Đồ án Xây dựng mô hình bộ chấn lưu điện tử sóng chữ nhật tần số thấp điều khiển số với mạch điều khiển cộng hưởng và vòng công suất

1.1.VAI TRÒ VÀ CHỨC NĂNG CỦA CHẤN LƢU DÙNG CHO ĐÈN

PHÓNG ĐIỆN

Chiếu sáng có thể chiếm đến 40% năng lượng tiêu thụ tại các công sở là

trung tâm thương mại khiến chúng trở thành mục tiêu đáng chú ý của những

sáng kiến quản lý tiết kiệm năng lượng. Mặc dù gẩn 90% năng lượng đèn sợi

đốt tiêu thụ chuyển hóa nhiệt nhưng chúng vẫn thịnh hành trong khắp các ngôi

nhà của chúng ta, trong các trung tâm thương mại và công nghiệp . Hoạt động

của chúng rất đơn giản và tự điều chỉnh. Những nguồn sáng phóng điện tiết

kiệm năng lượng thấp và cao áp cùng với các chấn lưu điện từ hiệu suất cao và

chấn lưu điện tử tần số cao là sự lựa chọn thông dụng hiện nay để trang bị thêm

hoặc lắp đặt mới các hệ thống chiếu sáng tiêu tốn ít năng lượng.

Không giống như đèn sợi đốt, các đèn phóng điện không thể mắc trực tiếp

vào lưới điện . Trước khi dòng điện ổn định bằng một cách nào đó thì chúng đã

tăng và tăng mạnh làm đèn bị đốt nóng quá và bị phá hủy . Độ dài và đường

kính của dây tóc trong đèn sợi đốt chính là hạn chế dòng chạy qua nó và điều

chỉnh dòng điện phát ra . Thay vì dây tóc đèn phóng điện dùng hiệu ứng hồ

quang điện nên nó cần đến phần tử gọi là chấn lưu để trợ giúp ánh sáng phát ra.

Chấn lưu có 3 công dụng chính :

- Cung cấp hiệu thế khởi động một cách chính xác bởi vì đèn cần

hiệu thế khởi động lớn hơn hiệu thế làm việc .

- Làm hợp điện thế nguồn về giá trị điện thế làm việc của đèn8

- Hạn chế dòng để tránh hỏng đèn vì khi hồ quang xuất hiện thì tổng

trở của đèn sẽ giảm (hiệu ứng điện trở vi phân âm)

Đầu tiên đèn được coi như một khối khí dẫn giữa hai điện cực . Chấn lưu cần

phải cung cấp điện thế để hồ quang chạy giữa hai điện cực. Điện thế này được

cung cấp bởi bộ biến áp nằm trong chấn lưu và đôi khi nó dùng tắc te để tạo

xung cao thế. Khi khí trong đèn đã bị ion hóa, điện trở của đèn sẽ bị giảm rất

nhanh tránh cho điện cực không bị đốt quá nóng . Khi dòng điện đã chạy qua

dòng hồ quang khí sẽ nóng lên và tạo áp suất trong ống phóng điện, áp suất này

làm tăng điện trở của dòng hồ quang dẫn đến việc tiếp tục đốt nóng khí và nâng

cao áp suất . Chấn lưu phải điều khiển điện thế và dòng đèn làm việc ổn định tại

công suất danh định . Thiếu việc điều khiển dòng của chấn lưu áp suất sẽ tăng

cho đến khi thế đặt vào hai điện cực sẽ giảm , ion hóa sẽ tắt và đèn sẽ ngưng làm

việc.

Nếu chấn lưu không thích hợp chúng sẽ khiến đèn làm việc trong trạng thái

không tối ưu . Kết quả là đèn không làm việc tại đúng công suất và sẽ không

phát đúng ánh sáng, tuổi thọ của chúng sẽ giảm đi . Chấn lưu cũng cần phải cung

cấp đúng điện thế danh định để duy trì dòng hồ quang và cần phải điều khiển

dòng để đèn làm việc đúng công suất. Một số chấn lưu tự nó gây ra những ảnh

hưởng bất lợi cho nguồn điện . Những vấn đề của nguồn lưới điện không phải

lúc nào cũng tự có mà thường bị chính các thiết bị ( giống như chấn lưu điện từ

và điện tử ) được nối vào nguồn điện gây ra . Những cuộn biến áp và tụ điện quá

nóng là những nguyên nhân gây ảnh hưởng đến chất lượng của nguồn điện .

