Bài giảng Điện tử công suất - Chương 3: Biến đổi DC (Phần 3)
4. Bộ chuyển đổi cầu và bán cầu: (Full-bridge converter, half-bridge converter) • Bộ chuyển đổi bán cầu • Dạng sóng ra 4. Bộ chuyển đổi cầu và bán cầu: (Full-bridge converter, half-bridge converter) • Bộ chuyển đổi bán cầu • Dạng mạch thực t
Bạn đang xem nội dung tài liệu Bài giảng Điện tử công suất - Chương 3: Biến đổi DC (Phần 3), để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
CHƯƠNG 3: BI N Đ I DC GI I THI U
o GI I THI U B C P ðI N DC Các b chuy n ñ i DC – DC căn b n v a
o CÁC B C P ðI N DC CƠ B N xét trên có b t l i chính là không có s cô
1. B chuy n ñ i thu n: (Forward converter)
l p ñi n gi a ngõ ra và ngõ vào.
2. B chuy n ñ i ph n h i: (Flyback converter)
3. B chuy n ñ i ñ y kéo: (Push pull converter) Do ñó khi ngu n c p ñi n ngõ vào n i
4. B chuy n ñ i c u và bán c u: (Full bridge
mass, thì ngõ ra cũng s n i mass. ð cô
converter, half bridge converter)
5. B chuy n ñ i c p dòng: (Current –fed converter) l p ñi n thông thư ng là s d ng bi n th
6:29 PM 1 ghép6:29 PM gi a ngõ ra và ngõ vào. 2
GI I THI U CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
1. B chuy n ñ i thu n (Forward
Trong các b c p ñi n n áp giao hoán converter)
• B chuy n ñ i thu n m t van
thư ng g m có các thành ph n sau:
• Sơ ñ nguyên lý VL
• B ch nh lưu tr c ti p t m ng ñi n khu T1 D1
Ii IL
v c. Io
• B inverter DC – AC ghép máy bi n th Vs D2 C
xung. R
• B ch nh lưu t n s cao, b chuy n ñ i S
n n
DC – DC. 2 2 1
V2 = V1 = Vi = Vi
n1 n1 n
6:29 PM 3 6:29 PM 4
1
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
1. B chuy n ñ i thu n 1. B chuy n ñ i thu n
• B chuy n ñ i thu n m t van • B chuy n ñ i thu n m t van
• Nguyên t c ho t ñ ng • Nguyên t c ho t ñ ng
Khi S ñóng Khi S h
VL VL
Lm T1 D1 Lm Ii T1
Ii IL D1 IL
Io Io
D2 D2
Vs C Vs C
R R
S S IL
6:29 PM 5 6:29 PM 6
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
1. B chuy n ñ i thu n 1. B chuy n ñ i thu n
• B chuy n ñ i thu n m t van • B chuy n ñ i thu n m t van
• Nguyên t c ho t ñ ng • Nguyên t c ho t ñ ng
Cách ho t ñ ng c a m ch tương t như ð ñ m b o cho dòng iLm không gi m v
zero khi S h
b chuy n ñ i h th nhưng v i ñi n th T2
VL
tác ñ ng vào m ch L, C và diode D2 v i D3
n3
I3 D1
ñi n th : V2 = n2 n1 Vi n2 IL
Lm Ii n1 Io
D2
n2 1 V0 1− D Vs C
V = V D = V D = V D R
0 2 i i = 2
n1 n V 8LCf
0 S
6:29 PM 7 6:29 PM 8
2
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
