Thiết kế khối điều chế vector không gian (SVM) và so sánh với phương pháp sinPWM

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIHANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Thiết kế khối điều chế vector không gian SVM và so sánh với phương pháp sinPWM Giảng viên hướng dẫn: TS.. NỘI DUNG TRÌN

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Thiết kế khối điều chế vector không gian (SVM)

và so sánh với phương pháp sinPWM

Giảng viên hướng dẫn: TS Vũ Hoàng Phương

ĐIỀUdownloadKHIỂN ĐIỆNby:skknchat@gmailTỬCÔNGSUẤT.com- 118928 1

NỘI DUNG TRÌNH BÀY

1

2

3

4

Thiết kế khối điều chế vector không gian

Mô phỏng kiểm nghiệm

Mô phỏng PIL Kết luận

Bước 1 Xác định trạng thái (vector chuẩn) của các van

Bảng 1 Trạng thái của các van

Chuyển hệ tọa độ Clark:

I THIẾT KẾ KHỐI ĐIỀU CHẾ VECTOR download KHÔNG by:skknchat@gmail GIAN com 3

Bước 2 Xác định vị trí vecto đặt điện áp u s

- Sử dụng phương pháp đại số để xác định vị trí vecto điện áp u s

I THIẾT KẾ KHỐI ĐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN

Thuật toán xác định vecto điện áp đặt trong mỗi sector:

Bước 3 Xác định thời gian (hệ số điều chế) thực hiện hai vecto chuẩn trong mỗi chu kỳ điều chế T s

I THIẾT KẾ KHỐI ĐIỀU CHẾ VECTOR KHÔNG GIAN

Ma trận A nm trong mỗi sector:

− 1 3 1 3

− 1 3 1 3

1 3 1 3 1 3 1 3

I THIẾT KẾ KHỐI ĐIỀU CHẾ VECTOR download KHÔNG by:skknchat@gmail GIAN com 7

Bước 4 Xác định thời gian (hệ số điều chế) thực hiện nhánh van nghịch lưu trong mỗi chu kỳ

T s Đảm bảo số lần chuyển mạch ít nhất (mỗi lần chuyển chỉ có 1 nhánh cầu chuyển mạch)

Trình tự chuyển mạch của các Sector:

I THIẾT KẾ KHỐI ĐIỀU CHẾ VECTOR download KHÔNG by:skknchat@gmail GIAN com 8

Hệ số điều chế cho nhóm nhánh van của mạch nghịch lưu:

/ 2 + d1 + d2

I THIẾT KẾ KHỐI ĐIỀU CHẾ VECTOR download KHÔNG by:skknchat@gmail GIAN com 9

Thông số hệ thống

Điện áp pha hiệu dụng đầu ra U 0 = 220V

Tụ điện phía nguồn vào C=5.05 C

Mạch lọc phía xoay chiều L t = 3.478 mH

C t = 1.82 C

( tải đối xứng, đấu hình sao ) L = 3mH

II MÔ PHỎNG download by : skknchat@gmail.com 10

II MÔ PHỎNG PHƯƠNG PHÁP SVM SƠ ĐỒ MẠCH NLNA 3 PHA

II MÔ PHỎNG PHƯƠNG PHÁP SVM KHỐI ĐIỀU KHIỂN

Ualpha[0] = 0.66666666666666663 * ((Ua[0] - 0.5 * Ub[0]) - 0.5 * Uc[0]);

Ubeta[0] = 0.57735026918962573 * (Ub[0] - Uc[0]);

Khối chuyển tọa độ Clark

Usa[0] = Ualpha[0];

Usb[0] = -1/2 * Ualpha[0] + sqrt(3)/2 * Ubeta[0];

Usc[0] = -1/2 * Ualpha[0] - sqrt(3)/2 * Ubeta[0];

Khối tính toán các giá trị điện áp tức thời

Khối xác định vị trí

vector điện áp đặt

trong mỗi Sector

if ((Usa[0] >= Usb[0]) && (Usb[0] >= Usc[0])) { n[0] = 1.0;

d2[0] = 1.0 / Udc[0] * 1.7320508075688772 * Ubeta[0]; d0[0] = (1.0 - d1[0]) - d2[0];

}

if (n[0] == 2.0) {d1[0] = 1.0 / Udc[0] * (-1.5 * Ualpha[0] + 0.8660254037844386 * Ubeta[0]);

d2[0] = 1.0 / Udc[0] * (1.5 * Ualpha[0] + 0.8660254037844386 * Ubeta[0]);

d0[0] = (1.0 - d1[0]) - d2[0];

}

if (n[0] == 3.0) {d1[0] = 1.0 / Udc[0] * 1.7320508075688772 * Ubeta[0];

d2[0] = 1.0 / Udc[0] * (-1.5 * Ualpha[0] - 0.8660254037844386 * Ubeta[0]);

d0[0] = (1.0 - d1[0]) - d2[0];

