11/2015 1 HỌC PHẦN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀUKHIỂN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT (EE4336) THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN CHO BỘ BIẾN ĐỔI PFC KIỂU BOOST TS Trần Trọng Minh, TS Vũ Hoàng Phương BM Tự động hóa CN – Viện Điện Trường[.]
Trang 111/2015 1
ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT (EE4336)
THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN CHO BỘ BIẾN ĐỔI PFC KIỂU BOOST
TS Trần Trọng Minh, TS.Vũ Hoàng Phương
BM Tự động hóa CN – Viện Điện Trường đại học Bách khoa Hà Nội
Trang 2 Sự cần thiết bộ biến đổi PFC (Power factor
correction)
Sơ đồ mạch lực bộ biến đổi PFC kiểu Boost
Cấu trúc điều khiển bộ biến đổi PFC kiểu Boost
Kết quả mô phỏng
Trang 311/2015 3
s
u
d
i
s
u
s
i
L
i
L
i
s
i
o
u
1 d t :1
L
i i d
s
u
L
i
d t
t
t
Hình 8.10 Bộ biến đổi PFC, a) Sơ đồ mạch lực, b)
Mô hình trung bình, c,d) Đặc tính dòng điện, điện
áp của sơ đồ mạch lực
1 1
sin 1
d
s
s
d
U
D
U
2
2
1
cos 2 2
4
s L d
d
s L
d d
U I
C U
U I
CU
Giá trị xác lập hệ số điều chế
Điện áp đầu ra bộ biến đổi PFC
Trang 4L
i
*
o
i
o
u
sin t
2
1 /u in
in
u
in
u
Hình 8.11Cấu trúc điều khiển bộ biến đổi PFC
Trang 511/2015 5
a Thiết kế mạch vòng dòng điện
Mối quan hệ giữa hệ số điều chế và dòng điện trung
in
id
u s
Lựa chọn bộ bù loại II cho mạch vòng điều chỉnh dòng
điện, để hệ hở có PM = 600
,, tần số cắt fci = 20kHz
1 1 1
z
p
s
Sử dụng lệnh [mag,phase]=bode(Gid,2*pi*20e+3) ta
có biên độ và pha của đối tượng tại tần số 20kHz
3,1831
c
id
id
Do sử dụng bộ bù loại II có thêm thành phân tích phân vào nên góc pha bộ bù chỉ xét thành phần PD (Lead) được xác định:
0
1
c c
Trang 6Theo tần số điểm không và điểm cực được xác định:
0 0 0 0
1 sin 60
5,36
1 sin 60
1 sin 60
74,64
1 sin 60
Hệ số Kc được xác định:
1
1
c
K
j
1
1 1 1
z
c
p
s
CÁCH KHÁC: SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU CHỈNH PI CHO MẠCH VÒNG DÒNG ĐIỆN?
Trang 711/2015 7
-10
0
10
20
30
40
Bode Diagram
Frequency (kHz)
-91
-90.5
-90
-89.5
Phase Margin (deg): 90 Delay Margin (sec): 3.93e-06
At f requency (kHz): 63.7 Closed loop stable? Yes
Đồ thi bode của đối tượng khi chưa có bộ điều chỉnh dòng điện
Trang 8-50
0
50
100
Bode Diagram
Frequency (kHz)
-180
-150
-120
System: G_ho1 Phase Margin (deg): 60 Delay Margin (sec): 8.33e-06
At f requency (kHz): 20 Closed loop stable? Yes
Đồ thi bode của đối tượng sau khi có bộ điều chỉnh dòng điện
Trang 911/2015 9
b Thiết kế mạch vòng điện áp
0
2
1 1
1 2
g
p
s
s
i s
được viết lại:
0
1
g
m
K
Trang 10Lựa chọn bộ bù cho mạch vòng điều chỉnh điện áp, để hệ hở có độ dự trữ pha là
Sử dụng lệnh [mag,phase]=bode(Gvi,2*pi*15) ta có biên độ và pha của đối tượng tại tần số 15Hz
26, 44
c
vi
vi
Góc pha bộ bù chỉ xét thành phần PD (Lead) được xác định:
0
1
90 45 85,57 40,57
c c
PD
Trang 1111/2015 11
b Thiết kế mạch vòng điện áp (tiếp)
Tần số điểm không và điểm cực được xác định:
0 0 0 0
1 sin 40,57
6,9
1 sin 40,57
1 sin 40,57
32,59
1 sin 40,57
Hệ số Kc được xác định:
1
1
c
i
K
j
1
1 1 1
z
c
p
s
CÁCH KHÁC: SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU CHỈNH PI CHO MẠCH VÒNG ĐIỆN AP?
Trang 12-20 0 20 40 60
Bode Diagram
Frequency (kHz)
-90 -45
0
System: G_ui Phase Margin (deg): 90.2 Delay Margin (sec): 0.000629
At f requency (kHz): 0.398 Closed loop stable? Yes
Đồ thi bode của đối tượng khi chưa có bộ điều chỉnh điện áp
Trang 1311/2015 13
b Thiết kế mạch vòng điện áp (tiếp)
Đồ thi bode của đối tượng khi có bộ điều chỉnh điện áp
-100 -50 0 50 100
Bode Diagram
Frequency (Hz)
-180 -135
Phase Margin (deg): 46.7 Delay Margin (sec): 0.00807
At f requency (Hz): 16.1 Closed loop stable? Yes
Trang 14Điện áp đầu vào xoay chiều (peak) Us,rms = 220V
Trang 1511/2015 15
0
0.5
1
-500
0
500
vO(V)
-5
0
5
10
15
iL(A)
-10
0
10
20
iS(A)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
-400
-200
0
200
400
t(s)
uS (V)
Hình 8.14 Kết quả mô phỏng bộ biến đổi PFC
Trang 160.5
380
400
420
vO(V)
0
2
4
iL(A)
-5
0
5
iS(A)
0.15 0.155 0.16 0.165 0.17 0.175 0.18 0.185 0.19
-400
-200
0
200
400
t(s)
uS (V)
Hình 8.15 Kết quả mô phỏng bộ biến đổi PFC trong 2 chu kỳ điện áp lưới
