Đồ án Nghiên cứu nguyên lý điều khiển bộ biến đổi dc-Dc bằng phương pháp điều khiển trượt

Trong lĩnh vực kỹ thuật điện ngày nay, điện tử công suất là lĩnh vực kỹ thuật hiện đại. Với những bước tiến nhảy vọt trong kỹ thuật chế tạo linh kiện bán dẫn, các linh kiện điện tử công suất: điôt công suất, Tiristor, GTO, Triac, IGBT, SID, MCT . . . ra đời và hoàn thiện có tính năng dòng điện, điện áp, tốc độ chuyển mạch ngày càng được nâng cao làm cho kỹ thuật điện truyền thống thay đổi một cách sâu sắc. Song song với những tiến bộ đó các chiến lược điều khiển khác nhau cũng được áp dụng để điều khiển các bộ biến đổi theo các cấu trúc khác nhau nhằm tạo ra bộ biến đổi thông minh, linh hoạt và có các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, năng lượng tối ưu. Quá trình xử lý biến đổi điện áp một chiều thành điện áp một chiều khác gọi là quá trình biến đổi DC-DC. Cấu trúc mạch của bộ biến đổi vốn không phức tạp nhưng vấn đề điều khiển nhằm đạt được hiệu suất biến đổi cao và đảm bảo tính ổn định luôn là mục tiêu của các công trình nghiên cứu. Thêm vào đó, bộ biến đổi là đối tượng điều khiển tương đối phức tạp do mô hình có tính phi tuyến. Để nâng cao chất lượng điều khiển cho bộ biến đổi, với đề tài “Điều khiển trượt bộ biến đổi DC-DC kiểu Cúk” đã ứng dụng lý thuyết điều khiển hiện đại tạo ra bộ điều khiển để điều khiển cho bộ biến đổi Cúk, đảm bảo hiệu suất biến đổi cao và ổn định. Luận văn bao gồm các chương, nội dung cơ bản như sau: Chương 1: Giới thiệu chung về bộ biến đổi DC-DC Chương 2: Nguyên lý điều khiển trượt Chương 3: Ứng dụng điều khiển trượt đối với bộ biến đổi DC-DC theo kiểu Cúk Chương 4: Mô phỏng kiểm chứng trên nền Matlap& Simulink Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo ThS. Nguyễn Đức Dương giảng viên Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn trong suốt thời gian qua và xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo trong khoa Điện-Điện Tử Trường ĐH Kinh Tế Kỹ Thuật Công Nghiệp cũng như gia đình, bạn bè đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp này. Do hạn chế về trình độ ngoại ngữ, tài liệu tham khảo và với thời gian chưa nhiều nên đồ án còn có nhiều khiếm khuyết, sai sót. Tôi mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp cũng như những lời khuyên hữu ích từ các thầy cô cùng các bạn để có thể thấy rõ những điều cần sửa và phải bổ xung, giúp cho việc xây dựng đề tài đạt kết quả tốt hơn.

doc95 trang | Chia sẻ: ngtr9097 | Lượt xem: 5660 | Lượt tải: 17download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Nghiên cứu nguyên lý điều khiển bộ biến đổi dc-Dc bằng phương pháp điều khiển trượt, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỞ ĐẦU Trong lĩnh vực kỹ thuật điện ngày nay, điện tử công suất là lĩnh vực kỹ thuật hiện đại. Với những bước tiến nhảy vọt trong kỹ thuật chế tạo linh kiện bán dẫn, các linh kiện điện tử công suất: điôt công suất, Tiristor, GTO, Triac, IGBT, SID, MCT . . . ra đời và hoàn thiện có tính năng dòng điện, điện áp, tốc độ chuyển mạch ngày càng được nâng cao làm cho kỹ thuật điện truyền thống thay đổi một cách sâu sắc. Song song với những tiến bộ đó các chiến lược điều khiển khác nhau cũng được