Tài liệu Đồ án - Thiết kế bộ băm xung một chiều có đảo chiều (theo nguyên tắc đối xứng) để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều (kích từ nam châm vĩnh cửu) docx

Đồ án

Thiết kế bộ băm xung một
chiều có đảo chiều (theo
nguyên tắc đối xứng) để điều
chỉnh tốc độ động cơ một
chiều (kích từ nam châm
vĩnh cửu)







Đề bài: Thit k b bm xung mt chiu có o chiu (theo nguyên tc i xng)
 iu chnh tc  ng c mt chiu (kích t nam châm vnh cu) vi s liu
cho trc:






Chương I
Giới thiệu về động cơ điện một chiều

I.1 Đặt vấn đề

Cùng vi s phát trin ngày càng mnh m ca các ngành công nghip c v
chiu rng ln chiu sâu,in và các máy in óng mt vai trò rt quan trng ,
không th thiu c trong phn ln các ngành công nghip và i sng sinh hot
ca con ngi. Nó luôn i trc mt bc làm tin  nhng cng là mi nhn
quyt nh s
 thành công ca c mt h thng sn xut công nghip. Không mt
quc gia nào, mt nn sn xut nào không s dng in và máy in.
Do tính u vit ca h thng in xoay chiu: d sn xut, d truyn ti..., c
máy phát và ng c in xoay chiu u có cu to n gin và công sut ln, d
vn hành... mà máy in (ng c in) xoay chiu ngày càng c s dng rng
rãi và ph bin. Tuy nhiên ng c in mt chiu vn gi mt v trí nht nh nh
trong công nghip giao thông vn ti, và nói chung  các thit b cn iu khin tc
 quay liên tc trong phm vi rng (nh trong máy cán thép, máy công c ln,
u máy in...). Mc dù so v
i ng c không ng b  ch to ng c in
mt chiu cùng c thì giá thành t hn do s dng nhiu kim loi màu hn, ch
to bo qun c góp phc tp hn ... nhng do nhng u im ca nó mà máy in
mt chiu vn không th thiu trong nn sn xut hin i.
u
im ca ng c in mt chiu là có th dùng làm ng c in hay
máy phát in trong nhng iu kin làm vic khác nhau. Song u im ln nht
Phng
án
in áp
li (VAC)
Dòng in nh
mc
in áp phn
ng
Phm vi iu

chnh tc 
1 110 20 120 10:1
2 220 8 220 15:1
3 380 15 100 20:1
4 127 V 6 A 400 V 25:1
5 300 10 600 15:1

2
ca ng c in mt chiu là iu chnh tc  và kh nng quá ti. Nu nh bn
thân ng c không ng b không th áp ng c hoc nu áp ng c thì
phi chi phí các thit b bin i i kèm (nh b bin tn....) rt t tin thì ng c
in m
t chiu không nhng có th iu chnh rng và chính xác mà cu trúc mch
lc, mch iu khin n gin hn ng thi li t cht lng cao.
Ngày nay hiu sut ca ng c in mt chiu công sut nh khong 75% ÷
85%,  ng c in công sut trung bình và ln khong 85% ÷ 94% .Công sut
ln nht c
a ng c in mt chiu vào khong 100000kw in áp vào khong
vài trm cho n 1000v. Hng phát trin là ci tin tính nâng vt liu, nâng cao
ch tiêu kinh t ca ng c và ch to nhng máy công sut ln hn ó là c mt
vn  rng ln và phc tp vì vy vi vn kin thc còn hn hp ca mình trong
phm vi 
tài này em không th  cp nhiu vn  ln mà ch  cp ti vn 
thit k b bm xung mt chiu  iu chnh tc  có o chiu ca ng c mt
chiu kích t c lp theo nguyên tc i xng . ây là mt trong nhng phng
pháp c dùng ph bin nht hin nay  
iu chnh ng c in mt chiu kích
t c lp vi yêu cu o chiu quay ng c theo phng pháp i xng .ây là
mt phng pháp mang li hiu qu kinh t cao và c s dng rng rãi bi
nhng tính nng và c im ni bt ca nó mà chúng em s phân tích và  cp

sau này.

I.2 Tổng quan về động cơ
điện một chiều.
I.2.1) Giới thiệu một số loại động cơ điện một chiều
Khi xem xét ng c in mt chiu cng nh máy phát in mt chiu
ngi ta phân loi theo cách kích thích t các ng c. Theo ó ng vi mi cách
ta có các loi ng c in loi:
- Kích thích c lp: khi ngun mt chiu có công su
t ko  ln, mch in phn
ng và mch kích t mc vào hai ngun mt chiu c lp nhau nên :I = I

.
- Kích thích song song: khi ngun mt chiu có công sut vô cùng ln và in áp
ko i, mch kích t c mc song song vi mch phn ng nên I = I
u
+I
t

