Thí nghiệm biến đổi nguồn DC-DC công suất docx

TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM TN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÀI 5: THÍ NGHIỆM BỘ BIẾN ĐỔI NGUỒN DC–DC CÔNG SUẤT
(SWITCHING DC – DC INVERTER)
A. PHẦN LÝ THUYẾT
Các bộ biến đổi nguồn DC-DC với điều khiển chuyển mạch (Switching)
yếu tố công suất như Transistor hoặc MOSFET cho phép tạo nguồn DC từ thế
Uin thành thế ra Uo (Uo<Uin) với dòng tải lớn. Thiết bò đảm bảo hiệu suất sử
dụng cao ngay cả trong trường hợp khi chênh lệch điện áp vào và ra là cực đại.
Trên hình 5.1.a giới thiệu sơ đồ khóa Transistor với tải điện cảm và điện
dung. Khi tác động xung điều khiển sẽ làm bảo hòa transistor T1 trong thời gian
t1, đưa thế collector T1 lên giá trò nguồn, và cấm T1 trong thời gian t2 (hình
5.1b). Kết quả là lối ra yếu tố chuyển mạch T1 có chuỗi xung có biên độ từ 0
đến Ui. Bộ lọc LC thực hiện 1 việc san bằng xung thế vuông góc lối ra. Giá trò
thế ra sẽ bằng:
Uo = Ui.t1 / (t1 + t2)

t
R1
+U
in
+U
c
SD

Xung
Điều khiển

Uo
C

T1
+U
in
+U
O
+U
C
T
t2 t1







a) b)


Hình 5.1: Bộ nguồn chuyển mạch

Nếu thay đổi độ rộng xung t1 điều khiển dẫn Tranristor, khi giữ nguyên
tần số điền khiển (t1+t2=const), có thể thay đổi thế ra Uo trong khoảng rộng.
Trong chế độ dẫn bão hòa, sụt thế trên transistor là nhỏ, công suất tiêu
tán trên transistor là rất nhỏ so với phương pháp điều khiển tuyến tính và không
phụ thuộc vào hiệu thế giữa thế vào và thế ra.
Trang 28
TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM TN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ISOLATED FEEDBACK
GND GND
IC3B
+ 12V
C1
K1
COUNTER
TP3
I
IC3B
CONPARATOR
GENERATION
TP3
12V
C1
K1
CONPARATOR
IC3B
+ 12V
I
- 12V
+ 12V+ 12V+ 12V
SWITCHING DC - DC INVERTER
PEC - 503


Hình 5.2: Sơ đồ khối điều khiển nguồn DC-DC

Máy phát gồm sơ đồ phát và bộ đếm, cho ra xung vuông góc trực tiếp (lối
ra P). Các xung vuông góc cũng điều khiển khóa K1 ở bán kỳ ngắt cho phép

dòng I nạp cho tụ C5 để hình thành xung răng cưa. Xung này được tầng ngưỡng
IC3B cắt ngưỡng đồng bộ và hình thành xung ra. Kết quả là khi thay đổi ngưỡng
Vref, độ rộng xung ra thay đổi. Mạch hình thành độ rộng xung trên K2, C6,
IC3A ngược pha với mạch trên K1, C5 và IC3B. Vì vậy khi trộn hai tín hiệu nhờ
cổng IC4, cho phép tạo chuỗi xung ra với độ rộng thay đổi từ 0 đến 100%. Mạch
phản hồi cách ly (ISOLATED FEEDBACK) thực chất là bộ cách ly quang, cho
phép biến đổi thế Uo thành điện thế phản hồi. Sự thay đổi điện thế ra do tải sẽ
làm thay đổi điện thế để sử dụng hiệu chỉnh độ rộng xung điều khiển và cho
phép bù trừ sự thay đổi thế ra do tải. Mạch trên IC5 thực hiện vai trò hàm PID
nhằm đảm bảo đáp ứng lối ra tốt nhất.


Trang 29
TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM TN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

B. PHẦN THỰC HÀNH
I. THIẾT BỊ SỬ DỤNG:
1. Thiết bò cho thực tập về biến đổi nguồn DC-DC (hình 5.3), chứa các phần
chức năng:
- Bảng nguồn PE-500PS, chứa Aptomat 1 pha cho các ổ điện 220VAC,
Aprtomat chính 3 pha cấp nguồn cho thí nghiệm, cầu chì (~24V AC),
đèn báo nguồn, Các lối ra cho nguồn ~24V AC/10A 3 pha, nguồn 1
chiều +12V/1.5A và –12V/1.5A.
- Module tạo xung điều khiển đồng bộ: PEC-503.
- Module MOSFET: PE –515
- Module tải PEL-521
2. Dao động ký 2 tia.
3. Phụ tùng: dây có chốt cắm hai đầu.

