Lời nói đầu:
Sù ra đời, phát triển nhanh và ngày càng hoàn thiện của các linh kiện
điện tử, đặc biệt là vi xử lý đã tạo ra sù thay đổi sâu sắc và phát triển
mạnh mẽ trong các thiết bị, hệ thống thiết bị điện - điện tử, chẳng hạn
như: máy tính, thiết bị điều khiển khả trình, tổng đài điện thoại, truyền dữ
liệu, chiếu sáng đường hầm, những hệ thống giám sát điều khiển và xử lý
công nghiệp. Nhằm đảm bảo tính liên tục và chất lượng cung cấp điện
cho những tải nhạy cảm mà không phụ thuộc trạng thái hệ thống cung
cấp, phương pháp duy nhất là sử dụng bộ nguồn dự trữ làm việc tin cậy,
đặc biệt là những bộ nguồn làm việc như một “giao diện công suất’’ giữa
nguồn cung cấp và tải. Để đi sâu vào tìm hiểu, nghiên cứu về bộ nguồn
dự trữ, ta hãy nghiên cứu về thiết bị chỉnh lưu trong đó. Bộ phận chỉnh
lưu là một phần quan trọng của bộ nguồn liên tục. Trong giới hạn chỉ là
một đồ án môn học nên đề tài cũng chưa thực sự sâu sác và chính xác
Vì trình độ và thời gian có hạn, chắc chắn đề tài còn nhiều thiếu sót. Rất
mong sự đóng góp ý kiến của quí thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn
thiện hơn.
Nhân đây em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Tự Động
Hóa, đặc biệt là thầy TRẦN TRỌNG MINH đã giúp em hoàn thành đề tài
này đúng thời gian qui định.- 1 - - 1 -
Đồ án môn học : Điện Tử công suất
Sinh viên : Đỗ Quốc Huy
Líp : Tự động hoá 3
Đề 26 : thiết kế phần nguồn 1 chiều cho bé UPS
nhóm : 11
Điện áp nguồn : 220 V.
Điên áp ra : 36 V.
Dòng điện tải : 36 A.

khỏi). Điều này có thể ảnh hưởng đến đường dây ngoài trời hoặc cáp
chôn, chẳng hạn:
- Sấm sét làm điện áp tăng đột ngột trong hệ thống cung cấp điện
- Sương giá có thể làm cho đường dây bị đứt
- Những hiện tượng ngẫu nhiên, chẳng hạn: Cành cây rơi gây
ngắn mạch hoặc đứt dây,đứt cáp do đào đất
- Sự hư hỏng trong hệ thống cung cấp
Những thiết bị dùng điện có thể ảnh hưởng đến hệ thống cung cấp
- Lắp đặt công nghiệp, chẳng hạn:
- Động cơ gây ra điện áp rơi và nhiễm RF trong quá trình khởi
động.
- Những thiết bị gây ô nhiễm: lò luyện kim, máy hàn3.* … gây
ra điện áp rơi và nhiễm RF
- Những hệ thống điện tử công suất cao
- Thang máy, đèn huỳnh quang
- 1 - - 1 -
Những sự cố ảnh hưởng đến việc cung cấp năng lượng điện cho thiết bị
có thể phân thành các loại sau:
- Lệch điện áp
- Ngừng hoạt động
- Tăng đột ngột điện áp
- Thay đổi tần số
- Xuất hiện sóng hài
- Nhiễu tần số cao…
Sự cố có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng, đặc biệt là làm gián
đoạn việc cung cấp điện, nhất là hệ thống dữ liệu của máy tính.
2.Giải pháp dùng UPS
Điều cần chú ý trước hết của những sự cố và hậu quả của nó về
phương diện:
- An toàn cho con người

