Bài giảng Điện tử công suất - Chương 3: Biến đổi DC (P4)

Chia sẻ: Sơn Tùng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

116
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Điện tử công suất - Chương 3: Biến đổi DC (P4) cung cấp cho người học các kiến thức: Biến đổi độ rông xung, phương pháp PWM thông dụng, mạch PWM cho bộ chuyển đổi hạ thế, mạch PWM cho bộ chuyển đổi tăng thế,... Mời các bạn cùng tham khảo.

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 (P4)

CHƯƠNG 3: BIẾN ĐỔI DC BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG o BIẾN ðỔI ðỘ RÔNG XUNG (PWM) Trong bộ chuyển đổi DC – DC, điện thế ra 1. Phương pháp PWM thông dụng tùy thuộc vào điện thế vào và chu kỳ định 2. Mạch PWM cho bộ chuyển ñổi hạ thế dạng D. 3. Mạch PWM cho bộ chuyển ñổi tăng thế 4. Mạch PWM cho bộ chuyển ñổi tăng - hạ thế Ngõ ra bộ cấp điện được ổn định bằng o CÁC DẠNG MẠCH BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG cách điều chế chu kỳ định dạng để bổ chính o ỨNG DỤNG cho sự thay đổi trong ngõ vào và tải. 1 2 BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG 1. Phương pháp PWM thông dụng vin Vout Hệ thống điều khiển hồi tiếp điều PWM khiển cho bộ cấp điện so sánh điện thế t a. Tín hiệu vào nhỏ sẽ tạo ra tín hiệu là chuỗi xung hẹp t vin Vout ra với điện thế tham chiếu và chuyển PWM đổi sai số thành tỉ số định dạng D. t b. Tín hiệu vào lớn sẽ tạo ra tín hiệu là chuỗi xung rộng t vin Vout Phương pháp này được gọi là phương PWM t t pháp điều chế độ rộng xung. c. Tín hiệu vào sóng tam giác sẽ tạo ra tín hiệu có độ rộng xung tăng dần 3 4 1
BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG 2. Mạch PWM cho bộ chuyển ñổi hạ thế 1. Phương pháp PWM thông dụng • Nguyên lý cơ bản • Trị trung bình của PWM Chuyển mạch Lọc và tải • Bậc giao hoán Vo gồm cả diode và v v Driver mạch điều VHI Vs VHI Vdc khiển. • Mạch lọc ngõ ra. Vdc PWM • Mạch khuếch t t Vref THI THI đại sai số. T T • Mạch điều chế độ rộng xung chuyển đổi tín hiệu ra mạch khuếch đại sai số bổ chính để tạo ra tỉ số 5 định dạng D điều khiển bậc giao hoán. 6 BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG 2. Mạch PWM cho bộ chuyển ñổi hạ thế 2. Mạch PWM cho bộ chuyển ñổi hạ thế • Nguyên lý hoạt động • Nguyên lý hoạt động L Q1 L Q1 Vout Vout Vin Vin R2 C R2 D1 C D1 R1 Thay R1 Thay ñổi ñộ rộng ñổi ñộ VF V VF V V rộng V RL R3 RL R3 D2 D2 Khi V0 giảm, điện thế hồi tiếp VF giảm, Khi V0 tăng, điện thế hồi tiếp VF tăng, Vc tăng, xung ra có độ rộng ton rộng Vout tăng V Vc giảm, xung ra có độ rộng ton hẹp lại, V Vout giảm hơn, Q1 dẫn lâu hơn, điện thế ra V0 Q1 dẫn ít lại, điện thế ra giảm lại để tăng lên để cân bằng với V0 giảm trước cân bằng với V0 tăng trước đó. đó 7 8 2
BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG 3. Mạch PWM cho bộ chuyển ñổi tăng thế 3. Mạch PWM cho bộ chuyển ñổi tăng thế • Nguyên lý hoạt động • Nguyên lý hoạt động Khi Q1 OFF VIN – VCE(sat) Khi Q1 ON 0 (từ trạng thái ON sang OFF) (trạng thái OFF sang ON) D1 L Vout 0 D1 L Vout Vin Vin ton toff C R2 C R2 R1 Thay ñổi R1 Thay ñổi Tụ C ñộ rộng Q1 Tụ C nạp ñộ rộng Q1 không nạp VF VF R3 RL R3 RL D2 D2 9 10 BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG 3. Mạch PWM cho bộ chuyển ñổi tăng thế 3. Mạch PWM cho bộ chuyển ñổi tăng thế • Nguyên lý hoạt động • Nguyên lý hoạt động Khi V giảm, V 0 F Khi V0 tăng, VF tăng, giảm, Vc giảm, ton Vc tăng, ton tăng, Q1 giảm, Q1 ngưng, tụ Khi tăng TON dẫn lâu hơn, tụ xả, Khi giảm TON V nạp, V0 tăng lại. V V0 giảm lại. D1 D1 L L Vin Vin Vout R2 Vout C R2 C R1 Thay đổi R1 Thay ñổi Q1 V ñộ rộng Q1 V độ rộng VF VF RL R3 RL R3 D2 D2 11 12 3
BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG 4. Mạch PWM cho bộ chuyển ñổi 4. Mạch PWM cho bộ chuyển ñổi tăng- hạ thế tăng- hạ thế • Nguyên lý hoạt động • Nguyên lý hoạt động Q1 D1 Q1 D1 -Vout Vin Vin C C VL R2 VIN – VCE(sat) R2 VL R1 Thay ñổi R1 Thay ñổi ñộ rộng ñộ rộng 0 VF VF R3 RL R3 RL D2 D2 Khi Q1 dẫn D1 bị phân cực ngược 13 14 BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG 4. Mạch PWM cho bộ chuyển ñổi 4. Mạch PWM cho bộ chuyển ñổi tăng- hạ thế tăng- hạ thế • Nguyên lý hoạt động • Nguyên lý hoạt động Khi giảm VO Q1 D1 Q1 D1 -Vout Vout Vin C Vin C VL TON VL R2 R2 Thay ñổi R1 R1 Thay ñổi ñộ ñộ rộng V rộng 0 V VF VF R3 RL D2 R3 Vout giảm RL D2 Khi – V0 giảm, - VF giảm, VF’- giảm, Vc giảm, Q1 ngưng, D1 dẫn, tụ xả qua cuộn C nạp, làm – V-0 tăng lại. Khi Q1 ngưng dẫn D1 phân cực thuận 15 16 4
BIẾN ðỔI ðỘ RỘNG XUNG CÁC DẠNG MẠCH PWM 4. Mạch PWM cho bộ chuyển ñổi 1. Mạch PWM với ñiện thế tham tăng- hạ thế chiếu là sóng tam giác • Nguyên lý hoạt động Khi tăng VO • Nguyên lý cơ bản Q1 D1 Vout Vin C TON VL R2 Mạch phát R1 Thay ñổi sóng vuông Mạch tích phân ñộ rộng V V Z VF X Y ðiện áp chuẩn thay ñổi Schmitt Cực nền R3 trigger Driver RL Mạch Kð vi sai transistor D2 ðiện áp tham chiếu Vout tăng Mạch Kð cộng Khi –V0 tăng, - VF tăng, VF’ tăng, Vc tăng, ton tăng Q1 dẫn lâu hơn, D1 ngưng lâu hơn, C xả nhẹ qua tải, V0 giảm lại để cân bằng với V0 tăng. 17 18 CÁC DẠNG MẠCH PWM CÁC DẠNG MẠCH PWM 1. Mạch PWM với ñiện thế tham 2. Mạch PWM sử dụng mạch chiếu là sóng tam giác chuyển ñổi tương tự - số • Dạng sóng ra • Nguyên lý cơ bản Q1 ðiểm Z của mạch Schmitt trigger ðiện áp L C Tải vào dc R1 t t A/D T PWM Ngõ ra của mạch Schmitt trigger Tín hiệu chuẩn tuyến theo 3 kiểu so sánh mức dc tính t R2 ðiện thế tham chiếu 0 T 2T 19 20 5
