Bài giảng Điện tử công suất 1: Chương 4.3 - PGS. TS. Phan Quốc Dũng

Chương này trang bị cho người học những hiểu biết về bộ nguồn một chiều chế độ xung. Chương này trình bày một số nội dung sau: Bộ biến đổi DC/DC tuyến tính cơ bản, bộ biến đổi DC/DC cơ bản chế độ xung, bộ biến đổi DC/DC dạng buck, bộ biến đổi boost,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Điện tử công suất 1: Chương 4.3 - PGS. TS. Phan Quốc Dũng CHÖÔNG 1BOÄ NGUOÀN MOÄT CHIEÀU CHEÁ ÑOÄ XUNG BỘ BiẾ BiẾN ĐỔ ĐỔII DC/DC TUYẾ TUYẾN TÍNH CƠ CƠ BẢN- Điều khiển điện áp ngõ ra V0 bằng cách điều khiển dòng IB- Khuyết điểm : Tổn hao công suất trên BJT = VCEIL BỘ BiẾ BiẾN ĐỔ ĐỔII DC/DC CƠ CƠ BẢN CHẾ CHẾ ĐỘ XUNG- Nguyên lý làm việc : điều khiển đóng cắt khóa D = tON/T- Ưu điểm : Hiệu suất cao- Khuyết : Độ nhấp nhô điện áp BỘ Bi BiẾẾN ĐỔ ĐỔII DC/DC DẠ DẠNG BUCK Sơ đồ nguyên lý bộ Buckhttp://www.dimensionengineering.com/DE-SW0XX.htmhttp://www.dimensionengineering.com/DE-SW0XX.htmhttp://www.dimensionengineering.com/DE-SWADJ.htmhttps://www.fairchildsemi.com/applications/industrial-energy-conversion/solar-inverter/micro-converter-system/ BỘ Bi BiẾẾN ĐỔ ĐỔII DC/DC DẠ DẠNG BUCKCác đặc điểm khi mạch ở trạng thái xác lập :1. Dòng qua cuộn L tuần hoàn với chu kỳ T2. Điện áp trung bình trên cuộn kháng bằng 03. Dòng trung bình qua tụ điện bằng 04. Công suất ngõ ra bằng công suất ngõ vào BỘ Bi BiẾẾN ĐỔ ĐỔII DC/DC DẠ DẠNG BUCKCác giả thiết :1. Mạch vận hành ở xác lập2. Dòng qua cuộn kháng liên tục (luôn dương)3. Tụ điện rất lớn, điện áp ngõ ra không đổi và có giá trị V04. Chu kỳ đóng cắt T, thời gian đóng : DT, ngắt : (1-D)T BOÄ BIEÁN ÑOÅI BUCK – CHEÁ ÑOÄ DOØNG LIEÂN TUÏC 1. Khi khóa S đóng : diL vL = Vs − V0 = L dt diL Vs − V0 = dt L  Vs − V0  ∆iL (ON ) =   DT  L Trạng thái mạch – Sơ đồ tương đương Các phương trình áp & dòng BOÄ BIEÁN ÑOÅI BUCK – CHEÁ ÑOÄ DOØNG LIEÂN TUÏC 2. Khi khóa S ngắt : Diode D dẫn diL vL = −V0 = L dt diL − V0 = dt L − V0Trạng thái mạch – Sơ đồ tương đương ∆iL (OFF ) = ⋅ (1 − D )T L Các phương trình áp & dòngBOÄ BIEÁN ÑOÅI BUCK – CHEÁ ÑOÄ DOØNG LIEÂN TUÏC Giản đồ áp và dòng bộ biến đổi Buck (a) Áp trên cuộn L (b) Dòng qua cuộn L (c) Dòng qua tụ C BOÄ BIEÁN ÑOÅI BUCK – CHEÁ ÑOÄ DOØNG LIEÂN TUÏCSự biến thiên dòng iL khi khóa đóng và ngắt là như nhau⇒ quan hệ giữa áp ngõ vào và ngõ ra ∆iL (ON ) + ∆iL (OFF ) = 0 Vs − V0 ⋅ DT − ⋅ (1 − D )T = 0 V0 L L ⇒ V0 = Vs ⋅ D BOÄ BIEÁN ÑOÅI BUCK – CHEÁ ÑOÄ DOØNG LIEÂN TUÏCTính tóan giá trị dòng ∆iL V0 1 V0 qua cuộn L : I max = I L + = +  (1 − D )T  2 R 2L   1 (1 − D )  = V0  +   R 2 Lf  ∆iL V0 1 V0  I min = I L − = −  (1 − D )T  2 R 2L   1 (1 − D )  = V0  −   R 2 Lf  BOÄ BIEÁN ÑOÅI BUCK – CHEÁ ÑOÄ DOØNG LIEÂN TUÏCGiá trị Lmin để dòng IL liên tục :iLmin = 0 Lmin = (1− 1 − D )R 2f BOÄ BIEÁN ÑOÅI BUCK – CHEÁ ÑOÄ DOØNG LIEÂN TUÏCĐộ nhấp nhô áp tụ C khi giá trị tụ giới hạn : iC = i L − i R Q = CV 0 ∆ Q = C ∆ V0 ∆Q ∆ V0 = C BOÄ BIEÁN ÑOÅI BUCK – CHEÁ ÑOÄ DOØNG LIEÂN TUÏCĐộ nhấp nhô áp tụ C khi giá trị tụ giới hạn : 1  T  ∆ i L  T ⋅ ∆ i L ∆ Q =   = 2  2  2  8 ∆ V0 1− D = V0 8 LC ⋅ f 2 BOÄ BIEÁN ÑOÅI BUCK – CHEÁ ÑOÄ DOØNG LIEÂN TUÏCBài tập : Bộ biến đổi DC-DC dạng Buck có các thông số như sau: Vs= 50V; D=0.4; L= 400µH; C=100 µF; f=20kHz; R=20Ω. Giả thiết các linh kiện lý tưởng, hãy tính :1. Điện áp ngõ ra V0 và công suất tải2. Tính giá trị dòng qua cuộn cảm nhỏ nhất và lớn nhất. Tìm điều kiện đối với L để dòng qua L liên tục3. Độ ...