Người ta có thể giảm những ảnh hưởng này khi chú ý đến những đạc trưng làm

việc của chấn lưu.

pdf 74 trang chauphong 19/08/2022 11160
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Xây dựng mô hình bộ chấn lưu điện tử sóng chữ nhật tần số thấp điều khiển số với mạch điều khiển cộng hưởng và vòng công suất", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Đồ án Xây dựng mô hình bộ chấn lưu điện tử sóng chữ nhật tần số thấp điều khiển số với mạch điều khiển cộng hưởng và vòng công suất

Đồ án Xây dựng mô hình bộ chấn lưu điện tử sóng chữ nhật tần số thấp điều khiển số với mạch điều khiển cộng hưởng và vòng công suất
1 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG 
 ISO 9001:2008 
XÂY DỰNG MÔ HÌNH BỘ CHẤN LƢU ĐIỆN TỬ 
SÓNG CHỮ NHẬT TẦN SỐ THẤP ĐIỀU KHIỂN SỐ 
VỚI MẠCH ĐIỀU KHIỂN CỘNG HƢỞNG VÀ VÒNG 
CÔNG SUẤT 
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHÍNH QUY 
NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 
2 
BỘ GIÁO DỤC  ĐÀO TẠO 
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG 
 ISO 9001:2008 
XÂY DỰNG MÔ HÌNH BỘ CHẤN LƢU ĐIỆN TỬ 
SÓNG CHỮ NHẬT TẦN SỐ THẤP ĐIỀU KHIỂN SỐ 
VỚI MẠCH ĐIỀU KHIỂN CỘNG HƢỞNG VÀ VÒNG 
CÔNG SUẤT 
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHÍNH QUY 
NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 
Sinh viên: Mai Trung Chiến 
Người hướng dẫn: GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn 
3 
LỜI MỞ ĐẦU 
 Chấn lưu điện tử không xa lạ với các nước phát triển trên thế giới,ở nhiều 
nước đã ban hành các luật trong đó cấm sử dụng các sản phẩm không tiết kiệm 
điện như chấn lưu sắt từ và đèn T10.Ở Việt Nam, trước các nhu cầu bức xúc của 
việc thiếu điện và tiết kiệm năng lượng các sản phẩm như chấn lưu điện tử, đèn 
compact mới được thị trường chú ý và phát triển được mấy năm gần đây nhưng 
tốc độ phát triển rất nhanh chóng.Tuy nhiên do thiếu thông tin và cũng do thói 
quen hơn nữa người tiêu dùng lại có tâm lý sợ dùng chấn lưu điện tử do trên thị 
trường Việt Nam có nhiều loại chấn lưu kém chất lượng : loại chấn lưu này có 
ưu điểm là khởi động được ở điện thế thấp,giá rẻ do kết cấu mạch đơn giản, số 
linh kiện được giảm đến mức tối thiểu khi sử dụng thì lượng ánh sáng phát ra rất 
thấp, đèn đen đầu rất nhanh và rất mau hết tuổi thọ. Chính vì các đặc điểm trên 
nên thị trường Việt Nam hiện nay chỉ chiếm khoảng 30% - 40% so với chấn lưu 
sắt từ. 
 Chính vì ưu điểm tiết kiệm điện của chấn lưu điện tử mà em được thầy 
giáo GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn giao cho nghiên cứu đề tài “Xây dƣng mô 
hình bộ chấn lƣu điện tử sóng chữ nhật tần số thấp điều khiển số với mạch 
điều khiển cộng hƣởng và vòng công suất”. 
4 
MỤC LỤC 
LỜI NÓI ĐẦU..1 
CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHẤN LƢU VÀ CHẤN LƢU 
ĐIỆN TỬ ...2 
1.1.Vai trò và chức năng của chấn lưu dùng cho đèn phóng điện.2 
1.2.Các mạch khởi động của chấn lưu...4 
1.2.1.Khởi động do điện cực bị đốt nóng trước...4 
1.2.2.Khởi động ngay...5 
 1.2.2.1.Mạch kéo co...5 
 1.2.2.2.Mạch nối tiếp theo chuỗi...6 
 1.2.2.3.Mạch khởi động ngay dùng chấn lưu điện tử6 
1.2.3.Mạch khởi động nhanh...7 
1.2.4.Mạch khởi động nhanh cải tiến...8 
1.2.5.Mạch khởi động tức thời của đèn khởi động nhanh...8 
