Bài giảng Điện tử Công suất - Chương 3: Biến đổi DC-Biến đổi độ rộng xung

Nội dung text: Bài giảng Điện tử Công suất - Chương 3: Biến đổi DC-Biến đổi độ rộng xung

1. CHƯƠNG3:BINĐIDC BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG o BINðIðRƠNGXUNG(PWM)
   Trong bộ chuyển đổi DC – DC, điện thế ra 1. Phương pháp PWMthơng dng tùy thuộc vào điện thế vào và chu kỳ định 2. Mch PWMcho b chuyn đi h th dạng D. 3. Mch PWMcho b chuyn đi tăng th 4. Mch PWMcho b chuyn đi tăng h th
   Ngõ ra bộ cấp điện được ổn định bằng o CÁCDNGMCHBINðIðRNGXUNG cách điều chế chu kỳ định dạng để bổ chính o NGDNG cho sự thay đổi trong ngõ vào và tải. 1 2 BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG 1. Phương pháp PWMthơng dng vin V Hệ thống điều khiển hồi tiếp điều out PWM khiển cho bộ cấp điện so sánh điện thế t t a.Tínhiệuvàonhỏsẽtạoratínhiệulàchuỗixunghẹp vin V ra với điện thế tham chiếu và chuyển out PWM t t đổi sai số thành tỉ số định dạng D. b.Tínhiệuvàolớnsẽtạoratínhiệulàchuỗixungrộng vin Vout Phương pháp này được gọi là phương PWM t t pháp điều chế độ rộng xung. c.Tínhiệuvàosĩngtamgiácsẽtạoratínhiệucĩđộrộngxungtăngdần 3 4 1
2. BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG 2. Mch PWMcho b chuyn đi h th 1. Phương pháp PWMthơng dng • Nguyên lý cơ bn • Tr trung bình ca PWM • Bậc giao hốn Chuynmch Lcvàti gồm cả diodevà Vo v Driver mạch điều v V V HI Vs HI khiển. Vdc • Mạch lọc ngõ ra. V dc • Mạch khuếch t t PWM 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 định dạng Dđiều khiển bậc giao hốn. 5 6 BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG 2. Mch PWMcho b chuyn đi h th 2. Mch PWMcho b chuyn đi h th • Nguyên lý hot đng • Nguyên lý hot đng L L Q1 Q1 Vout Vout Vin Vin R R2 C 2 C D D1 1 R1 Thay R1 Thayđi đrng điđ V V V VF F V rng V R R R3 L R3 L D2 D2 KhiV giảm,điệnthếhồitiếpV giảm, KhiV tăng,điệnthếhồitiếpV tăng, 0 F 0 F V V tăng,xungracĩđộrộngt rộng Vout tăng V c on Vc giảm,xungracĩđộrộngt on hẹplại, Vout gim hơn,Q 1 dẫnlâuhơn,điệnthếraV 0 Q1 dẫnítlại,điệnthếragiảmlạiđể tănglênđểcânbằngvớiV 0 giảmtrước cânbằngvớiV 0 tăngtrướcđĩ. đĩ 7 8 2
3. BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG 3. Mch PWMcho b chuyn đi tăng th 3. Mch PWMcho b chuyn đi tăng th • Nguyên lý hot đng • Nguyên lý hot đng V –V KhiQ1OFF IN CE(sat) KhiQ1ON 0 (ttrngtháiONsangOFF) (trngtháiOFFsangON) D L 1 0 D1 Vout L V Vout in V C R in ton toff 2 C R2 R Thayđi 1 Q TCnp R1 Thayđi TC đrng 1 Q đrng 1khơngnp VF V F R R R3 L R3 L D2 D2 9 10 BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG 3. Mch PWMcho b chuyn đi tăng th 3. Mch PWMcho b chuyn đi tăng th • Nguyên lý hot đng • Nguyên lý hot đng KhiV 0 giảm,V F KhiV 0 tăng,V F tăng, giảm,V c giảm,t on Vc tăng,t on tăng,Q 1 KhităngT giảm,Q 1 ngưng,tụ ON dẫnlâuhơn,tụxả, KhigimT ON V nạp,V 0 tănglại. V V0 giảmlại. D D1 L 1 L V Vin in V Vout C R out C R2 2 R Thayđổi R1 Thayđi 1 Q V độrộng Q1 V đrng 1 V VF F R R RL R3 L 3 D2 D2 11 12 3
4. BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG 4. Mch PWMcho b chuyn đi 4. Mch PWMcho b chuyn đi tăng h th tăng h th • Nguyên lý hot đng • Nguyên lý hot đng Q Q D 1 D1 1 1 V out V Vin in C C VL V –V R IN CE(sat) R VL 2 2 Thayđi R1 Thayđi R1 đrng đrng 0 VF VF R 3 R L R3 RL D2 D2 KhiQ1dẫnD1bịphâncựcngược 13 14 BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG 4. Mch PWMcho b chuyn đi 4. Mch PWMcho b chuyn đi tăng h th tăng h th • • Nguyên lý hot đng Nguyên lý hot đng KhigimV O Q1 D1 Q D Vout 1 1 V V out Vin C in C VL V R R TON L 2 2 R Thayđi R Thayđiđ 1 1 đrng V rng 0 V VF R3 VF RL D 2 V gim R3 out RL Khi– V giảm, V giảm,V giảm,V giảm,Q ngưng,D D2 0 F F’ c 1 1 dẫn,tụxảquacuộnCnạp,làm– V tănglại. KhiQ1ngưngdẫnD1phâncựcthuận 0 15 16 4