1. B chuy n ñ i thu n 1. B chuy n ñ i thu n
• B chuy n ñ i thu n m t van • B chuy n ñ i thu n m t van
• Nguyên t c ho t ñ ng • Nguyên t c ho t ñ ng
n1 n1
v1 = v3 = −Vi
v1 = Vi Khi S h n n
D3 3 3
Khi S ñóng T2
D3 n n VL
T2 2 2
v = v = V > 0 n2 n2
VL 2 1 i I3 n3 v = v = −V
n1 n1 D1 2 3 i
I3 n3 n2 IL n n
D1 3 3
Lm Ii n1 Io
n2 IL n3 n3
Lm Ii n1 Io v = v = V D2
3 1 i Vs C v = −V
D2 n n R 3 i
Vs C 1 1
R
S
S V = −V − v < 0
D3 i 3 n2
di di −V i i
L L 0 L L V0 = Vi D
n di vL = −V0 = L ⇒ = = =
2 L dt dt L t ()1− D T n1
vL = v2 −V0 = Vi −V0 = L
n1 dt
6:29 PM 9 6:29 PM 10
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
1. B chuy n ñ i thu n 1. B chuy n ñ i thu n
• B chuy n ñ i thu n m t van • B chuy n ñ i thu n m t van
i
• D ng sóng ra L • B chuy n ñ i thu n th c t
iL
Vs2
Vdk
i t D4 L3
Lm DT T Ns2 R3
1+ n3 1+ n3 Nr D7 C3
D T < T ⇒ D < 1 iLm
Vs1
n n T t0 t
1 1 i x
1 Sơ Np D3 L2
D1 Ns1
D6 C2 R2
t ñ Vom
i Vdc
1( − D) 1( − D) s D2 L1
i = V T = V m ch Q1 Nm R3 R4
L 0 L 0 L. f D5 C1
iD t
R5
V
o DT t0 T t
DC Voltage controlled
variable-width
DT T t pulse gennerator EA
Vref
6:29 PM 11 6:29 PM 12
3
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
1. B chuy n ñ i thu n 1. B chuy n ñ i thu n
• B chuy n ñ i thu n m t van • B chuy n ñ i thu n hai van
• D ng sóng b chuy n ñ i thu n th c t
v • Sơ ñ nguyên lý
Q1 Áp r
D3
2V dc
A2 S1
Vdc
D ng A1 VDS iLx
iLm T1 D1 Lx
t
sóng i
Q1 +
ID(Q1) Lm N1 N2
ra Vs
t -
iD1
I D2 C
D1 R
Vo t
2V dc
S2
Vdk
V
dc D4
t
6:29 PM 13 6:29 PM 14
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
1. B chuy n ñ i thu n 1. B chuy n ñ i thu n
• B chuy n ñ i thu n hai van • B chuy n ñ i thu n hai van
• Nguyên t c ho t ñ ng • Nguyên t c ho t ñ ng
Khi các S cùng ñóng Khi các S cùng h
D3 S1 D3 S1
iLx
iLx
iLm T1 D1 Lx
iLm T1 D1 Lx
+ +
Lm N1 N2 Lm N1 N2
Vs Vs
- D2 - D2
C C
R R
S2
D4 D4 S2
6:29 PM 15 6:29 PM 16
4
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
1. B chuy n ñ i thu n 1. B chuy n ñ i thu n
• B chuy n ñ i thu n hai van • B chuy n ñ i thu n hai van
• Nguyên t c ho t ñ ng • Nguyên t c ho t ñ ng
ði n th ra gi ng như c a b chuy n ñ i +
Q1 VG
Vs1
thu n m t van. Nhưng l i ñi m c a b D3 L1 T n s ñóng
V Ns1
dc ng t
D5 C1
chuy n ñ i thu n 2 van là ñi n th c a D1 D2 f
V
Vs2 Q
Np
transistor ngưng là V hơn là V (1+n /n ), D4 L2
i i 1 3 Ns2
D6 C2 D ng sóng
như b chuy n ñ i thu n 1 van trên. _ ñóng ng t Q
Q2 Q1,Q2 Q1,Q2 Q1,Q2 t
ði u này r t quan tr ng cho các áp d ng ON ON ON
cao th .
