Bài giảng Điện tử công suất 1 - Chương 4: Bộ biến đổi điện áp một chiều - Phan Quốc Dũng

BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT 
CHƯƠNG 4
CHIỀU
BỘ GIẢM ÁP
uS
uV0
BỘ GIẢM ÁP
Chức năng: Dùng để điều khiển điện áp trên tải z với giá trị trung 
bình điện áp trên tải Uz nhỏ hơn điện áp U của nguồn .
BỘ GIẢM ÁP
Các phương pháp điều khiển khóa S có thể chia làm ba loại:
- Điều khiển với thời gian đóng khóa không đổi
- Điều khiển với tần số đóng cắt không đổi
- Điều khiển theo dòng điện
BỘ GIẢM ÁP
Giả thiết: 
- Nguồn lý tưởng
- Trạng thái làm việc xác lập
- Dòng tải liên tục
- Tải R, L, E với E < U
Thời gian đóng khóa T
1
, thời gian ngắt khóaT
2
, chu kỳ đóng ngắt 
T = const
BỘ GIẢM ÁP
Khi S đóng trên tải xuất hiện điện áp u
z
= U , dòng tải i
z
= i
s
tăng 
theo hàm mũ ( thời gian đóng T
1 
)
Sau khi S ngắt , dòng i
z
liên tục . Do tác dụng của cảm kháng L dòng 
tiếp tục đi qua V
0
và ta có i
z
= i
V0
. Dòng giảm theo làm mũ. Nếu 
trong thời gian bị ngắt dòng không giảm đến 0 thì dòng liên tục . Aùp 
trong thời gian ngắt ( T ) bằng 0. 
2
BỘ GIẢM ÁP
Khi S đóng :
Nghiệm :
UE
dt
di
LiR ZZ =++.
)()( 010
Z
t
ZZ
iei
R
EU
i +





−



−
−
=
−
τ

BỘ GIẢM ÁP
Khi S ngắt :
Nghiệm :
0=++ E
dt
di
LiR
Z
Z
.
)()( 11
1
1 TieTi
R
E
i
Z
Tt
ZZ
+



−



−−=
−
−
τ

BỘ GIẢM ÁP
Trị trung bình :
Trị trung bình dòng tải :
zUU
T
TUdt
T
U
T
z === ∫ 1
0
11
R
EU
I
Z
Z
−
=
BỘ GIẢM ÁP
Điều khiển dòng liên tục: U
zi
– E > 0 
Công suất chỉ có thể truyền từ nguồn → tải
Khi S đóng tải thu năng lượng : 
+ 1 phần tiêu hao trên R
+ 1 phần tích lũy vào L
+ 1 phần E thu
Khi S ngắt năng lượng do L giải phóng :
+ 1 phần tiêu hao trên R
+ 1 phần do E thu
BỘ TĂNG ÁP
- Chức năng: Dùng trong trường hợp cần chuyển năng lượng từ 
nguồn có điện áp thấp sang nguồn có áp cao (ví dụ như hãm động cơ 
1 chiều bằng phương pháp trả năng lượng về nguồn )
BỘ TĂNG ÁP
BỘ TĂNG ÁP
Khi S đóng
- Không xảy ra hiện tượng ngắn mạch của nguồn U ( nhờ V
0
)
- U
z
= 0
- i = i tăng theo hàm mũ 
z s
- Một phần năng lượng do nguồn U
I
giải phóng sẽ tiêu hao trên 
R
Một phần tích luỹ vào cuộn L
BỘ TĂNG ÁP
Khi S ngắt: Dòng liên tục do tác dụng của L, i
z
= i
v0
- Năng lượng được trả về nguồn qua diode V
0
- Dòng i
z
giảm theo hàm mũ
- Trong thời gian S bị ngắt dòng không giảm về 0 thì i liên tục
z
- U
z
= U
- Năng lượng sinh ra từ E và L , một phần tiêu hao trên R phần 
còn lại trả về nguồn U 
BỘ TĂNG ÁP
S đóng :
E
dt
di
LiR ZZ =+.
Nghiệm
)(
)( 010 Z
t
ZZ
iei
R
E
i +







−





−=
−
τ
BỘ TĂNG ÁP
S ngắt :
UE
dt
di
LiR ZZ −=+.
Nghiệm
)()( 11
1
1 TieTi
R
UE
i
Z
Tt
ZZ
+







−





−
−
=
−
−
τ
BỘ TĂNG ÁP
Trị trung bình áp tải :
( )UzU
T
T
U
Z
−== 12
Trị trung bình dòng tải:
R
UE
IEURI
Z
ZZZ
−
=⇒=+
BỘ ĐẢO DÒNG
BỘ ĐẢO DÒNG
Cho phép dòng tải đảo chiều – làm việc được trong hai góc 
¼ mặt phẳng điện UzIz.
Hai công tắc S1 và S2 được kích theo quy tắc đối nghịch và tỷ 
lệ với tỷ số đóng z.
Trị trung bình áp tải :
Dòng tải luôn liên tục có trị trung bình dương hoặc âm : 
UzU
Z
.=
R
EU
I
Z
Z
−
=
BỘ ĐẢO ÁP
BỘ ĐẢO ÁP
Cho phép áp tải đảo chiều – làm việc được trong hai góc ¼ 
mặt phẳng điện UzIz.
Hai công tắc S1 và S2 được kích theo quy tắc tỷ lệ với tỷ số 
đóng z.
Trị trung bình áp tải :
UzU
Z
).( 12 −=
BỘ TỔNG QUÁT
BỘ TỔNG QUÁT
Cho phép áp tải và dòng tải đảo chiều – làm việc được trong 
4 góc ¼ mặt phẳng điện UzIz.
Cặp công tắc S1,S4 và S2,S3 được kích theo quy tắc đối 
nghịch.
Trị trung bình áp tải :
UzU
Z
).( 12 −=
PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
1. Điều khiển với tần số đóng cắt khóa không đổi
2. Điều khiển theo dòng điện