}

if (n[0] == 4.0) {d1[0] = 1.0 / Udc[0] * -1.7320508075688772 * Ubeta[0];

d2[0] = 1.0 / Udc[0] * (-1.5 * Ualpha[0] + 0.8660254037844386 * Ubeta[0]);

d0[0] = (1.0 - d1[0]) - d2[0];

}

if (n[0] == 5.0) {d1[0] = 1.0 / Udc[0] * (-1.5 * Ualpha[0] - 0.8660254037844386 * Ubeta[0]);

d2[0] = 1.0 / Udc[0] * (1.5 * Ualpha[0] - 0.8660254037844386 * Ubeta[0]);

d0[0] = (1.0 - d1[0]) - d2[0];

}

if (n[0] == 6.0) {d1[0] = 1.0 / Udc[0] * (1.5 * Ualpha[0] + 0.8660254037844386 * Ubeta[0]);

Khối tính toán thời gian

Hình 5 Hệ số điều chế tính toán từ khâu SVM

Hình 6 Phân tích phổ THD điện áp ra

II MÔ PHỎNG PHƯƠNG PHÁP SINPWM SƠ ĐỒ MẠCH NLNA 3 PHA

Hình 7 Phân tích phổ THD điện áp ra

✓ Giảm sóng hài điện áp tại lân cận tần số phát xung

✓Phù hợp cho các vi điều khiển hiện tại

SO SÁNH SVM VÀ SINPWM download by : skknchat@gmail.com 21

III MÔ PHỎNG PIL download by : skknchat@gmail.com 22

2 Phần mềm

❖ STM32CubeMX (Generate code)

❖ MDK-ARM (Keil uvision v5) (build và download code cho vi điều khiển STM32)

❖ STM32-MAT/TARGET toolkit (Thư viện hỗ trợ)

❖ STM32 ST-Link Utility

❖ CH340 driver

❖ ST-Link V2 driver

III MÔ PHỎNG PIL download by : skknchat@gmail.com 23

III MÔ PHỎNG PIL (PHƯƠNG PHÁP SVM)SƠ ĐỒ MẠCH NLNA 3 PHA

III MÔ PHỎNG PIL (PHƯƠNG PHÁP SVM)KHỐI ĐIỀU KHIỂN

III MÔ PHỎNG PIL CẤU HÌNH THÔNG SỐ

download by : skknchat@gmail.com 26

III MÔ PHỎNG PIL CẤU HÌNH THÔNG SỐ

download by : skknchat@gmail.com 27

III MÔ PHỎNG PIL CẤU HÌNH THÔNG SỐ

download by : skknchat@gmail.com 28

III MÔ PHỎNG PIL CẤU HÌNH THÔNG SỐ

download by : skknchat@gmail.com 29

III MÔ PHỎNG PIL CẤU HÌNH THÔNG SỐ

download by : skknchat@gmail.com 30

III MÔ PHỎNG PIL CẤU HÌNH THÔNG SỐ

download by : skknchat@gmail.com 31

III MÔ PHỎNG PIL CẤU HÌNH THÔNG SỐ

download by : skknchat@gmail.com 32

III MÔ PHỎNG PIL CẤU HÌNH THÔNG SỐ

download by : skknchat@gmail.com 33

III MÔ PHỎNG PIL CẤU HÌNH THÔNG SỐ

download by : skknchat@gmail.com 34

Hình 9 Hệ số điều chế tính toán từ khâu SVM

Hình 8 Phân tích phổ THD điện áp ra

❖ Việc sử dụng PIL trong việc mô phỏng ĐTCS có đóng góp rất lớn trong việc kiểm tra tính phù hợp của BĐK khi chạy trên môi trường VĐK.

Matlab-Simulink thì ta có thể tự tin khẳng định rằng, khi áp dụng BĐK này vào thực tế thì kết quả cũng sẽ cho ra giống như ta mong đợi.

1.Tính điện áp một chiều U DC

Ta có: U DC = U0,9dm

Để dự phòng điện áp một chiều thay đổi trong phạm vi +/-10%, cần chọn m max = 0,9.

Biên độ điện áp đầu ra yêu cầu bằng:

2.Tính biên độ dòng đầu ra yêu cầu: I0m (A).

Công suất toàn phần của tải:

3 Tính dòng trung bình qua Van và Diode:

Dòng trung bình qua Van:

4 Xác định dòng đỉnh lớn nhất qua Van và Diode

Bỏ qua ảnh hưởng của R s đối với độ đập mạch dòng tải, ta có:

PHỤ LỤC download by : skknchat@gmail.com 41

8 Tính toán tụ C của mạch một chiều

Sai lệch giữa mô phỏng Matlab và mô phỏng PIL

❖ Bài giảng học phần Điều khiển Điện tử công suất, Điều chế độ rộng xung cho nghịch lưu nguồn

áp 3 pha, PGS TS Trần Trọng Minh, TS Vũ Hoàng Phương, BM Tự động hóa CN – Viện Điện, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội