Chuong 3 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU

Chương 3

BỘ BIẾN ĐỔI
ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU

1


Bộ biến đổi điện áp một chiều

Bộ biến đổi điện áp một
chiều hay còn gọi là bộ
biến đổi xung áp một
chiều với đầu vào là
nguồn điện một chiều
có điện áp cố định và
đầu ra cũng là nguồn
điện một chiều nhưng
có điện áp thay đổi
được.
2


Giá trị trung bình của điện áp trên tải:
λ- Thời gian khoá K đóng

λ

1
λ
U R = ∫ Edt = E = E.γ

T 0
T

γ - Hệ số điều chỉnh

T – Chu kì đóng cắt của khoá K

Để thay đổi điện áp có hai cách:
1- Thay đổi thời gian đóng K khi giữ chu kì T không đổi ( PWM)
2- Thay đổi tần số đóng cắt: ƒ = 1⁄ Τ và giữ thời gian đóng khoá K không đổi :
λ=const
3


Ưu điểm:
+ Hiệu suất cao vì tổn hao công suất trong BBĐ không đáng kể so với bộ BĐ
liên tục,
+ Độ chính xác cao, ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường,
+ Chất lượng điện áp tốt hơn,
+ Kích thước gọn nhẹ.
Nhược điểm:
+ Cần có bộ lọc đầu ra, tăng quán tính của bộ BĐ,
+ Tần số đóng cắt lớn tạo nên nhiễu nguồn, nhiễu các thiết bị đ/k khác

4


Bộ biến đổi điện áp một chiều sử dụng van điều khiển là hợp
lý nhất. Nhiều trường hợp vẫn sử dụng Thyristor (T) cho loại
này vì công suất của T lớn.

T là van bán dẫn bán điều khiển, muốn khoá T cần giảm dòng
qua T nhỏ hơn một giá trị nhất định nào đó bằng cách đặt điện
áp ngược lên T
Với mạch một chiều khi sử dụng T, người ta thường sử dụng
các T phụ và nguồn năng lượng tích trữ trong tụ điện để khoá
T chính.

5


TC là Thyristor chính
Tf là phụ.
Khi Tc mở, tụ C được nạp
thông qua điện trở R bằng
điẹn áp nguồn. Khi muốn
khoá Tc điều khiển mở Tf,
điện áp ngược từ tụ sẽ
đặt lên Tc làm cho dòng
qua Tc giảm về 0.
6


Khi Tf mở, tụ C được nạp với
dấu + ở trên, Khi Tc làm việc,
tụ C phóng qua D, L và do
được tính toán trước nên
mạch này cộng hưởng, tụ C
được nạp theo chiều ngược
lại, dấu theo trong ngoặc. Khi
muốn khoá Tc, điều khiển Tf,

điện áp ngược đặt lên Tc, giảm
dòng về 0.

7


SƠ ĐỒ CẤU TRÚC

Các khâu chính: Nguồn N - Bộ lọc đầu vào L – Khoá điện tử
KDT - Lọc đầu ra Lo - Phụ tải PT
Nguồn 1 chiều có thể là acquy, bộ chỉnh lưu. Lọc có thể là L,
LC. KDT thường sử dụng van bán dẫn điều khiển hoàn toàn
( GTO, IGBT, BJT). Lọc đầu ra để san phẳng
8


Sơ đồ nguyên lí

9


Nguyên tắc điều khiển bộ biến đổi điện áp một chiều

10


Bộ biến đổi xung áp một chiều không đảo chiều
có điện áp ra thấp hơn điện áp vào
( Bộ biến đổi xung áp nối tiếp)

11


12


13


14


Bé biÕn ®æi xung ¸p mét nhÞp lµm viÖc víi
®éng c¬ mét chiÒu

15


16


Chế độ động cơ
Điện áp UAB đạt cực đại khi T dẫn UAB E và đạt cực tiểu khi UAB = 0.
Khi T bị khoá, dòng điện tăng tới i
thời điểm T.

tmax

ở thời điểm t1, và giảm đến i

tmin

tại

t

1 1
I T = i1 (t ) dt = I 1
Giá trị trung bình của dòng điện qua khoá điện
T 0 tử:
Eđiện
U t qua phụ tải khi khoá dẫn điện ( 0 t t ) ; t =
Trong đó: i1(t)
là
dòng
1
i1 (t ) = I min +
t
L
.T:

Ut
t
1
i2(t) là dòng điện qua
phụ
tải
khi
khoá
không

dẫn
(t

t

)
I D = i2 (t )dt = I t (1 )
L ;t
1
T t1
T

= (1- )T

i2 (t ) = I max +

UD = E
Giá trị trung bình dòng U
qua
T =diode:
Điện áp lớn nhất đặt lên van:

Pt
PT =


Công suất sử dụng khoá điện tử

17

Chế độ dòng gián đoạn
Điểm giới hạn giữa liên tục và gián đoạn tương ứng với điều
Eγ (1 − γ )
kiện : I min = 0.
I
=
tgioihan

2 L. f

L gioihan =

Giá trị điện cảm giới hạn:
Khoảng dẫn điện giới hạn:
Trong đó: τ = L

γ gioihan = 1 − 2.τ . f

Quan hệ:

Rt

Với:

t

t

Eλ (1 − γ )

2 I tgh . f

U
1 1 E −Ut
1 2  E −Ut
It = ∫
dt + ∫ 
T1 − t
T 0 L
T 0 L
L


t .dt


Ut
=
E

γ2
2 LI t . f
γ2 −
E

Ngoài vùng giới hạn là vùng dòng điện liên tục mô tả bằng
quan hệ: U t = γ .E − Rt .I t
18

®Æc tÝnh ®iÖn c¬ : dßng gi¸n ®o¹n vµ liªn tôc

19


Chế độ hãm điện của động cơ
Dòng năng lượng sẽ từ động cơ về nguồn, động cơ
làm chức năng máy phát ( hãm tái sinh)

20


21


bé biÕn ®æi ®iÖn ¸p hai nhÞp víi ®iÖn ¸p ra
nhá h¬n ®iÖn ¸p vµo

22


23


Bộ biến đổi cho phép động cơ làm việc ở góc
phần t thứ nhất: chế độ động cơ. Và góc phần t
thứ hai: Chế độ hãm điện.
24

Quá trình khởi động và hãm ( điện) động cơ

25