BỘ BĂM XUNG ÁP MỘT CHIỀU - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.doc) (9 trang)

Trang chủ

Luận Văn - Báo Cáo

Báo cáo khoa học

BỘ BĂM XUNG ÁP MỘT CHIỀU

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (120.76 KB, 9 trang )

Chơng 5Bộ băm xung áp một chiều5.1 Khái niệmKhi làm việc ở chế độ điện áp một chiều, một khi van đang ở trạng thái dẫn sẽtiếp tục dẫn vì điện áp nguồn không qua vị trí điểm không. Để van khoá ta phải cỡngbức chuyển mạch bằng cách đặt lên van một điện áp ngợcMột nguồn hoặc tải gọi là nguồn áp nếu dạng sóng điện áp trên cực của nókhông phụ thuộc vào dòng điện cũng nh tốc độ biến thiên của dòng. Hình 5.1a biểudiễn ký hiệu nguồn áp của máy phát và tải. Nguồn áp đợc biểu diễn bằng một vòngtròn hoặc một vòng tròn với một nét theo chiều dọc. Phân biệt nguồn hoặc tải tuỳ theochiều của u, i. Đối với nguồn u, i cùng chiều; đối với tải u,i ngợc chiều.Một nguồn hoặc tải là nguồn hay tải dòng nếu dạng sóng dòng điện của nókhông phụ thuộc vào điện áp hoặc biến thiên điện áp trên các cực của chúng. Hình5.1b biểu diễn ký hiệu nguồn dòng bằng hai vòng tròn lồng vào nhau hoặc một vòngtròn với một nét gạch ngang. Đối với nguồn dòng của máy phát u, i cùng chiều, còncủa tải : u, i ngợc chiều.5.2 Nguyên tắc hoạt động của bộ băm xung áp một chiềuTa ký hiệu u, i là điện áp và dòng điện vào; u, i là điện áp và dòng điện ra; U,I, U, I là các giá trị trung bình của u, i và u, i.Nếu bỏ qua tổn hao của bộ băm công suất trung bình ở đầu vào và dầu ra nhnhau. Trong bộ băm , trực tiếp không có phần tử tích luỹ năng lợng, do đó công suấttức thời đầu ra và đầu vào bằng nhau:u.i = u.i5.2.1 Bộ băm xung nối tiếp1. Nguyên lý:51uiiuuuMáy phátTảiiiuiuiuuMáy phátTảiHình 5.1 Ký hiệu nguồn áp và nguồn dòngb)a)Đầu tiên ta giả thiết nguồn và tải lý tởng. Hình 5.2.a giải thích bằng hai khoá K1và K2. Hai khoá một đóng, một mở và không bao giờ đóng, mở đồng thời để nguồnáp không ngắn mạch và tải nguồn dòng không bị hở mạch. Khi đóng K1 là cho iK1bằng I, iK2 bằng không, uK1 bằng +U, uK2 bằng 0. Trên hình 5.2b cho thấy K1 phảiđợc đóng và mở có điều khiển, còn K2 có thể là một điôtTa có sơ đồ nguyên lý ở hình 5.2.c, bộ băm xung tạo nên bởi một tiristo và mộtđiôt. Hình 5.2d trình bày dạng sóng điện áp ra u và dòng điện vào i, dòng điệntrong T và D và các điện áp trên cực của nóSơ đồ chi tiết của bộ băm điện áp một chiều cho trên hình 5.3 trong đó Tp làtiristo chính, Ta là tiristo phụ dùng để đặt điện áp ngợc trên tụ điện C nhằm khoátiristo chính. DC và LC cùng với C tạo thành mạch nạp cho tụ C; D là điôt thoátTrạng thái ban đầu tiristo Tp và tiristo phụ Ta đều bị khoá. Tụ điện C đợc nạp vớicực tính dơng ở phía trên nh hình 5.3Cho xung mở tiristo chính làm nó chuyển trạng thái dẫn, dòng điện từ cực dơngcủa nguồn qua Tp , qua tải và trở về cực âm. Đồng thời tụ C phóng điện qua C-Tp-LC-DC-C và đợc nạp với cực tính ngợc lại. Điện áp trên tải bằng điện áp nguồn.Bây giờ phát xung mở tiristo phụ Ta. Khi Ta mở, đặt điện áp điện áp âm của tụ Clên hai cực của tiristo chính, khiến cho Tp bị khoá , điện áp trên tải bằng không.Nếu tiếp tục phát xung mở tiristo chính Tp làm cho Tp mở và chu kỳ mở khóa lạitiếp tục nh trớc52Trên hình 5 2d ta nhận thấy:Khi T dẫn: u=U, i=I53tiIuuuK1uK2iK1iK2a)uiK1IUuK1iK2I- UuK2b)DDTIuiDuDuTuc)tUutUuTtttIiDttUDtt-UHình 5.2: Bộ băm xung áp nối tiếpd)DCLCCTpTaDTảiHình 5.3: Mở và khoá bộ bămUT = 0, iT = I, uD = - U, iD = 0Khi K mở: u= 0; i = 0UT = +U, iT = 0, uD = 0, iD = IGọi T là chu kỳ hoạt động, T là khoảng thời gian dẫn của tiristo điện áp ra cógiá trị trung bình : U = .UTrong đó là tỷ số chu kỳ khoámởmởTTT+= (5-1)Khi biến thiên từ 0 đến 1 thì U biến thiên từ 0 đến U. Giá trị trung bình củađiện áp trên tải đợc thay đổi bằng cách thay đổi chu kỳ mở và khoá bộ băm2.