- Kích thích ni tip: cun kích t mc ni tip vi cun dây phn ng cun kích t
có tit din ln, in tr nh, s vòng ít, ch to d dàng nên ta có I = I

=I
t
.
- Kích thích hn hp ta có: I = I
u
+I
t

Vi mi loi ng c trên thì s tng ng vi các c tính, c im k thut
iu khin và ng dng là tng i khác nhau ph thuc vào nhiu yu t.Trong
 tài này ta ch xét ên ng c in mt chiu kích t c lp và bin pháp hu
hiu nht  iu khin loi ng c
 này.
I.2.2 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập
+Phng trình c tính c: là phng trình biu th mi quan h gia tc  (n) và
mômen (M) ca ng c có dng chung

3

M
K
RR
K
U
fu
u
.
)(
2
Φ
+
−
Φ
=
ω

Thông qua phng trình này, ta có th thy c s ph thuc ca tc  ng c
vào mômen ng c và các thông s khác (mômen, t thông...), t ó a ra

phng án  iu chnh ng c (tc ) vi phng án ti u nht.
Vi nhng iu kin U

= const, I
t
= const thì t thông ca ng c hu nh không
i, vì vy quan h trên là tuyn tính và ng c tính c ca ng c là ng
thng.
Thng dng ca c tính là ng thng mà giao im vi trc tung ng vi
mômen ngn mch còn giao im vi trc tung ng vi tc  không ti ca ng
c
Ngi ta a thêm i l
ng
ω
β
Δ
Δ
=
M
 ánh giá  cng. c tính càng dc càng
cng (
β
càng ln) tc là mômen bin i nhiu nhng tc  bin i ít và ngc
li. c tính càng ít dc càng mm tc là mômen bin i ít nhng tc  bin i
nhiu thay i.

 hiu c nguyên lý và la chn phng pháp iu chnh ti u, trc ht ta i
xét c tính ca ng c
in. ó là quan h gia tc  quay vi mômen (hoc
dòng in) ca ng c.
+c tính c t nhiên ca ng c: nu ng c vn hành  ch  nh mc (in
áp, tn s, t thông nh mc và không ni thêm các in kháng, in tr vào ng
c). Trên c tính c t nhiên ta có các i
m làm vic nh mc có giá tr M
m
,
ω
m
.
+c tính c nhân to ca ng c là c tính khi ta thay i các tham s ngun
hoc ni thêm các In tr, in kháng.
 so sánh các c tính c vi nhau, ngi ta a ra khái nim  cng ca c
tính c: β=ΔΜ/Δω (tc  bin thiên mômen so vi vn tc).





M
Mnm

M
t

0

4
a) Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập
S  kích t c lp c th hin nh di ây:

Khi ngun mt chiu có công sut không  ln thì mch in phn ng và mch
kích t mc vào hai ngun mt chiu c lp vi nhau: gi là ng c i
n kích t
c lp.
Phng trình c tính c xut phát:
ufuuu
IRREU )( ++=

+U

: in áp phn ng.
+E

: sc in ng phn ng.
+R

: in tr mch phn ng : R

=r

+r

cf
+r
b
+r
ct

+r

: in tr cun dây phn ng.
+r
cf
: in tr cun cc t ph.
+r
i
: in tr cun bù.
+r
ct
: in tr tip xúc ca chi in.
+R
f
: in tr ph trong mch phn ng.
+I

: dòng in mch phn ng.
+E

c xác nh theo biu thc sau:

ω
π

⋅Φ⋅=
a
pN
Eu
2

+ p: s ôi cc t chính.
+ N: s thanh dn tác dng ca cun dây phn ng.
+ A: s ôi mch nhánh song song ca cun dây phn ng.
+
Φ
: t thông kích t di mt cc t.
+ω: tc  góc.

a
pN
K
π
2
=

Trong ó K là h s cu to ca ng c.

5

nKE
eu
Φ=

55,9/60/2 nn ==
πω

Vì vy

n
a
pN
E
u
Φ=
60


K
K
K
e
105,0
55,9
==

Suy ra

u
fu
u
I
K
RR

K
U
Φ
+
−
Φ
=Φ

Biu thc (*) là phng trình c tính c in ca ng c.
Mt khác mômen in t ca ng c c xác nh
udt
IKM ..Φ=

Suy ra

Φ= KMI
dtu
/

Thay vào (*) ta c

dt
fu
u
M
K
RR
K
U
2

)( Φ
+
−
Φ
=
ω

Nu b qua các tn tht c và thép thì mômen c trên trc ng c bng mômen
in t bng M.
Ta có

M
K
RR
K
U
fu
u
2
)( Φ
+
−
Φ
=
ω

ây là phng trình c tính c ca ng c in mt chiu kích t
c lp.  th hình v:

Nhận xét :
+ I

=0 hoc M=O ta có



M
Mnm
M
t

0

6

0
ωω
=
+
=

fu
u
RR
U

ây là tc  không ti lý tng ca ng c

+ω = 0 thì
fu
u
RR
U
I
+
=
: Dòng in ngn mch.
nmnm
MIKM =Φ= ..
: Mômen ngn mch.


