CHƯƠNG 3: BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU ( Bộ băm điệnáp1 chiều) MỤC TIÊU THỰC HIỆN: -Nắm được nguyên lý họat động củacácsơđồkhác nhau củabộ biến đổi điệnáp1 chiều. - Các công thức tính điện áp, dòng điện, độ nhấpnhô dòng điệntrêntải. - Ứng dụng củabộ biến đổi điệnáp1 chiều. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BỘ BĂM ĐIỆN ÁP ¾ Bộ băm điệnápchophép, từ mộtnguồn điệnmột chiềuU s tạorađiệnáptảiU d cũng là điệnmộtchiều nhưng có thểđiềuchỉnh được. ¾ Thiếtbị băm điệnápđượcsử dụng nhiềutrong truyền động đầu máy chạy điện trong giao thông đường sắt, ôtô chạy điện, xe vậnchuyểnhàngtrongnhàmáy, trên bếncảng, v.v… ¾ Bộ băm điệnápthường đượckíhiệubằng mộtcầu dao mở kèm theo chữ H, hoặcmột Thyristor có hai cổng điềukhiển. ¾ Tuỳ theo mục đích sử dụng ngườitacósơđồ Hacheur nốitiếp và Hacheur song song. 3.1. HACHEUR NỐI TIẾP (bămápmộtchiềunốitiếp) HÌNH 3.1 a. s¬ ®å nguyªn lÝ; b. ®−êng cong ®iÖn ¸p. + U 1 Z d U d H a. _ U U d T CK t U 1 b. t 1 t 2 0 1.Nguyên lý bămápmộtchiềunốitiếp: •Sơđồnguyên lý bămápmộtchiềunốitiếpgiới thiệu ở hình 3.1 a theo đóphầntử chuyểnmạch tạo các xung điệnápmắcnốitiếpvớitải. • Điệnápmộtchiều được điều khiểnbằng cách điều khiểnthờigianđóng khóa H trong chu kỳ đóng cắt. ¾ Trong khoảng thờigiantừ 0 ÷ t1 ( hình 3.1b) khóa H đóng điệnáptảibằng điệnápnguồn (U d = U 1 ). ¾ Trong khoảng thờigiantừ t1 ÷ t2 ( hình 3.1b) khóa H mởđiệnáptảibằng 0 Trị trung bình điệnápmộtchiều được tính •Nếuthì: •U d = ε. U 1 • F = 1/T CK 1 ck 1 t 0 1 CK d U T t dt.U T 1 U 1 = = ∫ ck T t 1 = ε U 1 t 2 t 1 T CK t U d U U TB 0 2. Hoạt động củasơđồvớitải điệncảm: •Sơđồđiểnhìnhcódạng •Dòngđiện đượcxácđịnh bởi phương trình vi phân: Trong đó: • i d dòng điệntải • R d – điệntrở tải; • L d – điệncảmtải • I bd - dòng điện ban đầucủachukỳđang xét (mở hay đóng khóa H); • I XL dòng điệnxáclậpcủachukỳđang xét ( khi khóa H đóng, khi H mở I XL = 0 • -hằng số thờigianđiệntừ củamạch L d U d H R d d t di Li.RU dd1 += ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −+= −− dd T t XL T t bd e1Ie.Ii U,i t U d i d d d d R L T = D 0 W ®t =Li 2 /2 • Độ nhấp nhô dòng điện được tính: ¾Từ biểuthứctathấyrằng, biên độ dao động dòng điệnphụ thuộcvào: • điện áp nguồn(U 1 ); • độ rộng xung điệnáp(ε ); • điệncảmtải(L d ) •vàchukỳ chuyểnmạch khóa H (T CK ) xdd CK fL U L TU I .2 .).1( 2 ).1( 1 1 ε ε ε ε − = − =Δ • Các thông số: điệnápnguồncấp,độ rộng xung điệnápphụ thuộcyêucầu điều khiển điệnáp tải, điệncảmL d là thông số củatải. Do đó để cảithiệnchấtlượng dòng điện( giảmnhỏ ΔI) có thể tác động vào T CK . •Như vậy, nếuchukỳ chuyểnmạch càng bé ( hay tầnsố