(TIỂU LUẬN) thiết kế bđk điện áp buck boost converter

MÔ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU LỚN DCLấy trung bình hai vế ta được phương trình có dạng: Mô hình trung bình tín hiệu lớn chỉ tính tới giá trị DC trong phân tích Fourier, nghĩa là lấy các hệ

Thiết kế BĐK điện áp Buck-Boost Converter

GVHD : PGS.TS Trần Trọng Minh

Vũ Mạnh Trường 20174304 Trần Văn Chiến 20173680

MỤC LỤC

1 Yêu cầu thiết kế

2 Mô hình đóng cắt (chính xác)

3 Mô hình trung bình tín hiệu lớn DC

4 Mô hình trung bình tín hiệu nhỏ AC

5 Thiết kế mạch điều khiển

1 YÊU CẦU THIẾT KẾ

Thiết kế mạch lực : - Đầu vào : Vg = 30V

2 MÔ HÌNH ĐÓNG CẮT

Mạch buck-boost converter

Khi van dẫn Khi van đóng

2 MÔ HÌNH ĐÓNG CẮT

Trạng thái thứ nhất: V on, D off :

Phương trình Kirchoff mô tả mạch điện :

2 MÔ HÌNH ĐÓNG CẮT

Trạng thái thứ hai: V off, D on :

Phương trình Kirchoff mô tả mạch điện :

{ {

[ ˙ 1 − 1 ] [ ]

+( [− 1

2 MÔ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU LỚN DC

Lấy trung bình hai vế) ta được phương trình có dạng:

Mô hình trung bình tín hiệu lớn chỉ tính tới giá trị DC trong phân tích Fourier, nghĩa là lấy các hệ số với k= 0.

thời gian, p/t trên chuyển thành:

và các ma trận A, Bi, bi, không phụ thuộc

3 MÔ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU LỚN DC

Đặt : ; ; Ta được mô hình trung bình tín hiệu lớn DC của Buck-Boost Converter.

3 MÔ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU LỚN DC

Mô hình chính xác và mô hình trung bình tín hiệu lớn DC

3 MÔ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU LỚN DC

Mô hình đóng cắt

Mô hình trung bình

Kết quả mô phỏng iL mô hình đóng cắt và mô hình trung bình

3 MÔ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU LỚN DC

Mô hình đóng cắt

Kết quả mô phỏng Vc mô hình đóng cắt và mô hình trung bình

Nhận xét: Do mô hình đóng cắt thể hiện trạng thái on/off nên tín hiệu có dạng đập

m Giá trị của tín hiệu mô hình trung bình là trung bình của giá trị tín hiệu mô hình

đóng cắt

4 MÔ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU NHỎ AC

Mô hình trung bình: Giá trị xác lập:

Tuyến tính hóa quanh điểm làm việc cân bằng với các biến động nhỏ:

x i x i 0 x ie 0, i 1, , n

u k u k 0 u ke 0, k 1, , p

1= ~

1+ 1 2=~

2+ 2

x i u

k

x ie 0, i 1, , n

u ke 0, k 1, , p

4 MÔ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU NHỎ AC

Thay các biến động vào phương trình trạng thái ta được:

Bỏ qua tích các biến động nhỏ và chú ý điểm làm việc cân bằng ta được:

− 1

x Ax Bu

4 MÔ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU NHỎ AC

Chuyển sang dạng hàm truyền: ( ) = ( ) = (− )−1B+D

4 MÔ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU NHỎ AC

Chương trình nhập dữ liệu và tính toán hàm truyền Gvd(s) và Gid(s):

4 MÔ HÌNH TRUNG BÌNH TÍN HIỆU NHỎ AC

= 5kHz và độ dự trữ pha 50 o

Frequency (rad/s)

5 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

- Sử dụng bộ bù loại II có 1 điểm không và 1 điểm cực bộ bù này hay được sử dụng trong cấu trúc điều

khiển trực tiếp cho bộ biến đổi Buck-Boost Hàm truyền bộ bù PID loại này có dạng như sau:

5 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Chương trình tính toán bộ bù và hàm truyền sau khi có bộ bù :

Hàm truyền bộ bù:

5 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Đồ thị bode Gvd sau khi có bộ bù

5 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

5 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Mô hình mạch điều khiển :

Mô phỏng đáp ứng khi tín hiệu là tín hiệu bước nhảy thay đổi điện áp đầu vào từ 10V lên 15V tại thời điểm 0.05strong tổng thời gian là 0.1s

Mô hình Buck-Boost :

5 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Nhận xét : Độ đập mạch nhỏ

Độ quá điều chỉnh nhỏ Thời gian xác lập ngắn < 0.01s

5 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Nhận xét:

- khi tải thay đổi giảm 50% điện

áp giảm xuống trong khoảng0.002s sau đó ổn định và bámtheo giá trị đặt

Kết luận

Kết luận