ωωω
Δ−=
Φ
−
Φ
=
0
K
RI

K
U
u


ωωω
Δ−=
Φ
+
−
Φ
=
0
2
)(
M
K
RR
K
U
fu
u


M
K
R
I
K
R

K
U
RRR
u
u
fu
2
0
)( Φ
=
Φ
=Δ
Φ
=
+=
ω
ω

T ó có th tc  ông c in mt chiu ph thuc vào các i lng là: U

, R,
I. Nh vy thông qua các i lng bin thiên này mà ta có th iu khin c tc
 ng c in mt chiu.

b) Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
iu chnh tc  ng c in mt chiu là mt trong các ni dung chính
ca truyn ng
in nhm áp ng các yêu cu công ngh nào ó ca các máy sn
xut.iu chnh tc  là dùng phng pháp thun tuý in tác ng lên bn
thân h thng truyn ng in  thay i tc  quay ca ng c in. Tc 

quay ca ng c in thng b thay i do s bin thiên c
a ti ,ca ngun hay
ch  làm vic nh m máy ,hãm máy ...và do ó gây ra các sai s so vi tc 
,k thut mong mun ....Trong các h thng truyn ng in thng cn c vào
mt s ch tiêu kinh t ,k thut c bn ,các ch tiêu này c tính khi thit k và
iu chnh ng c in
Trong thc t có 3 phng pháp 
iu chnh tc  ng c in mt chiu
+ iu chnh in áp cho phn ng ng c.
+ iu chnh bng cách thay i t thông phn ng hay thay i in áp phn
ng cp cho mch kích t.

+ 
b.1)
làm
in
l
n
khin

Ta
c
Vì t
 k
mi
Chú
+ P
h
+ T
th n

+ Gi
vi 
gii
+V

D ph
iu chnh b
Nguyên lý
Ch áp d
vic  ch
mt chiu
ng in xo
n Uk.
có phng
ωω
ω
K
E
EE
b
=
Φ
=
−
0
 thông c
không ti l
nói ph
n
ý:

hng pháp
c  khôn
nói phng
ii iu ch
in áp n
hn bi yê
i mt c c
h thuc tu
bng thay 
ý điều chỉn
dng c
  kích th
u kích t 
oay chiu t
trình
M
U
K
RE
RI
dk
b
dm
b
uu
−
−
Φ
=
)(

(
0
a ng c
í tng tu
ng pháp này
p này có t
ng ti lý t
g pháp này
nh tc 
nh mc và
êu cu v s
cu máy c
uyn tính v
i in tr
nh điện áp
vi ng
hích c lâ
c lp, các
thành mt
β
M
R
K
R
R
Km
ud
b
udb
Φ

+
+
®
)
 c gi
 thuc gi
y là trit 
 thông khô
ng tu thu
y iu khin
ca h tth
t thông 
sai s tc 
 th có
ω
vào giá tr 
 ph trên
p phần ứn
c in m
âp. Loi nà
b chnh l
chiu có
IK
udmud
không i
iá tr U
k
c
.  xác 
ông i nê

uc vào giá
n là trit 
hng b ch
nh mc.
 và mô m
M
MK ,,
max0
ω
 cng
mch ph
ng
mt chiu k
ày cn có th
lu iu kh
s E
b
i
i nên c t
ca h thn
nh di i
n c tính
á tr in á
.
n bi c
Tc  nh
men khi 
dm
M
xác nh

n ng.
kích thích 
hit b ngu
hin có ch
iu chnh n

tính c cn
ng.  th
u chnh t
c có  c
áp U
k
ca
c tính c b
h nht ca
ng.
h vì vy ph
c lp ho
un nh: m
c nng bi
nh tín hi
ng không 
 tuyn tính
c .
cng không
h thng d
n là c t
a di iu k
hm vi i
7

c song
máy phát
n nng
iu iu
i. Tc
h do ó
g i
do ó có
ính ng
khin b
u chnh

8
β
ωω
β
ωω
dm
dm
M
M
−=
−=
min0min
max0max


dmMcnm
MKMM ==
maxmin

 tho mãn kh nng quá ti thì c tính thp nht ca di iu chnh phi có môn
men ngn mch là
dmMcnm
MKMM .
maxmin
==
(K
M
: là h s mômen quá ti). H c
tính c là các ng thng song song nên ta có

1
1
/)1(
)1(
1
)(
max0
max0
minmin
−
−
=
−
−
=
−=−=
M
dm

dmM
dm
M
dm
dmnm
K
M
MK
M
D
K
M
MM
βω
β
β
ω
ββ
ω

Vi
dmM
MK ,,
max0
ω
xác nh  mi máy. D ph thuc tuyn tính vào β. Khi iu
chnh in áp phn ng ng c in mt chiu bng các thit b ngun iu chnh
thì in tr mch phn ng gp khong 2 ln in tr phn ng ng c do ó có
th tính s b c:

