Chuong 3 bộ biến đổi và khóa một chiều điện tử công suất

10/2/2013
1
BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Giảng viên: TS. Khổng Cao Phong
Mã môn học: 4090213-4090227
Trường ĐH Mỏ - Địa Chất
Bộ môn Tự động hóa xí nghiệp Mỏ - Dầu Khí
T
1
u
2a
T
3
Z u
T
T
4
T
6
T
5
T
2
u
2b
u
2c
u
u
d

U
d

u
2a
u
2b
u
2c
u
2a
u
2b
u
2c
BỘ BIẾN ĐỔI VÀ KHÓA MỘT
CHIỀU
Chương III
10/2/2013
2
Nội dung
 3.1 Bộ khóa một chiều.
 3.2 Phân loại các BBĐ MC
 3.3 Hoạt động của các BBĐX
 3.4 Điều khiển các BBĐX
 3.5 Dòng điện LT và GĐ
 3.6 Bộ CM của các BBĐX.

3.1 Bộ khóa một chiều
 Khái niệm

 Phân loại
Là mạch bán dẫn công
suất dùng để đóng / cắt
dòng điện một chiều.
 Theo phần tử khóa
 Theo sơ đồ chuyển
mạch khóa (điện
dung, điện cảm, công
hưởng)

R
L
D
0
U
u
d
i
d
Bộ khóa
Điều khiển
Bộ khóa
Bộ CM
Mở (đóng)
Khóa (mở)
10/2/2013
3
Theo phương pháp biến đổi
• Trực tiếp – bộ biến đổi xung
• Gián tiếp

Theo chức năng biến đổi
• Giảm áp – mắc nối tiếp
• Tăng áp – mắc song song
• Điều khiển xung giá trị điện trở
Theo phương pháp điều khiển
• Tần số xung
• Độ rộng xung
• Hai giá trị
Biến điện áp một chiều có giá
trị không đổi thành xung điện
áp một chiều có giá trị trung
bình U
tb
có thể điều chỉnh
được
3.2 BBĐ điện áp một chiều
 Khái niệm
 Phân loại
3.3 Hoạt động của các BBĐX
BBĐ giảm áp – nối tiếp
 V dẫn (đóng):
 D
0
dẫn (V mở):

U
D
0
R
L

u
d
i
d
V
V V V VD
0
D
0
D
0
D
0
U
T
1
T
2
T
U
d
i
V
i
D0
i
V
i
D0
i

V
i
D0
i
V
i
d
I
max
I
min
t
t
0
0
d
u =0
d
u =U
10/2/2013
4
Bộ biến đổi giảm áp – nối tiếp

3.3 Hoạt động của các BBĐX
1
-t
d bd od od
i =(I -I )e +I

d

od
d
u
R
I
u -E
)
()
R
(RL
R L E










min
bd
max
()
()
I
I
I
on

off
khiV
khiV






U
D
0
R
L
u
d
i
d
V
d
d
d
d
()
()
u
di
Ri +L
dt
u -E

RL
R L E






P
Bộ biến đổi giảm áp – nối tiếp

3.3 Hoạt động của các BBĐX
11
d
12
TT
U = U= U= U
T T +T

V V V VD
0
D
0
D
0
D
0
U
T
1

T
2
T
U
d
i
V
i
D0
i
V
i
D0
i
V
i
D0
i
V
i
d
I
max
I
min
t
t
0
0
d

d
d
U
R
I=
U -E
R
()
()
khi R L
khi R L E









10/2/2013
5
3.3 Hoạt động của các BBĐX
BBĐ tăng áp – song song
 V dẫn (đóng):
 D
0
dẫn (V mở):

U

D
0
u
d
i
d
V
E
L
R
d
u =0
d
u =U
V V V VD
0
D
0
D
0
D
0
U
T
1
T
2
T
U
d

i
V
i
D0
i
V
i
D0
i
V
i
D0
i
V
i
d
I
max
I
min
t
t
0
0
P
BBĐ tăng áp – song song

3.3 Hoạt động của các BBĐX
1
-t

d bd od od
i =(I -I )e +I

d
od
E-u
I=
R
min
bd
max
()
()
I
I
I
on
off
khiV
khiV






d
dd
di
Ri +L E-u

dt

U
D
0
u
d
i
d
V
E
L
R
10/2/2013
6
Bộ biến đổi giảm áp – nối tiếp

3.3 Hoạt động của các BBĐX
 
21
d
T T-T
U = U= U= 1 U
TT

d
d
E-U
I=
R

V V V VD
0
D
0
D
0
D
0
U
T
1
T
2
T
U
d
i
V
i
D0
i
V
i
D0
i
V
i
D0
i
V

i
d
I
max
I
min
t
t
0
0
 
d
U
U
1


Tăng áp
3.3 Hoạt động của các BBĐX
BBĐ xung điện trở

U V W
R
0
R
1
CK
X
CK
i

d
i
2
E
2
R
2
X
2
V
T
i
V
i
R
i
V
i
R
i
V
i
R
I
max
I
min
t0
T
1

T
2
d V R
i =i +i
R
L
U
i
d
Bộ khóa V
Điều khiển
i
V
i
R
10/2/2013
7
BBĐ xung điện trở

