›
›

Giáo trình Điện tử Công suất - Chương 5: Bộ biến đổi điện áp một chiều DC/DC Converter - Lê Minh Phương

pdf 37 trang huongle 3441
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Điện tử Công suất - Chương 5: Bộ biến đổi điện áp một chiều DC/DC Converter - Lê Minh Phương", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_dien_tu_cong_suat_chuong_5_bo_bien_doi_dien_ap_mo.pdf

Nội dung text: Giáo trình Điện tử Công suất - Chương 5: Bộ biến đổi điện áp một chiều DC/DC Converter - Lê Minh Phương

  1. 1/21/2013 Ho Chi Minh City University of Technology PGS.TS Lê Minh Phương Khoa Điện –Điện Tử Trường Đại Học Bách Khoa TP HỒ CHÍ MINH Contact info: Address: 268 Lý Thường Kiệt, P.14,Q.10, TP Hồ Chí Minh Telephone: 84-08-38647256 (5722) Mobile: 0988572177 E-mail: lmphuong@hcmut.edu.vn; ivanphuong@yahoo.com 1 Power Electronics ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT PGS.TS Lê Minh Phương Khoa Điện –Điện Tử Trường ĐHBK TPHCM TPHCM 2012 2 1
  2. 1/21/2013 Contents – Nội dung 1. Tổng quan về Điện tử công suất 2. Các linh kiện bán dẫn cơ bản 3. Mô phỏng Matlab-Simulink 4. Bộ chỉnh lưu 5. Bộ biến đổi điện áp xoay chiều 6. Bộ biến đổi điện áp một chiều 7. Bộ nghịch lưu –biến tần 3 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong References 1. MÔ PHỎNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRONG MATLAB/SIMULINK - Lê Minh Phương, Phan Quốc Dũng – Nhà xuất bản ĐHQG 2011 2. POWER ELECTRONICS HANDBOOK – Muhammad H. Rashid 3. MATLAB/SIMULINK - Mathworks. 4. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 1 – Nguyễn Văn Nhờ Nhà xuất bản ĐHQG 4 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 2
  3. 1/21/2013 Power Electronics Chương 5 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU DC/DC CONVERTER PGS.TS Lê Minh Phương Khoa Điện –Điện Tử Trường ĐHBK TPHCM TPHCM 2012 5 Contents – Nội dung 1. Tổng quan về bộ biến đổi điện áp một chiều 2. Bộ chopper dạng giảm áp (Step-down) 3. Bộ chopper dạng tăng áp (Step-up) 4. Bộ chopper dạng đảo dòng 5. Bộ chopper dạng đảo áp 6. Bộ chopper dạng tổng quát 7. Transformer Versions of Buck Converter 1. Buck converter 2. Boost Converter 3. Fly Back Converter 4. Cu’k Converter 6 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 3
  4. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Chức năng Chức năng: điều khiển trị trung bình điện áp một chiều ngõ ra với nguồn một chiều ngõ vào không đổi U1average=const,I1,f1 U2average=var,I2,f2 DC input DC output f1=0Hz f2=0Hz 7 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Đặc điểm chung Các linh kiện bán dẫn được điều khiển đóng ngắt hoàn toàn (IGBT, MOSFET, BJT) Power electronic switches are usually implemented with power MOSFETs, IGBTs, MCTs, power BJTs, or GTOs Mật độ công suất lớn Hoạt động ở tần số cao  Hiệu suất cao . Thường sử dụng phương pháp điều khiển PWM 8 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 4
  5. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tổng quan 9 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tổng quan 10 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 5
  6. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tổng quan 11 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tổng quan 12 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 6
  7. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tổng quan 13 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tổng quan 14 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 7