10/
max0
≤
dm
M
βω
.
Do ó phm vi iu chnh tc  không vt quá 10, Vy vi yêu cu ca  bài ta
s iu chnh di in áp ra trong di iu chnh ã cho.
iu chnh tc  bng phng pháp này rt thích hp trong nhng trng hp
M
t
=const trong toàn di iu chnh.
b.2) Điều chỉnh từ thông động cơ
iu chnh t thông kích thích ng c in mt chiu chính là iu khin mômen
in t ca ng c in
u
IKM ..Φ=
. Do mch kích t ca ng c in mt chiu
là phi tuyn vì vy h iu chnh t thông cng là phi tuyn.

9

T s  trên ta c

dt
d
rr
e
i

k
kb
k
u
Φ
+
+
=
ω


r
k
: in tr dây qun phn ng.
r
b
: in tr ngun In áp kích thích.
k
ω
: s vòng dây cun kích t.
Thng khi iu chnh t thông thì in áp phn ng bng U
m
do ó các c tính
c thp nht trong vùng iu khin là t thông chính là c tính có in áp phn
ng nh mc, t thông nh mc và gi là c tính c bn (ôi khi là c tính c
t nhiên).
Tc  ln nht ca di iu chnh t thông b hn ch bi kh nng chuyn mch
ca c góp i
n. Khi gim t thông dn n tng vn tc góc thì iu kin chuyn
mch ca c góp b xu i mt khác vn phi bo m I cho phép. Kt qu là

mômen cho phép trong ng c gim rt nhanh k c khi gi nguyên I thì momen
c cng gim i rt nhanh.
b.3) Thay đổi điện trở phụ Rf
T phng trình c tính (*)

u
fu
u
I
K
RR
K
U
Φ
+
−
Φ
=Φ
(*)
Thc t ngày nay ngi ta không dùng phng pháp này . Vì phng pháp này ch
cho phép iu chnh tc  quay trong vùng di tc  nh mc, và luôn kèm
theo tn hao nng lng trên in tr ph, làm gim hiu sut ca ng c in. Vì
vy phng pháp này ch áp dng  ng c in có công sut nh và thc t
thng dùng  ng c
in trong cn trc.

c) Kết luận

10
Phng pháp iu chnh tc  bng cách thay i t thông có nhiu hn ch

so vi phng pháp iu chnh in áp phn ng phng pháp thay i t thông b
hn ch bi các iu kin c khí: ó chính là iu kin chuyn mch ca c góp
in. C th phng pháp iu chnh 
in áp phn ng có các u im hn nh sau
1 - Hiu sut iu chnh cao (phng trình iu khin là tuyn tính, trit ) hn
khi ta ding phng pháp iu chnh in áp phn ng nên tn hao công sut iêù
khin nh.
2 - Vic thay i in áp phn ng c th là làm gim U dn n mômen ngn
mch gi
m, dòng ngán mch gim. iu này rt có ý ngha trong lúc khi ng
ng c.
3 -  st tc tuyt i trên toàn di iu chnh ng vi mt mômen iu chnh xác
nh là nh nhau nên di iu chnh u, trn, liên tc.
Tuy vy phng pháp này òi hi công sut iu chnh cao và òi hi phi
có ngun áp iu ch
nh c xong nó là không áng k so vi vai trò và u Im
ca nó. Vy nên phng pháp này c s dng rng rãi.
1.3 Các vấn đề khác khi điều động cơ điện một chiều.
1.3.1 Các góc phần tư làm việc

Trng thái hãm và trng thaí ng c c phân b trên c tính c  góc phn t
tng ng vi chi
u mômen và tc  nh hình v.
+ I, III: trng thái ng c (
ω

cùng chiu vi M).
+ II, IV: trng thái hãm (
ω
ngc chiu vi M).
Công sut c P
c
=M

.
ω

II:Hãm II: ng c
II: Hãm
II:ng c
P
c
=M

d
<0
P
c
=M
d
>0
P
c
=M
d
>0
P
c
=M
d
<0



M
M
c
M
c
M
c
M
c

11
Công sut in ca ng c P

=P
c
+
Δ
P (
Δ
P: tn hao công sut)

