chương 2 băm áp một chiều

Ch−¬ng 2. B¨m ¸p mét chiÒu
Kh¸i qu¸t vÒ ®iÒu ¸p mét chiÒu
B¨m gi¶m ¸p (Buck chopper)
B¨m t¨ng ¸p (Boost chopper)
B¨m t¨ng-gi¶m ¸p (Buck-boost chopper)
B¨m Cuk (Cuk converter)


2.1 Khái quát về điều áp một chiều
Điều áp một chiều đợc định nghĩa là bộ điều khiển
dòng điện và điện áp một chiều khi nguồn cấp là điện
một chiều
I. Các phơng pháp điều áp một chiều
Có một số cách điều khiển một chiều nh sau:
Điều khiển bằng cách mắc nối tiếp với tải một điện
trở.
Điều khiển liên tục bằng cách mắc nối tiếp với tải một
tranzitor hoạt động ở chế độ khuếch đại.
Điều khiển bằng băm áp (xung áp)


Điều khiển bằng cách mắc nối tiếp với tải một
điện trở
I Rf
d

Sơ đồ
Dòng điện và điện áp điều
chỉnh đợc tính
Id =

U1
;
Rf + Rd

U1
Ud =
Rd
Rf + Rd

U1

Ud

Rd

Nhợc điểm của phơng pháp:
- Hiệu suất thấp (=Ud/U1)
- Không điều chỉnh liên tục khi dòng
tải lớn.


§iÒu khiÓn liªn tôc b»ng c¸ch m¾c nèi tiÕp víi
t¶i mét tranzitor
∆U
I =I
T
• S¬ ®å vµ nguyªn lÝ ®iÒu
I
U
R

M§K
khiÓn
• IC = β.IB
a
• ∆UT = U1 - IC.Rd
• Nh−îc ®iÓm cña ph−¬ng
ph¸p: tæn hao trªn tranzitor
lín, ph¸t nhiÖt nhiÒu, tran.
dÔ háng.
T

C

d

B

1

d

T

M§K

Zd

c

T

M§K

b

Zd


Điều khiển bằng băm áp (băm xung)
Băm áp một chiều là bộ biến đổi điện áp một
chiều thành xung điện áp. Điều chỉnh độ rộng
xung điện áp, điều chỉnh đợc trị số trung bình
điện áp tải.
Các bộ băm áp một chiều có thể thực hiện theo
sơ đồ mạch nối tiếp (phần tử đóng cắt mắc nối
tiếp với tải) hoặc theo sơ đồ mạch song song
(phần tử đóng cắt đợc mắc song song với tải).


II. nguồn cấp trong băm áp một
chiều
1. Định nghĩa về nguồn dòng và nguồn áp
- Nguồn áp: là nguồn mà dạng sóng và giá trị điện áp
của nó không phụ thuộc dòng điện (kể cả giá trị cũng
nh tốc độ biến thiên).
Đặc trng cơ bản của nguồn áp là điện áp không đổi
và điện trở trong nhỏ để sụt áp bên trong nguồn nhỏ.
- Nguồn dòng: là nguồn mà dạng sóng và giá trị dòng
điện của nó không phụ thuộc điện áp của nó (kể cả
giá trị cũng nh tốc độ biến thiên).

Đặc trng cơ bản của nguồn dòng là dòng điện không
đổi và điện trở lớn để sụt dòng bên trong nguồn nhỏ


2. TÝnh thuËn nghÞch cña c¸c nguån
Nguån cã tÝnh thuËn nghÞch:
- §iÖn ¸p cã thÓ kh«ng ®¶o chiÒu (acquy), hay
®¶o chiÒu (m¸y ph¸t mét chiÒu).
- Dßng ®iÖn th−êng cã thÓ ®æi chiÒu.
- C«ng suÊt p = u.i cã thÓ ®æi chiÒu khi mét trong
hai ®¹i l−îng u, i ®¶o chiÒu.


3. Cải thiện đặc tính cuả nguồn
Nguồn áp thờng có R0, L0 , khi có dòng điện có R0i,
L(di/dt) làm cho điện áp trên cực nguồn thay đổi. Để
cải thiện đặc tính của nguồn áp ngời ta mắc song
song với nguồn một tụ
Tơng tự, nguồn dòng có Z0 . Khi có biến thiên
du/dt làm cho dòng điện thay đổi. Để cải thiện đặc
tính nguồn dòng ngời ta mắc nối tiếp với nguồn một
điện cảm.
Chuyển đổi nguồn áp thành nguồn dòng và ngợc lại:


4. Quy t¾c nèi c¸c nguån
§èi víi nguån ¸p:
• Kh«ng nèi song song c¸c nguån cã ®iÖn ¸p kh¸c nhau
• Kh«ng ng¾n m¹ch nguån ¸p
• Cho phÐp hë m¹ch nguån ¸p

§èi víi nguån dßng:
• Kh«ng m¾c nèi tiÕp c¸c nguån dßng cã dßng ®iÖn
kh¸c nhau
• Kh«ng hë m¹ch nguån dßng
• Cho phÐp ng¾n m¹ch nguån dßng


III. Sự chuyển mạch
Trong ðTCS, ñòi hỏi các phần tử bán dẫn công
suất làm thay ñổi một cách chu kỳ mạch ñiện và
ñóng vai trò như một khóa chuyển mạch ở trạng
thái ñóng cắt theo một tuần tự xác ñịnh. Sự chuyển
mạch dòng ñiện ñược xem là chuyển ñổi từ nhánh
này sang nhánh kia.
1. Phần tử chuyển mạch:
uK
iK
vK
i
K
uK' u K'
iK'
vK'


III. Sự chuyển mạch
1. Phần tử chuyển mạch:
Giả thiết trong suốt quá trình chuyển mạch:
• u = uK - uK' = U = const
• i = I = const

• Biến thiên của vK, vK', iK, iK' là tuyến tính
Tuỳ theo dấu của I và U, có 4 khả năng:
I > 0 và U > 0
I > 0 và U < 0
I < 0 và U > 0
I < 0 và U < 0


2. Chuyển mạch từ K sang K' với U và I dương
vK
U

vK'

t

-U
iK

I

iK'

iK

I
t
U.I

vK

0

vK.iK
I

t
-U
vK'.iK'
t
t0 t1

t2

0

U
iK'

vK'


2. Chuyển mạch từ K sang K' với U và I dương
Nhận xét:
- K mở có ñiều khiển: Khóa K phải có tính chất
như một Transistor hoặc GTO.
- K' ñóng tự phát: Khóa K' phải có tính chất như
một ñiốt, nghĩa là phải chuyển sang trạng thái dẫn
ngay sau khi ñiện áp trên cực của nó trở thành
dương.

2. Chuyển mạch từ K sang K' với I dương và U âm
iK

U
vK'

I

vK

-U
I

t

iK

iK'

-U

vK

0

t
vK.iK
t
U.I

iK'
I

vK'.iK'
t
t0 t1

t2

vK'
0

U


2. Chuyển mạch từ K sang K' với I dương và U âm
Nhận xét:
- K mở tự phát: Khóa K phải có tính chất như một
ðiôt.
- K' ñóng có ñiều khiển: Khóa K' phải có tính chất
như một tranzito hoặc Tiristo.


2. Chuyển mạch lý tưởng (tức thời)
i

i
t
u

u
t

Tự phát

i
t
0

i
t
u

u
t
0

Có ñiều khiển Tự phát
(cưỡng bức)

t

t

t

Có ñiều khiển
(cưỡng bức)