T
i
V
i
R
i
V
i
R
i
V

i
R
I
max
I
min
t0
T
1
T
2
R
L
U
i
d
Bộ khóa V
Điều khiển
i
V
i
R
3.3 Hoạt động của các BBĐX
2
d d 2 d
2
2
UT U
UI T=RI T I =
R

T
T
T
R

 
2
td
T
R =R 1 R
T
  
3.5 Dòng điện LT và GĐ
 Dòng điện liên tục:
 Dòng điện gián đoạn:
min
I0
min
I0
V V V VD
0
D
0
D
0
D
0
T
1
T

2
T
i
V
i
D0
i
V
i
D0
i
V
i
D0
i
V
i
d
I
max
I
min
t
0
0
10/2/2013
8
3.5 Dòng điện LT và GĐ
 Ví dụ: BBD xung áp nối tiếp tải R-L
1

-t
d bd od od
i =(I -I )e +I

Khi V dẫn(đóng)
od
U
I=
R
bd min
I =I
d min
i (0)=I
1
T
d 1 min max
UU
i (T )= I e I
RR



  


Khi V khóa(mở)
od
0
I=
R

bd max
I =I
d max
i (0)=I
2
T
d 2 max min
i (T )=I e I



12
2
12
1
T T T T

min
TT
-
min min
UU
I e e
U
I 1-e e 1-e
I
RR
R



  


   




   
   






  
3.4 Điều khiển các BBĐX
 Nguyên tắc điều khiển độ rộng xung

Bộ CM
Mở (đóng)
Khóa (mở)
Điều
khiển
u
đk
1
1
const; T var

T
f   
T
1
T
2
T
t
0
0
u
đk
on off on off on off
t
t
0
Mở (đóng)
Khóa (mở)
10/2/2013
9
3.4 Điều khiển các BBĐX
 Nguyên tắc điều khiển tần số xung

1
1
ar; T const
T
fv  
Bộ CM
Mở (đóng)

Khóa (mở)
Tạo
xung
u
đk
Trễ T
1
f=1/T
T
1
=const
T=k.u
đk
t
u
đk
on off on off on off
t
t
Mở (đóng)
Khóa (mở)
Delay T
1
3.4 Điều khiển các BBĐX
 Nguyên tắc điều khiển hai giá trị

Bộ CM
Mở (đóng)
Khóa (mở)
R

L
i
d
u
id
u
đk
u
đk
u
id
Du
u
c
u
c
u
c
>0
u
c
<0
Mở (đóng)
Khóa (mở)
t
i
u
đk
u
đk

+Du
u
đk
-Du
10/2/2013
10
3.6 Bộ CM của các BBĐX
 Mạch LC
C L
t=0
u
C
i
C
L
t=0
U
i
L
C
C
0
u
u
di
u (0
1
idt) L U
dC
+

t
t


   
C
U-u (0)
i= sin t i( 0)cos t
L
C
  
u
C
i
t0
u
C
(0)
U=0; i(0)=0
u
C
i
t0
u
C
(0)=0; i(0)=0
1
LC

Tần số góc mạch LC

 
CC
L
u =U+ u 0 -U cos t+ i(0)sin t
C



3.6 Bộ CM của các BBĐX
 Bộ chuyển mạch
Bộ CM
Mở (đóng)
Khóa (mở)
R
L
D
0
U
u
d
i
d
T
1
T
2
L
C
D
i

Bộ chuyển mạch
10/2/2013
11
Bộ chuyển mạch
3.6 Bộ CM của các BBĐX
R
L
D
0
U
u
d
i
d
T
1
T
2
L
C
D
i
Bộ chuyển mạch
T
t
T
1
T
2
t

t
t
t
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
t
6
u
d
u
C
u
T1
u
T2
i
d
i
T1
i
T2
i

D0
i
D0
i
T2
i
T1
Từ

0 đến t
1
Từ t
1
đến t
3
Từ t
3
đến t
4
Từ t
4
đến t
6

3.6 Bộ CM của các BBĐX
 Bộ chuyển mạch
 CM cộng hưởng
T
i
U

tải
L
C
u
T
u
L
u
C
T
i
U
L
C
u
T
u
L
u
C
tải
T
i
U
tải
L
1
C
u
T

L
2
T
2
D
T
i
U
tải
L
C
u
T
T
2
D
10/2/2013
12
3.7 BBĐX nhiều góc phần tư
 BBĐ hai góc phần tư
 Đảo chiều dòng điện
III
III IV
U
d
I
d
U
D
01

u
d
i
d
V
2
E
L
R
D
02
V
1
3.7 BBĐX nhiều góc phần tư
 BBĐ hai góc phần tư
 Đảo chiều điện áp
U
D
01
u
d
i
d
V
2
D
02
V
1
T

1
=const
T=k.u
đk
t
0
V
1,2
D
01,02
V
1,2
D
01,02
V
1,2
D
01,02
10/2/2013
13
3.7 BBĐX nhiều góc phần tư
 BBĐ bốn góc phần tư
U
D
01
u
d
i
d
V

3
D
02
V
4
D
03
V
1
D
04
V
2
t
0
V
1,2
D
01,02
V
1,2
D
01,02
V
1,2
D
01,02
t
0
V

3,4
D
03,04
V
3,4
D
03,04
V
3,4
D
03,04
3.8 Câu hỏi thảo luận
 Tìm các ứng dụng của mạch băm
xung áp một chiều.
 Xác định điều kiện để dòng điện
của các sơ đồ BXA là liên tục