áp dụng để điều khiển các bộ biến đổi theo các cấu trúc khác nhau nhằm tạo ra bộ biến đổi thông minh, linh hoạt và có các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, năng lượng tối ưu. Quá trình xử lý biến đổi điện áp một chiều thành điện áp một chiều khác gọi là quá trình biến đổi DC-DC. Cấu trúc mạch của bộ biến đổi vốn không phức tạp nhưng vấn đề điều khiển nhằm đạt được hiệu suất biến đổi cao và đảm bảo tính ổn định luôn là mục tiêu của các công trình nghiên cứu. Thêm vào đó, bộ biến đổi là đối tượng điều khiển tương đối phức tạp do mô hình có tính phi tuyến. Để nâng cao chất lượng điều khiển cho bộ biến đổi, với đề tài “Điều khiển trượt bộ biến đổi DC-DC kiểu Cúk” đã ứng dụng lý thuyết điều khiển hiện đại tạo ra bộ điều khiển để điều khiển cho bộ biến đổi Cúk, đảm bảo hiệu suất biến đổi cao và ổn định. Luận văn bao gồm các chương, nội dung cơ bản như sau: Chương 1: Giới thiệu chung về bộ biến đổi DC-DC Chương 2: Nguyên lý điều khiển trượt Chương 3: Ứng dụng điều khiển trượt đối với bộ biến đổi DC-DC theo kiểu Cúk Chương 4: Mô phỏng kiểm chứng trên nền Matlap& Simulink Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo ThS. Nguyễn Đức Dương giảng viên Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn trong suốt thời gian qua và xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo trong khoa Điện-Điện Tử Trường ĐH Kinh Tế Kỹ Thuật Công Nghiệp cũng như gia đình, bạn bè đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp này. Do hạn chế về trình độ ngoại ngữ, tài liệu tham khảo… và với thời gian chưa nhiều nên đồ án còn có nhiều khiếm khuyết, sai sót. Tôi mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp cũng như những lời khuyên hữu ích từ các thầy cô cùng các bạn để có thể thấy rõ những điều cần sửa và phải bổ xung, giúp cho việc xây dựng đề tài đạt kết quả tốt hơn. Ngày 17 tháng 06 năm 2011 Sinh viên Bùi Bá Quý CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC KHÁI QUÁT VỀ BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC Bộ biến đổi DC-DC được định nghĩa là bộ điều khiển dòng điện và điện áp một chiều khi nguồn cấp là điện một chiều. Khi làm việc ở chế độ điều áp một chiều, một linh kiện điện tử công suất đang ở trạng thái dẫn sẽ tiếp tục dẫn vì điện áp nguồn không qua vị trí điểm không. Để khóa linh kiện ta phải “cưỡng bức” chuyển mạch bằng cách đặt lên linh kiện một điện áp ngược. Đặc tính chuyển mạch có thể phân làm hai loại: nguồn áp hoặc nguồn dòng. 1. 1.1. Các phương pháp điều áp một chiều. Có một số cách điều khiển như sau: Điều khiển bằng cách mắc nối tiếp với tải một điện trở Điều khiển liên tục bằng cách mắc nối tiếp với tải một tranzitor Điều khiển bằng băm áp(xung áp) 1.1. 2. Điều khiển bằng cách mắc nối tiếp với tải một điện trở Sơ đồ: Hình 1.1. Sơ đồ điều khiển bằng cách mắc nối tiếp với tải một điện trở. Trong đó: U1 điện áp nguồn; Rd điện trở tải; Ud điện áp tải; Id dòng điện qua tải Dòng điện và điện áp điều chỉnh được tính như sau: Id= Ud=; Nhược điểm của phương pháp là : +Hiệu suất thấp  +Điều chỉnh không liên tục khi dòng tải lớn. 1.1.3. Điều khiển liên tục bằng cách mắc nối tiếp với tải một tranzitor Sơ đồ và nguyên lí điều khiển:  Hình 