-Cỏch ly gia h thng v li ,chng ngn mch ngun
2. Chnh lu : to ra in ỏp 1 chiu dựng cho vic np c quy v a ti
b nghch lu.
3. Lc chnh lu : San phng in ỏp ra t b chnh lu a n b
nghch lu nhm nõng cao cht lng in ỏp ra u ra nghch lu.
4. Nghch lu : bin in ỏp mt chiu ly t u ra ca nghch lu thnh
in ỏp xoay chiu tn s f = 50 Hz cp cho ti. Nu s dng ngun UPS
cho ti cú tớnh cht in cm thỡ tng, to dao ng (b nghch lu) phi
to ra in ỏp bc thang sao cho s bc thang cng nhiu cng tt dng
in ỏp ra ging hỡnh sin. Nu in ỏp cp cho ti mang tớnh cht in
dung thỡ dng in ỏp ca mch dao ng ra ch cn dng xung vuụng.
5. Bin ỏp ra : tng in ỏp t in ỏp ra b nghch lu ti in ỏp ra ti
phự hp theo yờu cu ca ti.
6. Mch np c quy : Dựng iu khin vic np c quy. Khi cú in c
quy l ni tớch tr nng lng. Khi ú di s iu khin ca mch iu
khin np thỡ c quy c np. Khi in ỏp trờn c quy tng n mt
mc no ú thỡ mch iu khin s ct vic np c quy.
7. c quy : l ni tớch tr nng lng khi cú in ỏp ngun 110V v l
kho cung cp nng lng cho cỏc ph ti khi li in b mt. Thi gian
duy trỡ in ca UPS ph thuc rt nhiu vo dung lng ca c quy.
Trờn th trng c quy dựng cho UPS ph bin nht l loi 12 V/7 Ah v
6 V/7 Ah. Khi thit k tựy theo in ỏp m ta cú th mc ni tip cỏc c
- 3 - - 3 -
BIếN áP
VàO
BIếN áP
RA
CHỉNH
LƯU
LọC NGHịCH

song song với bộ nghịch lưu.
10. Nguồn : dùng để cung cấp các mức điện áp khác nhau cho 2 bộ điều
khiển chỉnh lưu và nghịch lưu.
chương 2:
TÝnh toán và lựa chọn bộ ắcqui cho nguồn ups:
I. Giới thiệu chung về ăcquy và các chế độ nạp:
A. Giới thiệu chung về ắc qui:
- 4 - - 4 -
Ăc-qui là loại bình điện hoá học dùng để tích trữ năng lượng điện và
làm nguồn điện cung cấp cho các thiết bị điện như động cơ điện, như
bóng đèn, làm nguồn nuôi cho các linh kiện điện tử….
Các tính năng cơ bản của ăc-quy:
-Sức điện động lớn, Ýt thay đổi khi phóng nạp điện.
-Sự tự phóng điện bé nhất.
-Năng lượng điện nạp vào bao giờ cũng bé hơn năng lượng điện mà
ăc-quy phóng ra .
-Điện trở trong của ăc-quy nhỏ. Nó bao gồm điện trở của các bản
cực ,điện trở dung dịch điện phân có xét đến sự ngăn cách của các tấm
ngăn giữa các bản cực. Thường trị số điện trở trong của ăc-quy khi đã nạp
điện đầy là 0.001Ω đến 0.0015Ω và khi ăc-quy phóng điện hoàn toàn là
0.02Ω đến 0.025Ω.
Có hai loại ăc-quy là: ăc-quy a-xit (hay ăc-quy chì) và ăc-quy kẽm
(ăc-quy sắt kền hay ăc-quy cadimi-kền). Trong đó ăc-quy a-xit được dùng
phổ biến và rộng rãi hơn.
1. Cấu tạo của Ăcqui:
Các bộ phận chủ yếu của ăc-quy a-xit gồm:
-Các lá cực dương làm bằng Pb
2
được ghép song song với nhau thành
một bộ chùm cực dương.