1.3.Các thông số kĩ thuật của chấn lưu..9 
1.3.1.Công suất lối vào9 
1.3.2.Điện thế lối vào...9 
1.3.3.Dòng điện lối vào..10 
1.3.4.Hệ số PF12 
1.3.5.Hệ số chấn lưu..13 
1.3.6.Hệ số hiệu suất chấn lưu...13 
1.3.7.Hệ số đỉnh.14 
1.3.8.Chống nóng...14 
1.3.9.EMI/RFI14 
1.3.10.Tạp âm của chấn lưu...15 
5 
1.3.11.Định nghĩa hình thang.16 
1.3.12.Điều khiển thế hiệu lối ra của chấn lưu..18 
1.3.13.Nhiệt độ làm việc18 
1.4.Phấn loại chấn lưu..19 
1.4.1.Phân loại theo bóng đèn19 
1.4.2.Phân loại theo công suất đầu ra.21 
1.5.Chấn lưu điện tử.22 
1.5.1.Nguyên lí làm việc của chấn lưu điện tử..22 
1.5.2.Ưu điểm của chấn lưu điện tử...23 
1.5.3.Phân loại chấn lưu điện tử.24 
1.5.4.Các cơ sở của công nghệ sản xuất chấn lưu điện tử.26 
1.5.5.Ứng dụng của chấn lưu điện tử.26 
CHƢƠNG 2.TÌM HIỂU CHẤN LƢU ĐIỆN TỬ SÓNG CHỮ NHẬT TẦN 
SỐ THẤP (LFSW) ĐIỀU KHIỂN SỐ VỚI MẠCH ĐIỀU KHIỂN CỘNG 
HƢỞNG VÀ VÒNG CÔNG SUẤT......................27 
2.1.Đặt vấn đề..27 
2.2.Chấn lưu điện tử LFSW(Low frequency square wave).30 
2.3.Tầng PFC: Bộ biến đổi SEPIC...34 
2.4.Nguyên lí hoạt động của chế độ dòng và chế độ công suất của LFSW.40 
2.5.Thực nghiệm..48 
2.6.Kết quả thực nghiệm..50 
2.7.Nhận xét.55 
CHƢƠNG 3.MÔ PHỎNG BỘ BĂM XUNG MỘT CHIỀU TĂNG ÁP 
(BOOST) BẰNG PESIM...57 
3.1.Phần mềm Pesim(Power Electronics Simulation)..57 
3.1.1.Khái niệm chung...57 
6 
3.1.2.Mô phỏng mạch điện59 
3.1.3.Biểu diễn các tham số phần tử..59 
3.2.Mạch băm xung một chiều tăng áp61 
3.3.Mô phỏng...63 
KẾT LUẬN.66 
TÀI LIỆU THAM KHẢO.67 
7 
CHƢƠNG 1. 
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHẤN LƢU VÀ CHẤN LƢU ĐIỆN 
TỬ 
1.1.VAI TRÒ VÀ CHỨC NĂNG CỦA CHẤN LƢU DÙNG CHO ĐÈN 
PHÓNG ĐIỆN 
Chiếu sáng có thể chiếm đến 40% năng lượng tiêu thụ tại các công sở là 
trung tâm thương mại khiến chúng trở thành mục tiêu đáng chú ý của những 
sáng kiến quản lý tiết kiệm năng lượng. Mặc dù gẩn 90% năng lượng đèn sợi 
đốt tiêu thụ chuyển hóa nhiệt nhưng chúng vẫn thịnh hành trong khắp các ngôi 
nhà của chúng ta, trong các trung tâm thương mại và công nghiệp . Hoạt động 
của chúng rất đơn giản và tự điều chỉnh. Những nguồn sáng phóng điện tiết 
kiệm năng lượng thấp và cao áp cùng với các chấn lưu điện từ hiệu suất cao và 
chấn lưu điện tử tần số cao là sự lựa chọn thông dụng hiện nay để trang bị thêm 
hoặc lắp đặt mới các hệ thống chiếu sáng tiêu tốn ít năng lượng. 
Không giống như đèn sợi đốt, các đèn phóng điện không thể mắc trực tiếp 
vào lưới điện . Trước khi dòng điện ổn định bằng một cách nào đó thì chúng đã 
tăng và tăng mạnh làm đèn bị đốt nóng quá và bị phá hủy . Độ dài và đường 
kính của dây tóc trong đèn sợi đốt chính là hạn chế dòng chạy qua nó và điều 
chỉnh dòng điện phát ra . Thay vì dây tóc đèn phóng điện dùng hiệu ứng hồ 
quang điện nên nó cần đến phần tử gọi là chấn lưu để trợ giúp ánh sáng phát ra. 
Chấn lưu có 3 công dụng chính : 
- Cung cấp hiệu thế khởi động một cách chính xác bởi vì đèn cần 
hiệu thế khởi động lớn hơn hiệu thế làm việc . 
- Làm hợp điện thế nguồn về giá trị điện thế làm việc của đèn 
8 
- Hạn chế dòng để tránh hỏng đèn vì khi hồ quang xuất hiện thì tổng 
trở của đèn sẽ giảm (hiệu ứng điện trở vi phân âm) 
Đầu tiên đèn được coi như một khối khí dẫn giữa hai điện cực . Chấn lưu cần 
phải cung cấp điện thế để hồ quang chạy giữa hai điện cực. Điện thế này được 