1.2a  Hình 1.2b  Hình 1.2 Hình 1.2a,b,c lần lượt là sơ đồ điều khiển liên tục bằng cách mắc nối tiếp với tải một transistor IC = (. IB (UT = U1 - IC. Rd Nhược điểm của phương pháp: tổn hao trên transistor lớn, phát nhịêt nhiều transistor, dễ hỏng. 1.1.4. Điều khiển bằng băm áp (băm xung) Băm áp một chiều là bộ biến đổi điện áp một chiều thành xung điện áp. Điều chỉnh độ rộng xung điện áp, điều chỉnh được trị số trung bình điện áp tải. Các bộ băm áp một chiều có thể thực hiện theo sơ đồ mạch nối tiếp (phần tử đóng cắt mắc nối tiếp với tải) hoặc theo sơ đồ mạch song song (phần tử đóng cắt được mắc song song với tải). a. Nguồn cấp trong băm áp một chiều. 1. Định nghĩa về nguồn dòng và nguồn áp: Nguồn áp: là nguồn mà dạng sóng và giá trị điện áp của nó không phụ thuộc dòng điện (kể cả giá trị cũng như tốc độ biến thiên) Đặc trưng cơ bản của nguồn áp là điện áp không đổi và điện trở trong nhỏ để sụt áp bên trong nguồn nhỏ Nguồn dòng: là nguồn mà dạng sóng và giá trị dòng điện của nó không phụ thuộc điện áp áp của nó (kể cả giá trị cũng như tốc độ biến thiên) Đặc trưng cơ bản của nguồn dòng là dòng điện không đổi và điện trở lớn để sụt dòng bên trong nguồn nhỏ b. Tính thuận nghịch của nguồn. Nguồn có tính thuận nghịch: Điện áp có thể không đảo chiều (acquy), hay đảo chiều (máy phát một chiều) Dòng điện thường có thể đổi chiều Công suất p = u. i có thể đổi chiều khi một trong hai đại lượng u, i đảo chiều. c. Cải thiện đặc tính cuả nguồn. Nguồn áp thường có R0, L0, khi có dòng điện có R0i, L(di/dt) làm cho điện áp trên cực nguồn thay đổi. Để cải thiện đặc tính của nguồn áp người ta mắc song song với nguồn một tụ Tương tự, nguồn dòng có Z0 = ((. Khi có biến thiên du/dt làm cho dòng điện thay đổi. Để cải thiện đặc tính nguồn dòng người ta mắc nối tiếp với nguồn một điện cảm. Chuyển đổi nguồn áp thành nguồn dòng và ngược lại:  Hình 1.3. Sơ đồ chuyển đổi nguồn áp thành nguồn dòng và ngược lại: d. Quy tắc nối các nguồn. Đối với nguồn áp: Không nối song song các nguồn có điện áp khác nhau Không ngắn mạch nguồn áp Cho phép hở mạch nguồn áp Đối với nguồn dòng: Không mắc nối tiếp các nguồn dòng có dòng điện khác nhau Không hở mạch nguồn dòng Cho phép ngắn mạch nguồn dòng 1.2. MẠCH BĂM XUNG 1.2.1. Khái quát về mạch băm xung a) Khái niệm: Mạch băm xung dùng để biến đổi điện áp một chiều không đổi U thành các xung một chiều có trị số trung bình biến đổi Utb. Utb có thể điều chỉnh được từ bằng 0 đến điện áp nguồn cung cấp cho mạch băm. Mạch băm xung còn được gọi là mạch Chopper. b) Ưu điểm của phương pháp dùng mạch băm xung: So với các phương pháp thay đổi điện áp một chiều để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều như phương pháp điều chỉnh bằng biến trở, bằng máy phát một chiều, bằng bộ biến đổi có khâu trung gian xoay chiều, bằng chỉnh lưu có điều khiển.. . thì phương pháp dùng mạch băm xung có nhiều ưu điểm đáng kể: điều chỉnh tốc độ và đảo chiều dễ dàng, tiết kiệm năng lượng, kinh tế và hiệu quả cao, đồng thời đảm bảo được trạng thái hãm tái sinh của động cơ. Cùng với sự phát triển và ứng dụng ngày càng rộng rãi các linh kiện bán dẫn công suất lớn đã tạo nên các mạch băm xung có hiệu suất cao, tổn thất nhỏ, độ nhạy cao, điều khiển trơn tru, chi phí bảo trì thấp, kích thước nhỏ. Mạch băm xung đặc biệt thích hợp với các động cơ một chiều công suất nhỏ. c) Phân loại: Có 3 dạng mạch băm xung: - Mạch băm xung nối tiếp (Chopper lớp A) - Mạch băm xung song song (Chopper lớp B) - Mạch băm xung có đảo chiều (Chopper lớp C, D, E) + Mạch băm xung đảo dòng (Chopper lớp C) + Mạch băm xung đảo áp (Chopper lớp D) + Mạch băm xung hỗn hợp (Chopper lớp E) d) Nguyên tắc hoạt động chung của mạch băm xung (Sơ đồ nguyên lý) Hình 1.4. Sơ đồ khối của bộ băm xung  Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lí của bộ băm xung áp một chiều Trên sơ đồ thì bộ băm xung áp làm việc như một công tắc tơ tĩnh (K) đóng mở liên tục cách 1 chu kì. Nhờ vậy mà biến đổi được điện áp một chiều không đổi E sau bộ chỉnh lưu không điều khiển thành các xung điện áp một chiều Utb có trị số có thể điều chỉnh được thông qua điều chỉnh tần số đóng cắt khoá K. Điện áp Utb này đặt vào phần ứng động cơ sẽ làm thay đổi tốc độ động cơ. Do bộ nguồn có dạng xung nên có thể gây ra dao động điện trên lưới điện nều dòng cấp lớn. Hơn nữa, điện áp cấp cho động cơ một chiều có dạng xung nên sẽ gây ra biến thiên dòng điện cấp cho động cơ, ảnh hưởng xấu đến chất lượng đáp ứng của động cơ. Vì vậy trong sơ đồ có mạch LC là bộ phận lọc để san bằng và giữ cho điện áp tải thực tế là không đổi, mục đích là giảm hệ số đập mạch nâng cao chất lượng điều chỉnh. Tần số đóng cắt khoá K càng nhanh thì càng giảm được các gợn dòng, do đó sẽ giảm kích thước của bộ lọc, nhưng nếu lớn quá sẽ gây ra bức xạ nhiễu điện từ, và do các hạn chế của quá trình điều khiển các linh kiện bán dẫn công suất nên tần số băm không thể quá lớn. Thực tế thường dùng tần số băm khoảng 400Hz ( 600Hz. Thực tế khoá K trên sơ đồ nguyên lý có thể dùng các linh kiện bán dẫn khác nhau như Tiristor, Transistor, GTO, MOSFET. Dùng Tiristor có ưu điểm là trị số giới hạn cao, làm việc chắc chắn rẻ tiền, tổn hao khi dẫn nhỏ nhưng có nhược điểm là mở chậm nên chỉ sử dụng rộng rãi ở tần số đóng mở thấp (dưới 500Hz). Transistor MOSFET thích hợp với dải tần số chuyển mạch cao hơn 100KHz. Transistor công suất thích hợp với dải tần từ 20 đến 100Khz, có giá thành rẻ hơn, tổn hao ít hơn MOSFET. Với hệ thống dùng Transistor thì yêu cầu làm mát không cao bằng Tiristor, nhưng Tiristor lại cho phép dễ bảo vệ chống lại các sự cố hơn Transistor. Vì vậy ở những môi trường làm việc nặng nề Transistor ít được sử dụng. e) Các phương pháp điều chỉnh điện áp ra - Thay đổi độ rộng xung (thay đổi t1). - Thay đổi tần số xung (thay đổi T hoặc f) ,(dạng điện áp trên tải).  Hình 1.6. Sơ đồ phương pháp điều chỉnh điện áp ra 1.Phương pháp thay đổi độ rộng xung Nội dung của phương pháp này là thay đổi t1, giữ nguyên T. Giá trị trung bình của điện áp ra khi thay đổi độ rộng là:  Trong đó đặt:  là hệ số lấp đầy, còn gọi là tỉ số chu kỳ. Như vậy theo phương pháp này thì dải điều chỉnh của Ura là rộng (0 < ( ( 1). 