5. BI ẾNð ỔIð Ộ RỘNGXUNG CÁCD ẠNGMẠCHPWM 4. Mch PWMcho b chuyn đi 1. Mch PWMvi đin th tham tăng h th chiu là sĩng tamgiác • Nguyên lý hot đng KhităngV O • Nguyên lý cơ bn Q1 D1 Vout Vin C R TON VL 2 Mchphát R1 Thayđi sĩngvuơng Mchtíchphân đrng V V Z V X Y F ðinápchun Schmitt thayđi Driver Ccnn R3 trigger RL MchKðvisai transistor D ðinápthamchiu 2 V tăng out MchKðcng Khi–V0 tăng, VF tăng,V F’ tăng,V c tăng,t on tăngQ 1 dẫn lâuhơn,D 1 ngưnglâuhơn,Cxảnhẹquatải,V 0 giảmlạiđể cânbằngvớiV 0 tăng. 17 18 CÁCD ẠNGMẠCHPWM CÁCD ẠNGMẠCHPWM 1. Mch PWMvi đin th tham 2. Mch PWMs dng mch chiu là sĩng tamgiác chuyn đi tương t s • Dng sĩng ra • Nguyên lý cơ bn Q1 ðimZcamch ðináp Schmitttrigger L C vàodc Ti R1 t t A/D T PWM NgõracamchSchmitttrigger Tínhiuchuntuyn tính theo3kiusosánhmcdc t R2 ðinththam chiu 0 T 2T 19 20 5
6. CÁCD ẠNGMẠCHPWM CÁCD ẠNGMẠCHPWM 2. Mch PWMs dng mch 3. Mch PWMđiu khin nhiu chuyn đi tương t s bc tun t • Nguyên lý hot đng • Nguyên lý cơ bn D L1 Mạchđượctrìnhbàyởhìnhvẽ.Điệnthếngõra 1 T1 mạchkhuếchđạisaisố(khuếchsai)chovàomạch Q 1 R1 D2 Ti D C1 AC/DC.NgõvàokháccủamạchAC/DClàtínhiệu Q2 3 R thờichuẩntuyếntính(sĩngrăngcưadốcthẳng). 2 NgõramạchAC/DClànhữngxungcĩđộrộng PWM thayđổitheođiệnthếhồitiếp.Đâylàdạngmạch Máyphát ðináp đượcsửdụngtrongcácICđiềukhiểnPWM. sĩngvuơng thamchiu 21 22 CÁCD ẠNGMẠCHPWM CÁCD ẠNGMẠCHPWM 3. Mch PWMđiu khin nhiu 4. Mch PWMchuyn đi đin bc tun t th tn s (VFC) • Dng sĩng ra • Nguyên lý cơ bn Q1 Q1 D1 T On On 1 t Q2 Off Off Vac R1 C D2 1 Ti Q2 R2 On On t VCO Off Off ðináp thamchiu 23 24 6
7. CÁCD ẠNGMẠCHPWM NGDNG 4. Mch PWMchuyn đi đin 1. Các b ngun mt chiu – cp đin hay n th tn s (VFC) áp xung : • Dng sĩng ra Chỉnhlưu Lọc50Hz BBXA1chiều Lọctầnsốcao Q1 Lướinguồn On Off t Tải MáyBA50Hz Phảnhồi Q2 Điềukhiển Off On t S dng b bin đi áp mt chiu thay cho mch n áp tuyn tính : 25 26 NGDNG NGDNG
   Hình trên cho ta sơ đồ khối bộ cấp điện một 1. Các b ngun mt chiu – cp đin hay n áp xung : chiều, trong đĩ bộ biến đổi xung điện áp một Chỉnhlưu Lọc50Hz BBXA1chiều Chỉnhlưu Lọctầnsốcao Lưới chiều được sử dụng thay cho mạch ổn áp tuyến nguồn Tải tính. Hiệu suất của mạch tăng vì phần tử cơng MáyBAtầnsố cao suất làm việc trong chế độ đĩng ngắt thay cho Điềukhiển Cáchly Điềukhiển chế đợ khuếch đại. Hệ thống loại này thường gặp Phảnhồi trong các thiết bị sản xuất cách đây lâu, khi linh Bơ cp đin mt chiu s dng bin áp tn s cao : kiện bán dẫn đĩng ngắt ở áp cao chưa phổ biến . 27 28 7
8. NGDNG NGDNG 2. ðiu khin đng cơ bưc :
   Hình trên mơ tả bợ cấp điện một chiều tần sớ Động cơ bước thường dùng làm phần tử chấp cao, hiệu quả kinh tế của cấp điện đĩng ngắt thực hành trong các hệ thống tự động, cĩ rotor chuyển sự rõ ràng khi sử dụng các bộ biến đổi xung ở động từng gĩc xác định (gọi là bước) khi các cuộn dây được cung cấp một xung dịng 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 đĩ, nĩ là làm việc ở tần số cao cĩ 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 – khơng bị. Bộ biến đổi xung áp một chiều cĩ hai dạng: Bộ thơng qua tốc độ, chỉ cần điều khiển vịng hở và dùng kỹ thuật số. Nhược điểm lớn nhất là chỉ cĩ biến đổi kiểu flyback và bộ điều rộng xung. thể chế tạo được loại cơng suất bé. 29 30 KT THÚC CHƯƠNG III NGHCHLƯU 31 8