6:29 PM 17 6:29 PM 18
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
1. B chuy n ñ i thu n 1. B chuy n ñ i thu n
• B chuy n ñ i thu n ghép ñan xen 2 van • B chuy n ñ i thu n ghép ñan xen 2 van
VG
• M ch th c t • D ng sóng ra T n s ñóng
Vo1 ng t
f
D3A L1 m ch th c t V
Ns1 Q1
D1 D5A C1A
Np
Vo2 Q1 ON
D4A L2
Ns2
V D5B C1B V t
dc Q2
Q1 Q2 ON
D3B t
Ns1
D2 V
Np
(V dc 1)(N s1 /N)
C c K c a
D4B
Ns2 D3A,B t
V
Q2
(V dc 1)(N s2 /N)
C c K c a
D4A,B t
6:29 PM 19 6:29 PM 20
5
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
2. B chuy n ph n h i (Flyback converter) 2. B chuy n ph n h i (Flyback converter)
• Sơ ñ nguyên lý • Ch ñ ho t ñ ng ki u liên t c
• Sơ ñ nguyên lý
is i1 T1 D1
Vo
+ V1
Vi
iLm Lm V2 C iR
Vs i2 R
S - S
N1 N2
6:29 PM 21 6:29 PM 22
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
2. B chuy n ph n h i (Flyback converter) 2. B chuy n ph n h i (Flyback converter)
• Ch ñ ho t ñ ng ki u liên t c • Ch ñ ho t ñ ng ki u liên t c
• Nguyên lý ho t ñ ng • Nguyên lý ho t ñ ng
n n
Khi các S ñóng Khi các S h 1 1
v2 = −V0 ⇒ v1 = v2 = −V0
D1 n2 n2
T1 D1 T1
n2 n2
v2 = v1 = Vi
+ +
n1 n1
Lm C Lm C
Vs R Vs R
S n S
- 2 -
vD = −V0 −Vi < 0
n1
di di i i V D n
v = V = L Lm ⇒ Lm = Lm = Lm = i V = V 2
1 i m dt dt t DT L 0 i
m 1− D n1
6:29 PM 23 6:29 PM 24
6
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
2. B chuy n ph n h i (Flyback converter) 2. B chuy n ph n h i (Flyback converter)
• Ch ñ ho t ñ ng ki u liên t c • Ch ñ ho t ñ ng ki u liên t c
• Nguyên lý ho t ñ ng • Các công th c tính toán
2
n1 n1 iLm Vi D n2 Vi DT
Khi các S h v = −V ⇒ v = v = −V I Lm,max = I Lm + = +
2 0 1 2 n 0 n 2 1− D 2 R n 2L
T1 D1 2 2 () 1 m
2
i V D n V DT
+ I = I − Lm = i 2 − i
Lm,min Lm 2
Lm C 2 ()1− D R n1 2Lm
Vs R
- S 2
()1− D 2 R n
L = 1
()m min
2 f n2
D n2
V = V V D
0 i 0 =
1− D n1
V0 RCf
6:29 PM 25 6:29 PM 26
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
2. B chuy n ph n h i (Flyback converter) 2. B chuy n ph n h i (Flyback converter)
• Ch ñ ho t ñ ng ki u liên t c • Ch ñ ho t ñ ng ki u không liên t c
i
• D ng sóng ra Lm • Các công th c tính toán
iLm
i
V DT Lm
i t i
s DT T I Lm,max =
Lm
DT t
t V 2 T
i 0 ii
D P = P ⇒ V I =
i 0 i i R
t
i 2
C 1 V DT 1 V D T t
t i i
I i = ()DT =
2 Lm T 2Lm
vi
VS
t TR R
V0 = Vi D = Vi D
-Vo(N 1/N 2) 2Lm 2Lm f
6:29 PM 27 6:29 PM 28
7
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
2. B chuy n ph n h i (Flyback converter) 2. B chuy n ph n h i (Flyback converter)
• Ch ñ ho t ñ ng ki u không liên t c • Ch ñ ho t ñ ng ki u không liên t c
• M ch th c t • D ng sóng ra m ch th c t
Vo1
Ip
D1
+ Ns1
C1
Is t
Vom
Vdc Np T
D2 on
Nsm Ro R1
Co
Q1 t
R2 T T
_ r dt
Vdc +(N m/N p) V dc
DC Voltage controlled A2