2.Phương pháp thay đổi tần số xung Nội dung của phương pháp này là thay đổi T, còn t1 = const. Khi đó:  Vậy Ura = Us khi  và Ura = 0 khi f = 0. Ngoài ra có thể phối hợp cả hai phương pháp trên. Thực tế phương pháp biến đổi độ rộng xung được dùng phổ biến hơn vì đơn giản hơn, không cần thiết bị biến tần đi kèm. 1.2.2. Các mạch băm xung. a) Mạch băm xung nối tiếp (Chopper lớp A) Sơ đồ nguyên lý như hình vẽ: (Mạch băm xung nối tiếp-Chopper lớp A)  Hình 1.7. Sơ đồ nguyên lý mạch Chopper lớp A Trong sơ đồ trên, phần tử điều chỉnh là khoá K, thực tế là Tranzitor hoặc Tiristor. Khoá K, cuộn cảm L và tải mắc nối tiếp. Bộ lọc LC và điot D mắc ngược để thoát dòng tải khi khoá K ngắt. Hoạt động của sơ đồ: + K đóng, US được đặt vào đầu của bộ lọc. Nếu bỏ qua sụt áp trên các van trong bộ biến đổi thì Ura = US + K mở, hở mạch giữa nguồn và tải, nhưng vẫn có dòng Itải do năng lượng tích luỹ trong cuộn L của động cơ và Ltải, dòng Itải chạy qua D, do đó Ura = Utải = 0. Như vậy, Ura < US. Vì thế sơ đồ trên còn gọi là sơ đồ biến đổi hạ áp. Thay đổi tỉ số thời gian đóng và thời gian ngắt của K sẽ điều chỉnh được giá trị trung bình của điện áp ra trên tải Ura Gọi T là chu kì của bộ băm, t1 là thời gian K đóng, t1 = αT, ỏ là tỉ số đóng của chu kì, t2 là thời gian K ngắt, T = t1 + t2. Ta có: Giá trị điện áp trung bình trên tải:  Khi ta thay đổi tỉ số đóng α thì có thể điều chỉnh được Utb. Có hai cách để thay đổi α: - Giữ cố định chu kì xung T (tần số băm cố định), thay đổi thời gian đóng mạch t1 của bộ băm. Phương pháp này gọi là phương pháp điều khiển độ rộng xung. - Giữ cố định thời gian đóng mạch t1, thay đổi chu kì T của bộ băm (tần số băm biến thiên). Phương pháp này gọi là phương pháp điều tần. Trong hệ thống, thời gian đóng mạch t1 có thể điều chỉnh tuỳ ý, nhưng không thể nhỏ hơn một nửa chu kì của mạch dao động LC, tức là phải bảo đảm:  Ta có sơ đồ biểu điễn điện áp ra trên tải Ura như sau:  Hình 1.8. sơ đồ biểu điễn điện áp ra trên tải Ura Xét quá trình dao động của dòng tải: - Trong khoảng thời gian từ 0 đến t1, khoá K đóng. Điện áp ra trên tải Ura = US, dòng điện tải Itải tăng từ giá trị nhỏ nhất Imin đến giá trị lớn nhất Imax. Biểu thức I được xác định từ phương trình mạch:  (1.1) Biểu thức tổng quát của dòng điện sẽ là:  (1.2) Tại thời điểm t = 0 thì:  Thay giá trị C1 vào ta được:  Tính giá trị dòng cực đại:  Tại thời điểm t1 ta có dòng cực đại :  Ta thấy trong giai đoạn K đóng thì dòng điện tải I tăng từ trị số Imin đến Imax theo quy luật hàm mũ. Lý luận tương tự, xét trong khoảng thời gian từ t1 đến T, K mở, điện áp ra trên tải Ura = 0, dòng trên tải giảm theo hàm mũ và khi t = T thì đạt giá trị Imin   (1.3)  (1.4) Trong đó TLC = L/R là hằng số thời gian của mạch lọc Ta có đồ thị điện áp, dòng điện ở chế độ liên tục và gián đoạn của bộ băm lớp A như sau:  Hình 1.9. Đồ thị dòng áp của chopper lớp A b) Mạch băm xung song song (Chopper lớp B) Sơ đồ nguyên lý như sau: (Mạch Chopper lớp B)  Hình 1.10. Sơ đồ nguyên lý mạch Chopper lớp B Trong đó, khoá K và tụ C mắc song song với tải, cuộn cảm L mắc nối tiếp với tải. Cuộn cảm L không tham gia vào quá trình lọc dòng tải, mà chỉ có tụ C tham gia vai trò này. Ngoài ra, tụ C còn tạo đường dẫn cho dòng phần ứng trong khoảng thời gian khoá K mở, tránh các xung áp gây ra do sự thay đổi đột ngột dòng điện qua L, do đó là tăng thêm năng lưọng trả về lưới. Hoạt động của sơ đồ: - Khi K đóng, dòng điện từ US(+) qua