Chương 3

BỘ BIẾN ĐỔI
ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU

1


Bộ biến đổi điện áp một chiều
Giới thiệu: 
 Còn gọi là bộ chopper 
 Ngõ vào: điện áp DC cố định 
 Ngõ ra: điện áp DC thay đổi được 
 Dùng trong các bộ nguồn đóng ngắt (switching power supply), 
     trong các ứng dụng điều khiển động cơ DC… 
 
Các dạng mạch khảo sát trong chương này: 
 Bộ biến đổi một chiều kiểu giảm áp (Bộ giảm áp) 
 Bộ biến đổi một chiều kiểu tăng áp (Bộ tăng áp) 
 Bộ biến đổi một chiều kép  
­ Kiểu đảo dòng,  
­ Kiểu đảo áp,  
­ Dạng tổng quát 
2


Bộ biến đổi điện áp một chiều
Ví dụ ứng dụng: sơ đồ khối bộ ổn áp DC dùng bộ biến đổi điện áp một chiều

Nguồn
xoay chiều


Ut

U
Ut

T1

T2
T

Nguyên lý hoạt động của một bộ biến đổi điện áp một chiều

4


Điều khiển bộ biến đổi điện áp một chiều
Ut* (t/h đặt)

uđk

U t (t/h
hồi tiếp)

Bộ so sánh

vustp

(sóng răng cưa)
a. Nguyên lý mạch tạo tín hiệu PWM


Bộ giảm áp

6


Bộ giảm áp
Chế độ dòng liên tục: 
 
 Điện áp ra ut có dạng xung 
 Giá trị trung bình của điện áp ngõ ra: 
T
UT1 0T2
T
1
      U t
ut .dt
U 1 U  
T 0
T
T
T1
: duty ratio (tỉ số điều chế) 
T
T1
0
1
0 Ut U  
T
 Dòng trung bình ngõ ra: 

 
R

, 

 Điện áp trung bình ngõ ra: 
     Ut

U.

T1
T

E.

T

t2
T

U.

E .(1

t2
)
T

 


U

T2
T

U (1

) 

T1
: duty ratio (tỉ số điều chế) 
T
 Nếu xem: 
     ­ Ut là điện áp phía nguồn cấp năng lượng (E) 
     ­ U là điện áp phía tải nhận năng lượng 
     

     Ta có:  U

Ut
1

Ut  

11


Bộ tăng áp

D


vd

ut

id

it

1.5
1
0.5
0
1.5
1
0.5
0
300
200
100
0
20
10
0
20

iS

i


kích từ độc lập
S1, S4: dạng xung kích,
ut: điện
14 nguồn
t: dòng ngõ ra, i: dòng
(Lư = 10mH, Rư = 0.25 Ω, f sw = 1000Hz


Bộ biến đổi kép dạng đảo dòng

S2

S1

S1

S4

vd

ut

1.5
1
0.5
0
1.5
1
0.5
0

3.5

4
x 10

-3

Đáp ứng của hệ thống
Chopper lớp C + động cơ DC kích từ độc lập
S1, S4: dạng xung kích, ut: điện áp ngõ ra, it: dòng ngõ ra, i: dòng
nguồn
(Lư = 10mH, Rư = 0.25 Ω, f sw = 1000Hz 15
γ = 0.44, V = 240V, E = 110V)


Bộ biến đổi kép dạng đảo dòng

vd

S2

S1

1.5
1
S1
0.5
0
1.5
1


0.02
0.025
Time (s)

0.03

0.035

0.04

Đáp ứng của hệ thống
Chopper lớp C + động cơ DC kích từ độc lập
S1, S4: dạng xung kích, ut: điện áp ngõ ra, it: dòng ngõ ra, i: dòng nguồn
(Lư = 10mH, Rư = 0.25 Ω, fsw = 100Hz 16
γ = 0.44, V = 240V, E = 110V)


Bộ biến đổi kép dạng đảo dòng

­ Điện áp ra thay đổi giữa +U và 0  luôn luôn >0. 
­ Dòng tải có thể đổi chiều 
­ Luôn hoạt động ở chế độ dòng liên tục 
 
Điện áp trung bình ngõ ra: 
Ut

U.

T1

U
U (1 )  
T
       Tải trả năng lượng về nguồn 
19


Bộ biến đổi kép dạng đảo áp

Giản đồ kích 2: 
 
­ S1, S2 cùng dẫn trong khoảng T1 và tắt trong khoảng T­T1, 
2T
­ Điện áp trung bình ngõ ra:  U t U ( 1 1) U (2 1)  
T
20


Bộ biến đổi kép dạng tổng quát

21


Bộ biến đổi kép dạng tổng quát

Giản đồ kích 1: 
 
­ Kích từng cặp: (S1, S2) và (S3, S4) 
­ S1 và S4) kích ngược pha nhau,  
­ (S2 và S3) kích ngược pha nhau,  

24


Mạch lọc cho bộ biến đổi điện áp một chiều
Mạch lọc ngõ vào: 
 
Giả thiết bộ biến đổi được điều khiển theo phương pháp 
tần số đóng ngắt khơng đổi (T = const),  
 
Tụ lọc Cf chọn theo:  
I t max
I t max L it max
hay C f
Cf
4 f U c max
U U c max
Trong đó: 
 f 1T 
 L làcả
m khá
ng mạch tả
i (L=L ph+L t)
 imax làđộnhấ
p nhôlớ
n nhấ
t cho phé
p củ
a dò
ng điệ
n tả