Thiết kế hệ thống điều khiển số cho bộ nguồn băm xung có hiệu chỉnh hệ số công suất
1
BÁO CÁO
Thiết kế hệ thống điều khiển số cho bộ nguồn băm xung có hiệu chỉnh hệ số công suất
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Phùng Quang
Sinh viên thực hiện Phùng Sỹ Hải
Nguyễn Quang Đạt
Cao Xuân Đức
Đỗ Đức Cường
Phạm Duy Đức
20090976
20090678
20093703
20090394
20090830
Thiết kế hệ thống điều khiển số cho bộ nguồn băm xung có hiệu chỉnh hệ số công suất
2
MỤC LỤC
1 Nghiên cứu nguyên lý mạch ĐTCS ............................................................................. 3
1.1 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn băm xung ............................................................... 3
2 Tính toán linh kiện cho mạch ...................................................................................... 7
2.1 Tính toán mạch lọc LC ......................................................................................... 7
2.2 Mạch chỉnh lưu: ................................................................................................... 8
2.3 Mạch Boost converter. ......................................................................................... 8
2.3.1 Giá trị tụ C. ................................................................................................... 8
2.3.2 Giá trị cuộn cảm L......................................................................................... 9
2.3.3 Lựa chọn Diode và Mosfet. ........................................................................... 9
3 Thiết kế mạch điều khiển. .......................................................................................... 11
3.1 Thiết kế sơ bộ mạch điều khiển. ......................................................................... 11
Thiết kế hệ thống điều khiển số cho bộ nguồn băm xung có hiệu chỉnh hệ số công suất
3
1 NGHIÊN CỨU NGUYÊN LÝ MẠCH ĐTCS
1.1 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn băm xung
Hình 1: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn băm xung.
Thành phần nguồn điện xoay chiều đầu vào lấy từ lưới.
Điện áp lưới và dòng điện lưới đều là các tín hiệu liên tục xoay chiều, trong đó có thể chứa
một số sóng hài bậc cao hơn sóng hài cơ bản của lưới. Các sóng hài bậc cao này cần được lọc
trước khi đi qua bộ chỉnh lưu.
Bộ lọc đầu vào LC
Mạch lọc LC đầu vào gồm 1 tụ điện và một điện cảm được ghép nối như hình vẽ (1).Mạch
lọc có tác dụng loại bỏ các thành phần sóng hài bậc cao hơn sóng hài cơ bản.
Bộ chỉnh lưu
Điện áp xoay chiều 1 pha sau khi đi qua bộ lọc được đưa tới mạch chỉnh lưu.Mạch chỉnh
lưu được chọn là mạch cầu diode .Tại đây điện áp được chỉnh lưu thành điện áp 1 chiều. Tuy
nhiên điện áp này cùng với dòng điện sau khi qua bộ chỉnh lưu mang nhiều sóng hài bậc cao .
Thiết kế hệ thống điều khiển số cho bộ nguồn băm xung có hiệu chỉnh hệ số công suất
4
Bộ biến đổi tăng áp boost converter
Hình 2: Boost converter.
Hình 3: Trạng thái khép mạch khi khóa S đóng và khi khóa S mở.
- Chế độ dòng liên tục (
luôn lớn hơn 0)
Khi khoá S đóng, điện áp vào Vi đặt lên cuộn cảm làm cho dòng điện đi qua cuộn
cảm biến đổi một lượng:
Khi khoá S chuyển sang cắt, dòng
đã tăng thêm 1 lượng là:
Với:
T là chu kì đóng cắt
D là % thời gian đóng mạch trong 1 chu kì
Thiết kế hệ thống điều khiển số cho bộ nguồn băm xung có hiệu chỉnh hệ số công suất
5
Hình 4: Dạng dòng và áp khi boost converter hoạt động ở chế độ liên tục.
Khi khoá S cắt dòng đi qua Diode đến tải và tụ .Coi điện áp rơi trên diode bằng 0 và
tụ đủ lớn để điện áp ra không đổi. Khi đó trên cuộn cảm L có:
Dẫn đến:
Vì bộ chuyển đổi hoạt động ổn định với năng lượng tích trên cuộn cảm sau mỗi chu
kì là không đổi , vậy:
Hay:
Suy ra:
Như vậy với D khác 0 thì điện áp ra luôn lớn hơn điện áp vào.