Bài thuyết trình: Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Buck-Boost theo chế độ điện áp

Bài thuyết trình Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Buck-Boost theo chế độ điện áp gồm các nội dung chính như: Yêu cầu thiết kế; mô hình hóa bộ biến đổi; thiết kế bộ điều khiển; mô phỏng bằng Matlab, Simulink và nhận xét. Mời các bạn cùng tham khảo!

Trang 2

Các nội dung chính

I Yêu cầu thiết kế

II Mô hình hóa bộ biến đổi

III Thiết kế bộ điều khiển

Trang 3

1 Đề bài : Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Buck-Boost theo chế độ điện áp

+ Nội dung thiết kế: Mô Hình hóa, Cấu trúc điều khiển và cách thức

tính toán bộ điều chỉnh (bộ bù).

+ Mô phỏng cấu trúc điều khiển:

* Tải thay đổi

* Nguồn thay đổi ±10%

* Nhận xét kết quả mô phỏng

I Yêu cầu thiết kế

Trang 4

2 Sơ đồ cấu trúc điều khiển trực tiếp cho bộ biến đổi Buck-Boost theo nguyên lý điều khiển điện áp

Voltage Controller PWM

Buck-Boost Converter d

I Yêu cầu thiết kế

Hình 1 Sơ đồ cấu trúc điều khiển

Trang 5

II Mô hình hóa bộ biến đổi Buck-Boost

1 Sơ đồ mạch lực bộ biến đổi Buck-Boost

Ø Sử dụng phương pháp không gian trạng thái trung bình để mô Hình hóa bộ biến đổi

Hình 2 Mạch lực bộ biến đổi Buck-Boost

Trang 6

2 Mô Hình hóa bộ biến đổi bằng phương pháp không gian trạng thái trung bình

Trang 7

Trạng thái 2: V khóa, D dẫn

Phương trình Kirchoff mô tả mạch

điện:

Hình 4 Mạch lực bộ biến đổi Buck-Boost, trạng thái V khóa D dẫn

Trang 8

Ø Với sự tham gia của hệ số điều chế d, ta có mô Hình trung bình:

Ø Điểm làm việc(điểm cân bằng) của mô Hình :

Trang 9

II Mô Hình hóa bộ biến đổi Buck-Boost

Ø Sử dụng mô Hình tín hiệu nhỏ, ta có:

Ø Thay vào mô Hình trung bình, ta được:

Laplace

Trang 10

Ø Rút gọn lại ta được:

Ø Tính toán được hàm truyền :

Trang 11

3 Lựa chọn thông số thiết kế

II Mô hình hóa bộ biến đổi

Buck-Boost

Trang 12

Trang 13

Buck-Boost

Trang 14

Trang 15

III Thiết kế bộ điều khiển

1 Đồ thị Bode của hàm truyền đạt khi không có bộ bù

Tần số cắt: 2.79kHz

Độ dự trữ pha: -19.5o

Hình 5 Đồ thị Bode của hàm truyền đạt Gvd khi không có bộ bù(Buck)

*Trường hợp Buck điện áp đầu ra

Trang 16

3 Thiết kế bộ bù

Ø Từ yêu cầu thiết kế bộ bù, cấu trúc bộ bù được đề xuất là bộ bù PID:

Trang 17

Ø Với fc=2500Hz sử dụng lệnh [mag1,phase1]=bode(Gvd,2*pi*fc) ta được:

Ø Pha của bộ điều chỉnh tại tần số cắt là:

Trang 18

Ø Tần số của điểm không và điểm cực của bộ bù:

Trang 19

Ø Chương trình tính toán Bộ bù và hàm truyền của mô hình sau khi có bộ bù:

Trang 20

Hàm truyền đạt độ

dự trữ pha 50.8,

hệ ổn định thỏa mãn yêu cầu thiết kế

Trang 21

1 Đồ thị Bode của hàm truyền đạt khi không có bộ bù

Tần số cắt: 3.42kHz

Độ dự trữ pha: -50.9o

Hình 7 Đồ thị Bode của hàm truyền đạt Gvd khi không có bộ bù(Boost)