  8. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tổng quan 15 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tổng quan 16 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 8
  9. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Ứng dụng - Điều khiển động cơ điện DC - Dùng làm nguồn DC dạng switching - Ứng dụng trong năng lượng tái tạo (Solar inverter) 17 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Ví dụ ứng dụng - Điều khiển động cơ điện DC - Dùng làm nguồn DC dạng switching - Ứng dụng trong năng lượng tái tạo (Solar inverter) 18 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 9
  10. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Các dạng bộ DC/DC converter DO iS iZ R DC uZ UDC S L E S1 D1 S1 D1 S3 D3 E iZ E i DC R L DC Z UDC UDC R L uZ uZ S4 D4 S4 D4 S2 D2 19 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Các thông số cơ bản Tần số đóng ngắt f (Hz)  Chu ký đóng ngắt T=1/f  Tỷ số thời gian đóng (duty circle) k=T1/T Độ nhấp nhô dòng điện cảm IL; Tần số đóng ngắt cực đại fmax; Điều kiện để dòng điện cảm liên tục; Giá trị điện cảm lớn nhất để dòng điện cảm liên tục; Thành phần nhấp nhô của điện áp và dòng điện tải, THD; Thành phần nhấp nhô của dòng điện nguồn, THD; 20 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 10
  11. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU DC-choppers Để đơn giản hóa việc phân tích, ta giả thiết tải là thuần trở. Khi khóa S đóng trong khoảng thời gian T1, điện áp nguồn xuất hiện trên tải. Khi khóa S ngắt, điện áp trên tải bằng 0. t 1 1 t V v dt 1 V ft V kV OTT o s1 s s 0 V kV I Os O RR 1/2 1 kT V v2 dt k V 0_RMST 0 s 21 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 0 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Phương pháp điều khiển Tỷ số thời gian đóng (Duty cycle) được tạo ra bằng các so sánh sóng điều khiển (tham chiếu) vcr và sóng răng cưa vr V V v r t V r kT r T cr T V k cr Vr 22 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 11
  12. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô giảm áp - Step-down (Buck) Converter Tải RL 1. Xét trường hợp dòng tải liên tục Hoạt động của bộ giảm áp với tải RL có thể chia làm hai chế độ. Trong chế độ 1, khóa S đóng và dòng điện từ nguồn cung cấp đến tải. Trong chế độ 2, khóa S ngắt và dòng điện tải tiếp tục chạy qua diode Dm Dòng điện tải chỉ có một chiều từ nguồn về tải 23 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tải RL 1. Chế độ 1 (0 ≤ t ≤ t1 (= kT)) tt VE di s V Ri L 1 E i11( t ) I e 1 e s 1 dt R 24 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 12
  13. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tải RL 1. Chế độ 2 (0 ≤ t ≤ t2 (= (1 – k)T)) t T t T di 11 2 E 0 Ri2 L E i( t ) I e (1 e ) dt 22 R 25 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô giảm áp - Step-down (Buck) Converter Tải RL: Giải các phương trình dòng điện DT DT (1 DTDT ) (1 ) VE E I I e s (1 e ) I I I e (1 e ) 21 R 3 1 2 R DT DT VVe 11 E e E II ss L 1 min TT  RRRR  ee 11 R DT DT  VVss e 11 E e E II2 m ax TT RRRR  ee 11 26 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 13
  14. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tải RL V 1 e kz e z e (1 k)z I s 1 e z Để I đạt giá trị cực đại d( I) 0 ee kz (1 k ) z 0 dk k=0.5 VT I s max 4L 27 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Gs Tải RL: Khi dòng tải liên tục gT wt 0 T1 T T+T1 2T V0 Vs wt 0 T1 T T+T1 2T i0 I0max I0min wt 0 T1 T T+T1 2T iS1 wt 0 T1 T T+T1 2T VS1 wt 0 T1 T T+T1 2T iD wt 0 T1 T T+T1 2T VD wt 0 T1 T T+T1 2T 28 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong -Vs 14
