chng_3_bi_ging_chi_tit.doc

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (509.33 KB, 18 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

Chương 3. BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP XUNG ÁP MỘT CHIỀU

Bộ biến đổi xung áp (BBĐXA) là bộ biến đổi mà điện áp nguồn được đóng, cắt vào phụ tải một
cách có chu kỳ. Do đó điện áp trên tải là những xung áp một chiều (BBĐXA một chiều) hoặc xoay chiều
(BBĐXA xoay chiều) tuỳ thuộc vào điện áp nguồn là điện áp một chiều hoặc điện áp xoay chiều.

3.1. CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI CÁC BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU
3.1.1. Khái quát

Trong khoảng thời gian 0  t1, khố K đóng lại, điện áp trên tải UR sẽ có giá trị bằng điện áp

nguồn

UR = E; còn trong khoảng t1  T khoá K mở ra và UR = 0.

Như vậy giá trị trung bình của điện áp trên tải sẽ là:

(3.1)
Trong đó:  - Thời gian khố K đóng

 - Hệ số điều chỉnh

T – Chu kỳ đóng cắt của khố K.
Như vậy, để thay đổi điện áp trên tải có hai cách:

1- Thay đổi thời gian đóng khố K ( = var), khi giữ chu kỳ đóng cắt khơng đổi ( T = const).
Gọi là phương pháp điều chế độ rộng xung.

2- Thay đổi tần số đóng cắt (

f

T



= var) và giữ thời gian đóng khố K khơng đổi (=const).
Như vậy bộ biến đổi xung áp có khả năng điều chỉnh và ổn định điện áp ra trên phụ tải.

Ưu điểm :

 Hiệu suất cao vì tổn hao cơng suất trong bộ biến đổi không đáng kể so với các bộ biến đổi liên
tục.

 Độ chính xác cao cũng như ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ mơi trường, vì yếu tố điều chỉnh là
thời gian đóng khố K mà khơng phải giá trị điện trở của các phần tử điều chỉnh thường gặp
trong các bộ điều chỉnh liên tục.

 Chất lượng điện áp tốt hơn so với các bộ biến đổi liên tục
 Kích thước gọn nhẹ.

Nhược điểm :

 Cần có bộ lọc đầu ra, do đó làm tăng qn tính của bộ biến đổi khi làm việc trong hệ thống
kín.

 Tần số đóng cắt lớn sẽ tạo ra nhiễu cho nguồn cũng như các thiết bị điều khiển.
0

R

U Edt E E

T T





</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

3.1.2. Bộ biến đổi xung áp một chiều dùng tiristo

Trên sơ đồ ở hình 3.2b, tiristo TC là tiristo chính (khố điện tử),tiristo phụ (Tf) cùng với các phần

tử C, R, D, L làm thành mạch chuyển mạch để khố tiristo chính.

Đối với sơ đồ ở hình 3.2a, khi khóaTC người ta mở Tf. Như vậy trên TC sẽ có điện áp ngược bằng

giá trị điện áp trên tụ và nó làm cho dịng qua TC giảm về khơng và khố lại.

Đối với sơ đồ ở hình 3.2b, khi mở Tf, tụ C được nạp điện với dấu dương ở phía trên và âm ở phía

dưới. Khi cho tiristo chính (TC) làm việc, tụ C sẽ phóng điện qua mạch Tc, D, L và do hiện tượng cộng

hưởng nó sẽ được nạp điện theo chiều ngược lại (dấu điện áp trong ngoặc ở hình 3.2b). Dấu điện áp này
phù hợp để tạo điện áp ngược cho TC. Muốn khoá TC ta lại mở Tf và điện áp ngược của tụ C lúc này có tác

dụng để khoá TC lại.

3.1.3. Phân loại

Dựa vào cách mắc van: có xung áp song song hoặc nối tiếp
Dựa vào nguồn điện ra: xung áp giảm áp và xung áp tăng áp

Tuỳ thuộc vào dấu điện áp mà người ta chia ra: bộ biến đổi xung áp không đảo chiều, hoặc bộ
biến đổi xung áp có đảo chiều

3.1.4. Sơ đồ cấu trúc (Hình 3.5)

Nguồn một chiều có thể là ắc quy hoặc bộ chỉnh lưu. Bộ lọc đầu vào thường dùng mạch LC hoặc
chỉ dùng điện cảm. Tụ C có thể được thay thế bằng các phần tử tích trữ năng lượng như ắc quy.

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

Bộ lọc đầu ra (L0) có tác dụng san phẳng dịng điện ở đầu ra của bộ biến đổi.

3.2. BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU KHƠNG ĐẢO CHIỀU CĨ ĐIỆN ÁP RA THẤP
HƠN ĐIỆN ÁP VÀO (Bộ biến đổi xung áp nối tiếp)

Khi tải R + L:

Khoá điện tử dùng GTO sẽ được đóng cắt với chu kỳ T theo luật điều khiển như đồ thị ở hình
3.6b, c.Van T sẽ dẫn điện khi UG > 0 và van sẽ bị khoá lại khi UG < 0.Trong khoảng từ 0 từ t1, khi T dẫn

điện, năng lượng của nguồn sẽ được cấp cho phụ tải, UAB = E. Trong khoảng (t1  T), van khoá, do năng

lượng tích trữ trong điện cảm, dịng điện vẫn theo chiều cũ và khép mạch qua van đệm D, lúc này UAB =

UD  0.

Giá trị trung bình của điện áp tại hai điểm A, B sẽ là:

1
0

t

AB

t

U Edt E E

T T 





 

(3.2)

1
t
T

 

 là hệ số điều chỉnh điện áp.

Ta có hệ phương trình mơ tả hoạt động của sơ đồ:
Khi GTO đóng mạch:

di

iR L E

dt

 

Khi GTO hở mạch : 0

di
iR L

dt

 

Để tìm dịng tải ta dùng phương pháp tốn tử Laplace: Nếu hàm số liên tục thì ảnh Laplace của nó là:

 

pt

F P h t e dt







(3.3)
và ngược lại nếu hàm h(t) được biểu diễn dưới dạng :

( )
( )

( )
f P
h t

PF P





Thì:

 

1
0

.
0

n

m

n a t

n n n

f f a

h t e

F  a F a

 



(3.4)
an là nghiệm của phương trình đặc tính.

Áp dụng cơng thức (3.3) ta tìm được ảnh của UAB:

 

.1 1

pt

AB PT

E e

U P

P e






</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Ảnh của dòng tải là:

 









1
.

pt
AB

PT

U P E e

I P

Z P P e R PL






 

 

(3.5)
Áp dụng cơng thức (3.4) ta tìm được dòng điện trong khoảng t  t1 là:

1 1
1

1
1
1

t

a b
E

i e

R a




  

   



  (3.6)

trong khoảng t1  T là:

1
1
2

1 .

t

b
E

i e

R a


 

  

   



  (3.7)

 L R/ là hằng số thời gian của mạch tải.

1 ; 1

T RT T RT

L
L

a e e b e e

 

  

   

   

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

( d,e,f trường hợp dòng tải liên tục. g,h,i trường hợp dòng tải gián đoạn )
Cho các giá trị t = t1 và t = T – t1 ta tìm được:

1
ax
1
1
1
m
E b
I
R a




 (3.8)





min
1
1
1
b a
E
I
R a


 (3.9)

Dịng trung bình qua van T sẽ là:







1 1



1 1

T

b a b

E

I

R T a




   
 
 

 

  (3.10)

Dịng trung bình qua diode:









1 1 1

1 1

D

b a b

E
I

R T a

     

 





 

  (3.11)

Dịng trung bình qua tải:
AB

t T D

U
E

I I I

R R

   

(3.12)
Dịng tải khơng phụ thuộc vào tần số đóng cắt của van và hằng số thời gian của mạch tải.
Biên độ đập mạch của dòng tải:









1 1 1

ax ax min

1 1

m m

b a b

E

I I I

R a



 

   


Khi  0,5 thì Imaxđạt giá trị cực đại.

Để đơn giản phép tính người ta thường chọn:

1 ;0 1

E

i t t t

R

  

với max (3.13)

và dùng biểu thức (3.13) thay cho (3.6) để tính dịng trung bình qua các van.

Việc tính này cho kết quả sai số khơng q 10% và có thể chấp nhận được khi chọn van với một
hệ số dự trữ nào đó.

