Thiết kế bộ điều khiển cho bộ biến đổi DC DC boost converter

Khảo sát ảnh hưởng biến thiên hệ số điều chế đến điện áp ra Phép biển đổi Laplace  Xét v i hai bi n đ u ra ới các ến đổi ầu ra 1.. • Hàm truyền điện áp có điểm zero bên phải trục ảo, đ

Thiết kế bộ điều khiển cho bộ biến

đổi DC-DC Boost Converter

Nhóm sinh viên thực hiện:

Đặng Đức Mạnh 20181640

Nguyễn Việt Cường 20173702

Nguyễn Văn Hảo 20173841

Nguyễn Văn Kiên 20173990

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Trần Trọng Minh

Thiết kế bộ điều khiển

• Điện áp đầu vào: E = 12(V)

• Điện áp đầu ra: (V)

• Công suất đầu ra: (W)

• Tần số đóng cắt van bán dẫn(KHz)

• Độ đập mạch điện áp đầu ra: (V) ()

• Độ đập mạch dòng điện qua cuộn cảm: (A) (



Mô hình hóa đ i t ố ượ ng

Đi u khi n đi n t công su t_Nhóm 7_20202 ều khiển điện tử công suất_Nhóm 7_20202 ển điện tử công suất_Nhóm 7_20202 ện tử công suất_Nhóm 7_20202 ử công suất_Nhóm 7_20202 ất_Nhóm 7_20202 4

Mô hình hoá đ i t ối tượng ượng ng

Mô hình hoá đ i t ối tượng ượng ng

2 Mô hình trung bình tín hiệu lớn DC

d A

L L

C C

E

L v

2

1 1

d R E

Đạo hàm tại giá trị xác lập là bằng 0

Mô hình hoá đ i t ối tượng ượng ng

3 Mô hình trung bình, tín hiệu nhỏ AC

 Tuy n tính hóa quang đi m làm vi c cân b ng v i các ến đổi ểm làm việc cân bằng với các ệc cân bằng với các ằng với các ới các

bi n đ ng nh : ến đổi ộng nhỏ: ỏ:

, 1, ,, 1, ,

, 1, ,, 1, ,

Thi t k b đi u khi n ến đổi ến đổi ộng nhỏ: ều khiển ểm làm việc cân bằng với các

1 Khảo sát ảnh hưởng biến thiên hệ số điều chế đến điện áp ra

Phép biển đổi Laplace

 Xét v i hai bi n đ u ra ới các ến đổi ầu ra

1 Đi n áp đ u ra: ện tử công suất_Nhóm 7_20202 ầu ra:

2 Dòng qua cu n c m: ộn cảm: ảm:

 Mô hình tín trung bình, tín hiệu nhỏ AC:

(

 Phân tích đ c đi m c a hàm truy n: ặc điểm của hàm truyền:​ ểm làm việc cân bằng với các ủa Boost Converter ều khiển

• C hai đ u có cùng m u s là khâu b c hai  ả hai đều có cùng mẫu số là khâu bậc hai  ều khiển ẫu số là khâu bậc hai  ối tượng ận h có dao động

• Hàm truyền điện áp có điểm zero bên phải trục ảo, đây là khâu

không tối thiểu về góc pha, gây khó khăn khi điều khiển điện áp ra

• Hàm truyền dòng điện điều khiển có điểm zero bên trái trục ảo nên

không ảnh hưởng đến tính ổn định do đó dễ thiết kế bộ điều khiển

hơn

Tính toán trên Matlab

Thi t k b đi u khi n ến đổi ến đổi ộng nhỏ: ều khiển ểm làm việc cân bằng với các

Thi t k b đi u khi n ến đổi ến đổi ộng nhỏ: ều khiển ểm làm việc cân bằng với các

2 Thực hiện tìm hàm truyền bằng công cụ Matlab

Thi t k b đi u khi n ến đổi ến đổi ộng nhỏ: ều khiển ểm làm việc cân bằng với các

2 Thực hiện tìm hàm truyền bằng công cụ Matlab

Thi t k b đi u khi n ến đổi ến đổi ộng nhỏ: ều khiển ểm làm việc cân bằng với các

3 Thiết kế bộ điều khiển trực tiếp điện áp đầu ra

 Sử dụng bộ điều khiển PID có dạng:

c L

f f

Thi t k b đi u khi n ến đổi ến đổi ộng nhỏ: ều khiển ểm làm việc cân bằng với các

3 Thiết kế bộ điều khiển trực tiếp điện áp đầu ra

 Chuyển hàm truyền về dạng tiêu chuẩn theo tần số ứng với các điểm zero và điểm cực

Trong đó:

1

o vd

V G

Thi t k b đi u khi n ến đổi ến đổi ộng nhỏ: ều khiển ểm làm việc cân bằng với các

 Một điểm cực được đặt ở gốc mặt phẳng phức (mạch vong thành phần tích phân)

 Các tần số điểm không (zeros) được đặt tại lân cận tại tần số cộng

hưởng của đối tượng (hàm truyền quan hệ giữa điện áp đầu ra và hệ số điều chế).

Thi t k b đi u khi n ến đổi ến đổi ộng nhỏ: ều khiển ểm làm việc cân bằng với các

3 Thiết kế bộ điều khiển trực tiếp điện áp đầu ra

286.0380 Hz

Kc fz fl fp

Thi t k b đi u khi n ến đổi ến đổi ộng nhỏ: ều khiển ểm làm việc cân bằng với các

3

3 Thiết kế bộ điều khiển trực tiếp điện áp đầu ra

 Đồ thị bode của hệ sau khi có bộ bù

Bode của hàm truyền Gvd(s)*Gc(s)

Tại tần số cắt 600Hz (3.76e+03 rad/s):

Mô ph ng ki m ch ng ỏ: ểm làm việc cân bằng với các ứng

1 Mô hình đóng cắt và mô hình trung bình tín hiệu lớn DC

• Việc tính toán lựa chọn phần tử trong mạch là chính xác

• Tín hiệu đầu ra ổn định sau 0.004s

Mô ph ng ki m ch ng ỏ: ểm làm việc cân bằng với các ứng

Mô ph ng ki m ch ng ỏ: ểm làm việc cân bằng với các ứng

 Sơ đồ mô phỏng

2 Điều khiển trực tiếp điện áp

Mô phỏng đáp ứng khi tín hiệu là tín hiệu bước nhảy thay đổi điện áp đầu vào từ 15V lên

20V tại thời điểm 0.25s trong tổng thời gian là 0.5s

Có bổ sung một khâu lọc thông thấp với tần số cắt 1kHz cho lượng đặt điện áp với ý nghĩa là một thành phần khởi động mềm (soft start) cho hệ điều khiển

Mô ph ng ki m ch ng ỏ: ểm làm việc cân bằng với các ứng

Mô ph ng ki m ch ng ỏ: ểm làm việc cân bằng với các ứng

2 Điều khiển trực tiếp điện áp

 Nhận xét:

• Không còn quá điều chỉnh

• Tín hiệu điện áp đầu ra bám giá trị đặt sau 0.04s, lớn hơn so với khi chưa có bộ điều chỉnh

• Phần trăm điện áp đập mạch ứng với điện áp đầu ra 15V là thấp hơn so với 20V nhưng

ở điện áp 20V thì độ đập mạch hầu như là không thay đổi

Thanks for watching !