  15. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tải RL: Khi dòng tải liên tục 11T T1 T V v dt V dt 1 V kV 0 s s s s TTT00 kV E I s 0 R kT VV ekz 11 E e E II ss 1 min z T R e 1 R R  R e 1 kT kz  VVss e 11 E e E II2 m ax z T R e 1 R R  R e 1 29 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bài tập 4.1 30 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 15
  16. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bài tập 4.1 Cho bộ biến đổi điện áp một chiều giảm áp. Tải RLE với R=10 , E=50V, L=0.005(H); Nguồn áp ngõ vào bộ biến đổi có giá trị U=200VDC. Bộ biến đổi được điều khiển theo phương pháp tần số đóng cắt khoá không đổi có giá trị là fsw = 1000Hz. Khoá bán dẫn được điều khiển với tỷ số đóng g= 0.75. Mạch ở trạng thái xác lập và dòng tải liên tục 1. Vẽ giản đồ áp tải uz và tính trị trung bình áp tải ứng với g đã cho. 2. Tính dòng Izmax, Izmin; Vẽ giản đồ dòng tải iz, 3. Tính trị trung bình dòng tải 4. Tinh L de dong lien tuc 32 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô giảm áp - Step-down (Buck) Converter Tải RL Hoạt động của bộ giảm áp với 1. Xét trường hợp dòng tải gián đoạn tải RL có thể chia làm ba chế độ. Trong chế độ 1, khóa S đóng và dòng điện từ nguồn cung cấp đến tải. Trong chế độ 2, khóa S ngắt và dòng điện tải tiếp tục chạy qua diode Dm Chế độ 3, dòng điện bằng 0 33 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 16
  17. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tải RL 1. Chế độ 1 (0 ≤ t ≤ t1 (= kT)) I1=0 I1 I3 t2 VE tR/ L di1 s V Ri L E i1( t ) 1 e s 1 dt R kT VEVEss kz  i12( kt ) I 1 e 1 e 34 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong RR BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tải RL 2. Chế độ 2 (0 ≤ t ≤ t2 (= (1 – k)T)) I1 I3 t2 di2 0 Ri2 L E dt i2(t = t2) = I3 = I1 = 0 t1 tR// LE tR L L VEs i22( t ) I e (1 e )  te2 ln 1 1 R RE 35 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 17
  18. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tải RL 1. Chế độ 3 (t2 ≤ t ≤T ) I1 I3 t2 V0 E i0(t ) = 0 36 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tải RL: Khi dòng tải gián đoạn wt 0 T1 T T+T1 2T E wt Điều kiện để dòng điện tải liên tục 0 T1 T T+T1 2T i0 kz e 1 E wt 0 0 T1 T T+T1 2T z e 1 Vs wt 0 T1 T T+T1 2T  E T De ln ( 1) 1 TV wt s 0 T1 T T+T1 2T iD wt 0 T1 T T+T1 2T VD wt 0 T1 T T+T1 2T 37 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 18
  19. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tải RL: Khi dòng tải gián đoạn Tt VE0_d is V kV x E kV I 0_d is sT s 0 R kT VEs II 0 I I (1 e  ) 1 min 2m ax R t 1 L VEs  te2 ln 1 1 RE tt 11 L  VEs tx ln e 1 1 e  RE  38 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tải RL: Khi dòng tải gián đoạn. Tìm tx=t2+t1 tt 22E RI I I e (1 e ) 0 t  ln(1 2 ) 3 2RE 2 DT t t 1 VE 1 VEVEss  s  I2 11 e e te2  ln 1 1 RR E t 1 VEs  tx t1 t 2 t 1  ln 1 1 e E tt 11  VEs tx t12 t  ln e 1 1 e   E 39 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 19