d = 1,1 ÷ 1,3  PbO
2
( + )
Phương trình hoá học biểu diễn quá trình phóng nạp của ắc qui axit :
phóng
PbO
2
+ 2H
2
SO
4
+ Pb 2PbSO
4
+ 2H
2
O
nạp
Thế điện động e = 2,1 V.
2.2. Quá trình biến đổi năng lượng trong ắc qui kiềm.
Kí hiệu hoá học biểu diễn ắc qui kiềm có dung dich điện phân là KOH
nồng độ d = 20 % bản cực âm là Fe và bản cực dương là
Ni(OH)
3
có dạng :
( - ) Fe  KOH d = 20%  Ni(OH)
3
( + )
Phương trình hoá học biểu diễn quá trình phóng nạp của ắc qui kiềm :

phóng

Up - điện áp đo trên các cực của ắc qui khi phóng điện (V)
r
b
- điện trở trong của ắc qui khi phóng điện ( Ω )
Trong quá trình nạp sức điện động En của ắc qui được tính theo công
thức :
En = Un - In.r
b
trong đó : En - sức điện động của ắc qui khi nạp điện ( V )
In - dòng điện nạp ( A )
Un - điện áp đo trên các cực của ắc qui khi nạp điện
( V )
r
b
- điện trở trong của ắc qui khi nạp điện ( Ω )
Dung lượng phóng của ắc qui là đại lượng đánh giá khả năng cung cấp
năng lượng của ắc qui cho phụ tải, và được tính theo công thức :
Cp = Ip.tp
trong đó : Cp - dung dịch thu được trong quá trình phóng ( Ah )
Ip - dòng điện phóng ổn định trong thời gian phóng điện
tp ( A )
tp - thời gian phóng điện ( h ).
Dung lượng nạp của ắc qui là đại lượng đánh giá khả năng tích trữ năng
lượng của ắc qui và được tính theo công thức :
Cn = In.tn
trong đó :
Cn - dung dịch thu được trong quá trình nạp ( Ah )
In - dòng điện nạp ổn định trong thời gian nạp tn ( A )
tn - thời gian nạp điện ( h ).
3.1. Đặc tính phóng của ắc qui.

khi trị số dòng điện nạp không thay đổi .

- 8 - - 8 -
T th c tớnh np ta cú cỏc nhn xột sau :
- Trong khong thi gian t tn = 0 n tn = tgh thỡ sc in ng, in
ỏp , nng dung dch in phõn tng dn.
- Ti thi im ts trờn b mt cỏc bn cc õm xut hin cỏc bt khớ (cũn
gi l hin tng" sụi " ) lỳc ny hiu in th gia cỏc bn cc ca c
qui n tng n 2,4 V . Nu vn tip tc np giỏ tr ny nhanh chúng
tng ti 2,7 V v gi nguyờn. Thi gian ny gi l thi gian np no, nú cú
tỏc dng cho phn cỏc cht tỏc dng sõu trong lũng cỏc bn cc c
bin i tun hon, nh ú s lm tng thờm dung lng phúng in ca
c qui.
- Trong s dng thi gian np no cho c qui kộo di t 2 ữ 3 h trong sut
thi gian ú hiu in th trờn cỏc bn cc ca c qui v nng dung
dch in phõn khụng thay i . Nh vy dung lng thu c khi c qui
phúngin luụn nh hn dung lng cn thit np no c qui.
- Sau khi ngt mch np, in ỏp, sc in ng ca c qui, nng
dung dch in phõn gim xung v n nh. Thi gian ny cng gi l
khong ngh ca c qui sau khi np.
- Tr s dũng in np nh hng rt ln n cht lng v tui th ca
c qui. Dũng in np nh mc i vi c qui l In = 0,1C
10
.
Trong ú C10 l dung lng ca c qui m vi ch np vi dũng in
nh mc l In = 0,1C
10
thỡ sau 10 gi c qui s y.
Vớ d vi c qui C = 180 Ah thỡ nu ta np n dũng vi dũng in bng
10% dung lng ( tc In = 18 A ) thỡ sau 10 gi c qui s y.