Vref
variable-width
EA Vdc
pulse gennerator
A1
6:29 PM 29 6:29 PM 30
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
3. B chuy n ñ i ñ y kéo
3. B chuy n ñ i ñ y kéo (Push pull converter)
• Nguyên lý ho t ñ ng
• Sơ ñ nguyên lý v p1 = Vi
Khi các SW1 ñóng
Np:Ns Lx iLx
ns
Np:Ns D1 Lx iLx
vs1 = Vi
+ + + VLx - +
+ + + VLx - + n
+ D1 + p
Vp2 Vs2 R Vo Vp2 Vs2 Vx R Vo
Vx C
C - - - -
- - - - + + n
+ + Vp1 s
Vs1 v = V
Vp1 s 2 i
- D2 n
Vs1 + - p
-
Vs +
+ - -
SW2 SW1 Vsw v = V
Vs + D2 - n p2 i
- V s −V
Vsw i n 0
SW2 SW1 - p vsw2 = 2Vi
() iLx sw1on = DT
Lx
6:29 PM 31 6:29 PM 32
8
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
3. B chuy n ñ i ñ y kéo 3. B chuy n ñ i ñ y kéo
v = −V
• Nguyên lý ho t ñ ng p2 i • Nguyên lý ho t ñ ng
Khi các SW2 ñóng v p1 = −Vi Khi các SW1 và SW2 ñóng
Np:Ns D1 Lx iLx Np:Ns D1 Lx iLx
+ + + VLx - + + + + - +
ns VLx v = 0
+ + x
Vp2 Vs2 R Vo vs1 = −Vi
Vx Vp2 Vs2 Vx R Vo
C n C
- p
- - - - - - - v = v −V = −V
+ + Lx x 0 0
+ +
Vp1
Vp1
Vs1
D2 n Vs1 n
- s D2 s
+ - v = −V - Vi −V0
s2 i + - n
p V0 1
n p
Vs + () iLx sw ,2,1 off = DT − − DT = 0
Vs +
- Lx Lx 2
Vsw -
SW2 SW1 Vsw
- SW2 SW1
v = 2V -
s1 i
ns n
v = v −V = V −V s V0 1− 2D
Lx x 0 i 0 V0 = 2Vi D =
n n 2
p p V0 32LxCf
6:29 PM 33 6:29 PM 34
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
3. B chuy n ñ i ñ y kéo 3. B chuy n ñ i ñ y kéo
• D ng sóng ra • B chuy n ñ i ñ y kéo th c t
D6
S1 Vs2 Vdc(Ns2/Np)(2Ton/T)
Ns2 L3
ON R3
t Ns2 D5 C3
D4
S2 DT T Vs1
Np1 Vdc(Ns1/Np)(2Ton/T)
Ns1 L2
R2
ON Np2 Ns1 C2
D3
t D2
Vm
Vo T/2 T/2+DT Vdc Vdc(Nm/Np)(2Ton/T)
Nm L1
Q1 Q2 R4
R1
Nm D1 C1
t R5
iLx DT T/2 T/2+DTT
DC Voltage controlled
variable-width
pulse gennerator EA
iLx Vref
t
6:29 PM 35 6:29 PM 36
9
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
3. B chuy n ñ i ñ y kéo 4. B chuy n ñ i c u và bán c u: (Full bridge
• D ng sóng b chuy n ñ i ñ y kéo th c t converter, half bridge converter)
S • B chuy n ñ i c u
• Sơ ñ nguyên lý
t
Q2,3
ON SW1 SW3
t Lx iLx
Q1,4 DT T + +
+ D1
Ns Vx R Vo
ON + Np C
- -
t Vs Vp
Vp T/2 T/2+DT -
+v Ns
dc -
D2 ns
T/2+DT t
V0 = 2Vi D
DT T/2 T SW4 SW2
n p
vdc
6:29 PM 37 6:29 PM 38
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
4. B chuy n ñ i c u và bán c u: 4. B chuy n ñ i c u và bán c u:
• B chuy n ñ i c u • B chuy n ñ i c u
• D ng sóng ra • M ch th c t
S1,S2 L1
D5
Vo1
ON
Q1 Q3 Ns1
t 220Vac C1 D3 C3
S3,S4 DT T D1 D3 D1
A S1 Ns1
220Vac Cb Np D6 L2
320Vdc D7
ON Vom
t B
V T/2 T/2+DT Nsm
p 120Vac C2 C4
vs Q4 Q2 D2
D2 D4 D4 Nsm
D8
T/2+DT t
DT T/2 T
vs
vx
vs(Ns/Np)
t
6:29 PM 39 6:29 PM 40
10
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
4. B chuy n ñ i c u và bán c u: (Full bridge 4. B chuy n ñ i c u và bán c u: (Full bridge
