zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Bài giảng Điện tử công suất - Chương 3: Biến đổi DC

Chia sẻ: Sơn Tùng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Báo xấu

143
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Điện tử công suất - Chương 3: Biến đổi DC" cung cấp cho người học các kiến thức: Các bộ biến đổi dòng liên tục, mạch biến đổi giảm áp, mạch biến đổi tăng áp, mạch biến đổi tăng giảm áp. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Điện tử công suất - Chương 3: Biến đổi DC

CHƯƠNG 3: BIẾN ĐỔI DC GIỚI THIỆU o GIỚI THIỆU • Dòng liên tục là dòng trong cuộn cảm lúc o CÁC BỘ BIẾN ðỔI DÒNG LIÊN TỤC nào cũng có trị dương trong toàn chu kỳ. 1. Mạch biến ñổi giảm áp (Buck Converter) • Để có điện áp DC lớn người ta thường ghép nhiều bộ nối tiếp nhau. 2. Mạch biến ñổi tăng áp (Boost Converter) • Mạch boost converter có thể tăng điện áp 3. Mạch biến ñổi tăng giảm áp và thay thế các viên pin. 11:53 AM 1 11:53 AM 2 GIỚI THIỆU CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 1. Mạch biến ñổi giảm áp • Với hai viên pin ta có thể dùng mạch • Sơ ñồ nguyên lý L S Boost converter tăng điện áp lên để sử + + D dụng cho các xe điện và hệ thống đèn Vidc Diode Schottky C Vo R trang trí. - - • Để có điện áp DC lớn người ta thường • Chức năng các linh kiện: S, L, C, D1, R. ghép nhiều bộ nối tiếp nhau. • Các giả thiết khi phân giải: 11:53 AM 3 11:53 AM 4 1
CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 1. Mạch biến ñổi giảm áp 1. Mạch biến ñổi giảm áp • Chế ñộ ON • Chế ñộ OFF Khi S đóng, do diode phân cực nghịch nên Khi bật hở, diode trở nên phân cực thuận nên ngưng, ta có dòng điện chạy qua cuộn cảm. dẫn, và do đó cho dòng điện cuộn cảm chạy Điện thế cuộn cảm bằng: qua hình. Điện thế qua cuộn cảm khi bật hở: di L L Vi = VL + V0 ⇒ V L = Vi − V0 = L L S dt S di L di − V0 VL = −V0 = L ⇒ L = di L Vi − V0 dt dt L = dt L + + C ∆i L ∆i L − V0 C D1 R = = Vidc D1 R di L ∆i L ∆i L Vi − V0 = = = Vidc ∆t (1 − D )T L dt ∆t DT L  V  -  i − V0  V - ⇒ ∆i L ( swoff ) =  − 0 (1 − D )T (2) ⇒ (∆i L )(swon ) =   DT (1)  L  L  11:53 AM 5 11:53 AM 6 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 1. Dạng sóng mạch biến ñổi giảm áp 1. Dạng sóng mạch biến ñổi giảm áp TON TOFF TON TOFF S S t t vL DT T vL DT T Vi Vi Vi-Vo Vi-Vo t t -Vo -Vo iL iL ILmax ILmax IL=IO ∆iL IL=IO ∆iL ILmin ILmin t t iC iC ∆iC ∆iC t t 11:53 AM 7 11:53 AM 8 2
CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 1. Dạng sóng mạch biến ñổi giảm áp 1. Dạng sóng mạch biến ñổi giảm áp TON TOFF TON TOFF S S t t vL DT T vL DT T Vi Vi Vi-Vo Vi-Vo t t -Vo -Vo iL iL ILmax ILmax IL=IO ∆iL IL=IO ∆iL ILmin ILmin t t iC iC ∆iC ∆iC t t 11:53 AM 9 11:53 AM 10 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 1. Mạch biến ñổi giảm áp 1. Mạch biến ñổi giảm áp • Dạng sóng S TON TOFF Hoạt động thường trực đòi hỏi dòng điện vL DT T t cuộn cảm tại cuối chu kỳ giao hoán bằng với Do sự thay đổi tổng Vi trị số tại lúc bắt đầu nghĩa là sự thay đổi tổng cộng dòng điện chạy Vi-Vo t cộng trong dòng cuộn cảm trên 1 chu kỳ là qua cuộn cảm khi S -Vo bằng không: iL đóng và khi S hở là ILmax (∆i L )swon + (∆i L )swoff =0 IL=IO ∆iL bằng không: ILmin t  V − V0  (1) + ( 2) ⇒  i V   DT −  0 (1 − D )T = 0  L  L ∆i L (ON ) + ∆i L (OFF ) = 0 iC t on V0 = DVi = Vi ⇔ V0 < Vi ∆iC T t (∆i L )( swon ) =  Vi − V0  DT =  (V0 D ) − V0  V  DT = 0 (1 − D )T  L   L  L 11:53 AM 11 11:53 AM 12 3
CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 1. Mạch biến ñổi giảm áp 2. Mạch biến ñổi tăng áp • Dòng điện trung bình qua cuộn cảm: • Sơ ñồ nguyên lý D1 L V0 IL = IR = R Diode Schottky + • Dòng điện max và min qua cuộn cảm: +  1 (1 − D )  1 t off   1 (1 − D )  1 t off  S C Vo R I max = V0  + = V0  +  I min = V0  − = V0  −  Vidc R 2 Lf   R 2L  R 2 Lf   R 2L  - • Giá trị cực tiểu cuộn cảm: - Lmin = (1 − D ) R = (1 − D )T R • Chức năng các linh kiện: S, L, C, D1, R. 2f 2 ∆V0 1− D • Độ dợn sóng ngõ ra: V0 = 8LCf 2 • Các giả thiết khi phân giải: 11:53 AM 13 11:53 AM 14 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 2. Mạch biến ñổi tăng áp 2. Mạch biến ñổi tăng áp • Chế ñộ ON • Chế ñộ OFF Khi S đóng, diode phân cực nghịch nên Khi S hở, diode phân cực thuận nên dẫn cho ngưng, dòng điện qua cuộn L tạo nên điện dòng qua cuộn cảm L tạo nên điện thế của thế VL cho bởi: cuộn cảm VL: diL di V − V0 VL = Vi − V0 = L ⇒ L = i di L di V dt dt L VL=Vi VL = Vi = L ⇒ L = i D1 dt dt L VL=Vi-Vo D1 + ∆i L ∆i L V − V0 ∆i L ∆i L Vi + = = i C ∆t = = DT L C ∆t (1 − D )T L Vidc S Vidc (∆iL )swoff = (Vi − V0 )(1 − D )T R S - R (4) V DT (∆iL )swon = i (3) - L L 11:53 AM 15 11:53 AM 16 4
CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 2. Dạng sóng mạch biến ñổi tăng áp 2. Dạng sóng mạch biến ñổi tăng áp TON TOFF TON TOFF S S t t vL DT T vL DT T Vi Vi t t Vi-Vo Vi-Vo iL iL ILmax ILmax IL ∆iL IL ∆iL ILmin ILmin t t iD iD Imax Imax Imin Imin t t 11:53 AM 17 11:53 AM 18 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 2. Dạng sóng mạch biến ñổi tăng áp 2. Dạng sóng mạch biến ñổi tăng áp TON TOFF TON TOFF S S t t vL DT T vL DT T Vi Vi t t Vi-Vo Vi-Vo iL iL ILmax ILmax IL ∆iL IL ∆iL ILmin ILmin t t iD iD Imax Imax Imin Imin t t 11:53 AM 19 11:53 AM 20 5
CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 2. Mạch biến ñổi tăng áp 2. Mạch biến ñổi tăng áp TON TOFF • Dạng sóng S Ở hoạt động thường trực, sự thay đổi tổng t vL DT T cộng dòng trong cuộn cảm phải bằng không, Do sự thay đổi tổng theo (3) và (4) ta được: cộng dòng điện chạy Vi t qua cuộn cảm khi S (∆iL )swon + (∆iL )swoff =0 Vi-Vo iL V DT (Vi − V0 )(1 − D )T đóng và khi S hở là ILmax (3) + ( 4) ⇒ i L + L =0 IL ∆iL bằng không: ILmin Vi t V0 = 1− D iD ∆i L (ON ) + ∆i L (OFF ) = 0 Imax  V  Vi − i (1 − D )T (Vi − V0 )(1 − D )T 1− D  = V DT Imin ∆i Lswoff = = i t L L L 11:53 AM 21 11:53 AM 22 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 2. Mạch biến ñổi tăng áp 3. Mạch biến ñổi tăng-giảm áp • Dòng điện trung bình qua cuộn cảm: • Sơ ñồ nguyên lý Vi S D1 IL = (1 − D )2 R + • Dòng điện max và min qua cuộn cảm: + Diode Schottky Vo  ∆i  Vi V DT  ∆i  Vi V DT Vidc L C R I max = I L +  L  = + i I min = I L −  L  = − i  2  swon (1 − D ) R  2  swoff (1 − D ) R 2 2 2L 2L - • Giá trị cực tiểu cuộn cảm: - (Lf )min = D(1 − D ) R 2 ⇒ Lmin = D(1 − D ) R 2 • Chức năng các linh kiện: S, L, C, D1, R. 2 2f ∆V0 • Độ dợn sóng ngõ ra: V0 = D RCf • Các giả thiết khi phân giải: 11:53 AM 23 11:53 AM 24 6
CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 3. Mạch biến ñổi tăng-giảm áp 3. Mạch biến ñổi tăng-giảm áp • Chế ñộ ON • Chế ñộ OFF Khi S đóng, diode phân cực nghịch nên Khi S hở, dòng trong cuộn cảm không thay ngưng, dòng điện qua cuộn L tạo nên điện đổi tức thời, diode phân cực thuận nên dẫn thế VL cho bởi: cho dòng qua tụ và tải tạo nên điện thế của VL = Vi = L diL di V ⇒ L = i cuộn cảm VL: di di V dt dt L VL = V0 = L L ⇒ L = 0 S D1 dt dt L S D1 + ∆i L ∆i L Vi + C = = ∆i L ∆i L V ∆t DT L C = = 0 Vidc L Vidc ∆t (1 − D )T L R L - R (∆iL )swon = Vi DT (5) - (∆iL )swoff = V0 (1 − D )T (6 ) L L 11:53 AM 25 11:53 AM 26 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 3.Dạng sóng bộ biến ñổi tăng-giảm áp 3.Dạng sóng bộ biến ñổi tăng-giảm áp TON TOFF TON TOFF S S t t vL DT T vL DT T Vi Vi t t Vo Vo iL iL ILmax ILmax IL ∆iL IL ∆iL ILmin ILmin t t 11:53 AM 27 11:53 AM 28 7
CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 3.Dạng sóng bộ biến ñổi tăng-giảm áp 3.Dạng sóng bộ biến ñổi tăng-giảm áp TON TOFF TON TOFF S S t t vL DT T vL DT T Vi Vi t t Vo Vo iL iL ILmax ILmax IL ∆iL IL ∆iL ILmin ILmin t t 11:53 AM 29 11:53 AM 30 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 3. Mạch biến ñổi tăng-giảm áp 3. Mạch biến ñổi tăng-giảm áp TON TOFF • Dạng sóng S Ở hoạt động thường trực, sự thay đổi tổng