Từ các giá trị của it người ta dựng được đồ thị của dòng tải it, dòng qua GTO và qua diode

Hệ số đập mạch của điện áp ra:







1 1



1 1

AB
đm

b a b

U
k
E a

 

 


</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

3.3. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP

Xét phần tử điện cảm L trong sơ đồ hình 3.6a

Ở chế độ gần xác lập, giá trị điện áp trung bình trên điện cảm phải bằng không.

m ax

min

max min

0
1

( )

L

i
T

LI

LI LI L L L

i

di L L L

U L dt di i i I

T dt T T T











   

(3.14)

LII LI L

L

U U I

T

  

(3.15)
Do đó: UL ULI ULII 0

Xét phần tử tụ điện trong sơ đồ hình 3.6a: Khi nguồn một chiều được tạo bởi bộ chỉnh lưu, để đảm
bảo tính chất nguồn áp cần mắc tụ điện C song song với đầu vào BBĐXAMC. Giá trị của tụ điện này có
thể xác định theo phương pháp tính lọc cho chỉnh lưu.

Giá trị trung bình của dịng qua tụ điện ở chế độ gần xác lập cũng bằng không:

min

m x

min m x

0
1

( )

C

C a

U
T

CI

CI CI C C a C

U

du C C C

I C dt du U U U

T dt T T T











   

(3.16)

m ax

min

ax min

0
1

( )

C

U
T

CII

CII CII Cm C C

U

du C C C

I C dt du U U U

T dt T T T











   

(3.17)

ICI + ICII =0

Như vậy ở chế độ xác lập, giá trị trung bình của điện áp đặt lên điện cảm bằng không và giá trị
trung bình của dịng điện qua tụ C cũng bằng khơng (đối với bộ biến đổi xung áp).

Toàn bộ năng lượng đầu vào được cấp cho phụ tải, từ sơ đồ thay thế ta có :

0 0

T T

uidt  u i dt



u, i – điện áp và dòng điện ở đầu vào của bộ biến đổi.
u0, i0 – điện áp và dòng điện ở đầu ra của bộ biến đổi.

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

Như vậy công suất đầu ra bằng công suất đầu vào:

0 0

1T 1T

uidt u i dt

T



T



(3.18)

Trong chế độ xác lập như đã nói trên, dòng điện coi như bằng phẳng, điện áp cũng bằng phẳng, ta
có:

U.I=U0.I0 (3.19)

U, U0, I, I0 là giá trị trung bình của điện áp và dòng điện ở đầu vào và đầu ra.

Giá trị trung bình của điện áp đầu ra đối với bộ biến đổi có điện áp ra nhỏ hơn điện áp vào sẽ là:

U0 .U (3.20)

Giá trị trung bình của điện áp đầu ra đối với bộ biến đổi có điện áp ra lớn hơn điện áp vào sẽ là:
0

.
1

U U




 (3.21)

Dịng điện trung bình qua khố điện tử: 0
1

T

I Idt I

T









(3.22)

Để tính giá trị của điện cảm cũng như tụ lọc, người ta cũng dùng phương pháp gần đúng bằng cách
tuyến tính hố đường cong iL cũng như uC (thường tần số chuyển mạch trong các bộ biến đổi xung áp rất

lớn, nên việc tuyến tính hố trong một chu kỳ đối với iL và uC là chấp nhận được).

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

 





1
0
0
1
1 .
T

I Idt I

T







 
(3.23)
Đối với sơ đồ ở hình 3.7, khi khố điện tử dẫn điện



0T



, ta có:

0 L 0

di

L U U

dt   (3.24)

nghĩa là sụt áp trên điện cảm bằng hiệu điện áp vào và điện áp ra.
Vì coi iL tuyến tính nên:

0
.

L

L I

di

dt T




(3.25)
Thay (3.20) và (3.25) vào (3.24) ta có:





0
0 1
.
L
I

L U
T 


 





0
0

1 . .

L
T U
L
I
 


 (3.26)

Cho giá trị IL0  10%I0 ta sẽ tính được giá trị L0 với sai số của kết quả không đáng kể so với tính

tốn theo biểu thức giải tích.

Từ biểu thức (3.19) và (3.20) rút ra I = .I0, do đó:





0 1 0

C

dU

C I I I

dt      (3.27)

Coi uc tuyến tính nên .

