PHẦN 3: BỘ BĂM XUNG ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU
Mục tiêu:
Nắm vững lý thuyết điện tử công suất đã học trên lớp về bộ băm xung không đảo
chiều được điều khiển theo phương pháp xung đơn (thực chất bộ biến đổi DC/DC kiểu
Buck), và bộ băm xung đảo chiều được điều khiển theo phương pháp xung kép (thực
chất mạch cầu H được điều khiển theo phương pháp điều chế lưỡng cực).
Sinh viên hiểu được nội dung phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) cho các
bộ băm xung một chiều.
Biết sử dụng các dụng cụ trong phòng thực hành để phân tích đặc tính mạch băm
xung một chiều cho tải thuần trở, và ứng dụng mạch băm xung đảo chiều nuôi động cơ
một chiều kích từ độc lập. Từ đó nắm được nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ điện
một chiều bằng bộ băm xung áp một chiều.
GV: Nguyễn Cao Cường - U N E T I -
BÀI 12: LẮP MẠCH ĐIỀU CHỈNH VÀ ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN
MỘT CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BĂM XUNG ÁP MỘT CHIỀU
12.1. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
12.1.1. Mạch động lực
Hình 3.1: Nguyên lý chung bộ băm xung áp một chiều
Nguyên lý cơ bản của băm xung một chiều được mô tả trên hình 3.1. Giữa nguồn một
chiều E và tải Rt là van Tr làm việc như một khóa điện tử, hoạt động của BXMC là cho
van đóng cắt theo chu kỳ với quy luật:
- Trong khoảng thời gian 0 - t0 , cho van dẫn, điện áp rơi trên tải Ut có giá trị bằng điện
áp nguồn Ut = E.
GV: Nguyễn Cao Cường - U N E T I -
Từ t0 - t1, van Tr không dẫn (mạch hở), tải bị ngắt khỏi nguồn nên Ut = 0.
Để đóng cắt điện áp nguồn người ta thường dùng các khóa điện tử công suất vì
chúng ta có đặc tính tương ứng với khóa lý tưởng, tức là khi khóa dẫn điện (đóng) điện
trở của nó không đáng kể, còn khi khóa bị ngắt (mở ra) điện trở của nó lớn vô cùng
(điện áp trên tải sẽ bằng 0).
Như vậy giá trị trung bình của điện áp trên tải là: (3.1)
Trong đó: t0 - thời gian khóa K đóng,
γ - tham số điều chỉnh,
T - chu kỳ đóng cắt của van.
Việc điều chỉnh điện áp bằng cách “băm” điện áp một chiều E thành các “xung” điện
áp ở đầu ra nên thiết bị này có tên gọi là “Băm xung áp một chiều – BXMC”.
GV: Nguyễn Cao Cường - U N E T I -
BÀI 12: LẮP MẠCH ĐIỀU CHỈNH VÀ ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN
MỘT CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BĂM XUNG ÁP MỘT CHIỀU
Có hai phương pháp chính cho phép thay đổi tham số γ là:
1. Thay đổi thời gian t0, còn giữ chu kỳ T, như vậy ta dùng cách thay đổi độ rộng của xung
điện áp ra tải trong quá trình điều chỉnh, nên cách này được gọi là phương pháp điều chế độ rộng
xung (PWM). (Pulse Width Modulation).
2. Thay đổi chu kỳ T, còn giữ thời gian t0 không đổi. Cách này ngược lại với cách trên, độ rộng
xung điện áp ra tải được giữ nguyên, mà chỉ thay đổi tần số lặp lại của xung này, vì vậy được gọi
là phương pháp xung – tần. Phương pháp này không thuận lợi khi phải điều chỉnh điện áp trong
dải rộng, vì tần số biến thiên nhiều sẽ làm thay đổi mạnh giá trị trở kháng khi mạch có chứa các
điện cảm hoặc tụ điện nên khó tính toán thiết kế, nhất là hệ thống điều chỉnh kín vì lúc đó mạch
thuộc hệ có tham số biến đổi. Vì vậy phương pháp này chỉ dùng khi phạm vi điều chỉnh
hẹp và thực tế ít được sử dụng.
Cấu trúc thực tế thường gặp của BXMC như hình 3.1 gồm các khâu chủ yếu sau:
E – Nguồn một chiều, có thể là acquy hoặc bộ chỉnh lưu.
LĐV – Bộ lọc đầu vào, là các phần tử L, C hoặc LC nhằm ngăn các ảnh hưởng tần số cao của
băm xung với nguồn.
MV – Mạch hình thành từ các van bán dẫn, chủ yếu là van điều khiển hoàn toàn như transistor,
mosfet, IGBT, …
GV: Nguyễn Cao Cường - U N E T I -
BÀI 12: LẮP MẠCH ĐIỀU CHỈNH VÀ ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN
MỘT CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BĂM XUNG ÁP MỘT CHIỀU
Hình 3.2. Cấu trúc chung của băm xung một chiều
a. Băm xung một chiều nối tiếp hay còn gọi là “Buck chopper” (băm xung
giảm áp)
Hình 3.3
GV: Nguyễn Cao Cường - U N E T I -
BÀI 12: LẮP MẠCH ĐIỀU CHỈNH VÀ ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN
MỘT CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BĂM XUNG ÁP MỘT CHIỀU