cung cấp bởi bộ biến áp nằm trong chấn lưu và đôi khi nó dùng tắc te để tạo 
xung cao thế. Khi khí trong đèn đã bị ion hóa, điện trở của đèn sẽ bị giảm rất 
nhanh tránh cho điện cực không bị đốt quá nóng . Khi dòng điện đã chạy qua 
dòng hồ quang khí sẽ nóng lên và tạo áp suất trong ống phóng điện, áp suất này 
làm tăng điện trở của dòng hồ quang dẫn đến việc tiếp tục đốt nóng khí và nâng 
cao áp suất . Chấn lưu phải điều khiển điện thế và dòng đèn làm việc ổn định tại 
công suất danh định . Thiếu việc điều khiển dòng của chấn lưu áp suất sẽ tăng 
cho đến khi thế đặt vào hai điện cực sẽ giảm , ion hóa sẽ tắt và đèn sẽ ngưng làm 
việc. 
Nếu chấn lưu không thích hợp chúng sẽ khiến đèn làm việc trong trạng thái 
không tối ưu . Kết quả là đèn không làm việc tại đúng công suất và sẽ không 
phát đúng ánh sáng, tuổi thọ của chúng sẽ giảm đi . Chấn lưu cũng cần phải cung 
cấp đúng điện thế danh định để duy trì dòng hồ quang và cần phải điều khiển 
dòng để đèn làm việc đúng công suất. Một số chấn lưu tự nó gây ra những ảnh 
hưởng bất lợi cho nguồn điện . Những vấn đề của nguồn lưới điện không phải 
lúc nào cũng tự có mà thường bị chính các thiết bị ( giống như chấn lưu điện từ 
và điện tử ) được nối vào nguồn điện gây ra . Những cuộn biến áp và tụ điện quá 
nóng là những nguyên nhân gây ảnh hưởng đến chất lượng của nguồn điện . 
Người ta có thể giảm những ảnh hưởng này khi chú ý đến những đạc trưng làm 
việc của chấn lưu. 
9 
1.2.CÁC MẠCH KHỞI ĐỘNG CỦA CHẤN LƢU 
Tùy theo cơ chế khởi động có 3 loại mạch chủ yếu của chấn lưu điện từ 
được dùng hiện nay. Ba loại chấn lưu này được phân loại theo 3 kiểu khởi động: 
kiểu khởi động do đốt nóng trước , kiểu khởi động trong chốc lát và kiểu khởi 
động nhanh.Cùng với việc sử dụng chấn lưu lai và chấn lưu điện tử có thêm hai 
loại nữa: khởi động nhanh cải tiến và kiểu khởi động tức thời của những đèn 
thuộc loại khởi động nhanh. 
1.2.1.Khởi động do điện cực đƣợc đốt nóng trƣớc 
 Capacitor 
Hình 1.1:Mạch khởi động đốt nóng trước 
Mạch đốt nóng trước được trình bày trên hình 1.1, nó cấp điện để đốt nóng 
điện cực trước khi đèn khởi động, đây là kiểu dùng đầu tiên để khởi động đèn 
huỳnh quang. Cần thiết đốt nóng điện cực để thiết lập sự phóng điện trong 
đèn.Việc đốt nóng này được thực hiện bằng tay hay tự động dùng tắc te mắc nối 
tiếp chấn lưu. 
Khi nguồn điện được cấp ,tắc te đóng lại và thông qua chấn lưu một dòng 
điện cực khiến chúng nóng lên. Sau một vài giây để điện cực đạt đến nhiệt độ 
nhất định tắc te tự động mở ra.Việc mở của tắc te mà trước đó như đang làm 
ngắn mạch khiến cho dòng chạy qua khối khí ở trong đèn. Do hai điện cực được 
đốt nóng , sự phóng điện được thiết lập và đèn phát sáng .Kiểu khởi động này 
thường dùng cho đèn huỳnh quang ống dài và thu gọn(công suất từ 4 đến 30 
10 
watts). Đèn ống dài có tắc te ngoài còn đèn huỳnh qung thu gọn có tắc te gắn gắn 
liền trong đui đèn. 
Đèn huỳnh quang ống dài khởi động kiểu đốt nóng trước có thể làm việc 
với chấn lưu khởi động điều khiển. Chấn lưu này có cuộn riêng để đốt nóng điện 
cực và không cần đến tắc te nữa. 
1.2.2.Khởi động ngay 
 Loại đèn kiểu này khởi động nay không cần đến trợ giúp của tắc te.Để đạt 