*Trường hợp Boost điện áp đầu ra

Trang 22

Ø Từ yêu cầu thiết kế bộ bù, cấu trúc bộ bù được đề xuất là bộ bù PID:

Trang 23

Ø Với fc=750Hz sử dụng lệnh [mag1,phase1]=bode(Gvd,2*pi*fc) ta được:

Ø Pha của bộ điều chỉnh tại tần số cắt là:

Trang 24

Ø Tần số của điểm không và điểm cực của bộ bù:

Trang 25

Ø Chương trình tính toán Bộ bù và hàm truyền của mô hình sau khi có bộ bù:

Trang 26

Hàm truyền đạt độ

dự trữ pha 50.8,

hệ ổn định thỏa mãn yêu cầu thiết kế

Trang 27

IV Mô phỏng bằng Matlab, Simulink và nhận xét

1 Sơ đồ mô phỏng bộ điều khiển

Hình 9 Sơ đồ Simulink của bộ điều khiển

Trang 28

2 Sơ đồ bộ biến đối Buck-Boost

Hình 10 Sơ đồ Simulink của bộ biến đổi Buck-Boost

Trang 29

3 Kết quả mô phỏng khi tải thay đổi

Hình 11 Hình ảnh của điện áp đầu ra khi tải thay đổi

Trang 30

Trang 31

1 Sử dụng xung vuông để tạo ra sự thay đổi của

nguồn

Hình 13 Điện áp đầu ra khi nguồn thay đổi bằng xung vuông

Trang 32

nguồn

Trang 33

2 Sử dụng nguồn AC để tạo sự thay đổi của nguồn(Nguồn AC có biên độ 2V=10%U và có tần

số 50Hz)

IV Mô phỏng bằng Matlab, Simulink và

nhận xét

Hình 15 Hình ảnh điện áp đầu ra khi thêm nguồn AC vào mạch lực

Trang 34

Trang 35

nguồn

Hình 17 Điện áp đầu ra khi tải thay đổi và nguồn thay đổi

Trang 36

nguồn

Trang 37

nhận xét

số 50Hz)

Hình 19 Điện áp đầu ra khi thêm nguồn AC và tải thay đổi

Trang 38

Trang 39

Hình 21 Hình ảnh của điện áp đầu ra khi tải thay đổi

Trang 40

Trang 41

nguồn

Hình 23 Điện áp đầu ra khi nguồn thay đổi bằng xung vuông

Trang 42

nguồn

Trang 43

số 50Hz)

nhận xét

Hình 25 Hình ảnh điện áp đầu ra khi thêm nguồn AC vào mạch lực

Trang 44

Trang 45

nguồn

Hình 27 Điện áp đầu ra khi tải thay đổi và nguồn thay đổi

Trang 46

nguồn

Trang 47

nhận xét

số 50Hz)

Hình 29 Điện áp đầu ra khi thêm nguồn AC và tải thay đổi

Trang 48

Trang 49

6 Nhận xét kết quả mô phỏng

Ø Điện áp ra bám sát giá trị đặt ngay cả khi tải và nguồn thay đổi, chất lượng điều

khiển tương đối tốt

Ø Tín hiệu thu được ở trường hợp Boost điện áp đầu ra cho độ đập mạch lớn hơn trường hợp Buckđiện áp đầu ra, tuy nhiên vẫn nằm trong yêu cầu thiết kế

Ø Khi tải, nguồn thay đổi thì độ đập mạch của điện áp cũng thay đổi theo (tăng lên) nhưng vẫn thỏa mãn yêu cầu thiết kế

Ø Bộ bù PID giúp hệ thống ổn định nhanh, sai lệch tĩnh nhỏ kể cả khi thay đổi các yếu

tố đầu vào Vì vậy mà bộ bù này thỏa mãn được yêu cầu thiết kế

Ø Ngoài ra ta có thể sử dụng bộ bù loại III, cho kết quả mô phỏng tương tự như bộ bù PID

Trang 50

Cảm ơn thầy và các bạn đã lắng nghe

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	1,54 MB

Bài thuyết trình: Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Buck-Boost theo chế độ điện áp

*Trường hợp Buckđiện áp đầu ra