Tùy theo bật S đóng t cộng dòng trong cuộn cảm phải bằng không, T vL DT hay mở sẽ cung cấp theo (5) và (6) ta được: điện làm diode ngưng Vi t (∆i L )swon + (∆i L )swoff = 0 hay dẫn và do đó sẽ Vo V DT V0 (1 − D )T • Nếu D > 0,5: điện thế ra ⇒ i + =0 cấp dòng cho tải. Do ILmax iL L L Vi D  D  lớn hơn điện thế vào. cách mắc diode nên IL ILmin ∆iL V0 = − 1− D = −Vi  1− D   điện thế ra V0 có trị t ∆iLswoff = V0 (1 − D )T • Nếu D < 0,5: điện thế ra L âm. Ta có mạch  Vi D  (1 − D )T ∆i L (ON ) + ∆i L (OFF ) = 0  1− D  nhỏ hơn điện thế vào. = V DT tương đương ở hình L = i L 11:53 AM 31 11:53 AM 32 8
CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 3. Mạch biến ñổi tăng-giảm áp 4. Bộ chuyển ñổi C’uk • Dòng điện trung bình qua cuộn cảm: • Sơ ñồ nguyên lý 2 L1 C1 L2  Vi D    2 1− D  = V Vi D IL = 0 = + Vi RD Vi RD R (1 − D) 2 + Diode Schottky • Dòng điện max và min qua cuộn cảm: S Vo R Vidc  ∆i  Vi D V DT  ∆i  Vi D V DT D1 C2 I max = IL +  L  = + i I min = IL −  L  = − i  2  swon (1 − D ) R  2  swoff (1 − D ) R 2 2 2L 2L - - • Giá trị cực tiểu cuộn cảm: • Chức năng các linh kiện: S, L1, L2, C1, (Lf )min = (1 − D ) (1 − D ) 2 2 R R ⇒ Lmin = 2 2f C2, D1, R. V DT V0 D • Độ dợn sóng ngõ ra: ∆V0 = 0 RC = RCf • Các giả thiết khi phân giải: 11:53 AM 33 11:53 AM 34 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 4. Bộ chuyển ñổi C’uk 4. Bộ chuyển ñổi C’uk • Chế ñộ ON • Chế ñộ OFF Ta có các mạch tương đương khi S đóng như ở hình Ta có các mạch tương đương khi S đóng như ở hình Điện thế trung bình của tụ C1 được tính theo định Điện thế trung bình của tụ C1 được tính theo định luật Kirchhoff về điện thế luật Kirchhoff về điện thế. Trị số điện thế trung bình qua cuộn cảm bằng không Trị số điện thế trung bình qua cuộn cảm bằng không iC1=iL1 ở chế độ thường trực L1 iC1=-iL2 L2 ở chế độ thường trực. L1 L2 Vc1 = Vi − V0 + C2 Vc1 = Vi − V0 + C2 D1 Vs S Vs (ic1 )swoff S D1 (ic1 )swon = − I L 2 - R = I L1 - R 11:53 AM 35 11:53 AM 36 9
CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC 4. Bộ chuyển ñổi C’uk 4. Bộ chuyển ñổi C’uk Công suất hấp thụ của tải bằng với công suất • Lưu ý rằng các linh kiện L2, C2 và R có cùng cấu cấp điện: hình như bộ chuyển đổi hạ thế và dòng qua cuộn cảm có cùng dạng với bộ chuyển đổi hạ thế. Do đó, [(i ) ]DT + [(i ) c1 swon c1 swoff ](1 − D)T = 0 • Nếu D > 0,5: điện thế độ dợn sóng hoặc sự thay đổi trong điện thế ra cũng sẽ bằng với của bộ chuyển đổi hạ thế. : I L1 D ra lớn hơn điện thế vào. ∆V0 1− D − I L 2 DT + I L1 (1 − D )T = 0 ⇒ = = I L2 1 − D V0 8 L2 C 2 f 2 • Nếu D < 0,5: điện thế I − V0 • Độ dợn sóng