được điều này chấn lưu cấn phải cung cấp thế hở mạch có giá trị gấp đến 3 lần so 
với thế hiệu danh định của đèn.Cao thế này lấy từ cuộn biến áp tự ngẫu lớn nằm 
ngay trong chấn lưu.Kiểu khởi động này khiến cho chấn lưu có kích thước lớn 
hơn kích thước chấn lưu nói trên. 
 Chấn lưu kiểu khởi động ngay dùng cho hai đèn có hai dạng: mạch kéo co 
và mạch nối tiếp theo chuỗi 
1.2.2.1.Mạch kéo co 
Hình 1.2:Mạch kéo co khởi động ngay 
 Mạch kéo co khởi động ngay hình 1.2 khác với mạch đốt nóng trước, như 
đã nói ở trên , ở chỗ nó không có tắc te và thế khởi động lớn.Nó khởi động hai 
đèn riêng rẽ không phụ thuộc vào nhau.Kiểu khởi động riêng rẽ này khiến chấn 
lưu càng to hơn. 
11 
 Một tụ điện được mắc nối tiếp với một đèn để cải thiện tham số 
nguồn.Mạch có cuộn cảm mắc nối tiếp với đèn gọi là mạch trễ(kéo), mạch có tụ 
điện mắc nối tiếp với đèn gọi là mạch trội (co). Do vậy mạch nói trên có tên là 
mạch kéo co. 
1.2.2.2.Mạch nối tiếp theo chuỗi 
Hinh 1.3:Mạch nối tiếp theo chuỗi 
 Để giảm kích thước ,cân nặng và giá thành của chấn lưu kiểu kéo co khởi 
động ngay một loại chấn lưu khác đã được chế tạo(hình 1.3). Trong mạch chấn 
lưu này hai đèn mắc nối tiếp và chúng mắc nối tiếp với cuộn khởi động đèn. 
 Trong mạch này cuộn khởi động bật ngay một đèn còn đèn kia tự khởi 
động sau đấ. Bởi vì hai đèn mắc nối tiếp chấn lưu không cần cấp dòng riêng cho 
hai đèn như trường hợp trên và làm chấn lưu nhẹ hơn và làm giảm kích thước 
đến 1/3 so với các chấn lưu nói trên. 
1.2.2.3.Mạch khởi động ngay dùng chấn lƣu điện tử 
Hình 1.4:Mạch khởi động ngay dùng chấn lưu điện tử 
12 
 Mạch khởi động ngay dùng chấn lưu điện tử hình 1.4 làm việc giống như 
mạch kéo co cung cấp cao thế để khởi động độc lập hai đèn được mắc song 
song.Sau đó chấn lưu điều chỉnh dòng qua hai đèn.Kích thước của chấn lưu nhỏ 
hơn vì nó thuộc loại chấn lưu điện tử. 
1.2.3.Mạch khởi động nhanh 
Hình 1.5:Mạch khởi động nhanh 
 Hệ thống chiếu sáng với mạch khởi động nhanh hình 1.5 hiện nay đang 
được phổ biến v ... phần tử logic (ví dụ như các cổng logic, 
flip_flop) và các phần tử phi tuyến (ví dụ như bộ nhân, bộ chia). Các phần tử 
cảm biến sẽ đo các giá trị điện áp, dòng điện trong mạch lực để đưa ra các tín 
hiệu đo này về mạch điều khiển.Sau đó mạch điều khiển sẽ cho các tín hiệu đến 
bộ điều khiển chuyển mạch để điều khiển quá trình đóng cắt các van bán dẫn 
trong mạch lực 
Hình 3.2:Biểu diễn một mạch điện trên Pesim 
Power circuit 
Switch 
Controller 
Sensors 
Control Circuit 
64 
3.1.2.Mô phỏng mạch điện 
- Khởi động PESIM. Chọn open từ file menu để nạp file “ chop.sch” 
- Từ menu Simulate, chọn Run simulation để khởi động quá trình mô 
phỏng. Kết quả mô phỏng sẽ được lưu trong file “chop.txt”.Mọi thông báo 
sẽ được lưu trong file “message.doc” 
- Nếu như không chọn trên menu Options phần Auto – run SIMVIEW, thì 
từ menu Simulate lựa chọn Run SIMVIEW để khởi động SIMVIEW.Còn 
nếu đã lựa chọn Auto – run SIMVIEW thì phần mềm sẽ tự động chạy 
SIMVIEW. Trên SIMVIEW chúng ta có thể chọn đường cong hiển thị 
trên màn hình 
3.1.3.Biểu diễn các tham số phần tử 
 Các tham số mỗi phần tử, bộ phận của mạch được đối thoại trên ba cửa sổ 
của PESIM như trên hình 3.3 bao gồm: Các tham số (Parameters), các thông tin 
khác (Other Info) và mầu sắc (Color) 