L, qua K về US(-) và tích trữ năng lượng cho cuộn cảm L - Khi K mở, (Trên sơ đồ trên D đấu ngược), dòng từ US(+) qua L, qua D và tải. Vì từ thông trong cuộn cảm L không thể giảm tức thời về 0, trong cuộn cảm L xuất hiện suất điện động tự cảm eL có cùng cực tính với US. Do đó tổng điện áp đặt trên tải là U = US + eL, Giá trị trung bình của điện áp một chiều:  Giá trị trung bình của dòng điện trả về nguồn:  Giá trị trung bình của dòng điện chạy qua khoá K:  Phương trình mạch tải khi động cơ làm việc ở trạng thái hãm tái sinh:  Ta có dạng sóng của điện áp ngõ ra Ura và của dòng Itải, IK như sau:  Hình 1.11. Đồ thị dòng áp của Chopper lớp B c) Mạch băm xung đảo chiều Mạch băm xung có đảo chiều có nhiều ưu điểm so với các mạch trên, vì cho phép động cơ làm việc ở nhiều góc phần tư, cho phép hãm tái sinh và đảo chiều quay động cơ. Sau đây sẽ khảo sát 3 dạng mạch băm xung có đảo chiều: - Mạch băm xung đảo dòng (Chopper lớp C) - Mạch băm xung đảo áp (Chopper lớp D) - Mạch băm xung hỗn hợp (Chopper lớp E) c1) Mạch băm xung đảo dòng (Chopper lớp C) Trong một số ứng dụng, như điều khiển động cơ servo, máy công cụ, đòi hỏi sự chuyển mạch êm và nhanh từ chế độ động cơ sang chế độ hãm và ngược lại. Khi đó bộ chopper lớp C được sử dụng. Sơ đồ nguyên lý như hình vẽ: (Sơ đồ chopper lớp C)  Hình 1.12. Sơ đồ nguyên lý chopper lớp C Khoá K1 và D2 tạo thành một mạch chopper, K2 và D1 tạo thành một mạch chopper khác. K1 và K2 được kích dẫn ngược pha nhau, trong đó K1 được kích dẫn trong khoảng từ 0 đến αT, còn K2 được kích dẫn trong khoảng từ αT đến T. Trong mạch này không xảy ra hiện tượng dòng gián đoạn tại bất cứ tần số hoạt động nào. Hoạt động của sơ đồ: Trong khoảng thời gian từ 0 đến αT, K1 và D2 hoạt động. Dòng điện từ nguồn US(+) qua K1, qua tải trở về US(-). Khi K1 khoá, dòng tải khép mạch qua D2, do đó dòng tải là liên tục ngay cả khi K1 khoá. Trong khoảng thời gian này điện áp đặt trên động cơ là Us và tốc độ biến thiên dòng Itải là dương vì US > E - Trong khoảng thời gian từ αT đến T, K2 và D1 tham gia vận hành còn K1 ngắt. Khi đó, do quán tính động cơ vẫn quay theo chiều cũ mặc dù bị ngắt ra khỏi nguồn, nên E > 0. Lúc này mạch tải chỉ có nguồn duy nhất E khép mạch qua K2, xuất hiện dòng điện chạy ngược lại chiều ban đầu. Khi K2 ngắt, trên điện cảm L sinh ra sức điện động tự cảm ((UL) cùng chiều với E. Tổng hai sức điện động này lớn hơn điện áp nguồn US làm D1 dẫn ngược dòng về nguồn và trả lại phần năng lượng đã tích luỹ trong cuộn cảm L. Công suất điện từ tích luỹ trong cuộn cảm L của động cơ là:Pđt= Id.E > 0 là công suất trả về lưới trong giai đoạn này. Để đảm bảo K2 dẫn dòng điện ngược ngay khi dòng thuận qua D2 tắt ta phát xung vào mở K2 đồng thời với việc phát xung khoá K1. Các công thức tính toán quá trình dao động của dòng tải giống như của sơ đồ chopper lớp A. Sau đây là biểu đồ dạng sóng mô tả hoạt động của sơ đồ:  Hình 1.13. Đồ thị dòng áp của Chopper lớp C Từ dạng sóng điện áp đặt trên động cơ trên hình trên ta tính được điện áp trung bình trên động cơ là : Ura = α.US Mà Ura = E + Itải.Rư Suy ra: Itải = (αUs – E)/Rư Tức là dòng làm việc của động cơ có thể lớn hơn 0 (chế độ động cơ) khi α > (E/Us), và