XUNG ĐIỆN ÁP BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU THÀNH MỘT CHIỀU

Chương bốn
BBĐ XUNG ĐIỆN ÁP
(BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU THÀNH
MỘT CHIỀU)
4.1 Nguyên lý biến đổi và các phương phương
pháp biến đổi điện áp trung bình của bộ biến
đổi đặt lên tải

t
K
+
u
t
i
t
u
t
(nÐt liÒn)

i
t
(nÐt ®øt)
i
d
i
t
T
ck
t
c

T
ck
t
®
u
t
0 t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
t
6
t
7
i
Do
D
0
R
t
L
t
U
d

U
d
E
t
-
a
b
Nguyên tắc hoạt động của BBĐ:

R
t
.i
t
+Lt.di
t
/dt+E
t
=U
d

* Khi khoá K đóng
t
u
t
i
t
u
t
(nÐt liÒn)

i
t
(nÐt ®øt)
T
ck
t
c
T
ck
t
®
0 t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
t
6
t
7
I
max
U
d
I

min
* Khi khoá K mở
R
t
.i
t
+Lt.di
t
/dt+E
t
=0
*Giá trị TB của điện áp
trên tải
d
0
(1/ )
d
t
d
tb ck t
ck
U t
U T u dt
T
= =
∫
U
tb
= γ.U
d

= U
d
.t
đ
.f (**)
(*)
(*)

Xuất phát từ các biểu thức (*) và (**) ta thấy
có thể điều chỉnh điện áp trung bình:
*Giữ nguyên T
ck
=t
đ
+t
c
và thay đổi tđ, tức là thay đổi độ
rộng xung γ: Được gọi là phương pháp điều chỉnh xung
rộng.
*Giữ nguyên t
đ
, thay đổi T
ck
, tức là thay đổi tần số đóng cắt
f: Được gọi là phương pháp điều chỉnh xung tần.
*Thay đổi t
đ
và tần số đóng cắt f: Được gọi là phương pháp
điều chỉnh xung rộng-tần.
d

0
(1/ )
d
t
d
tb ck t
ck
U t
U T u dt
T
= =
∫
(*)
U
tb
= γ.U
d
= U
d
.t
đ
.f (**)

-Để thực hiện chức năng khoá đóng cắt K
K
+
i
d
i
t

u
t
i
Do
D
0
R
t
L
t
U
d
E
t
-

4.1.1 Dòng và áp trên phụ tải
của Bộ biến đổi một chiều-mộtchiều
4.1.1.1 Biểu thức dòng tải tổng quát dòng tải
trong chế độ xác lập
a/- Giai đoạn khoá K đóng
p.I
đ
(p) - i
đ
(0) + a.I
đ
(p) = (U
d
-E

t
)/(L
t
p)
R
t
.i
t
+L
t
.di
t
/dt+E
t
=U
d

I
đ
(p)=(U
d
-E
t
)/[pL
t
(p+a)]+I
min
/(p+a)
=a(U
d

-E
t
)/[pR
t
(p+a)]+I
min
/(p+a)
i
tđ
=[(U
d
-E
t
)/R
t
].(1-e
-at
) + I
min
e
-at


b/ Giai đoạn khoá K cắt
R
t
.i
t
+L
t

.di
t
/dt+E
t
=0
p.I
c
(p) - i
c
(0) + a.I
c
(p) = -E
t
/(pL
t
)
I
c
(p)= -E
t
/[pL
t
(p+a)]+I
max
/(p+a)
=-a.E
t
/[pR
t
(p+a)]+I

max
/(p+a)
i
tc
=-( E
t
/R
t
).(1-e
-at
) + I
max
e
-at


4.1.2 Biểu thức dòng tải toàn chu kỳ đóng cắt
i
tđ
=[(U
d
-E
t
)/R
t
].(1-e
-at
) + I
min
e

-at

i
tc
=-( E
t
/R
t
).(1-e
-at
) + I
max
e
-at

I
max
=[(U
d
-E
t
)/R
t
].(1-e
-at
đ
) + I
min
e
-at

đ


I
min
= -(E
t
/R
t
).(1-e
-at
c
) + I
max
e
-at
c


Đặt
A=[(U
d
-E
t
)/R
t
].(1-e
-at
đ
);B=-(E

t
/R
t
).(1-e
-at
c
)
C = e
-at
đ
;D = e
-at
c


I
max
=A+C(AD+B)/(1-DC)
I
min
= (AD+B)/(1-DC)
Vậy ta có:
i
tđ
= [(U
d
-E
t
)/R
t

].(1-e
-at
) +
I
min
e
-at
i
tc
= -( E
t
/R
t
).(1-e
-at
) + I
max
e
-at
I
max
=A+C(AD+B)/(1-DC)
I
min
= (AD+B)/(1-DC)

**Trường hợp dòng tải gián đoạn ta có I
min
=0
i

tđ
= [(U
d
-E
t
)/R
t
].(1-e
-at
)
I
max
=[(U
d
-E
t
)/R
t
].(1-e
-at
đ
)
i
tc
=-(E
t
/R
t
).(1-e
-at

)+[(U
d
-E
t
)/R
t
].(1-e
-at
đ
).e
-at


4.1.3 Điện áp trên tải
4.1.3.1Chế độ dòng tải liên tục
*Điện áp tức thời
u
t
=U
d
khi K đóng và u
t
=0 khi K cắt
*Điện áp trung bình
U
tb
= γ.U
d
= U
d