Đặc tính của bộ băm xung một chiều khi tải bất kỳVì tải nguồn dòng không phải là điện cảm vô cùng lớn, điện áp tải u có dạng hìnhchữ nhật, dòng điện tải i tìm đợc bằng cách giải phơng trình vi phân của mạch -Nếu tải R-L ta có:Khi 0 < t < T, tiristo liên hệ đầu vào và đầu ra qua phơng trình:R.i + L.dtdi = U()Nghiệm của nó bằng: /0)'('teRUiRUi+=, với RL= (5-2)Khi .T < t < T, điôt thoát ngắn mạch tải: /)(''TtTeii= (5-3)Dòng điện i tăng trong khoảng đầu tiên vàgiảm trong khoảng thứ hai nh trên hình 5.3.vì sự liên tục và tính chu kỳ của nó, ta suy ra//11.'TTTeeRUi= và /)1(0'TTeii= (5-4)Dòng điện i có trị trung bình:RURUI=='Biến thiên dòng điện i cho bởi:)1(11.''')/1(//0TTTTeeeRUiii== (5-5)ở giá trị U/R và đã cho , sự đập mạch cực đại của dòng điện ở =0.5 và bằng 4'maxTRUi =54ttu00TT 0iIiTUHình 5.3 Dòng điện tải khi R- LNếu điện cảm của tải L không đủ để giảm sự đập mạch của dòng điện i, ta cần tăng , nghĩa là cần tăng L. Điều này có nghĩa là cần phải bổ sung thêm một điện cảm nằm giữa bộ băm và tải. Muốn cho dòng tải ít nhấp nhô cần tăng tần số băm f=1/T. Thông thờng tần số băm cỡ 200Hz đến 400HzNếu tải có nguồn, nghĩa là ngoài thông số R và L còn có sức điện động E, để cho nguồn áp có thể phát công suất cho tải thì E phải nhỏ hơn U. Ngay cả khi dòng điện gián đoạn, dòng điện qua điôt iD triệt tiêu trong khoảng T < t < T, do vậy U > Uở giá trị E đã chi, sự dẫn điện gián đoạn khi I giảm nhỏ, đặc biệt khi I gần bằng 0 và giá trị trung bình U tiến tới U.5.2.2 Bộ băm xung song songBộ băm xung áp một chiều song song điều khiển bởi:- Máy phát là dòng trong một tải nguồn ápSơ đồ khoá chuyển mạch song song đợc cho trên hìnhKhoá K1 cho phép liên hệ giữa nguồn và tải, còn khoá K2 đóng mạch nguồn dòng khi K1 mởKhi K1 đóng thì : uK1 = 0, iK1= I, uK2 =+U, iK2 = 0Khi K2 đóng thì : uK1 = -U, iK1=0, uK2=0 , iK2 = ITheo đặc tính đóng mở trên hình 5.4b cần thay K1 bằng một điôt và K2 bằng một tiristo. Sơ đồ nguyên lý trên hình 5.4cHình 5.4 là biểu đồ dạng sóng dòng điện và điện áp ứng với các giá trị Khi 0 < t < T, tiristo dẫn:u = 0, i=0iD=0, uD = - U, uT = 0, iT = IKhi T < t < T, điôt dẫn: 55u = U, i= IiD = I, uD = 0, iT = 0, uT = +UTrị trung bình của điện áp vào : U = (1- ).UKhi biến thiên từ 1 đến 0 thì U sẽ tăng từ 0 đến U.Cũng nh trong trờng hợp bộ băm nối tiếp, do điện cảm của nguồn dòng bị hạn chế làm cho dòng điện i sẽ nhấp nhô- Nếu dẫn điện liên tục ta nhận thấy, khi 0 < t < T có phơng trình:R.i + L. di/dt =EDòng điện i tăng lên và đợc biểu diễn trên hình 5.3:56iIuuuK1uK2iK1iK2a)uiK2IUuK2iK1I- UuK1b)DDTIuiDuDuTuc)tUutIi=iDtttUuTttHình 5.4: Bộ băm xung áp song songtUDtt-Uc)tIiTttttTuUHình 5.4 Dạng sóng điện áp và dòng điệnT D T Di0iti /00)(teiREii+=, với =L/R (5-6)Khi T < t < T, ta có: R.i + L. di/dt =E UDòng điện sẽ giảm bởi vì E < U theo phơng trình: /)()'(TtTTeiRUEii+= (5-7)Dòng điện càng nhấp nhô khi tỷ số chu kỳ /T càng lớnKhi giá trị trung bình I của dòng điện ikhông đủ lớn, dòng điện i sẽ gián đoạn,khoảng T/ dòng điện i triệt tiêu. ở giớihạn khi I tiến tới 0 thì điện áp U sẽtiến tới0, không phụ thuộc vào .