C C

dU U

dt T




ta có:





. . . 0

C
T I
C
U
 




(3.28)

Trong quá trình điều chỉnh, giá trị cực đại của hệ số điều chỉnh max= (T – 2.toff)/T để đảm bảo

phục hồi khả năng khoá của van, việc chọn tần số đóng cắt tuỳ thuộc vào toff sao cho toff =510%T. Ta có

max = (0.80.9)

3.4. BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT NHỊP LÀM VIỆC VỚI PHỤ TẢI LÀ ĐỘNG CƠ
3.4.1. Chế độ động cơ

Điện cảm ở đầu ra của bộ biến đổi xung áp bao gồm điện cảm phần ứng của động cơ.

UAB sẽ đạt giá trị cực đại khi van T dẫn điện (UABE) và đạt giá trị cực tiểu khi van T khóa

(UAB=0). Khi van T bị khố giá trị dịng điện trên tải là it max ở thời điểm t1 và giảm về giá trị cực tiểu (itmin)

ở thời điểm T.

Áp dụng phương pháp tính tốn gần đúng ta có:
1

 

min

t

E U

i t I t

L



 

(3.29)
2

 

max

t

U

i t I t

L

 

(3.30)
i1(t) là dòng điện qua phụ tải khi khố đóng mạch: (0 t t t1); .T

i2(t) là dịng điện qua phụ tải khi khoá hở mạch: (t1 t T t);  



1 



.T

E là điện áp đầu vào

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

 

1 1 max

i t I

, còn i T2

 

Imin
1

T
f



; và 



T t f 1



.

Hình 3.9 Bộ biến đổi xung áp một nhịp
Giải phương trình (3.29) và (3.30) ta nhận được:

t

U

E  (3.31)

Như vậy đặc tính điều chỉnh của bộ biến đổi sẽ là đường tuyến tính (hình 3.10). Vì bộ biến đổi làm
việc ở góc phần tư thứ nhất trên mặt phẳng toạ độ nên nó có tên gọi là bộ biến đổi một nhịp.

Từ biểu thức cân bằng năng lượng:

 

1
0

. . .

t

t t

U I T 



E i t dt

Ta rút ra:





min

2 .

t
t

E U

I I

L f

 

 

(3.32)





max 2 .

t
t

E U

I I

L f

 

 

(3.33)

min ax

m
t

I I

I  

(3.34)

t

U

E



</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

Giá trị trung bình của dịng qua khoá điện tử:

 





max min 1

1
0

1 1
.
2
t
T t

I I t

I i t dt I

T T 







 

(3.35)
Giá trị trung bình của dịng qua diode:

 



 







max min 1

2
1 1
. 1
2
T

D t
t

I I T t

I i t dt I

T T 

 





  

(3.36)
Và điện áp lớn nhất đặt lên các van sẽ là: UT = UD = E

Công suất sử dụng khoá điện tử là:
t
T
P
P


(3.37)

Biểu thức cho thấy công suất sử dụng van tốt nhất khi  1. Trong thực tế



max 0.8-0.9



.

3.4.2. Chế độ dòng điện gián đoạn

Điểm giới hạn giữa chế độ dòng liên tục và dòng gián đoạn tương ứng với điều kiện Imin= 0, từ

(3.32) ta có:

It giới hạn





2. .
E
L f
  

(3.38)
Giá trị điện cảm mà van đảm bảo dòng là liên tục khi cho trước dòng điện phụ tải:

L giới han





2. .It
E

f

  


(3.39)

Với giá trị điện cảm xác định, khi dòng điện nhỏ hơn It giới hạn, dòng điện trong mạch tải sẽ gián

đoạn

Từ biểu thức (3.29) và (3.30) với giả thiết Imin= 0, T1 là thời gian dẫn dịng điện của khóa điện tử

và t2 là thời gian dẫn dịng điện của diode (xem hình 3.9e,f,g), ta tìm được:

 

2 2 0 max t 2

U

i t I t

L

  

(3.40)

 

1 1 max t 1

E U

i T I T

L



 

(3.40a)

Thay (3.41) vào (3.40) ta có:





1
2

t

T E U
t

U




(3.41)

Tính giá trị trung bình của dịng tải bằng cách tích phân (3.29) và (3.30) thay các biểu thức (3.40a)
và (3.41) vào ta được:

 

1 2 1 2

1 1

1 2 1

0 0

1 1

. .

t t t t

t t t

t

t t

E U E U U

I i t dt i t dt t dt T t dt

T L T L L

   

      

 



Sau một số biến đổi ta có:

2
8 .
. 1

4 . 1

t
U f
E f
 
 

 
 (3.42)

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

Thay biểu thức (3.31) vào (3.42) có thể tính được giá trị:
giới hạn = 1-2 . f

Thay  vào (3.42) cơng thức sẽ có dạng:

2 2 .

t

U

L I f
E

E







(3.43)

Biểu thức cho phép xây dựng đặc tính điều chỉnh của bộ biến đổi ở vùng dịng điện gián đoạn
(hình 3.11). Trên hình 3.11, đặc tính này được giới hạn bởi đường đứt nét It giới hạn.