converter, half bridge converter) converter, half bridge converter)
• B chuy n ñ i bán c u • B chuy n ñ i bán c u
• Sơ ñ nguyên lý • D ng sóng ra
S1
+
ON
Vs/2 C1 t
S2 DT
- SW3 T
Lx iLx
ON
+ +
+ D1 t
Vp T/2 T/2+DT
Ns Vx R Vo
+ Np C vs/2
- -
Vs Vp
- T/2+DT
Ns t
- DT T/2 T
+ n -
s v
D2 v /2 x
Vs/2 C1 V0 = Vi D (Vs )(Ns/Ns
/2
- SW2 n p p)
t
6:29 PM 41 6:29 PM 42
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
4. B chuy n ñ i c u và bán c u: (Full bridge 5. B chuy n ñ i c p dòng: (Current –fed
converter, half bridge converter) converter)
• B chuy n ñ i bán c u • Sơ ñ nguyên lý
• D ng m ch th c t Np:Ns ix
D1
L1 + +
D3
Vo1 +
Q1 Ns1 Vp2 Vs2 iD1 R Vo
220Vac C1 D1 C1 Lx iLx C
D1 D3 - - -
S1
A Ns1 + VLx - + +
220Vac Cb Np D4 L2 Vp1
B D5 Vs1
Vo2
- iD2
320Vdc Ns2 + -
120Vac C2 C2
D2 Vs + D2
D2 D4 Q2 Ns2 -
D6 Vsw
SW2 SW1 -
6:29 PM 43 6:29 PM 44
11
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
5. B chuy n ñ i c p dòng: 5. B chuy n ñ i c p dòng:
• Nguyên lý ho t ñ ng • Nguyên lý ho t ñ ng
Khi SW1 ñóng và SW2 h Khi SW1 h và SW2 ñóng
Np:Ns D1 Np:Ns D1
n p n p
+ + iD1 = I Lx + + iD2 = I Lx
+
+ ns ns
Vp2 Vs2 iD1 R Vo Vp2 Vs2 R Vo
Lx iLx C Lx iLx C
-
- - - - -
n p + - + +
+ - + + VLx n
VLx v = V Vp1 p
Vp1 p1 0
n Vs1 v p2 = V0
Vs1 s D2
D2 - n
- + - s
+ -
n Vs +
Vs + p - iD2
Vsw n
- vLx = Vi − v p1 = Vi −V0 SW2 SW1 p
Vsw vLx = Vi −V0
SW2 SW1 ns -
- ns
n p n p
vsw2 = v p1 + v p2 = 2V0 v = v + v = 2V
n sw1 p1 p2 0
s ns
6:29 PM 45 6:29 PM 46
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
5. B chuy n ñ i c p dòng: 5. B chuy n ñ i c p dòng:
• Nguyên lý ho t ñ ng • D ng sóng ra
S1
Khi SW1 ñóng và SW2 ñóng ON
Np:Ns D1 t
v + v = 0 S2 DT T
+ + p1 p2
+ ON
Vp2 Vs2 R Vo
t
Lx iLx C v = V i
- - - Lx i D1
+ VLx - + +
Vp1
Vs1 n p t
D2 v = V −V i
- Lx i 0 D2
+ - ns
t
Vs + ix
- n p
Vsw
SW2 SW1 vLx = Vi ()2D −1 T + Vi −V0 2()1− D T = 0
- n
s iLx t
V n
V = i s t
0
2()1− D n p T
(1 D)T
6:29 PM 47 6:29 PM 48
12
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
5. B chuy n ñ i c p dòng ñ y kéo: 5. B chuy n ñ i c p dòng ñ y kéo:
• M ch th c t d ng 1 • M ch th c t d ng 2
D3
D3
D1
Vo
D1
Vo Nls
Ns
Nls T2 Np
Ns Co
T2 Np
Co Nlp Np
Ns
Nlp Np
Ns Vct D2
V Q2 Q1
Vct D2 in
V Q2 Q1
in
6:29 PM 49 6:29 PM 50
CÁC B C P ĐI N DC CƠ B N
B ng tóm t c các b c p ñi n cơ b n
C u hình
Cð Cð ð y Cð bán
Cð phi h i Cð c u
Thu n kéo c u ðI U CH ð
ð i lư ng
n
V 0 n n s n s n
D 2 2 2D D s
D 2D
n n p n n R NG XUNG
V p
i 1 − D n1 1 p
D
V0 1 − D 1− 2D
2
V RCf 8 L x Cf 2
0 32LxCf
2 (1− D)R
(1− D) R n1
L 2 f
min 2 f n2
6:29 PM 51 6:29 PM 52
13
Các file đính kèm theo tài liệu này:
bai_giang_dien_tu_cong_suat_chuong_3_bien_doi_dc_phan_3.pdf
