Báo cáo: Thiết kế hệ thống điều khiển số cho bộ nguồn băm xung có hiệu chỉnh hệ số công suất

Thiết kế hệ thống điều khiển số cho bộ nguồn băm xung có hiệu chỉnh hệ số công suất

BÁO CÁO
Thiết kế hệ thống điều khiển số cho bộ nguồn băm xung có hiệu chỉnh hệ số công suất Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện Nguyễn Phùng Quang Phùng Sỹ Hải Nguyễn Quang Đạt Cao Xuân Đức Đỗ Đức Cường Phạm Duy Đức 20090976 20090678 20093703 20090394 20090830

1

Thiết kế hệ thống điều khiển số cho bộ nguồn băm xung có hiệu chỉnh hệ số công suất

MỤC LỤC
1 2 Nghiên cứu nguyên lý mạch ĐTCS ............................................................................. 3 1.1 2.1 2.2 2.3 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn băm xung ............................................................... 3 Tính toán mạch lọc LC ......................................................................................... 7 Mạch chỉnh lưu: ................................................................................................... 8 Mạch Boost converter. ......................................................................................... 8 Giá trị tụ C. ................................................................................................... 8 Giá trị cuộn cảm L......................................................................................... 9 Lựa chọn Diode và Mosfet. ........................................................................... 9 Tính toán linh kiện cho mạch ...................................................................................... 7

2.3.1 2.3.2 2.3.3 3 3.1

Thiết kế mạch điều khiển........................................................................................... 11 Thiết kế sơ bộ mạch điều khiển. ......................................................................... 11

2

Thiết kế hệ thống điều khiển số cho bộ nguồn băm xung có hiệu chỉnh hệ số công suất

1 NGHIÊN CỨU NGUYÊN LÝ MẠCH ĐTCS
1.1 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn băm xung

Hình 1: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn băm xung.



Thành phần nguồn điện xoay chiều đầu vào lấy từ lưới.

Điện áp lưới và dòng điện lưới đều là các tín hiệu liên tục xoay chiều, trong đó có thể chứa một số sóng hài bậc cao hơn sóng hài cơ bản của lưới. Các sóng hài bậc cao này cần được lọc trước khi đi qua bộ chỉnh lưu.  Bộ lọc đầu vào LC

Mạch lọc LC đầu vào gồm 1 tụ điện và một điện cảm được ghép nối như hình vẽ (1).Mạch lọc có tác dụng loại bỏ các thành phần sóng hài bậc cao hơn sóng hài cơ bản.  Bộ chỉnh lưu

Điện áp xoay chiều 1 pha sau khi đi qua bộ lọc được đưa tới mạch chỉnh lưu.Mạch chỉnh lưu được chọn là mạch cầu diode .Tại đây điện áp được chỉnh lưu thành điện áp 1 chiều. Tuy nhiên điện áp này cùng với dòng điện sau khi qua bộ chỉnh lưu mang nhiều sóng hài bậc cao .

3

Thiết kế hệ thống điều khiển số cho bộ nguồn băm xung có hiệu chỉnh hệ số công suất



Bộ biến đổi tăng áp boost converter

Hình 2: Boost converter.

Hình 3: Trạng thái khép mạch khi khóa S đóng và khi khóa S mở.

-

Chế độ dòng liên tục (

luôn lớn hơn 0)

Khi khoá S đóng, điện áp vào Vi đặt lên cuộn cảm làm cho dòng điện đi qua cuộn cảm biến đổi một lượng:

Khi khoá S chuyển sang cắt, dòng

đã tăng thêm 1 lượng là:

Với:

 

T là chu kì đóng cắt D là % thời gian đóng mạch trong 1 chu kì

4

Thiết kế hệ thống điều khiển số cho bộ nguồn băm xung có hiệu chỉnh hệ số công suất

Hình 4: Dạng dòng và áp khi boost converter hoạt động ở chế độ liên tục.

Khi khoá S cắt dòng đi qua Diode đến tải và tụ .Coi điện áp rơi trên diode bằng 0 và tụ đủ lớn để điện áp ra không đổi. Khi đó trên cuộn cảm L có:

Dẫn đến:

Vì bộ chuyển đổi hoạt động ổn định với năng lượng tích trên cuộn cảm sau mỗi chu kì là không đổi , vậy:

Hay:

Suy ra:

 Như vậy với D khác 0 thì điện áp ra luôn lớn hơn điện áp vào.

5