Để cho tác động nh một nguồn áp,nghĩa là tổng trở trong của nó rất nhỏ, cầnmắc song song với tải một tụ điện. Nếu tamắc thêm vào một điện cảm L mắc nốitiếp thì C sẽ tạo nên một bộ lọc có tácdụng san phẳng sự nhấp nhô của điện áptrên cực băm, và san phẳng sự nhấp nhô của dòng điện tải.Ta nhận thấy có nhiều điểm tơng tự giữa bộ băm nối tiếp và bộ băm song song. Đây là điều bình thờng vì bộ băm nối tiếp điều khiển truyền tải công suất của nguồn áp về tải là nguồn dòng, còn bộ băm song song truyền tải công suất từ máy phát là nguồn dòng về tải là nguồn áp.5.3 Chế độ đảo chiều truyền tải năng lợng của bộ băm xung áp một chiềuTrong sơ đồ có hai khoá chuyển mạch, ta có thể điều khiển sự truyền tải năng l-ợng giữa nguồn áp và nguồn dòng trong cả hai chiều với điều kiện cả hai nguồn có tínhchất thuận nghịch nghĩa là có thể đảo chiều điện áp hoặc dòng điện, đảo chiều cả điện áp và dòng điện.57Trên hình 5.6, K1 cho phép liên hệ giữa đầu vào và đầu ra, còn K2 ngắn mạch nguồn dòng Khi I dơng và nếu K1 đóng (trạng thái 1)uK1 = 0, iK1= I > 0uK2 = + U, iK2 = 0Nếu K1 mở (trạng thái 2)uK1 = +U; iK1= 0uK2 = 0; iK2 = -I < 0Khi I âm và nếu K1 đóng (trạng thái 3)uK1 = 0; iK1= I < 0uK2 = + U; iK2 = 0Nếu K1 mở (trạng thái 4)uK1 = +U; iK1= 0uK2 = + U; iK2 = -I > 0Ta suy ra các nhánh có đặc tính và linh kiên bán dẫn thay cho khoá chuyển mạch phải là: K1 đợc thay thế bằng tiristo T1 với một điôt D1 nối song song ngợc. Cũngvậy, K2 đợc thay thế bằng tiristo T2 với một điôt D2 nối song song ngợc nh sơ đồ trên hình 10.14Ta nhận thấy sơ đồ ở hình 10.14 gồm một bộ băm nối tiếp tạo bởi T1 và D2 phối hợp với một bộ băm song song tạo bởi T2 và D1.Khi I dơng, bộ biến đổi làm việc nh bộ băm nối tiếp, dòng điện I lúc thì qua T1, lúc thì qua D2. Gọi 1 là tỷ số chu kỳ của T1 trong mỗi chu kỳ, ta có:U=1 U58uK1iK2K1K2uK2i= iK1uu0iK1(4) (2)uK1(2)0iK1(1) (3)uK1(4)(3)T1D1T2D2iIu uHình 5.4: Bộ băm xung áp đảo chiều dòng điệnKhi I âm, bộ biến đổi tạo bởi bộ băm song song: dòng điện I lúc thì chạy qua T2, lúc thì qua D1. Gọi 2 là tỷ số chu kỳ của T2, ta có giá trị trung bình:U=(1 - 2) UCâu hỏi ôn tập1. Trình bày nguyên lý hoạt động của bộ băm xung áp một chiều2. Trình bày nguyên lý của bộ băm xung áp đảo chiều dòng điện59

Tài liệu liên quan

Thiết kế bộ băm xung áp một chiều điều khiển động cơ truyền động........ trong ôtô
- 87
- 2
- 4
Thiết kế hệ thống điều chỉnh tự động động cơ điện một chiều sử dụng bộ băm xung áp trong truyền động cho ôtô 4 chỗ ngồi thỏa mãn chất lượng tĩnh cho trước
- 85
- 1
- 12
Thiết kế bộ băm xung áp cho động cơ ôtô một chiều
- 82
- 952
- 10
Thiết kế bộ băm xung áp cho động cơ ôtô một chiều
- 44
- 947
- 3
Mạch băm xung áp 1 chiều
- 27
- 1
- 6
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống truyền động điện bằng xung áp một chiều
- 52
- 659
- 2
Thiết kế bộ băm xung áp một chiều có đảo chiều để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
- 57
- 2
- 19
Tài liệu Chương 5: Bộ biến đổi áp một chiều pdf
- 24
- 825
- 7
Thiết kế bộ băm xung áp cho động cơ điện một chiều
- 49
- 2
- 23
Thiết kế bộ điều khiển xung áp một chiều điều khiển động cơ điện một chiều
- 25
- 1
- 11