5. Các phương pháp nạp ắc qui tự động.
Có ba phương pháp nạp ắc qui là
+ Phương pháp dòng điện.
+ Phương pháp điện áp.
+ Phương pháp dòng áp.
5.1. Phương pháp nạp ắc qui với dòng điện không đổi.
Đây là phương pháp nạp cho phép chọn được dòng nạp thích hợp với
mỗi loại ắc qui, bảo đảm cho ắc qui được no. Đây là phương pháp sử
dụng trong các xưởng bảo dưỡng sửa chữa để nạp điện cho ắc qui hoặc
nạp sử chữa cho các ắc qui bịi Sunfat hoá. Với phương pháp này ắc qui
được mắc nối tiếp nhau và phải thoả mãn điều kiện :
Un ≥ 2,7.Naq
Trong đó: Un - điện áp nạp
Naq - số ngăn ắc qui đơn mắc trong mạch
Trong quá trình nạp sức điện động của ắc qui tăng dần lên, để duy trì
dòng điện nạp không đổi ta phải bố trí trong mạch nạp biến trở R. Trị số
giới hạn của biến trở được xác định theo công thức :

n
aqn
I
NU
R
0,2
−
=
Nhược điểm của phương pháp nạp với dòng điện không đổi là thời gian
nạp kéo dài và yêu cầu các ắc qui đưa vào nạp có cùng dung lượng định
mức. Để khắc phục nhược điểm thời gian nạp kéo dài, người ta sử dụng
phương pháp nạp với dòng điện nạp thay đổi hai hay nhiều nấc. Trong

ở chế độ ổn áp. Khi thời gian nạp được 10 h thì ắc qui bắt đầu no, ta nạp
bổ xung thêm 2 ÷ 3 h.
- Đối với ắc qui kiềm : Trình tự nạp cũng giống như ắc qui axit nhưng do
khả năng quá tải của ắc qui kiềm lớn nên lúc ổn dòng ta có thể nạp với
dòng nạp In = 0,2C
10
hoặc nạp cưỡng bức để tiết kiệm thời gian với dòng
nạp In = 0,5C
10
.
Các quá trình nạp ắc qui tự động kết thúc khi bị cắt nguồn nạp hoặc khi
nạp ổn áp với điện áp bằng điện áp trên 2 cực của ắc qui, lúc đó dòng nạp
sẽ từ từ giảm về không.
Kết luận :
- Vì ắc qui là tải có tính chất dung kháng kèm theo sức phản điện động
cho nên khi ắc qui đói mà ta nạp theo phương pháp điện áp thì dòng điện
trong ắc qui sẽ tự động dâng nên không kiểm soát được sẽ làm sôi ắc qui
dẫn đến hỏng hóc nhanh chóng. Vì vậy trong vùng nạp chính ta phải tìm
cách ổn định dòng nạp cho ắc qui.
Khi dung lượng của ắc qui dâng lên đến 80% lúc đó nếu ta cứ tiếp tục
giữ ổn định dòng nạp thì ắc qui sẽ sôi và làm cạn nước. Do đó đến giai
đoạn này ta lại phải chuyển chế độ nạp ắc qui sang chế độ ổn áp. Chế độ
ổn áp được giữ cho đến khi ắc qui đã thực sự no. Khi điện áp trên các bản
- 11 - - 11 -
cực cuẩ ắc qui bằng với điện áp nạp thì lúc đó dòng nạp sẽ tự động giảm
về không, kết thúc quá trình nạp.
- Tuỳ theo loại ắc qui mà ta nạp với các dòng điện nạp khác nhau
+ ắc qui axit : dòng nạp In = 0,1C
10
; nạp cưỡng bức với dòng

π
π
π
π
d
E
d
E
dd
∫∫
+
3/2
3/
2
3/
0
2
)
3
(
2
2
)
3
(
2
4
=
3
2

===
Dung lượng của acqui là:

)(9.1
6
1
*4.11* AhtIpAn
===
Trong trường hợp này, để đảm bảo tuổi thọ cho acqui, phải chọn tăng
dung lượng lớn hơn gấp 2 lần so với tính toán:

)(8.39.1*2*2 AhAnAthucte
===
⇒Chọn acqui có dung lượng 4 Ah. Chọn dòng nạp là I
n
=10%A=
0.4A( trong 10h).
điện áp ác qui nap với dòng không đổi:
Un=In.Raq+Eaq=0.4*.3+120=120.12(v).
Điện áp đặt lên acqui lúc nạp no là: 2.7*6*10=162(V)Chương III
Phân tích tính toán và lựa chọn
Phương án
II. Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha đối xứng :
- 13 - - 13 -