nhỏ hơn 0 (chế độ hãm tái sinh) khi α < (E/US) c2) Mạch băm xung đảo áp (Chopper lớp D) Mạch chopper lớp D có cấu trúc như hình vẽ  Hình 1.14. Sơ đồ nguyên lí chopper lớp D Quy luật điều khiển các khoá K1 và K2 như sau: - K1 và K2 được kích dẫn lệch pha nhau một khoảng thời gian T - Chu kì đóng tắt mỗi khoá là 2T. - Mỗi khoá được kích dẫn trong khoảng thời gian 2αT. Từ đồ thị dòng điện và điện áp ta thấy: - Với 0.5 0. Hệ thống hoạt động trong góc phần tư thứ I. - Với 0 < α < 0.5, K1 và K2 không thể dẫn đồng thời. Do đó, điện áp ngõ ra bộ chopper là - US hoặc 0, và điện áp trung bình ngõ ra là Ura < 0. Hệ thống hoạt động ở góc phần tư thứ IV. Điện áp trung bình ngõ ra bộ chopper là: - Với 0.5 < α < 1:  - Với 0 < α < 0.5:  Như vậy biểu thức tính điện áp trung bình lối ra là:  (1.5) Dòng điện phần ứng trung bình:  (1.6) c3) Mạch băm xung hỗn hợp (Chopper lớp E) Sơ đồ nguyên lý  Hình 1.15. sơ đồ nguyên lí Chopper lớp E Trong sơ đồ đó ta có: S1, S2, S3, S4:Là các van điều khiển hoàn toàn RLE là phần tử thay thế tương đương của động cơ. Sơ đồ trên cho phép điều chỉnh tốc độ quay và đảo chiều quay một cách linh hoạt, đặc tính làm việc của động cơ có thể ở cả 4 góc phần tư. Phân tích các chế độ làm việc của sơ đồ. Sơ đồ trên có thể được điều khiển theo các cách: Cách 1 - Hoạt động ở góc phần tư thứ I và II : K2 được kích dẫn liên tục, K1 và K4 được điều khiển đóng tăt ngược pha nhau. Khi đó ta được bộ chopper diẻu đảo dòng (Chopper lớp C) - Hoạt động ở góc phần tư thứ III và IV : K3 được kích dẫn liên tục, K1 và K4 được điều khiển đóng tắt ngược pha nhau. Khi đó ta được bộ chopper kiểu đảo dòng nhưng cực tính điện áp ra đảo ngược Khi đảo chiều quay động cơ, quá trình điều khiển sẽ như sau: - Giảm α đến giá trị cực tiểu, dòng động cơ sẽ đảo chiều và đạt giá trị cực đại, động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh và giảm tốc. - Khi tốc độ động cơ giảm đến 0, đóng van đang dẫn và mở van kia. Các van K1 và K4 được kích dẫn với hệ số điều chỉnh ỏ tương ứng với tốc độ mới. Để tránh trùng dẫn giữa K1 và K4 hoặc K2 và K3, cần một khoảng thời gian chết khi chuyển mạch cho các cặp van trên. Cách 2 Van K1 và K2 cùng diot D1 và D2 hợp thành mạch chopper kiểu đảo áp. Mạch chopper này hoạt động ở góc phần tư thứ I và IV. Việc kích các van K1 và K2 như sơ đồ băm xung đảo áp. Tương tự, K3, K4 và diot D3, D4 tạo thành mạch chopper hoạt động ở góc phần tư II và III. Các mạch chopper trên không hoạt động đồng thời, nghĩa là nếu bộ chopper này đang hoạt động thì bộ kia sẽ nghỉ và ngược lại. Chuyển mạch từ góc phần tư thứ I sang III được thực hiện như sau: - Tắt các van K1 và K2, dòng động cơ sẽ chạy qua D1, nguồn và diot D2, và nhanh chóng giảm xuống 0. - Kích K3 và K4 với ỏ trong khoảng 0 đến 0.5, thường gần bằng 0.5. Dòng động cơ sẽ chạy theo chiều ngược lại và đạt đến giá trị cực đại. Động cơ sẽ hoạt động ở góc phần tư thứ II và giảm tốc. - Khi tốc độ đạt gần o, α sẽ được hiệu chỉnh đến giá trị cần thiết trong khoảng 0.5 đến 1, động cơ sẽ tăng tốc theo chiều ngược lại đến điểm làm việc ổn định trong góc phần tư thứ III. Cách 3 Sơ đồ kích các van trình bày trên hình sau (Hình 2.35a, b) Việc kích các van dựa trên n