1.3.2 Các chế độ làm việc của động cơ điện một chiều kích từ độc lập
a) Khởi động
Xut phát t phng trình  tính c ca ng c in mt chiu

u
fu
u
I
K
RR
K
U
Φ
+
−
Φ
=Φ
(*)
Khi khi ng nên

R
U
I
dm
nm
=
. ng c công sut trung bình và ln thì R

thng
có giá tr nh nên dòng in khi ng ban u (dòng ngn mch) tng i ln

dmnm
II 5,22 ÷=

Vi giá tr dòng ln, s không cho phép v mt chuyn mch và phát nóng
ca ng c cng nh st áp trên li In.tác hi này còn nghiêm trng hn i
vi nhng h thng cn khi ng (Khi hãm máy cng xy ra hin tng tng
t).
Vy quá trình iu khin tc  ng c cng phi gn vi ch 
khi ng. Phi
m bo iu kin ti thiu

dmnm
II 5,22 ÷=

D i n mt nhn xét là la chn phng pháp iu khin gim áp phn
ng là phù hp hn c vì khi khng ch dòng ngn mch o ch  khi ng còn
hn ch c in áp khi ông. Do iu khin là làm gim áp.
b) Chế độ hãm.
Hãm là trng thái mà ng c sinh ra mômen quay ngc chiu tc  quay,

ng c i
n mt chiu có ba trng thái hãm: hãm tái sinh, hãm ngc, và hãm
ng nng.
b.1) Hãm tái sinh
Xy ra khi tc  quay ca ng c ln hn tc  không ti lý tng. Khi
ó U
ư
> E
ư
. ng c làm vic nh mt máy phát in song song vi li. So vi
ch  ng c, dòng in và mômen hãm ã i chiu xác nh theo biu thc

0
0
<
Φ−Φ
=
−
=
R
KK
R
EU
I
uu
h
ωω


hh

IKM
..
Φ=
. Tr s hãm s ln dn cho n khi cân bng vi mômen ph ti
thì h thng làm vic n nh vi tc 
00
ωω
>
d
. Vì s  u dây ca mch ng
c không i nên phng trình c tính c tng t nhng mômen có giá tr âm.
ng c tính c nm trong góc phn t th hai và th t (hình 2-14 tt)
Trong hãm tái sinh, dòng in hãm i chiu và công sut c a tr v li
in có giá tr P = (E-U) I. ây là phng pháp hãm kinh t nht vì ng c sinh
nng lng hu ích.

12
Ví d: c cu nâng h cn trc. Khi nâng ti ng c c u vào ngun
theo cc tính thun và làm vic trên c tính c làm trong góc phn t th nht.
Khi mun h ti phi o chiu in áp t vào phn ng ng c. Lúc này nu
mômen do trng ti gây ra ln hn mômen ma sát trong các b phn chuyn ng
ca ng c xh trng thái hãm tái sinh. T
c  h cn trc tng dn ti
0
ωω
>
od

b.2) Hãm ngược
Xy ra khi phn ng di tác dng ca ng nng tích lu trong các b phn

chuyn ng hoc do thée nng quay ngcchiu vi mô men in t ca ng c,
mômen ca ng c khi ó chóng li s chuyn ng ca c cu sn xut.
b.2.1) Hãm ngược khi đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng (tă
ng tải)
c tính hãm
ngc s tác dng cùng chiu vi in áp li, ng c làm
vic nh mt máy phát ni tip vi li in, bin in nng nhn t li in và
c nng thành nhit t nóng in tr tng mch phn ng, vì vy tn tht ln.
b.2.2) Đảo chiều điện áp phần ứ
ng
Dòng in Ih ngc chiu vi chiu làm vic ca ng c và có th khá ln

fu
uu
h
RR
EU
I
+
−−
=

Nên rt nguy him phi có bin pháp hn ch dòng trong phm vi cho phép:
dmnm
II 5,22 ÷=

c) Hãm động năng
Là trng thái ng c làm vic nh mt máy phát mà nng lng c hc ca
ng c c tích lu c trong quá trình làm vic trc ó bin thành in nng
tiêu tán di dng nhit

c.1) Hãm động năng tụ kích từ độc lập
Khi ta ct phn ng ng c khi li in mt chiu và óng vào mt 
in tr
hãm

hu
hd
hu
u
hd
RR
K
RR
E
I
+
Φ
=
+
−
=
ω


0<Φ=
hdh
IKM

Chng t I
hd

và M
hd
ngc chiu vi tc  ban u. Nng lng ch yu c to
ra do ng nng tiêu tn ch nm trong mch kích t.
c.2) Hãm động năng tự kích
Nhc im là nu mt in thì không thc hin hãm c do cun dây kích
t vn phi ni vi ngun.mun khc phc ngi ta s dng phng pháp hãm
ng nng t
 kích t. Nó xy ra khi ta ct c phn ng ln cun kích t ra khi li
in khi ông c quay  óng vào mt in tr hãm. Trong quá trình hãm tc 
gim dn, dòng kích t gim dn và do ó t thông gim dn và là hàm tc  vì
vy c tính c nh c tính không ti ca máy phát in t kích thích và phi
tuyn.so vi phng pháp hãm ngc. Hãm
ng nng có hiu qu kém hn khi

13
chúng có cùng tc  và mômen cn, tuy nhiên hãm ng nng u vit hn v mt
nng lng c bit hãm ng nng t kích vì không tiêu th nng lng t li.
S dng c k c khi mt in.

