Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi boost theo chế độ dòng điện đỉnh

Đề tài: “Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Boost theo chế độ dòng điện đỉnh”GVHD : PGS... Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Boost theo chế độ dòng điện đỉnh + Nội

Đề tài: “Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Boost theo chế độ dòng điện đỉnh”

GVHD : PGS TS Trần Trọng Minh

Nhóm : 1

Họ tên : Vũ Trí Thành - 20209501

Phạm Đức Long - 20209502 Phạm Đình Đức - 20209583 Trần Ngọc Diệu - 20209578

1 YÊU CẦU THIẾT KẾ

2 MÔ HÌNH HÓA BỘ BIẾN ĐỔI BOOST CONVERTER

3 CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN

4 TỔNG HỢP CÁC BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ)

4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

6 KẾT LUẬN

Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Boost theo chế độ dòng điện đỉnh

+ 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

• Điện áp vào Uin = 5V

TÍNH CHỌN L,C

- Đối với bộ biến đổi boost:

+ Điện cảm được tính theo công thức:

L = + Điện kháng được tính theo công thức:

C = Với là độ đập mạch dòng điện qua cuộn cảm: = 10%-20% IL : = 0.1% - 1% Uo

Chọn =15% IL và =0.5% Uo ta tính được L và C:

L = 5.25e-06 (H)

C = 260.00e-06 (F) 

Mô hình BBĐ DC/DC tại điểm xác lập

(1-D):1

Mô hình trung bình Mạch lực BBĐ Boost

MÔ HÌNH HÓA BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRUNG BÌNH MẠNG PHẦN TỬ ĐÓNG CẮT

Từ mô hình điểm làm việc xác lập Từ mô hình trung bình

Tuyến tính hóa tại điểm làm việc cân bằng:

Ta có sơ đồ bộ biến đổi boost converter với tín hiệu nhỏ

MÔ HÌNH HÓA BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRUNG BÌNH MẠNG PHẦN TỬ ĐÓNG CẮT

Thay (2) vào (1) ta có:

Với :

Từ (4) ta có:

Viết phương trình mạch vòng dòng điện qua cuộn cảm:

Thay (5) vào (7):

Từ PT trên ta có hàm truyền điện áp ra và hệ số điều chế:

Thay (6) vào (7) ta có:

Từ PT trên ta cũng có hàm truyền giữa hệ số điều chế và dòng điện:

Hàm truyền giữa điện áp ra và dòng điện của bộ biến đổi Boost:

Với:

MÔ HÌNH HÓA BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRUNG BÌNH MẠNG PHẦN TỬ ĐÓNG CẮT

SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN THEO NGUYÊN LÝ DÒNG ĐỈNH

- Thiết kế theo chế độ dòng điện đỉnh ta cần chọn hệ số bù khi D> 0.5 thỏa mãn:

wP =769.2308

Đồ thị Bode của hàm truyền Gvi :

Nhận xét : Tần số cắt là 118 , độ dự trữ pha là 136 Hệ ổn định nhưng có sai lệch tĩnh Để giảm độ dự trữ pha và tăng tần số cắt ( đáp

ứng nhanh hơn) ta sử dụng “bộ bù loại II”, khâu tích phân để triệt tiêu sai lệch tĩnh.

Bộ bù loại II: Sử dụng 1 điểm không và 1 điểm cực kết hợp với khâu tích phân để triệt

tiêu sai lệch tĩnh

- Độ dự trữ pha của bộ bù được tính bởi:

= (-90) + PM –phase1 với + PM: là độ dự trữ pha hệ hở = -306.0597 + phase1: góc pha của đối tượng

tại tần số fc

+ : góc pha của bộ bù loại II tại tần số cắt

- Tần số điểm 0 và điểm cực được xác định bởi công thức:

fz = fc* = 488.2434 fp = fc* = 4.6084e+03

- Tần số cắt chọn nhỏ hơn 1/10 tần số phát xung

- Tần số cắt fc nên nhỏ hơn 1/5 tần số f_RHP

- Hệ số khuếch đại kc= 1/(mag1*mag2)

Ta thấy hệ hở ổn định và tần số fc và độ dự trữ pha PM đúng như thiết kế.

Ta có hàm truyền đạt của bộ điều khiển ( bộ bù loại II):

Kết quả mô phỏng khi xét tới các ảnh hưởng :

Điện áp đặt thay đổi

Tải thay đổi

Điện áp vào dao động

Kết quả mô phỏng khi xét tới các ảnh hưởng : Thay đổi điện áp đặt từ 15V lên18V

Ta thấy khi thay đổi điện áp đặt thì điện áp ra bám giá trị đặt Điên áp đập mạchnhỏ hơn 1% điện áp ra

Kết quả mô phỏng khi xét tới các ảnh hưởng :Khi điện áp đầu vào dao động 0.5V với tần số 2 khz:

Kết quả mô phỏng khi xét tới các ảnh hưởng :

• Phù hợp với đa số bộ biến đổi DC/DC.

• Bộ điều khiển ở trên cho chất lượng điện áp ra khá tốt

• Không có độ quá điều chỉnh

• Thời gian đáp ứng nhanh ( 0.06s)

• Điện áp đạp mạch nhỏ cỡ (1.6%)

đã lắng nghe!