Báo cáo Điện tử công suất - Phan Đình Mạnh

Nội dung text: Báo cáo Điện tử công suất - Phan Đình Mạnh

1. Nhóm sinh viên thực hiện: Phan Đình Mạnh 20174046 Kiều Việt Anh 20173636 Giảng viên hướng dẫn: TS Vũ Hoàng Phương
2. Boost converter YÊU CẦU • THIẾT KẾ BỘ BIẾN ĐỔI DC/DC THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠCH LỰC VÀ • CHỌN MẠCH LỰC PHÙ HỢP DẠNG SÓNG ĐIỆN • BIỂU DIỄN DẠNG ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN ĐIỆN QUA R,L,C,DIODE,VAN BÁN DẪN TÍNH TOÁN CHUẨN • TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ R,C,L HAY CÁC HÓA CÁC GIÁ TRỊ DÒNG ÁP QUA DIODE,VAN MẠCH LỰC MÔ PHỎNG KẾT QUẢ • SỬ DỤNG MATLAB,PSIM HAY PLECS TÍNH TOÁN VÀ KẾT MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM KẾT LUẬN QUẢ TÍNH TOÁN
3. Yêu cầu thiết kế Tính chọn mạch cho bộ biến đổi Boost có tham số sau: Điện áp đầu vào bộ biến đổi 10VDC Điện áp đầu ra bộ biến đổi 15VDC Công suất lớn nhất 100W Tần số chuyển mạch van MOSFET 100kHz Độ đập mạch dòng điện cho phép 20% Độ đập mạch điện áp đầu ra phép 1% • 1.Vẽ dạng điện áp và dòng điện của các phần tử trên sơ đồ mạch lực. • 2.Tính toán tham số mạch lực (Giá trị cuộn cảm, Giá trị tụ điện, Van bán dẫn MOSFET và DIODE cụ thể). • 3.Lựa chọn giá trị điện cảm L nhỏ nhất để bộ biến đổi làm việc ở chế độ dòng điện liên tục • 4.Mô phỏng kiểm chứng kết quả thiết kế bằng phần mềm Matlab, Plecs hoặc PSIM.
4. Sơ đồ mạch lực Điện áp đầu vào (10VDC) < Điện áp đầu ra (15VDC) Boost converter
5. • Dạng sóng điện áp & dòng điện I I Khi van mosfet mở : = L L = , Khi van mosfet đóng : = L L = - L t g L t g 표 T T T Có on off = 0 + ( - ) × (1-D)T =0 ׬0 Vl dt = ׬0 VL dt + ׬0 VL g × DT g 표 D= 1 - g 표 1 DT 1 Vg DT =Lại có Δ 퐿= ׬ VL dt = Vg DT L L 0 L Δ 퐿 1 T 1 Vo Vo Xét đồ thị o ta có: ΔVo = ׬ Icdt = DT C = DT C 0 C R ΔVoR Trong 1 chu kỳ T van Mosfet dẫn dòng trong khoảng thời gian DT và Diode dẫn dòng trong khoảng thời gian (1-D)T trong điều kiện lý tưởng có: ∆푖 +Dòng qua van và diode lớn nhất: = = + 퐿 푣 퐿 2 +Dòng trung bình qua van Mosfet : 푣 = 퐿 +Dòng trung bình qua Diode: = (1 − ) 퐿 +Điện áp ngược đặt lên Diode: 푛 = - o
6. • Số liệu đã cho : g =10(V) ; o =15(V); Pmax =100W f = 100k(hz) ; Δ 퐿=20% IL; ΔVo=1%Vo hệ số điều chế D= 1 - g = 0.33 표 0.01 푃 = 푣 × =(15+15× ) × =100 (W) 0 0 2 0 Io ≈ 6.63 (A) , R= 2.26 Ω Id = Io =(1-D) × IL => IL = 9.95 (A) Δ 퐿= 20% IL = 1.99 (A) Δ 표=1% 표 = 0.15 (V) g×DT 10×0.33 −6 L= = 5 = 16.6 × 10 H =16.6 휇H Δ 퐿 1.99×10 Vo 15 C = × DT = × 0.33 .10−5 = 147× 10−6 F=147 휇F ΔVoR 0.15×2.26 ∆푖 • = = + 퐿= 10.945 (A) 푣 퐿 2 1 • = = ×9.95= 3.32 (A) 푣 퐿 3 2 • = (1 − ) = ×9.95=6.63 (A) 퐿 3
7. • Khi bộ biến đổi DC/DC hoạt động ở ranh giới giữa chế độ liên tục và chế độ gián đoạn được hiểu là dòng 푖퐿 tiến tới không tại mỗi cuối chu kỳ đóng mở van Mosfet : Vg Vg − V표 1 1 -Ta vẫn có : = = 0 và ∆푖 = × = ( − ) × 1 − 0 D 푅 퐿 퐿 퐿 0 ∆푖 1 khi đó = 퐿 = × (1 − D)2T 0 푖푛 2 2퐿 0 -Trong trường hợp tần số f và điện trở tải R không đổi ta sẽ có giá trị 퐿 푖푛 để bộ biến đổi vẫn hoạt động ở chế độ dòng liên tục: 푅×(1−D)2DT 2.26×0.33×0.672 퐿 = = = 1.67(휇 ) 푖푛 2 2×105
8. Mô phỏng trên matlab D = 0.33 , f = 100 khz
9. Kết quả mô phỏng Dạng điện áp & dòng điện qua cuộn cảm
10. Kết quả mô phỏng • Dạng điện áp & dòng điện qua tụ
11. Kết quả mô phỏng Dạng điện áp & dòng điện qua diode
12. Kết quả mô phỏng • Dạng điện áp & dòng điện qua mosfet
13. Kết luận ❖ Sơ đồ mạch lực có thể đáp ứng được yêu cầu thiết kế với yêu cầu chất lượng điện áp không cao ❖ Các công thức tính toán trong slide có thể được dùng trong tính toán ban đầu của thiết kế và cần được hiệu chỉnh thông qua thực nghiệm để tính toán bổ sung ❖ Kết quả thực nghiệm sát với lý thuyết, độ đập mạch dòng và áp trong ngưỡng cho phép ❖ Cần hạn chế tối đa việc hoạt động trong chế độ dòng gián đoạn cũng như cần giảm độ đập mạch , thời gian quá trình quá độ