Hình 3.3:Cửa sổ trao đổi tham số trên PESIM 
65 
Cửa sổ Parametters được sử dụng trong quá trình mô phỏng ; còn cửa sổ 
Other Info không sử dụng cho mô phỏng mà chỉ dành cho người sử dụng, các 
thông tin sẽ được hiện ra trong mục View/Elements List, ví dụ như các thông tin 
loại thiết bị, tên nhà sản xuất, số sản xuấtCòn cửa sổ Color để xác định mầu 
sắc cho từng phần tử 
 Trên cửa sổ Parameters,các tham số được đưa vào dưới dạng các số thập 
phân hoặc dạng biểu thức toán học.Ví dụ một điện trở có thể được biểu diễn dưới 
các dạng sau: 
 12.5 ; 12.5k ; 12.5 Ohm ; 12.5 kOhm ; 25/2 Ohm 
 Các lũy thừa được sau sử dụng các chữ cái để thể hiện: 
 10
9 
: G 10
6 
: M 10
3 
: K 10
-3 
: m 10
-6 
: u 10
-9
 : n 10
-12
 : p 
 Các hàm toán học say được sử dụng : 
 + phép cộng 
 - phép trừ 
 * phép nhân 
 / phép chia 
 ^ hàm mũ 
 SQRT hàm căn bậc hai 
 SIN hàm sin 
 COS hàm cos 
 TAN hàm tang 
 ATAN hàm artang 
 EXP hàm mũ tự nhiên (ví dụ: EXP(x) = ex) 
 LOG hàm logarit cơ số tự nhiên (ví dụ : LOG(x) = ln(x)) 
 LOG10 hàm logarit cơ số 10 
 ABS hàm giá trị tuyệt đối 
66 
3.2.MẠCH BĂM XUNG MỘT CHIỀU TĂNG ÁP 
Hình 3.4:Mạch nguyên lí boost 
Bộ biến đổi boost hoạt động theo nguyên tắc sau: khi khóa (van) đóng, 
điện áp ngõ vào đặt lên điện cảm, làm dòng điện trong điện cảm tăng dần theo 
thời gian. Khi khóa (van) ngắt, điện cảm có khuynh hướng duy trì dòng điện qua 
nó sẽ tạo điện áp cảm ứng đủ để diode phân cực thuận. Ở điều kiện làm việc bình 
thường, điện áp ngõ ra có giá trị lớn hơn điện áp ngõ vào, do đó điện áp đặt vào 
điện cảm lúc này ngược dấu với với khi khóa (van) đóng, và có độ lớn bằng 
chênh lệch giữa điện áp ngõ ra và điện áp ngõ vào, cộng với điện áp rơi trên 
diode. Dòng điện qua điện cảm lúc này giảm dần theo thời gian. Tụ điện ngõ ra 
có giá trị đủ lớn để dao động điện áp tại ngõ ra nằm trong giới hạn cho phép. 
Dòng điện qua điện cảm sẽ thay đổi tuần hoàn và điện áp rơi trung bình 
trên điện cảm trong một chu kỳ sẽ bằng 0 nếu dòng điện qua điện cảm là liên tục 
(nghĩa là dòng điện tải có giá trị đủ lớn). 
Gọi T là chu kỳ chuyển mạch (switching cycle), T1 là thời gian đóng khóa 
(van), và T2 là thời gian ngắt khóa (van). Như vậy, T = T1 + T2. Giả sử điện áp 
rơi trên diode, và dao động điện áp ngõ ra là khá nhỏ so với giá trị của điện áp 
ngõ vào và ngõ ra. Khi đó, điện áp rơi trung bình trên điện cảm khi đóng khóa 
(van) là (T1/T)×Vin, còn điện áp rơi trung bình trên điện cảm khi ngắt khóa (van) 
là (T2/T)×(Vin − Vout). 
67 
Điều kiện điện áp rơi trung bình trên điện cảm bằng 0 có thể được biểu 
diễn là: 
(T1/T)×Vin + (T2/T)×(Vin − Vout) = 0 (3.1) 
Hay 
(T1/T + T2/T)×Vin − ( T2/T)×Vout = 0 ⇔Vin = (T2/T)×Vout (3.2) 
Với cách định nghĩa chu kỳ nhiệm vụ D = T1/T, T2/T = 1 − D, ta có Vin = 
(1 − D)×Vout, hay Vout = Vin/(1 − D). D thay đổi từ 0 đến 1 (không bao gồm các 
giá trị 0 và 1), do đó 0 < Vin < Vout. 
Một trong những bài toán thường gặp là như sau: cho biết phạm vi thay 
đổi của điện áp ngõ vào Vin, giá trị điện áp ngõ ra Vout, độ dao động điện áp ngõ 
ra cho phép, dòng điện tải tối thiểu Iout,min, xác định giá trị của điện cảm, tụ điện, 
tần số chuyển mạch và phạm vi thay đổi của chu kỳ nhiệm vụ, để đảm bảo ổn 
định được điện áp ngõ ra. 
Phạm vi thay đổi của điện áp ngõ vào và giá trị điện áp ngõ ra xác định 