  20. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bài tập 4.3 Cho bộ biến đổi điện áp một chiều dạng giảm áp . Tải RLE với R=10 , E=50V, L=0.005(H); Nguồn áp ngõ vào bộ biến đổi có giá trị U=200VDC. Bộ biến đổi được điều khiển theo phương pháp tần số đóng cắt khoá không đổi có giá trị là fsw = 500Hz. Khoá bán dẫn được điều khiển với tỷ số đóng D = 0.5. Mạch ở trạng thái xác lập 1. Xác định chế độ làm việc: dòng điện tải liên tục hay gián đoạn 2. Vẽ giản đồ áp tải và dòng điện tải uz 3. Tính trị trung bình áp tải và dòng điện tải ứng với D đã cho. 41 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bài tập 4.2 42 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 20
  21. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bài tập 4.3 Cho bộ biến đổi điện áp một chiều dạng giảm áp . Tải RLE với R=10 , E=50V, L=0.005(H); Nguồn áp ngõ vào bộ biến đổi có giá trị U=200VDC. Bộ biến đổi được điều khiển theo phương pháp tần số đóng cắt khoá không đổi có giá trị là fsw = 500Hz. Khoá bán dẫn được điều khiển với tỷ số đóng D = 0.5. Mạch ở trạng thái xác lập 1. Xác định chế độ làm việc: dòng điện tải liên tục hay gián đoạn 2. Vẽ giản đồ áp tải và dòng điện tải uz 3. Tính trị trung bình áp tải và dòng điện tải ứng với D đã cho. 45 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô tăng áp - Step-up Converter DO Giả thiết dòng tải liên tục iS iZ R DC uZ UDC S L E Bộ tăng áp có 2 chế độ Trong chế độ 1, khóa S đóng. Trong chế độ 2, khóa S ngắt Dòng điện chỉ có thể dẫn theo một chiều từ tải về nguồn Làm việc ở góc phần tư thứ 2 46 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 21
  22. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô tăng áp - Step-up Converter Khi S dẫn (0 - kT) di 0 LL Ri E v0 0 dt L tt E i( t ) I e (1 e ) L 1 R Bộ tăng áp có 2 chế độ L  Trong chế độ 1, khóa S đóng. R Trong chế độ 2, khóa S ngắt 47 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô tăng áp - Step-up Converter Khi S ngắt (kT-T) vV0 s di LL Ri E V 0 dt Ls tt EV s iL I2 e 1 e R Bộ tăng áp có 2 chế độ Trong chế độ 1, khóa S đóng. Trong chế độ 2, khóa S ngắt 48 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 22
  23. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Gs kT Tải RL: Khi dòng tải liên tục wt 0 T1 T T+T1 2T V0 T (1 kT ) 2 Vs VVe 11 E e E wt SS I2 TT 0 T1 T T+T1 2T 0 RRRR i ee 11 0 T1 T T+T1 2T I1 wt I2 T2 (1 kT )  iS1 UUe 11 E e E I DC DC 1 RRRR TT wt ee 11 0 T1 T T+T1 2T VS1 T wt 1 TT 1 0 T1 T T+T1 2T V 0 Vs dt V S (1 k ) V S iD TT T1 wt 0 T1 T T+T1 2T VD wt (1 k ) V E 0 T1 T T+T1 2T S IL -Vs R 49 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bài tập 4.3 Cho bộ biến đổi điện áp một chiều dạng tăng áp. Tải RLE với R=10 , E=100V, L=0.01(H); Nguồn áp ngõ vào bộ biến đổi có giá trị U=200VDC. Bộ biến đổi được điều khiển theo phương pháp tần số đóng cắt khoá không đổi có giá trị là fsw = 500Hz. Khoá bán dẫn được điều khiển với tỷ số đóng g = 0.75. Mạch ở trạng thái xác lập và dòng tải liên tục 1. Vẽ giản đồ áp tải uz và tính trị trung bình áp tải ứng với g đã cho. 2. Tính thời gian đóng ngắt khoá T1, T2 3. Tính dòng Izmax, Izmin; Vẽ giản đồ dòng tải iz, 4. Tính trị trung bình dòng tải 50 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 23
  24. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tải RL: Khi dòng tải gián đoạn t Tt VE0_d is VVEDV 2 x (1 ) I 0_d is TT s s 0 R DT t EE 1 II 0 I I (1 e ) (1 e ) 1 min 2m ax RR t 1 E  te2  ln 1 1 EV s tt 11 E tx t12 t  ln e 1 1 e  EV  s 56 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tải RL: Khi dòng tải gián đoạn. Tìm tx=t2+t1 tt 22 EV s RI2 I3 I 2 e (1 e ) 0 t 2  ln(1 ) REV s DT t t 1 E 1 EE  I2 11 e e te2  ln 1 1 RR EV s t 1 E  tx t1 t 2 t 1  ln 1 1 e EV s tt 11 E tx t12 t  ln e 1 1 e  EV  s 57 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 24