PEL-521 PE-515 PEC-503

Hình 5.3: Thiết bò thực tập về biến đổi nguồn DC-DC công suất






Trang 30
TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM TN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

II. CÁC BÀI THỰC TẬP
1.1 Khảo sát bộ hình thành tín hiệu điều khiển:
- Sử dụng khối PEC – 503 (hình 5.2)
- Kiểm tra việc cấp nguồn ±12V và đất cho sơ đồ điều khiển PEC – 503
- Nối thế chuẩn Ut với Vref để cấp thế từ biến trở P3 cho các bộ so sánh.
1.2 Đặc biến trở P1 (FREQUENCY) và P3 ở vò trí giữa.
Sử dụng dao động ký quan sát dạng sóng tín hiệu tại các chốt từ TP1tới
TP13. Vẽ dạng đồ xung quan sát theo tín hiệu đồng bộ TP1,TP2 và TP13.
Vẽ vào báo cáo.
Vặn biến trở P3 để thay đổi ngưỡng điều khiển đồng bộ. Quan sát sự thay
đổi tín hiệu tương ứng.
1.3 Nối chốt W với C. quan sát tín hiệu ra tại G-S. Vẽ vào báo cáo.
2. Khảo sát bộ biến đổi nguồn DC – DC khi không có phản hồi:
1. Sơ đồ điều khiển với xung vuông:
1.1. Nối sơ đồ để tạo bộ biến đổi DC-DC (hình 5.4)
- Nối lối ra G và S của khối PEC-503 với các chốt G và S tương ứng của

khối công suất PEC-515 (hình 5.2).
- Nối chốt C với P (PEC-503) để cấp xung vuông góc cho POWER
MOSFET.
- Nối chốt để cấp nguồn ~24VAC từ PE-500PS cho lối vào VAC IN của
PEC-515.
- Gắn 3 tải trở R1-R2-R3 (PEC-521) nối tiếp để sử dụng 3 giá trò tải R1,
R1+R2, R1+R2+R3.
1.2 Sử dụng dao động ký để quan sát tín hiệu giữa G và S của TR1. Vẽ lại
dạng tín hiệu giữa S và Uo- vào báo cáo. Đo thế ra Uo (giữa Uo+&Uo-)
1.3 Vặn biến trở P1 (FREQUENCY) để thay đổi tần số máy phát. Ghi kết
quả đo (Thế ra Uo, Độ mấp mô thế ra theo tải) ứng với các tần số phát
khác nhau vào bảng kết quả đo.
2. Sơ đồ điều khiển với xung có độ rộng thay đổi:
2.1 Nối sơ đồ để tạo bộ biến đổi nguồn DC – DC (hình 5.4)
- Nối lối ra G và S của khối PEC-503 với các chốt G và S tương ứng của
khối công suất PEC-515 (hình 5.2).
- Nối chốt C với W (PEC-503) để cấp xung vuông góc cho POWER
MOSFET.
Trang 31
TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM TN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

- Nối chốt để cấp nguồn ~24VAC từ PE-500PS cho lối vào VAC IN của
PEC-515.
- Gắn 3 tải trở R (PEC-521) nối tiếp để sử dụng 3 giá trò tải R1, R1+R2,
R1+R2+R3.
2.2 Sử dụng dao động ký để quan sát tín hiệu giữa G và S của TR1. Vẽ lại
dạng tín hiệu giữa S và Uo- vào báo cáo. Đo thế ra giữa (Uo+ - Uo-).
2.3 Vặn biến trở P1 (FREQUENCY) để tần số máy phát = 20kHz. Ghi kết quả
đo (Thế ra Uo, Độ mấp mô thế ra theo tải) ứng với các độ rộng xung theo

% của chu kỳ T (chỉnh P3) vàøo bảng kết quả đo.
2.4 Nhận xét kết quả đo trên bảng kết quả đo về sự phụ thuộc công suất và độ
mấp mô thế ra vào độ rộng xung.

Trang 32
TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM TN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

K1
C1
IC3B
TP3
I
- 12V
CONPARATOR
CONPARATOR
K1
C1
IC3B
TP3
I
12V
GENERATIONCOUNTER
+ 12V
IC3B
GND
+ 12V+ 12V
ISOLATED FEEDBACK
SWITCHING DC - DC INVERTER
PEC - 503

PE - 515
DC - DC INVERTER POWER MOOULE
DIODE BRIDGE
DC - DC INVERTER POWER MOOULE
POWER MOSFET
VAC
IN
MOSFET
L1
FUSE
5A
U
0+
U
0-
BR1
TP1
C1
D1
C2
G
S
R1
R2
R3
+ 12V
+ 12V
GND

Hình 5.4: Bộ nguồn biến đổi DC - DC
Trang 33