phạm vi thay đổi của chu kỳ nhiệm vụ D: 
Dmin = 1 − Vin,max/Vout (3.3) 
Dmax = 1 − Vin,min/Vout. (3.4) 
Độ thay đổi dòng điện cho phép sẽ bằng 2 lần dòng điện tải tối thiểu. 
Trường hợp xấu nhất ứng với độ lớn của điện áp trung bình đặt vào điện cảm khi 
khóa (van) ngắt đạt giá trị lớn nhất, tức là hàm số Vin/Vout×(Vin − Vout) đạt giá trị 
nhỏ nhất khi D thay đổi từ Dmin đến Dmax (chú ý là hàm số này có giá trị âm trong 
khoảng thay đổi của D). Gọi giá trị của D và Vin tương ứng với giá trị nhỏ nhất 
68 
đó là Dth và Vin,th (giá trị tới hạn), đẳng thức sau (chỉ xét về độ lớn) được dùng để 
chọn giá trị chu kỳ (hay tần số) chuyển mạch và điện cảm: 
(1 − Dth)×T×(Vout − Vin,th) = Lmin×2×Iout,min (3.5) 
3.3.MÔ PHỎNG 
Hình 3.5:Mạch mô phỏng bộ băm xung một chiều tăng áp 
Nguồn tạo xung mở mosfet gồm có 2 nguồn là :nguồn 1 chiều và nguồn áp 
sóng tam giác qua 1khối so sánh và 1bộ điều khiển đóng cắt để tạo xung vuông 
kích mở cho mosfet hoạt động. 
69 
Nguồn áp tam giác: các thông số mô tả 
- Vpeak-peak: giá trị từ đỉnh giá trị cao đến giá trị thấp Vpp 
- Frequency:tần số f , Hz 
- Duty cycle: chu kì sóng D: tỷ số của khoảng thời gian sườn sóng 
tăng và chu kì T(T=1/f) 
- DC offset: giá trị một chiều Voffset 
- Phase delay: góc trễ θ, tính theo độ 
Hình 3.6:Ký hiệu và dạng sóng của nguồn sóng tam giác 
Khối so sánh: tín hiệu ra của khối so sánh sẽ có giá trị dương khi tín hiệu 
vào ở cực (+) lớn hơn ở cực (-), sẽ có giá trị bằng 0 khi tín hiệu cực dương nhỏ 
hơn.Khi giá trị vào ở 2 cực bằng nhau thì tín hiệu ra luôn giữ tại thời điểm trước 
đó 
Hình 3.7:Khối so sánh 
70 
Bộ điều khiển đóng cắt: Tín hiệu đầu vào của khối là 0 hoặc là 1 từ mạch 
điều khiển sẽ đưa đến cực điều khiển của khóa động lực 
Hình 3.8:Bộ điều khiển đóng cắt 
Hình 3.9:Dạng điện áp ra 
71 
KẾT LUẬN 
 Qua 3 tháng nghiên cứu đề tài “Xây dƣng mô hình bộ chấn lƣu điện tử 
sóng chữ nhật tần số thấp điều khiển số với mạch điều khiển cộng hƣởng và 
vòng công suất” cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo GS.TSKH Thân 
Ngọc Hoàn và một số thầy cô trong bộ môn em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp 
của mình với những nội dung sau: 
- Tổng hợp được các bộ chấn lưu điện tử 
- Tìm hiểu về bộ chấn lưu điện tử tần số thấp sóng chữ nhật điều 
khiển số với mạch điều khiển cộng hưởng điện và vòng công suất 
- Mô phỏng bộ băm xung một chiều tăng áp bằng Pesim 
Theo đề tài thì em phải xây dựng được mô hình vật lí bộ chấn lưu điện tử 
nhưng do có khó khăn về linh kiện và kiến thức có hạn nên đồ án chỉ dừng lại ở 
phần lí thuyết bộ chấn lưu trên 
 Em rất mong đón nhận các ý kiến đóng góp, bổ sung quý báu của các thầy 
cô cũng như tất cả bạn bè để đồ án của em được hoàn thiện hơn. 
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn và thầy 
cô trong bộ môn đã nhiệt tình giúp đỡ em! 
Hải Phòng ngày 5 tháng 7 năm 2011 
 Sinh viên thực hiện 
 Mai Trung Chiến 
72 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
 [1]. W.Yan,Y.K.E.Ho,S.Y.R.Hui (2000), Investigation of elimitnating 
acoutic resonance wattage high-intensity-discharge (HID) lamps, Nhà xuất bản 
IEEE. 
 [2]. F.J.Azcondo.Diaz,R.Casanueva - C.Branas (2006), Microcontroller 
power mode stabilazied power factor correction stage for electronic ballast 