Ngồi vùng It giới hạn sẽ là vùng dịng điện liên tục và đặc tính sẽ được mơ tả bởi biểu thức:

Ut = .E – Rt.It (3.44)

Rt là điện trở cuộn kháng và điện trở phần ứng của động cơ.

3.5. BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP SONG SONG CÓ ĐIỆN ÁP RA 
 NHỎ HƠN ĐIỆN ÁP VÀO (Bộ biến đổi xung áp song song)

Khi van T dẫn (0  t1), toàn bộ điện áp nguồn được đặt vào cuộn cảm L và cuộn cảm sẽ dự trữ

năng lượng .

Khi van T bị khố, tồn bộ năng lượng của nguồn và của cuộn kháng sẽ đặt lên tải (dòng điện lúc
này là dòng iL2 – đường nét đứt). Nhờ năng lượng tích trữ trong điện cảm nên điện áp trên tải sẽ lớn hơn

điện áp nguồn. Tụ C dùng để tích năng lượng và lọc điện áp ra. Khi van T mở, năng lượng của tụ C sẽ cấp
cho tải duy trì cho điện áp trên tải dao động trong một phạm vi nhất định.

Coi dòng đi qua điện cảm có một giá trị:

ax min

Lm L

L

I I

I  

(3.43)

Coi van đóng mở tức thời, lúc đó sơ đồ thay thế của bộ biến đổi sẽ có dạng như hình 3.13

Khi van T dẫn (0  t1), dòng qua van iT = IL, điện áp ngược đặt lên diode uD = Ut. Trong khoảng

(t1T) khi van T bị khố, dịng qua diode sẽ chính thức là dịng qua điện cảm: iD = IL = It. Điện áp thuận

đặt lên T uT = Ut.

Hình 3.13. Sơ đồ thay thế
Điện trở tương đương của van T và diode sẽ là:

Hình 3.11

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

1 t
T
T
T L
U
U

R
I I



 
(3.44)
.
1

R t D t

D

D D L

U U U U

R

I I I





  

 (3.45)

Trong đó: UT, UD là các giá trị điện áp trung bình trên T và diode. IT và ID là các giá trị dịng điện

trung bình chạy qua T và diode. Dựa vào hình 3.14b,c ta có:









1
1
1
1
.
.

. ; .(1 )

.(1 ); .

L
L

T L D L

t t

T t D t

I T t

I t

I I I I

T T

U T t U

U U U t U

T T
 
 

    

    

Từ sơ đồ thay thế ta có thể tính được giá trị trung bình của dòng điện và điện áp:
- Dòng điện qua diode:

(1 )

t

D t L L T D

I

I I I  I I I



      

 (3.46)

- Dòng điện qua van:

.
1

T L t

I I   I



 

 (3.47)

- Điện áp ra trên tải (xét cân bằng điện áp mạch vòng to):





0 0

1 1

t
t

E I R

U

 

 

 

(3.48)
- Sức điện động Et:





0 0

1 1

t t t

E R

E R I

 

 

    

   

  (3.49)





0
0
1
t
R
I R
U E

 

(3.50)
Từ (3.48) ta có thể xác định điểm cực trị khi:

0
ax
0

2
1 t
m
I R
E
  

ta có giá trị cực đại của điện áp tải:

2
0
ax
0
4
t m
t
E
U
I R

(3.51)

Biểu thức (3.51) cho thấy điện áp ra (Ut) sẽ lớn hơn điện áp vào nếu sụt áp trên điện trở của nguồn

(R0) nhỏ hơn 25% so với điện áp nguồn (E0).