1.3.3 Vấn dề phụ tải
c tính ca ph ti cng là vn  cn phi quan tâm khi iu khin ng
c in mt chiu. Vi các loi khác nhau ta s chn phng pháp phù hp và tính
toán khác nhau.có th phân ra thành 3 loi c bn theo s thay i ca mômen cn
theo tc . Khi tc  ng c thay i, mômen ph ti có th là
+ Không i: thang máy... (1)
+ Tng: nh trong qut gió, bm...
+ Gim: các c cu máy cun dây, cun giy, truyn ng quay trc chính máy ct
gt kim loi...

Ta th
ng mong mun c tính này là tuyn tính (4) vì vn  thit k s
phc tp lên rt nhiu khi s thay i li là phi tuyn c bit là khi ti bin i.
Nên  ây ta s ch xét trng hp ph ti có mômen là hng s trong toàn di
iu chnh.
Qua phân tích trên ây, vic iu khin in áp phn ng c chn là phù
hp. gi
i pháp mà ngi ta thng dùng hin nay là bm xung áp iu khin dó ra
bng b bm xung áp mt chiu mà ta s  cp  vn  tip theo.




1
2
3
4

14





Chương II
BĂM XUNG MỘT CHIỀU (BXDC)

II.1 Giới thiệu về băm xung một chiều (BXDC):
BXDC có chc nng bin i in áp mt chiu, nó có u im là có th
thay i in áp trong mt phm vi rng mà hiu sut ca b bin i cao vì tn

tht ca b bin i ch yu trên các phn t óng ct rt nh.
So vi các phng pháp thay i in áp mt chiu  i
u chnh tc 
ng c mt chiu nh phng pháp iu chnh bng bin tr, bng máy phát mt
chiu, bng b bin i có khâu trung gian xoay chiu, bng chnh lu có iu
khin... thì phng pháp dùng mch bm xung có nhiu u im áng k: iu
chnh tc  và o chiu d dàng, tit kim n
ng lng, kinh t và hiu qu cao,
ng thi m bo c trng thái hãm tái sinh ca ng c. Cùng vi s phát
trin và ng dng ngày càng rng rãi các linh kin bán dn công sut ln ã to
nên các mch bm xung có hiu sut cao, tn tht nh,  nhy cao, iu khin
trn tru, chi phí bo trì thp, kích thc nh. Mch bm xung c bit thích hp
vi các
ng c mt chiu công sut nh.
in th trung bình u ra s c iu khin theo mc mong mun mc dù
in th u vào có th là hng s (c qui, pin) hoc bin thiên (u ra ca chnh
lu), ti có th thay i.Vi mt giá tr in th vào cho trc, in th trung bình
u ra có th iu khin theo hai cách:
- Thay i  rng xung.
- Thay i tn s bm xung.

onC
U
t

t
1
t
2
T

15
II.1.1 Phương pháp thay đổi độ rộng xung
Ni dung ca phng pháp này là thay i t
1
, gi nguyên T. Giá tr trung
bình ca in áp ra khi thay i  rng là:
1
d
t.U
U.U
T
==γ

Trong ó t:

1
t
T
γ=

là h s lp y, còn gi là t s chu k.
Nh vy theo phng pháp này thì di iu chnh ca U
ra
là rng (0 < ε ≤ 1).
II.1.2 Phương pháp thay đổi tần số xung
Ni dung ca phng pháp này là thay i T, còn t
1
= const. Khi ó:

1
d1
t
U.Ut.f.U
T
==

Vy U
d
= U .
T
f
1
1
=

Ngoài ra có th phi hp c hai phng pháp trên. Thc t phng pháp
bin i  rng xung c dùng ph bin hn vì n gin hn, không cn thit b
bin tn i kèm.
II.1.3 Nhận xét
 ây ta chn cách thay i  rng xung, phg pháp này gi là PWM
(Pulse Width Modulation).Theo phng pháp này tân s bm xung s là hng
s.Vic iu khin trng thái óng m ca van da vào viêc so sánh mt in áp
iu khin vi mt sóng tun hoàn (thng là dng tam giác(Sawtooth)) có biên 
nh không i.Nó s thit lp tn s óng ct cho van,tn s óng ct này là
không i v
i di tn t 400Hz n 200kHz.Khi
>
Control st
uu

thì cho tín hiu iu
khin m van, ngc li khóa van.