CÁC DẠNG MẠCH PWM CÁC DẠNG MẠCH PWM 2. Mạch PWM sử dụng mạch 3. Mạch PWM ñiều khiển nhiều chuyển ñổi tương tự - số bậc tuần tự • Nguyên lý hoạt động • Nguyên lý cơ bản Mạch được trình bày ở hình vẽ. Điện thế ngõ ra D1 L1 T1 mạch khuếch đại sai số (khuếch sai) cho vào mạch Q1 R1 D2 AC/DC. Ngõ vào khác của mạch AC/DC là tín hiệu Q2 D3 C1 Tải R2 thời chuẩn tuyến tính (sóng răng cưa dốc thẳng). Ngõ ra mạch AC/DC là những xung có độ rộng PWM thay đổi theo điện thế hồi tiếp. Đây là dạng mạch Máy phát ðiện áp được sử dụng trong các IC điều khiển PWM. sóng vuông tham chiếu 21 22 CÁC DẠNG MẠCH PWM CÁC DẠNG MẠCH PWM 3. Mạch PWM ñiều khiển nhiều 4. Mạch PWM chuyển ñổi ñiện bậc tuần tự thế tần số (VFC) • Dạng sóng ra • Nguyên lý cơ bản Q1 Q1 D1 T1 On On t Q2 Off Off Vac R1 C1 D2 Tải Q2 R2 On On t VCO Off Off ðiện áp tham chiếu 23 24 6
CÁC DẠNG MẠCH PWM ỨNG DỤNG 4. Mạch PWM chuyển ñổi ñiện 1. Các bộ nguồn một chiều – cấp ñiện hay ổn thế tần số (VFC) áp xung : • Dạng sóng ra Chỉnh lưu Lọc 50Hz BBXA 1chiều Lọc tần số cao Lưới nguồn Q1 On Off Tải t Máy BA 50Hz Phản hồi Q2 Điều khiển Off On t Sử dụng bộ biến ñổi áp một chiều thay cho mạch ổn áp tuyến tính: 25 26 ỨNG DỤNG ỨNG DỤNG Hình trên cho ta sơ đồ khối bộ cấp điện một 1. Các bộ nguồn một chiều – cấp ñiện hay ổn áp xung: chiều, trong đó bộ biến đổi xung điện áp một Chỉnh lưu Lọc 50Hz BBXA 1chiều Chỉnh lưu Lọc tần số cao Lưới chiều được sử dụng thay cho mạch ổn áp tuyến nguồn tính. Hiệu suất của mạch tăng vì phần tử công Máy BA tần số Tải cao suất làm việc trong chế độ đóng ngắt thay cho Điều khiển Cách ly Điều khiển Phản hồi chế độ khuếch đại. Hệ thống loại này thường gặp trong các thiết bị sản xuất cách đây lâu, khi linh Bôf cấp ñiện một chiều sử dụng biến áp tần số cao: kiện bán dẫn đóng ngắt ở áp cao chưa phổ biến. 27 28 7
ỨNG DỤNG ỨNG DỤNG 2. ðiều khiển ñộng cơ bước : Hình trên mô tả bộ cấp điện một chiều tần số Động cơ bước thường dùng làm phần tử chấp cao, hiệu quả kinh tế của cấp điện đóng ngắt thực hành trong các hệ thống tự động, có rotor chuyển sự rõ ràng khi sử dụng các bộ biến đổi xung ở động từng góc xác định (gọi là bước) khi các cuộn dây được cung cấp một xung dòng điện, và được phía áp lưới điện thế cao. Biến áp cách ly lưới – tải giữ ở vị trí mới cho đến xung kế tiếp. Nhờ đó, nó là làm việc ở tần số cao có kích thước, trọng lượng phần tử lý tưởng cho các hệ thống điều khiển vị trí bé và giá thành hạ làm thay đổi hẳn bộ mặt thiết với các ưu điểm: trực tiếp điều khiển vị trí – không bị. Bộ biến đổi xung áp một chiều có hai dạng: Bộ thông qua tốc độ, chỉ cần điều khiển vòng hở và dùng kỹ thuật số. Nhược điểm lớn nhất là chỉ có biến đổi kiểu flyback và bộ điều rộng xung. thể chế tạo được loại công suất bé. 30 29 KẾT THÚC CHƯƠNG III NGHỊCH LƯU 31 8