chuyểnmạch càng lớn) thì biên độ đậpmạch dòng điệncàngnhỏ, chấtlượng dòng điệnmộtchiềucàngcao. Do đóbộđiều khiển này thường đượcthiếtkế vớitầnsố cao hàng chụckHz. •Cóthể minh họabằng giản đồ dòng điện, điệnápcho hai tầnsố khác nhau. a) U,i t U d i d t U,i b) 3. Các sơđồđộng lựccủabămápnốitiếp Các sơđồđiển hình: • Dùngthyristorhìnha • Dùng transistor lưỡng cựchìnhb • Dùng transistor trường hình c • Dùng IGBT hình d a M§K T Z d b T 1 U d M§K T Z d c M§K T Z d d [...]... khoá, tụ điện C được nạp điện • Cho xung điều khiển kích mở Tp Thyristor này mở cho dòng điện chảy qua, tức là H đóng kín mạch Dòng điện từ nguồn Us chảy qua Tp , qua tải và trở về nguồn Đồng thời tụ điện C phóng điện theo mạch C-Tp-Lc-Dc-C và được nạp ngược lại Điện áp trên tải là ud = Us • Nếu bây giờ cho xung kích mở Ta , Thyristor này mở, đặt điện áp giữa hai bản cực của tụ điện C lên Tp khiến Tp... HACHEUR SONG SONG: • Sơ đồ Hacheur song song với tải là một máy điện một chiều ( E + L + L) cho phép thực hiện hãm tái sinh • Trong chế độ hãm tái sinh, máy điện làm việc như một máy phát điện, trả năng lượng về nguồn đã từng nuôi nó khi nó làm việc ở chế độ động cơ, L là điện cảm mạch phần ứng, giả thiết đủ lớn để giữ cho, id= Id= const trong một quá trình chuyển mạch is D2 i d = Id iH +U s is L Ta... luỹ trong điện cảm L của mạch tải Có thể khống chế dòng điện hãm bằng cách tác động vào tỉ số chu kỳ 3.3 SƠ ĐỒ HACHEUR ĐẢO DÒNG: • • • Ghép một Hacheur nối tiếp H1 với một Hacheur song song H2 sẽ có được sơ đồ Hacheur đảo dòng Dòng điện id > 0 khi H2 luôn luôn hở mạch, còn H1 đóng mở một cách chu kỳ Trị trung bình của điện áp tải và Ud luôn luôn lớn hơn 0 và điều chỉnh được từ 0 đến Us Điện cảm Lc... dòng điện tải là dòng điện liên tục thì phải tuân thủ theo điều kiện ε≥ E/ Us Thực tế, E ≠ const vì khi trị trung bình của dòng điện tải và id tăng lên thì E cũng tăng lên, do đó khi tăng, giảm tỉ số chu kỳ , có thể làm tăng giảm tốc độ động cơ Diễn biến của dòng tải id • Mạch khuyếch đại cho điều áp một chiều dùng thyristor Tp + (+) C + U1 L a Ta D Zd • Trạng thái ban đầu : Tp và Ta đều bị khoá, tụ điện. .. P = U s I s = εI dU s Pd = U d I d = ε U S I d – Công suất mạch tải nhận được: Ta thấy Pd = P và vì chúng ta đã xem bộ băm điện áp gồm các phần tử lý tưởng, không có năng lượng tổn thất.Thực tế hiệu suất của bộ băm điện áp cũng rất cao, xấp xỉ bằng 1 Pd η = P Dòng điện liên tục và dòng điện gián đoạn: • Nếu bỏ qua R, vì thường là rất nhỏ, có thể viết phương trình mạch tải như sau: Trong khoảng 0 < t... di d L = −εU s dt id = − εU s L (t − ε T ) + I1 Khi t=T thì id = I2 , do đó: , (1 − ε ) ε