.t
đ
.f
4.1.3.2 Chế độ dòng tải gián đoạn
*Điện áp tức thời
u
t
=U
d
khi K đóng
u
t
=0 khi K mở và D
0
dẫn ;u
t
=E
t
khi K mở và D
0
khoá
*Điện áp trung bình
[ ]
0
0
0 0 0
1 1 1
. . . ( ).
ck d c
T t t t

tb t d t d d c t
ck ck ck
U u dt U dt E dt t U t t E
T T T
−
 
= = + = + −
 
 
 
∫ ∫ ∫

4.2.Một số sơ đồ của bộ biến đổi bằng Tiristor
4.2.1 Một số sơ đồ mạch động lực
R
t
L
t
E
t
T
1
T
2
++
U
d
-
-
i

T1
i
t
i
c
i
Do
C
R
t
i
T2
D
0
L
t
L
u
t
D
E
t
a
T
1
T
2
U
d
i

T1
i
t
i
c
i
Do
C
i
T2
D
0
L
1
u
t
D
2
b
L
2
D
2

L
t
E
t
R
t

T
1
T
2
+
U
d
-
i
T1
i
t
i
Do
D
0
u
t
i
c
C
d
T
1
T
2
+
U
d
-

i
T1
i
t
i
Do
R
t
i
T2
D
0
L
t
u
t
E
t
L
D
c
i
c
C
H×nh 4.2
T
3
T
4
T

5
4.2.1 Một số sơ đồ mạch động lực

4.2.1.1 Nguyên lý làm việc của BBĐ một chiều-một chiều
sử dụngkhoá đóng cắt bằng tiristor
a) Nguyên lý làm việc sơ đồ 1
T
1
T
2
+
U
d
-
u
T1
i
T1
i
t
i
C
u
C
i
L
i
Do
C
R

t
i
T2
D
0
L
t
L
u
t
D
E
t

4.2.2 Quá trình chuyển đổi của bộ biến đổi
*Điện áp và dòng điện các phần tử BBĐ
một chiều-một chiều trong một chu kỳ điện áp ra

u
T1
i
T1
t
t
2
U
d
t
1
0

-U
d
t
5
t
4
t
3
t
t
2
U
d
t
1
-U
d
t
5
t
4
t
3
u
C
i
C
t
t
2

2U
d
t
1
0
0
U
d
t
5
t
4
t
3
u
t
T
1
T
2
+
U
d
-
u
T1
i
T1
i
t

i
C
u
C
i
L
i
Do
C
R
t
i
T2
D
0
L
t
L
u
t
D
E
t
*Điện áp và dòng điện các phần tử BBĐ
một chiều-một chiều trong một chu kỳ điện áp ra

*Tính chọn các phần tử của BBĐ một
chiều-một chiều
-Chọn các van
-Chọn C và L

+Chọn tụ điện chuyển mạch (C)
+Chọn điện cảm chuyển mạch (L)
4.3 Mạch tạo xung điều khiển
4.3.1 Khái niệm chung
4.3.2 Mạch điều khiển BBĐ một chiều- một chiều
ứng dụng cho trường hợp điều chỉnh độ rộng
xung

4.3.2.1 Sơ đồ khối mạch điều khiển
FSRC
u
®kT2
(u
®kT1
)
u
®kT1
(u
®kT2
)
FSC
§
S S
§iÖn ¸p ®iÒu khiÓn
u
®k
TXT
2
TXT
1

4.3.2.2 Các mạch phát sóng chủ đạo
a)Mạch phát sóng chủ đạo dùng vi mạch khuếch đại
thuật toán
R
+
u
ra
C
A
-
R
1
R
2
a
T = 2.R.C.ln[1+(2.R
2
/ R
1
)]

b) Mạch phát sóng chủ đạo dùng vi mạch số 555
+U
cc
=5-15
V
t
T
H

T
L
T
u
ra
a
b
R
1
48
3
7
555
u
ra
R
2
6
5
2
C
1
C
1
T = T
H
+ T
L
T
H

=0,693(R
1
+R
2
)C
T
L
= 0,693R
2
C

c) Mạch phát xung chủ đạo dùng IC số 4044
+U
cc

f
1
Q
4044
10
2
4 5 6 14
f
1
R
Q
11
1
f
2

C
13
DSC
3
7 8 9 12
f
1
= 1/(4,4.R.C)
f
2
= 1/(2,2.R.C)

4.3.2.3 Mạch tạo điện áp răng cưa
a)Sơ đồ nguyên lý
C
1
+U
cc
Tr
C
2
u
C2
u
C1
-
R
1
A
+

D
1,2
R
2
-U
cc
u
v
u
rc

b)Nguyên lý hoạt động của sơ đồ
u
v
t
4
t
3
t
2
t
1
0
t
T
ck
u
C1
0
u

rc
0
t
4
t
3
t
2
t
1
t
t
4
t
2
t

4.3.2.4 Các mạch khác
4.3.2.5 Một hệ thống điều khiển BBĐ
một chiều-một chiều ứng dụng
a)Sơ đồ nguyên lý

a)Sơ đồ nguyên lý
G
T2
K
T2
C
1
C

2
C
5
G
T1
K
T1
+U
cc1
§iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cã gi¸ trÞ ©m
+U
cc2
-U
cc2
u
®k
Tr
4
Tr
5
BAX
2
BAX
1
Tr
3
Tr
6
Tr
1

Tr
2
C
4
R
3
R
9
-
A
1
+
D
1,2
R
10
R
15
R
14
R
12
R
13
R
11
R
16
R
4

D
8
D
5
RL
D
7
D
6
R
8
R
7
R
5
R
6
D
3
D
4
u
®kT2
u
®kT1
8 4
R
1
37
6

R
2
5
2
1
555
C
3
-
A
2
+
C
6
*
*
*
*