II.2
ch
th
s
tíc
Các sơ đ
S  ngu


Phn t

c im
ht cm kh
hoát dòng t
+ S óng
t áp trên c
+ S m ⇒
ch lu tron
Nh vy,
c tính
t
đồ băm x
uyên lý nh
iu chnh q
m ca s 
háng hoc
i khi khoá

⇒ U c
các van tron
⇒ h mch
ng cun L v
U
d
≤ U. T
truyn t:
on
off
xung:
 sau:
quy c là
 này là kh
dung khán
á K ngt.
c t vào 
ng b bin
h gia ngu
và L
ti
, dòn
Tng ng

off
t
U
ra
à khoá S (v
hoá S, cun

ng. B lc
u ca b
n i).
un và ti,
ng chy qua
ta có b b
on
t

van bn dn
n cm và t
c L & C. 
 lc. Lý t
nhng v
a D, do ó
in i h

n iu khi
ti mc n
i-ôt mc
ng thì u
d
n có dòng
ó u
d
=0.
áp.
n).
i tip. Ti
ngc v


d
= U (nu
i
d
do nng
16

có tính
i U
d

u b qua
g lng

17
d
I
U
W
U
= =α

S  nh sau:

c im: L ni tip vi ti, khoá S mc song song vi ti. Cun cm L

không tham gia vào quá trình lc gn sóng mà ch có t C óng vai trò này.
+ S óng, dòng in t +U qua L → S → -U. Khi ó D tt vì trên t có U
C

(ã
c tích in trc ó).
+ S ngt, dòng in chy t +U qua L → D → Ti. Vì t thông trong L không
gim tc thi v không do ó trong L xut hin sut in ng t cm e
L
dt
d
w
Φ
=
,
có cùng cc tính U. Do ó tng in áp: u
d
=U + e
L
. Vy ta có b bin i tng
áp.
c tính ca b bin i là tiêu th nng lng t ngun U  ch  liên tc
và nng lng truyn ra ti di dng xung nhn.
c tính truyn t:
d
I
U
1
W
U1
==
− ε

a. Sơ đồ mắc như sau:




18

Ti là ng c mmt chiu c thay bi mch tng ng R-L-E. L
1
ch óng
vai trò tích lu nng lng. C óng vai trò lc
b. Hoạt động
+ S óng, trên L
1
có U, dòng chy t +U → S → L
1
→ -U. Nng lng tích
lu trong cun cm L
1
; i-ôt D tt; U
d
=U
C
, t C phóng in qua ti.
+ S ngt, cun cm L
1
sinh ra sc in ng ngc chiu vi trng hp óng
⇒ D thông ⇒ nng lng t trng np và C, t C tích in; u
d
s ngc chiu

vi U.
Vy in áp ra trên ti o du so vi U. Giá tr tuyt i |U
d
| có th ln hn
hay nh hn U ngun

II.2.4 Bộ Chopper lớp C (Bộ đảo dòng)
a) Sơ đồ nguyên lý



19
Ti là phn ng ng c mt chiu kích t c lp ã c thay bi mch tng
ng R-L-E
b) Nguyên lý hoạt động.
 Ch  ng c:
Trong khong
0t T≤≤γ
, ng c c ni ngun qua
1
S
,in áp t lên
ng c là U.
Trong khong
TtTγ≤≤
,
1
S
ngt,ng c c ni ngn mch qua
2

D
,in
áp t lên ng c là 0.
 Ch  hãm tái sinh:
Trong khong
0t T≤≤γ
,
2
S
ngt,ng c c ni ngun qua
1
D
,in áp
t lên ng c làU.
Trong khong
TtTγ≤≤
,
2
S
dn,ng c c ni ngn mch qua
2
S
,in
áp t lên ng c là 0.
c) Biểu đồ dạng sóng dòng và áp trên tải


d.)Tính toán các thông số trên sơ đồ.
d
u

d
I

d
i
1
D

2
D
1
S
2
S

t
t
t
t
0
0
0
0
d
U


T

Tγ

dk1
u

dk2
u


20
Trong khong
1
S
(
1
D
) dn, in áp t lên ng c là U, ta có:
di
Ri L E U
dt
++=
.
Gii bng phng pháp toán t Laplace:
min
UE
tt
i(t) .(1 e ) I .e
R
−
− τ−τ

=−+

Trong khong
2
S
(
2
D
) dn, in áp t lên ng c là 0, ta có:
di
Ri L E 0
dt
++=
.
Gii bng phng pháp toán t Laplace:
(t T) (t T)
max
E
i(t) (1 e ) I e
R
−γ−γ
ττ
=− − +


T
min
T
Ue 1 E
I

RR
e1
γ
τ
τ
⎛⎞
−
⎜⎟
=−
⎜⎟
⎜⎟
−
⎝⎠
;
T
max
T
U1 e E
I
RR
1e
−γ
τ
−
τ
⎛⎞
−
⎜⎟
=−
⎜⎟

⎜⎟
−
⎝⎠
trong ó
L
R
τ =

in áp trung bình trên ng c:
T
T
dd
00
11
UudtUdtU
TT
γ
= ==γ
∫∫

Dòng in trung bình:
d
d
UE UE
I
RR
− γ−
==

 nhp nhô dòng in:

