BÁO cáo CHỦ đề 5 các bộ BIẾN đổi TĨNH đề tài bộ CHỈNH lưu PWM 3 PHA

5 Ảnh 3: Bên trong khối tạo trễ dùng để tạo xung kích Unipolar cho IGBT ..... Thiết lập mô hình mô phỏng Thiết kế mô hình mô phỏng bộ chỉnh lưu PWM 3 pha Matlab: Ảnh 1: Bộ chỉnh lưu PWM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CTĐT KS CLC VIỆT PHÁP - PFIEV



BÁO CÁO CHỦ ĐỀ 5 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI TĨNH

ĐỀ TÀI :

BỘ CHỈNH LƯU PWM 3 PHA

GVHD: PGS.TS Phan Quốc Dũng Nhóm sinh viên thực hiện:

Nhóm 10

Mục lục

I Thiết lập mô hình mô phỏng 4

II Thực hiện mô phỏng: 7 III Kết luận: 11

Danh sách hình ảnh

Ảnh 1: Bộ chỉnh lưu PWM 3 pha 4

Ảnh 2: Bên trong khối điều khiển PI với KP = 0.5, KI = 10 5

Ảnh 3: Bên trong khối tạo trễ dùng để tạo xung kích Unipolar cho IGBT 5

Ảnh 4: Chỉnh lưu H 1 pha 6

Ảnh 5: Dòng nguồn và áp ra của chỉnh lưu cầu 1 pha 6

Ảnh 6: Vdc_o, Io và Vdc_ref khi Vdc_ref = 700 V, P_load = 3 kW, cosphi = 0.8 7

Ảnh 7: Va, Ia_ht và Ia_ref khi Vdc_ref = 700 V, P_load = 3 kW, cosphi = 0.8 8

Ảnh 8: Vo và Vref khi biên độ nguồn là 330 9

Ảnh 9: Vo và Vref khi biên độ nguồn là 400 9

Ảnh 10: Vo và Vref khi biên độ nguồn là 250 10

Ảnh 11: Vo và Vref khi biên độ nguồn là 100 10

Ảnh 12: Vo và Vref khi thay đổi Vdc_ref 11

I Thiết lập mô hình mô phỏng

Thiết kế mô hình mô phỏng bộ chỉnh lưu PWM 3 pha Matlab:

Ảnh 1: Bộ chỉnh lưu PWM 3 pha

Phân tích mô hình:

Bộ chỉnh lưu gồm có:

- Nguồn AC dạng sine 3 pha

- Chỉnh lưu cầu 3 pha IGBT-Diode

- Mô hình sử dụng phương pháp điều khiển dùng mạch tạo trễ gồm có 1 khâu điều khiển PI kết hợp 1 khâu tạo trễ

Ảnh 2: Bên trong khối điều khiển PI với KP = 0.5, KI = 10

Ảnh 3: Bên trong khối tạo trễ dùng để tạo xung kích Unipolar cho IGBT

Nguyên lý hoạt động:

Các bộ điều khiển sẽ điều khiển điện áp trung bình DC theo yêu cầu thông qua việc điều khiển dòng nguồn theo Iref Để đơn giản, ta có sơ đồ áp dòng của cầu 1 pha:

Ảnh 4: Chỉnh lưu H 1 pha

Ảnh 5: Dòng nguồn và áp ra của chỉnh lưu cầu 1 pha

Nếu iref – iactual ≤ HB thì T1, T4 ON khi đó Vo = VDC/2 dòng iactual đồng biến đi từ –HB đến HB

Nếu iref – iactual ≥ HB thì T1, T4 OFF khi đó Vo = -VDC/2 dòng iactual nghịch biến từ HB đến –HB

Điều này sẽ giúp i nguồn bám theo iref với sai số trong khoảng [-HB,HB]

Công dụng:

- Chuyển đổi AC/DC

- Điều khiển áp trung bình ngõ ra theo yêu cầu

- Dòng nguồn có dạng sine

- Hệ số công suất điều khiển được

II Thực hiện mô phỏng:

1 Thực hiện mô phỏng với các thông số Vdc_ref = 700 V, P_load = 3 kW, cosphi = 0.8, cho nguồn xoay chiều 300Vrms

Do Vdc yêu cầu là 700V và Pload = 3 kW suy ra I = 30/7A, từ đó có R = 490/3 Ω Cosphi

= 0.8 Suy ra góc phi gần bằng 36.87o Tiến hành mô phỏng ta có kết quả:

Ảnh 6: Vdc_o, Io và Vdc_ref khi Vdc_ref = 700 V, P_load = 3 kW, cosphi = 0.8

Ta thấy Vo bám được vào Vdc yêu cầu (700V) thời gian quá độ khoảng 0.08s, độ vọt lố (735-700)/700 = 5% Dòng I có giá trị xác lập trung bình khoảng 4.292, từ đó, ta suy ra được công suất tải là 4.292*700 = 3004 ~ 3000 W (thỏa yêu cầu thiết kế) Ta tiến hành khảo sát dòng I pha hồi tiếp và Iref

Ảnh 7: Va, Ia_ht và Ia_ref khi Vdc_ref = 700 V, P_load = 3 kW, cosphi = 0.8

Ta thấy sau 1 nửa chu kì đầu dòng hồi tiếp vọt lố lên rất cao thì sau đó nó đã bám vào dòng Iref với sai số trong khoảng [-HB,HB]

2 Thay đổi thông số mô phỏng: thay đổi biên độ nguồn xoay chiều quan sát

độ vọt lố và thời gian quá độ của Vdc

Thử tăng biên độ nguồn xoay chiều lên 330V và quan sát kết quả:

Ảnh 8: Vo và Vref khi biên độ nguồn là 330

Ta thấy khi tăng Vdc thì độ vọt lố tăng (khoảng 10% so với 5% trong trường hợp đầu) tuy nhiên thơi gian quá độ giảm chỉ khoảng 0.06s so với 0.08s của trường hợp đầu cho thấy

hệ thống đáp ứng hệ thống nhanh hơn

Tiếp tục tăng biên độ nguồn lên 400V và quan sát kết quả:

Ảnh 10: Vo và Vref khi biên độ nguồn là 250

Ta thấy khi giảm biên độ nguồn AC xuống thấp cũng ảnh hưởng đến đáp ứng của hệ thống (trong trường hợp này thời gian quá độ chậm khoảng 0.22s)

Ta tiếp tục giảm biên độ nguồn để ước lượng biên độ nguồn xoay chiều thấp nhất để đạt được Vdc = 700V

Ảnh 11: Vo và Vref khi biên độ nguồn là 100

Với biên độ pha AC là 100 thì Vo không thể đạt 700V ở xác lập được nữa Dưới đây là bảng khảo sát Vo khi thay đổi Vac Ở bảng này ta chỉ khảo sát độ vọt lố và thời gian quá

độ khi Vo đạt được Vdc_ref = 700V ở xác lập

Vac Đạt 700V ở xác lập Thời gian quá độ(s) Độ vọt lố POT(%)

Bảng 1: Bảng khảo sát đáp ứng Vdc khi thay đổi Vac

Dựa vào bảng, ta có Vac = 300 Vpeak thì POT min, Vac = 350 Vpeak thì tqd min

3 Trở lại Vac = 220 Vrms, Vdc_ref = 700V 0.1s rồi thay đổi Vdc_ref = 900V xem đáp ứng

Ảnh 12: Vo và Vref khi thay đổi Vdc_ref

Dựa vào hình ta thấy được khi thay đổi Vref thì hệ thống vẫn đáp ứng được, tuy nhiên giá