Hình 1.4. Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng.
đặc tính biểu diễn:

Giá trị trung bình của điện áp tải

∫
+==
π
α
α
π
θθ
π
)cos1(
2
sin2
1
2
2
U
dUU
d
Nếu lấy trực tiếp điện áp từ lưới với U =220V,ở chế độ dòng không đổi ta
được:
21.1
2
.
cos1
2
==+
U
U
d

2
1
I
ddT
=
360
)87.77180(*4.0
−
=0,113A
IV.Tính toán chọn van bán dẫn
1.Tính chọn van thyristor
Tính chọn dựa vào các yếu tố cơ bản dòng tải, điều kiện toả
nhiệt,điện áp làm việc, các thông số cơ bản của van được tính nh sau :
Điện áp ngược lớn nhất mà Thyristor phải chịu :
U
ng max
=
2
2U
= 311(V).
Điện áp ngược của van cần chọn :
- 15 - - 15 -
U
ng
= K
dtU
. U
ngmax
=1,8 *311= 560(V)
K

- Dòng điện định mức của van: I
đm
= 1.5(A)
- Đỉnh xung dòng điện: I
pik
= 160 (A)
- Dòng điện của xung điều khiển: I
đk
= 0, 2 (mA)
- Điện áp của xung điều khiển: U
đk
=0.8 (V)
- Dòng điện rò: I
r
= .2 (mA)
- Sụt áp lớn nhất của Thyristor ở trạng thái dẫn là : ∆U = 1,7 (V)
- Tốc độ biến thiên điện áp :
dt
dU
= 30(V/s)
- Thời gian chuyển mạch : t
cm
= 40(vs)
- Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép :T
max
= 110
o
C
V)Bảo vệ van
a) Bảo vệ quá dòng điện cho van.

song song với thyristor tạo ra vòng phóng điện trong quá trình chuyển
mạch nên thyristor không bị quá điện áp.
Các nguyên nhân gây nên quá áp thì chia thành hai loại :
- Nguyên nhân bên ngoài : Do cắt đột ngột mạch điện cảm,do biến đổi
đột ngột cực tính của nguồn, khi cầu chảy bảo vệ đứt hoặc khi có sấm
sét.
- Nguyên nhân bên trong ( nội tại ) : Khi van chuyển từ trạng thái mở
sang trạng thái khoá, do sự phân bố không đều điện áp trong các van
mắc nối tiếp. ở đây ta quan tâm đến việc bảo vệ quá điện áp do các
nguyên nhân bên trong gây ra.
Nguyên nhân quá điện áp trên van là do sự suất hiện dòng điện
ngược chảy qua mỗi van khi nó chuyển từ trạng thái mở sang trạng thái
khoá. Dòng điện ngược này suy giảm rất nhanh do vậy sẽ suất hiện sự
quá điện áp
dt
di
LU
qda
=

Để khắc phục hiện tượng quá điện áp này ta dùng mạch R-L-C
nhưng do mạch đã có tính chất điện cảm nên ta chỉ cần dùng mạch R-C
đấu song song nh hình vẽ.
- 17 - - 17 -
Khi van khóa dòng điện ngược sẽ chuyển từ van sang mạch bảo vệ.
VI)phân tích mạch lọc:
Ta chọn mạch lọc LC :
+tính toán mạch lọc :
hệ số đập mạch k=0,05 nên mạch lọc phải có hệ số san bằng
14.1

==
−
=
π
π
+thiết kế mạch lọc :
1.Kích thước lõi thép
Kích thước cơ sở : a=2,6
46.116.*63,06,2*
4
4
2
==
IdL
(cm)
b=1,2*a=1,2*1.46=1.752(cm)
c=0,8*a=0,8*1.46=1,168(cm)
h=3*a=3*1.46=4.38(cm)
tiết diện lõi thép : S=a*b=1.46*1.752=2.55(cm
2
)
diện tích cửa sổ :Scs=h*c=4.38*1,168=5.11(cm
2
)
Độ dài trung bình đường sức :
lth=2*(a+h+c)=2*(1.46+4.38+1.168)=14.016( cm)
Độ dài trung bình dây quấn :
ldq=2*(a+b)+
π
*c=2*(1.46+1.752)+