Nếu coi điện áp đầu vào và đầu ra là bằng phẳng thì điện áp đặt lên cuộn cảm sẽ là:

1

L
R
di
L U

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

Suy ra:

1 onst

L R

di U

c

dt  L 

Do đó ta có thể thay thế đạo hàm:

1 1 1

L L L

di I I

dt t T

 

 


Thay vào (3.51) ta có:

1 . .
R
L

U

I T

L



 

(3.53)
Tụ C sẽ phóng điện khi diode bị khố (t1T), nếu coi dịng tải là bằng phẳng thì:

C

t

du

C I

dt 

Gần đúng ta có:

. .
t
C

I

U T

C



 

(3.54)
Biểu thức (3.53) đúng chỉ khi IL min >1, tức là:

Hình 3.14.Đồ thị dịng, áp khi dòng qua điện cảm liên
tục

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>





t R

t

U U

L
I








(3.55)

Khi cho các sai số IL và UC, ta có thể dựa vào (3.53) – (3.55) để tính ra các giá trị điện cảm L và

điện dung C.

3.6. BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU CÓ ĐIỆN ÁP RA LỚN HƠN HOẶC NHỎ HƠN
ĐIỆN ÁP VÀO

Bộ biến đổi xung áp (hình 3.15) cho phép điều chỉnh điện áp (Ut) lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp

vào (E). Van điện tử T được đóng mở nhờ tín hiệu điều khiển UG. Khi van dẫn điện , cuộn kháng K được

tích một năng lượng nhất định từ nguồn E (dòng nạp cho chuộn kháng là dịng iL1). Tại thời điểm t1 van T

bị khố lại, sức điện động tự cảm của cuộn kháng L sẽ duy trì dịng qua cuộn kháng vẫn theo chiều cũ,
năng lượng tích trữ trong cuộn kháng sẽ được nạp cho tải và tụ C (dòng iL2). Khi van T lại dẫn điện, tụ C

sẽ phóng điện qua tải và duy trì cho điện áp trên tải là bằng phẳng, đồng thời cuộn kháng lại được tích
năng lượng. Đồ thị điện áp và dịng điện (hình 3.16).

Tương ứng trong khoảng 0  t1, dòng qua van T là iT = iL1 (hình 3.16e)

Trong khoảng t1  T, dịng qua diode là ID = iL2 (hình 3.16f)

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

Hình 3.16. Đồ thị xung
Khi van T dẫn, diode sẽ chịu một điện áp ngược:

UD = E + UC = E + Ut

Khi van T bị khố, T sẽ có một điện áp thuận :
UT = E + UC = E + Ut

Hình 3.17. Sơ đồ thay thế

R0 - Điện trở trong của nguồn; RT - Điện trở của van T; RD - Điện trở của diode
Rt - Điện trở của tải; Et - Nguồn do tụ C tạo ra

Giá trị của các điện trở tương đương trong sơ đồ ở hình 3.17 sẽ là:

0 0

. ; .

t t

T

T D

T t D t

E U E U

U U

R R

I I I I I I

 

 



   

   (3.56)

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>









0 1

0 0

2
2

0 0

1 2

0 0

1
1

. .

1 1

. .

1 1

t t

L t

t

t C

t t

R t

I I I

I I I I

E I R

U U

E R

E R I

U E I R






 

 







  

 



   

 




   

  



  

     

   

  




 

  (3.57)

Trong đó: I0, IL, U1, E1, UR, It là các giá trị trung bình

Đường cong Ut sẽ có điểm cực trị đối với . Như vậy khi thay đổi  ta có thể thay đổi được điện

áp ra. Để đảm bảo có thể tăng điện áp ra lớn hơn vào, điện trở trong của nguồn R0 phải đủ nhỏ (xem công

thức (3.55). Nếu coi R0 là không đáng kể, từ (3.57) suy ra:

0
.
1

t

E

U 




 (3.58)

Có thể nhận thấy Ut < E0 khi 0 <  < 0,5 và Ut > E0 khi 0,5 <  <1.

3.7. BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU

Bộ biến đổi xung áp một chiều dùng van điều khiển IGBT có khả năng thực hiện điều chỉnh điện
áp và đảo chiều dòng điện phụ tải. Các diode đệm D1…D4 dùng để trả năng lượng phản kháng về nguồn

và thực hiện quá trình hãm tái sinh.

Trạng thái 1: E. > ED Động cơ sẽ làm việc ở góc phần tư thứ nhất. Năng lượng cấp cho động cơ

được lấy từ nguồn thông qua van T1 và T2 dẫn trong khoảng thời gian 0  t1. Trong thời gian cịn lại của

chu kỳ (t1T), năng lượng tích trữ trong điện cảm sẽ duy trì cho dịng điện đi theo chiều cũ và khép mạch

qua T2 và D4 (hình 3.19f). Dịng điện tải được mơ tả trên hình 3.18 là đường nét liền.