  25. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bài tập 4.3 Cho bộ biến đổi điện áp một chiều dạng tăng áp. Tải RLE với R=10 , E=100V, L=0.01(H); Nguồn áp ngõ vào bộ biến đổi có giá trị U=200VDC. Bộ biến đổi được điều khiển theo phương pháp tần số đóng cắt khoá không đổi có giá trị là fsw = 500Hz. Khoá bán dẫn được điều khiển với tỷ số đóng D = 0.5. Mạch ở trạng thái xác lập 1. Xác định chế độ làm việc: dòng điện tải liên tục hay gián đoạn 2. Vẽ giản đồ áp tải và dòng điện tải uz 3. Tính trị trung bình áp tải và dòng điện tải ứng với D đã cho. 58 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô đảo dòng Kết hợp hai bộ: giảm áp (S1,D4) và tăng áp (S4,D1) Dòng điện tải có 2 chiều: từ nguồn đến tải và từ tải đến nguồn 59 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 25
  26. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô đảo dòng Kết hợp hai bộ: giảm áp (S1,D4) và tăng áp (S4,D1) Dòng điện tải có 2 chiều: từ nguồn đến tải và từ tải đến nguồn 60 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô đảo dòng Dòng điện theo chiều thuận : k E/UDC Khi S1 dẫn (0-kT) vV0 S di Ri LL E V 0 Lsdt tR// LVEs tR L iL ( t ) I1 e 1 e R 61 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 26
  27. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô đảo dòng Dòng điện theo chiều thuận : k E/UDC Khi S1 ngắt D4 dẫn (kT-T) v0 0 di Ri L z E 0 z dt tt E i( t ) I e (1 e ) 22R 62 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong Gs1 kT wt Dòng điện theo chiều thuận : 0 T1 T T+T1 2T GBỘs4 BIẾN ĐỔI ĐIỆNk E /UÁPDC MỘT CHIỀU wt 0 T1 T T+T1 2T V0 Vs T kT 1 wt  0 T1 T T+T1 2T VVss e 11 E e E i0 I2 TT RRRR  I2 ee 11 I1 wt 0 T1 T T+T1 2T T1 kT iS1 VVe 11 E e E I ss 1 RRRR TT wt ee 11 0 T1 T T+T1 2T VS1 wt 0 T1 T T+T1 2T iD4 wt 0 T1 T T+T1 2T VD4 wt 0 T1 T T+T1 2T -Vs 63 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 27
  28. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô đảo dòng Dòng điện theo chiều ngược : k<E/UDC Khi S4 ngắt D1 dẫn (0-kT) vV0 s di Ri LL E V 0 Lsdt tt EV i( t ) I e s (1 e ) L 1 R 64 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô đảo dòng Dòng điện theo chiều ngược : k<E/UDC v0 0 di Ri LL E 0 L dt t T t T 11E i( t ) I e (1 e ) L 2 R 65 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 28
  29. 1/21/2013 Gs1 wt Dòng điện theo chiều ngược : 0 T1 T T+T1 2T GBỘs4 BIẾN ĐỔI ĐIỆNk<E/V ÁPs MỘT CHIỀU wt 0 T1 T T+T1 2T V0 Vs T kT 1 wt VVe 11 E e E 0 T1 T T+T1 2T ss i0 I2 TT RRRR  0 T1 T T+T1 2T ee 11 I2 wt I1 T1 kT iS1 VVe 11 E e E I ss 1 RRRR TT wt ee 11 0 T1 T T+T1 2T VS4 Vs wt 0 T1 T T+T1 2T iD1 wt 0 T1 T T+T1 2T VD1 wt 0 T1 T T+T1 2T -Vs 66 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô đảo dòng Khi k=E/VS : tồn tại 4 trạng thái đóng ngắt lần lượt là D1, S1,D4,S4 67 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 29
  30. 1/21/2013 Gs1 wt Khi k=E/Vs 0 BỘ T1BIẾN T TĐỔI+T1 2T ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Gs4 wt 0 T1 T T+T1 2T V0 Vs T kT 1 wt  VVss e 11 E e E 0 T1 T T+T1 2T I2 TT i0 RRRR  ee 11 0 T1 T T+T1 2T wt T1 kT iS1 VVe 11 E e E I ss 1 TT RRRR  wt ee 11 0 T1 T T+T1 2T iD4 wt 0 T1 T T+T1 2T iS4 wt 0 T1 T T+T1 2T iD1 wt 0 T1 T T+T1 2T 68 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Tải RL: 11T T1 T V v dt V dt 1 V kV 0 s s s s TTT00 kV E I s 0 R 69 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 30
