ĐIỀU KHIỂN điện tử CÔNG SUẤT đề tài mô hình hóa mạch cuk converter

ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤTĐề tài: Mô hình hóa mạch Cuk Converter Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS... 1.Mô hình đóng cắt mô hình chính xácCuk converter là một dạng của bộ chuyển đổi DC-DC

ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Đề tài: Mô hình hóa mạch Cuk Converter

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Trần Trọng Minh

Họ và tên: MSSV Đồng Hữu Hùng 20166216 Trần Nam Trung 20166890

1.Mô hình đóng cắt (mô hình chính xác)

Cuk converter là một dạng của bộ chuyển đổi DC-DC có điện áp đầu ra lớn hơn

hoặc nhỏ hơn điện áp đầu vào.

 Mạch chuyển đổi tương đương sử dụng công tắc biến đổi như hình trên

: dòng điện chạy qua cuộn cảm L1

: dòng điện chạy qua cuộn cảm L2

: điện áp trên hai đầu tụ điện C1

: điên áp trên hai đầu tụ điện C2

1.Mô hình đóng cắt (Mô hình chính xác)

Trạng thái 1: Khi khóa H – On; D - Off Ta có mạch chuyển tương đương sau.

=

1.Mô hình đóng cắt (Mô hình chính xác)

{ 𝒊´𝑳𝟏= 𝑬

𝑳𝟏 −

𝑽 𝑪𝟏

𝑳𝟏

´

𝑽 𝑪𝟏= 𝒊 𝑳𝟏

𝑪𝟏

´

𝒊 𝑳𝟐=− 𝑽 𝑪𝟐

𝑳𝟐

´

𝑽 𝑪𝟐=𝒊 𝑳𝟐

𝑪𝟐 −

𝑽 𝑪𝟐

𝑹 𝑪𝟐

Trạng thái 2: khi khóa H- Off, D - On Ta có mạch chuyển tương đương sau.

[ 0 − 1

𝐿1 0 0

1

𝐶1 0 0 0

0 0

0 0

0 1

𝐶2

− 1

𝐿2

− 1

𝑅 𝐶2 ].

[ 𝒊 𝑳𝟏

𝟏

𝒊 𝑳𝟐

𝑽 𝑪𝟐]+[ L11

0 0

0 ]. 𝑬  

=

1.Mô hình đóng cắt (mô hình chính xác)

=(1-u)

=

1.Mô hình đóng cắt (mô hình chính xác)

Mô phỏng mô hình đóng cắt

Tiến hành mô phỏng mô hình đóng cắt với các thông số: L1=68,7 uH, L2=2,2 mH; C1=3,7 uF; C2=1 uF; R=12 ohm; E= 20V, fx=50 kHz, D=0.5

1.Mô hình đóng cắt (mô hình chính xác)

Mô phỏng mô hình đóng cắt

1.Mô hình đóng cắt (mô hình chính xác)

Mô hình vật lý

Mô phỏng mô hình vật lý với các thông số tương tự mô hình đóng cắt

1.Mô hình đóng cắt (mô hình chính xác)

So sánh mô hình đóng cắt và mô hình vật lý

2.Mô hình trung bình tín hiệu lớn (DC)

=

Đặt ; ; ; với u={0;1}

•

Từ ma trận mô hình đóng cắt ta có:

=

 Xây dựng mô hình

2.Mô hình trung bình tín hiệu lớn (DC)

Với giá trị xác lập

Trong đó de là hệ số lấp đầy xung ở điểm làm việc cân bằng

{ 𝑥´1¿ − 𝑥2 ´

𝐿1 (1 −𝑑 )+

𝐸

𝐿1

´

𝑥2=− 𝑥1

𝐶1 (1 − 𝑑 )−

𝑥3

𝐶1 . 𝑑

´

𝑥3= 𝑥2

𝐿2 . 𝑑 −

𝑥4

𝐿2

´

𝑥4= 𝑥3

𝐶2 −

𝑥4

𝑅 𝐶2 {𝑥1𝑒= 𝐸 𝑑 𝑒2

(1− 𝑑 𝑒)2 𝑅

𝑥2𝑒= 𝐸

1− 𝑑 𝑒

𝑥3𝑒= 𝐸 𝑑 𝑒

(1 − 𝑑 𝑒) 𝑅

𝑥4𝑒= 𝐸 𝑑 𝑒

1 − 𝑑 𝑒

Ta có

 Xây dựng mô hình

2.Mô hình trung bình tín hiệu lớn (DC)

 Mô phỏng mô hình trung bình tín hiệu lớn (DC)

2.Mô hình trung bình tín hiệu lớn (DC)

 Mô phỏng mô hình trung bình tín hiệu lớn (DC)

Điều khiển Điện Tử Công Suất

2.Mô hình trung bình tín hiệu lớn (DC)

 So sánh mô hình tín hiệu lớn và mô hình đóng cắt

3.Mô hình trung bình tín hiệu nhỏ (AC)

Với các biến động nhỏ là tín hiệu xoay chiều sau:

•

Thay các biến động vào phương trình trạng thái

và bỏ qua các tích của hai biến động nhỏ, ta

~

´

𝑥1= (𝑑 𝑒 − 1)~𝑥2+𝑥2𝑒 .~𝑑

𝐶1~𝑥´2= (1− 𝑑 𝑒)~𝑥1− 𝑑 𝑒 .~ 𝑥3+(− 𝑥1𝑒 − 𝑥3𝑒)~𝑑

𝐿2~𝑥´3=𝑑 𝑒 .~ 𝑥2−~ 𝑥4+𝑥2𝑒 .~𝑑

𝐶2~𝑥´4=~𝑥3−

~𝑥4 𝑅

Viết lại dưới dạng ma trận hệ phương trình trạng thái:

~

´

𝑿 =  

0 0

0

0 1

− 1

𝐿2

𝑅 𝐶2 ].~𝑿 +

L1

− 𝑥1𝑒 − 𝑥3𝑒

𝑥2𝑒

L2

3.Mô hình trung bình tín hiệu nhỏ (AC)

 Mô hình trung bình tín hiệu nhỏ (AC)

Do hệ thống gồm 4 biến trạng thái đòi hỏi 1 lượng tính toán lớn khi tính toán trực tiếp do đó nhóm sử dụng Matlab để viết mô hình dưới dạng hàm truyền bằng lệnh:

[num,den]=ss2tf(A,B,C,D)

Với D=0

C=(1 0 0 0) với GiL1

C=(0 1 0 0) với GvC1

C=(0 0 1 0) với GiL2

C=(0 0 0 1) với GvC2

Ta tìm được hàm truyền như sau:

Cảm ơn thầy và các bạn đã lắng nghe