414
*
==
ldq
Scsr

Mật độ từ trường : H=
mA
lth
Idw
/73.2856
016.14
4.*1001*100**100
==
- 18 - - 18 -
4.tính cường độ từ cảm : fdm=2*50=100Hz
B=
053,0
55.2*100*1001*44,4
10*6
***44,4
10*
44
==
∆
Sthfw
U
6675,075,0
10.455.010)
1000

75,3
5,1
63,5
==
hd
hsd
nh vậy một lớp dây quấn 3 vòng
số lớp dây : n=
)(67.333
3
1001
1
lop
w
w
==
+Tính toán và chọn tụ C
C=
)(5,8
63.0*4
)114,1(*10
*
)1(*10
2
F
Lm
Ksb
dm
µ
=

max

α
min
= 51.94
0

α
max
=81.14
0
Ta có sơ đồ tổng quan nh hình I
Hình 2 là sơ đồ dạng điện áp :
Nguyên lí hoạt động của sơ đồ :Điện áp đồng pha lấy từ thứ cấp máy
biến áp qua một mạch lọc RC đưa đến đầu vào bộ của khuếch đại thuật
toán (KĐTT) U1A .U1A làm việc ở chế độ so sánh nên đầu ra sẽ cho
điện áp dạng xung chữ nhật .Điện áp xung chữ nhật đưa đến mạch vi
phân R2,C2 tạo nên dạng xung nhọn với biên độ bằng hai lần biên độ
xung chữ nhật .xung vi phân đưa đến KĐTT U1B .Đầu vào âm của U1B
được đặt dưới điện áp âm do phân áp R6,R7 tạo nên .Như vậy khi điện
áp tại điểm C bằng 0V diot D1,D2 thông làm đầu vào (-)của KDTT âm
hơn đầu vào dương (+)nên đầu ra KĐTT sẽ bão hoà ở gần dương
nguồn .Khi xung nhọn điểm C có giá trị dương diot D2 khoá ,D1 thông
làm đầu vào (-)dương hơn đầu vào (+), đầu ra KĐTT sẽ lật xuống gần
âm nguồn .Khi có điểm Ccó xung nhọn âm, D1 bị khoá ,D2 thông dẫn
đến đầu vào (+)sẽ bị âm hơn đầu vào (-) ,kết quả đầu ra cũng bị lật
xuống gần âm nguồn .Như vậy đầu ra tại điểm D có dạng xung với phần
âm rất hẹp .Đây là tín hiệu điều khiển cho mạh tạo xung răng cưa trên
- 20 - - 20 -
KĐTT U1C .Khâu so sánh U1D so sánh Udk với điện áp răng cưa xác

2
= 3*.8 = 2.4 (v)
+ Dòng điện thứ cấp biến áp xung:
I
2
= I
đk
=0,2 (mA)
+ Dòng điện sơ cấp biến áp xung:
I
1
= I
2
/3 =0,2/3=0,067(mA)
+Độ từ thẩm trung bình tương đối của lõi sắt :

3
6
10*8
30*10*25,1
3,0
*
==
∆
∆
=
−
Ho
B
tb

2
cm
,d=12mm,D=21mm
+Số vòng dây quấn sơ cấp máy biến áp xung ,theo định luật cảm
ứng điện từ :
- 21 - - 21 -
)(186
10*27*3,0
10*67,1*9
*
*1
1
***11
6
6
vong
QB
txU
w
tx
B
Qw
dt
dE
QwU
==
∆
=
∆
==

3
mm
S
d
===
−
π
chọn d1=0,1(mm)
+Chọn mật độ dòng điện J2=4Amm
2
,S2=
)(0375,0
4
15,0
2
2
2
mm
J
I
==

2185,0
14,3
00375*42*4
2 ===→
π
S
d