  31. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bài tập 4.4 Cho bộ đảo dòng Udc=200V, f=1kHz. R=5; L=0.01, E=100V. 1. Điều khiển theo sao cho Iz=10A. Tính g. a. Tính T1, T2 b. Vẽ giản đồ uz, iz c. Vẽ giản đồ điện áp các linh kiện. d. Tính Izmax, Izmin 2. Điều khiển theo sao cho Iz=-10A. Tính g a. Tính T1, T2 b. Vẽ giản đồ uz, iz c. Vẽ giản đồ điện áp các linh kiện. d. Tính Izmax, Izmin 70 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô đảo áp Dòng trên tải chỉ chạy theo một chiều trên tải 71 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 31
  32. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô đảo áp Khi S1 và S2 dẫn vV0 s di Ri LL E V 0 Lsdt tt VE i( t ) I e s (1 e ) L 1 R 72 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô đảo áp Khi D3 và D4 dẫn vV0 s di Ri LL E V 0 Lsdt t T t T 11VE i( t ) I e S (1 e ) L 2 R 73 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 32
  33. 1/21/2013 Gs1,Gs2 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆNw t ÁP MỘT CHIỀU 0 T1 T T+T1 2T V0 Vs Bô đảo ápwt 0 T1 T T+T1 2T  Dòng trên tải chỉ chạy -Vs theo một chiều i0 I2 T T 1  U DC 12 e e E IIT21 z () T I1 wt RR  1 e 0 T1 T T+T1 2T iS1,iS2 T T 1 U 12 e e E II (0) DC 1 z T RR  1 e wt T 0 T1 T T+T1 2T 1 iD3,iD4 V v dt V(2 k 1) 00 s T 0 wt 0 T1 T T+T1 2T V(2 k 1) E I s 0 R 74 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bài tập 4.6 Cho bộ đảo áp Udc=200V, f=2kHz. R=5; L=0.01, E=100V. Điều khiển theo cách 1 sao cho Uz=150V. Tính g. 1. Tính T1, T2 2. Tính Iz 3. Vẽ giản đồ uz, iz 4. Vẽ giản đồ điện áp các linh kiện. 5. Tính Izmax, Izmin 6. Đổi chiều sức điện động E và điều khiển sao cho Iz=2A. Tính g. Vẽ giản đồ điện áp tải, tính Izmax, Izmin 75 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 33
  34. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bô tổng quát Có thể làm việc ở 4 góc phần tư S1 D1 S3 D3 E i DC Z UDC R L uZ S4 D4 S2 D2 76 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Phương pháp điều khiển kiểu đảo dòng Hoạt động ở phần tư I, II. Điều khiển sao cho S2 được kích dẫn liên tục, S1-S4 được điều khiển đóng ngắt ngược nhau. S3 ngắt. Khi đó ta được bộ đảo dòng và làm việc ở góc phần tư I,II V0 kVS kV E I S 0 R 77 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 34
  35. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Phương pháp điều khiển kiểu đảo dòng Hoạt động ở phần tư III, IV. - Điều khiển sao cho S4 được kích dẫn liên tục, S2-S3 được điều khiển đóng ngắt ngược nhau. S1 ngắt. Khi đó ta được bộ đảo dòng và làm việc ở góc phần tư III,IV V0 kVS kV E I S 0 R 78 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Phương pháp điều khiển kiểu đảo áp Hoạt động ở phần tư I, IV. Khoá S1, S2 và diode D3,D4 tạo thành bộ đảo áp làm việc ở gốc phần tư I,IV UZ UDC (2g 1) U (2g 1) E I DC Z R 79 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 35
  36. 1/21/2013 BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Phương pháp điều khiển kiểu đảo áp Hoạt động ở phần tư II, III. Khoá S3, S4 và diode D1,D2 tạo thành bộ đảo áp làm việc ở gốc phần tư II,III. UZ UDC (2g 1) U (2g 1) E I DC Z R 80 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU Bài tập 9 81 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 36
  37. 1/21/2013 Power Electronics For Building  THANK YOU FOR YOUR ATTENTION 82 1/21/2013 37