Trạng thái 2: E. < ED, ). Động cơ làm việc ở góc phần tư thứ hai (chế độ hãm).Trong khoảng

thời gian 0  t1 động cơ sẽ trả năng lượng về nguồn thông qua diode D1 và D2 (ID1 = ID2 = It; đường It là

đường nét đứt trong sơ đồ ở hình 3.18). Trong khoảng t1  T dòng tải sẽ khép mạch qua T4 (T4 dẫn) và D2

(ID2=ID4=It). Dịng tải sẽ có dạng như ở hình 3.19h.

Trạng thái 3: E. = ED.

Trong khoảng thời gian 0  t0 do ED > E. nên động cơ sẽ trả năng lượng về nguồn thông qua

diode D1 và D2 (iD1 = iD2 = it).

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

Trong khoảng t0  t1 do E. > ED động cơ chuyển sang làm việc ở chế độ động cơ. Năng lượng từ

nguồn qua các van T1 và T2 được cấp cho động cơ (iT1 = iT2 = it)

Trong khoảng thời gian t1  t2 lúc này T1 bị khố, T4 mở. Năng lượng tích trữ trong cuộn cảm sẽ

cấp cho động cơ và duy trì dòng điện đi qua T2 và D4 (iT2 = iD4 = it)

Trong khoảng t2  T khi năng lượng tích trữ trong điện cảm hết, sức điện động của động cơ sẽ đảo

chiều dòng điện và dòng tải sẽ khép mạch qua T4 và D2 (it = iD2 = iT4). Q trình này tạo ra tích luỹ năng

lượng trong điện cảm và khi T4 bị khố thì UAB > E và q trình lặp lại như ban đầu.

Mặc dù dịng điện tải đổi chiều, nhưng do có sự tham gia của T4 và D4 vào quá trình làm việc nên

trong khoảng t1  T điện áp trên tải (UAB) luôn bằng khơng. Do đó dạng điện áp trên tải sẽ khơng bị biến

dạng và thành phần sóng điều hồ bậc cao trong điện áp phụ tải sẽ nhỏ nhất.
Câu hỏi ôn tập

1. Cấu trúc và phân loại các bộ biến đổi xung áp ?
2. Bộ biến đổi xung áp một chiều nối tiếp ?
3. Phương pháp tính tốn bộ biến đổi xung áp ?

4. Bộ biến đổi xung áp một nhịp làm việc với phụ tải là động cơ ?
5. Bộ biến đổi xung áp song song ?

6. Bộ biến đổi xung áp một chiều có đảo chiều ?

Bài tập 1: Bộ biến đổi xung áp một chiều nối tiếp như hình vẽ, với tải R-L có E=100V, phạm vi
 điều chỉnh  = (0.2 - 0.9). Xác định tham số chọn tiristor và diode cho hai trường hợp

1. Dịng tải lớn nhất trong tồn giải điều chỉnh Itmax=100A

2. Điện trở tải khơng đổi trong tồn dải điều chỉnh, dòng tải lớn nhất vẫn bằng 100A.

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

Bài tập 2: Bộ biến đổi xung áp một chiều song song như hình vẽ, với E=100V, It=10A,
  = (0.2 - 0.8), nội trở nguồn R0=0.5Ω. Xác định:

1. Phạm vi điều chỉnh điện áp ra.

2. Tính các tham số chọn IGBT và diode

Bài tập 2: Bộ biến đổi xung áp một chiều có điện áp ra lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp vào như
 hình vẽ với E=48V, It=20A, = (0.1 - 0.9), nội trở nguồn R0=0.1Ω. Xác định:

1. Phạm vi điều chỉnh điện áp ra.

2. Tính các tham số chọn IGBT và diode

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19></div>

chng_3_bi_ging_chi_tit.doc





<sub></sub>

 

 

<sub></sub>

<sub></sub>

 

 

 

 

 

<sub></sub>

 

 

 

 

<sub></sub>

<sub></sub>









































<sub></sub>

<sub></sub>

<sub></sub>

<sub></sub>

<sub></sub>

<sub></sub>









<sub></sub>





<sub></sub>





















 

 





 

 





 

<sub></sub>









<i>U</i>

<i>E</i>