TT(1)T
max min
d
T
II U1eee
I
22R
e1
γ−γ
ττ τ
τ
⎛⎞
−+−−
⎜⎟
Δ= =
⎜⎟
⎜⎟
−
⎝⎠

Do
1≈
τ
T
nên s dng công thc tính gn úng
2
x
x
e1x
2

=+ +
ta c
d
U
I(1)
2fL
≈γ−γ

⇒

dmax
U
I
8fL
=

Dòng trung bình qua
1
S
(
1
D
) là:
1d
II= γ

Dòng trung bình qua
2
S
(

2
D
) là:
2d
I(1)I= −γ






II.2

a
b
c)


.5 Bộ đảo
a) Sơ đồ ng
b) Nguyên
Chu kì 
khong t
) Nguyên
Chế độ
o áp
guyên lý
n tắc điều k
óng ct c
thi gian T

lý hoạt độ
động cơ (
khiển:
ca mi va
T/2, mi va
ộng
0,5 1< γ<
an là T, S
an S1, S2 
)
1 và S2 
c kích v
c kích
vi góc d

dn lch
p
n .
21
pha mt


22

Trong các khong
0tT( 0,5)<< γ−
và
T
tT
2

< <γ
thì S1 và S2 cùng dn, in áp
t lên phn ng ng c là U, dòng in qua ng c tng t
min
I
ti I
max
ta có
phng trình:
di
Ri L E U
dt
++=
.
Trong các khong
T
T( 0,5) t
2
γ− < <
và
TtTγ<<
thì S1 và S2 không ng thi
dn,do ó ng c c ni ngn mch qua các diot D1 hoc D2,in áp dt lên
ng c là 0,dòng in qua ng c gim t
max
I
xung
min
I
, ta có phng trình

di
Ri L E 0
dt
++=
.
Các thông s ca mch
Biu thc dòng ti
Trong khong
0tT( 0,5)<< γ−
: in áp t lên ng c là U. Dòng qua
ng c tng t I
min
ti I
max.
dk1
u

dk2
u

d
u

d
U

d
i
d
I

1
2
S
S

1
2
S
D

1
2
S
S
1
2
D
S

t
t
t
t
0
0
0
0
T
Tγ

23
Phng trình dòng qua ng c:
di
Ri L E U
dt
+ +=

Gii phng trình bng phng pháp toán t Laplace ta có:
min
UE
tt
i(t) .(1 e ) I .e
R
−
−τ −τ
=−+
.
Trong khong
T
T( 0,5) t
2
γ− < <
: dòng i
d
ngn mch qua S
1
và D

2
in áp
t lên ng c là 0, i
d
gim t I
max
v I
min
.
Phng trình dòng qua ng c:
di
Ri L E 0
dt
+ +=
.
Gii phng trình bng phng pháp toán t Laplace ta có:
(t T) (t T)
max
E
i(t) 1 e I e
R
−−β −−β
ττ
⎛⎞
=− − +
⎜⎟
⎝⎠
trong ó
0,5β =γ−

Vi iu kin
T
i(0) i( ) I
min
2
==
, da vào hai phng trình trên ta có:
T
min
T
2
Ue 1 E
I
RR
e1
β
τ
τ
⎛⎞
−
⎜⎟
=−
⎜⎟
⎜⎟
−
⎝⎠
;
T
max
T

2
U1 e E
I
RR
1e
−β
τ
−
τ
⎛⎞
−
⎜⎟
= −
⎜⎟
⎜⎟
−
⎝⎠
trong ó
L
R
τ=


 nhp nhô dòng in:

max min
II
UU
I(21)(1)
d

2fL 16fL
2
−
Δ= ≈ γ− −γ≤

in áp trung bình t trên ng c:
T
T
2
dd
00
22
UudtUdt2U(21)U
TT
β
===β=γ−
∫∫

Dòng in trung bình
d
d
UE(21)UE
I
RR
− γ− −
==

in áp ngc ln nht t lên các phn t là V
Dòng trung bình qua các van S1, S2:
1d

(2 1)U E
II
R
γ− −
=γ =γ

Dòng trung bình qua các diot:
2d
(2 1)U E
I(1)I(1)
R
γ− −
=−γ =−γ

Chế độ hãm tái sinh (
00.5< γ<
)


24


Trong khong
0t T<<γ
ng c c ngn mch qua S1 và D2, dòng in
qua ng c tng t I
min
ti I
max
, in áp t lên ng c là 0, ta có phng

trình:
di
Ri L E
dt
+=
(i vi s  này thì khi làm vic  ch  hãm tái sinh
phi o chiu quay ca ng c).Gii phng trình trong khong xét ta
c:
tt
min
E
i(t) (1 e ) I e
R
−−
ττ
=−+
(1)
Trong khong
T
Tt
2
γ<<
, ng c tr nng lng v ngun qua các diot D1
và D2, dòng qua ng c gim t I
max
xung I
min
, ta có phng trình
di
Ri L E U

dt
+=−
.

dk1
u
d
u

dk2
u


d
i
d
U
d
I