 ) bằng 0

BỘ GIẢM ÁP

Khi S đóng :

Nghiệm :

U

E dt

di L i

) ( )

( 0 1 Z 0

t Z

R

E U

Khi S ngaét :

Nghieäm :

0

= +

dt

di L i

Z

.

) ( )

1

1 e i T T

i R

E

T t Z

Z = − −  −  +

−

−

τ ( ) )

i R

BỘ GIẢM ÁP

Trị trung bình :

Trị trung bình dòng tải :

zU

U T

T Udt

T U

T

0

11

Điều khiển dòng liên tục: Uzi – E > 0

Công suất chỉ có thể truyền từ nguồn → tảiKhi S đóng tải thu năng lượng :

+ 1 phần tiêu hao trên R

+ 1 phần tích lũy vào L

+ 1 phần E thu

Khi S ngắt năng lượng do L giải phóng :

+ 1 phần tiêu hao trên R

+ 1 phần do E thu

BỘ TĂNG ÁP

- Chức năng: Dùng trong trường hợp cần chuyển năng lượng từ

nguồn có điện áp thấp sang nguồn có áp cao (ví dụ như hãm động cơ

1 chiều bằng phương pháp trả năng lượng về nguồn )

Khi S đóng

- Không xảy ra hiện tượng ngắn mạch của nguồn U ( nhờ V0 )

- i = i tăng theo hàm mũ

- iz = is tăng theo hàm mũ

- Một phần năng lượng do nguồn UI giải phóng sẽ tiêu hao trên R

Một phần tích luỹ vào cuộn L

Khi S ngắt: Dòng liên tục do tác dụng của L, iz = iv0

- Năng lượng được trả về nguồn qua diode V0

- Dòng iz giảm theo hàm mũ

- Trong thời gian S bị ngắt dòng không giảm về 0 thì i liên tục

- Trong thời gian S bị ngắt dòng không giảm về 0 thì iz liên tục

- Năng lượng sinh ra từ E và L , một phần tiêu hao trên R phần còn lại trả về nguồn U

BỘ TĂNG ÁP

S đóng :

E dt

di L i

R Z + Z =

Nghiệm

) (

S ngaét :

U

E dt

di L i

R Z + Z = −

Nghieäm

) ( )

1

1 e i T T

i R

U E i

Z

T t Z

BỘ TĂNG ÁP

Trị trung bình áp tải :

( ) z U

U T

T U

E U

Z Z

Cho phép dòng tải đảo chiều – làm việc được trong hai góc

¼ mặt phẳng điện UzIz

Hai công tắc S1 và S2 được kích theo quy tắc đối nghịch và tỷ lệ với tỷ số đóng z

Trị trung bình áp tải :

Dòng tải luôn liên tục có trị trung bình dương hoặc âm :

U z

Cho phép áp tải đảo chiều – làm việc được trong hai góc ¼ mặt phẳng điện UzIz.

Hai công tắc S1 và S2 được kích theo quy tắc tỷ lệ với tỷ số đóng z

Trị trung bình áp tải :

U z

U

Z = ( 2 − 1 ).

Cho phép áp tải và dòng tải đảo chiều – làm việc được trong

4 góc ¼ mặt phẳng điện UzIz

Cặp công tắc S1,S4 và S2,S3 được kích theo quy tắc đối

nghịch

Trị trung bình áp tải :

U z

U

Z = ( 2 − 1 ).

1 Điều khiển với tần số đóng cắt khóa không đổi

2 Điều khiển theo dòng điện