applied to metal hadie lamps, Nhà xuất bản IEEE. 
 [3]. C.M.Huang,T.J.Liang,R.Lin - J.F.Chen (2005),Constant power 
control circuit for HID electronics ballast,Nhà xuất bản IEEE. 
 [4]. M.Shen,Z.Qian - F.Z.Feng (2003), Design of a two-stage low-
frequency square wave electronic ballasts for HID lamps,Nhà xuất bản IEEE.
 [5]. EMC (1995), Limits for Hamonic Current Emissions,Nhà xuất bản 
IEC 1000-3-2. 
 [6]. F.J.Azcondo,Diaz,R.Casanueva,C.Branas - R.Zane (2006), Low 
frequency squave wave electronic ballast with resonant ignition using digital 
mode and power loop, IEEE. 
 [7]. C.Branas, F.J.Azcondo - S.Bacho (2002), Experimental study of 
HPS lamp ignition by using LC network resonance,Nhà xuất bản IEEE. 
 [8]. R.Guo,Y.Lang - Z.Quian (2005), Investigation on the start up of low 
wattage metal hadile lamp controlled by low frequency square wave 
ballast,Nhà xuất bản IEEE. 
 [9]. T.S.Cho,N.O.Kwon,Y.M.Kim,H.S.Kim,J.C.Kang,E.H.Choi - G.Cho 
(2002), Capacitive coupled electrodeless discharge black driven square 
pulses,Nhà xuất bản IEEE. 
73 
 [10]. M.A.Dalla Costa,J.M.Alonso,J.Ribas,J.Caresin - J.Garcia (2005), 
Small-signal characterization of acoustic resonance in low-wattage metal 
hadile lamps, Nhà xuất bản IEEE. 
 [11].F.J.Azcondo,F.J.Diaz,R.Casanueva - C.Branas (2007), 
Microcontroller power mode stabilized power factor correction stage for high 
intensity discharge lamp electronic ballast, Nhà xuất bản IEEE. 
 [12]. D.Adar,G.Rahav - S.Ben-Yakoov (1996), Behavioral average 
model of SEPIC converter with coupled inductor, Nhà xuất bản IEEE. 
 [13]. R.W.Erickson - D.Maksimovic (2001), Fundamentals of Power 
Electronics, Nhà xuất bản Norwell,MA: Kluwer. 
 [14]. Y.Yan - R.Zane (2004), Digital controller design for electronic 
ballast with phase control, Nhà xuất bản IEEE. 
 [15]. R.L.Lin và M.C.Yeh (2005), Inductor phase feedback for phase – 
looked loop control of electronic ballast, Nhà xuất bản IEEE. 
 [16].J.Ribas,J.M.Alonso,A.J.Calleja,E.Lopez,J.Cardesin,J.Garcia- M.Rico 
(2002), Small signal dymatic characterzination of HID lamps, Nhà xuất bản 
IEEE. 
 [17]. E.Deng - S.Cuk (1997), Negative incremental impedance and 
stability of fluorescent lamps, Nhà xuất bản IEEE. 
 [18]. I.K.Lee - B.H.Cho (2005), A new control method for a low 
frequency inverter of MHD lamp ballast with synchronous rectifier, Nhà xuất 
bản IEEE. 
 [19]. H.Peng,A.Prodic,E.Alarco – D.Maksimovic (2007), Modeling of 
quantization effects in digitally controlled DC-DC converters, Nhà xuất bản 
IEEE 
74 
 [20]. GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn (2004), Điện tử công suất, Nhà xuất 
bản xây dựng. 
[21]. GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn – TS. Nguyễn Tiến Ban(2007), Điều 
chỉnh tự động các hệ thống truyền động điện, Nhà xuất bản khoa học - kỹ thuật 
Hà Nội. 
[22]. Nguyễn Văn Nhờ(2002),Giáo trình điện tử công suất 1, Nhà xuất 
bản Đại học quốc gia TP.HCM. 
[23]. Nguyễn Bính (2000), Điện tử công suất, Nhà xuất bản khoa học kỹ 
thuật. 
 [24]. Lê Văn Doanh (2007), Điện tử công suất_Lý thuyết thiết kế và ứng 
dụng tập 2, Nhà xuất bản khoa học - kỹ thuật. 

File đính kèm:

  • pdfdo_an_xay_dung_mo_hinh_bo_chan_luu_dien_tu_song_chu_nhat_tan.pdf