TU I2 = − L s + I1 Dòng điện tải id biến động xung quanh giá trị trung bình Id , giữa hai biên trị I1 và I2.vậy: εU s − E I1 + I 2 id = = 2 R Hiệu suất của bộ băm điện áp: – Trị trung bình của dòng điện lấy từ nguồn nuôi: εT Is = Id = εI d T – Trị trung bình của dòng diode: (1 − ε )T = (1 − ε ) I I Dr = I d d T... Giản đồ điện áp tải và các dòng điện TÍNH GẦN ĐÚNG: • Trị trung bình của dòng điện tải di d L + Ri d + e = u d dt Do đó Id = 0 + R.Id + E = εUs εU s − E R Biểu thức gần đúng của I1 và I2 , ta xem Rid = RId • Giải phương trình mạch điện khi H đóng did L + Rid + E = U s dt (1− ε )Us id = t + I2 L did L = (1 − ε )U s dt I1 (1 − ε )εTU s = L + I2 •Để tìm biểu thức của I2, ta giải phương trình mạch điện khi... Khi dòng id giảm đến biên trị thấp,người ta lại đóng H (cho mồi Tp) và chu trình được lập lại • Thực hiện lai phép biến đổi đối với phương trình trên: • Do đó : E – RId = Ud • Trị trung bình của điện áp tải: E −Ud Id = R 1 T U d = ∫ U s dt = (1 − ε )U s T εT • Trị trung bình của dòng điện trả về nguồn: 1T Is = ∫ Iddt = (1−ε )Id T εT • Trị trung bình của dòng chảy qua Tp : 1 εT I H = ∫ I d dt = εI d... (t − ε )T + I1 L Để có dòng điện tải id biến thiên một cách chu kỳ, phải thỏa mãn điều kiện: id(0) = id(T) E ⎛ Us − E ⎞ id (T ) = − (1 − ε )T + ⎜ ⎟εT + I 2 L ⎝ L ⎠ E id (T ) = − (1 − ε )T + I1 L E ⎛ Us − E ⎞ I 2 = − (1 − ε )T + ⎜ ⎟εT + I 2 L ⎝ L ⎠ • Cuối cùng nhận E được: ε = U s • Giả thiết E là hằng số có thể rút ra các kết luận: – Nếu ε = (E/Us) trị trung bình của dòng điện tải id là hằng số; – Nếu... từ nguồn E được biến thành năng lượng từ trường tích chứa trong cuộn cảm L, để rồi khi H mở mạch trả về nguồn nuôi qua diode D2 Khi t = T1 = εT, cho xung mở Ta : Tp bị khoá lại, phương trình mạch tải có dạng: did E − Rid − L = ud dt Thực tế L ≠ ∞, nên khi H mở mạch, dòng id không còn bằng Id mà giảm nhỏ đi, L(did /dt) 0 ,cùng với E Sức điện động tự cảm e = − L dt tạo ra dòng điện id = is trả . CHƯƠNG 3: BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU ( Bộ băm điện p1 chiều) MỤC TIÊU THỰC HIỆN: -Nắm được nguyên lý họat động củacácsơđồkhác nhau củabộ biến đổi điện p1 chiều. - Các công thức tính điện áp, . áp, dòng điện, độ nhấpnhô dòng điệntrêntải. - Ứng dụng củabộ biến đổi điện p1 chiều. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BỘ BĂM ĐIỆN ÁP ¾ Bộ băm điện pchophép, từ mộtnguồn điệnmột chiềuU s tạorađiệnáptảiU d cũng. TIẾP (bămápmộtchiềunốitiếp) HÌNH 3.1 a. s¬ ®å nguyªn lÝ; b. ®−êng cong ®iÖn ¸p. + U 1 Z d U d H a. _ U U d T CK t U 1 b. t 1 t 2 0 1.Nguyên lý bămápmộtchiềunốitiếp: •Sơđồnguyên lý bămápmộtchiềunốitiếpgiới thiệu