ngõ ra C1: Pi = P0 ⇒ Vi I L1 = −V0 I L 2 ⇒ L1 = I L2 Vi ra nhỏ hơn điện thế vào. VD 1 T I Vi  D 2  I L1dt = L1 (1 − D )T =  HAY ∆v c1 ≈ 0 C1 ∫DT ∆vc1 ≈   D  C1 RC1 f  1 − D  RC1 f V0 = −Vi   1− D  11:53 AM 37 11:53 AM 38 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DÒNG LIÊN TỤC ỨNG MẠCH BIẾN ĐỔI DC 4. Bộ chuyển ñổi C’uk: 4. Mạch băm xung áp dùng SCR: • Sự tăng giảm của dòng qua cuộn cảm có thể tính T G + S bằng cách xem điện thế cuộn cảm khi bật S đóng: C + di L1 ∆i L1 Vi V DT Vi D v L1 = Vi = L1 = ⇒ ∆i L1 = i = Tn Gn E R dt DT L1 L1 L1 f E Dr TAI • Điện thế qua L2 khi bật S đóng: - D L Dr - di L 2 v L 2 = V0 + (Vi − V0 ) = Vi = L2 dt Vi DT Vi D • Dòng điện iL2 là: ∆i L 2 = = L2 L2 f Trạng thái ban đầu : T và Tn đều bị khoá, tụ điện C • Với dòng liên tục trong cuộn cảm, dòng trung được nạp điện, bản cực dương ở phía bên trên như bình phải lớn hơn 1/2 sự thay đổi trong dòng. Ta có ghi trên Hình trị số cực tiểu của các cuộn cảm: L = (1 − D ) R L = (1 − D)R 1, min 2 2 , min 2 Df 2f 11:53 AM 39 11:53 AM 40 10
ỨNG MẠCH BIẾN ĐỔI DC ỨNG MẠCH BIẾN ĐỔI DC 4. Mạch băm xung áp dùng SCR: 4. Mạch băm xung áp dùng SCR: T G T G Nếu bây giờ cho xung + C Cho xung điều khiển + C kích mở Tn, SCR này mở, Gn Gn E Tn kích mở T. SCR này mở E Tn đặt điện áp giữa hai bản TAI TAI - D L Dr cho dòng điện chạy qua, - D L Dr cực của tụ điện C lên T tức là S đóng kín mạch. khiến T bị khoá lại và S hở mạch, Vo=0. Dòng điện từ nguồn E chạy qua T, qua tải và trở Gọi T và chu kỳ băm : T = T1 + T2 về nguồn. Đồng thời tụ điện C phóng điện theo T1 =DT :là thời gian S đóng mạch. mạch C-T-L-D-C và được nạp ngược lại. Điện áp T2 = T – T1 : là thời gian S mở mạch. trên tải và Vo = E. D = T1/ T : là tỉ số chu kỳ. 11:53 AM 41 11:53 AM 42 ỨNG MẠCH BIẾN ĐỔI DC ỨNG MẠCH BIẾN ĐỔI DC 4. Mạch băm xung áp dùng SCR: 4. Mạch băm xung áp dùng SCR: Vo Thông thường mạch tải có chứa điện cảm L. Điện io E I I1 cảm này sẽ tích tụ năng lượng điện từ W= 1 2 Lio khi 2 io I2 t dòng io tăng. thường dùng diode hoàn năng lượng 0 DT T1 T2 Vo = 1 ∫ Edt = DE T Dr, đấu song song ngược với mạch tải để tạo T 0 đường phóng điện cho khối năng lượng điện từ nói Như vậy, bằng cách làm biến đổi tỉ số chu kỳ D (trong khi giữ cho chu kỳ băm T = const ) có thể trên, khi dòng io suy giảm. Lúc đầu, dòng tải io= điều chỉnh được trị trung bình của điện áp đặt trên 0. Dòng io được xác lập dần. Qua một vài chu kỳ, tải. dòng io sẽ biến động giữa hai giá trị biên I1 và I2 . 11:53 AM 43 11:53 AM 44 11
BIẾN ðỔI DC DÒNG KHÔNG LIÊN TỤC 11:53 AM 45 12

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.